顧 健 陸建隆

(1. 蘇州工業(yè)園區(qū)第十中學(xué),江蘇 蘇州 215021; 2. 南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇 南京 210097)

PISA視角下物理學(xué)業(yè)考試的認(rèn)知需求分析與啟示

顧 健1陸建隆2*

(1. 蘇州工業(yè)園區(qū)第十中學(xué),江蘇 蘇州 215021; 2. 南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇 南京 210097)

本文從科學(xué)素養(yǎng)的角度,基于PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試的認(rèn)知需求水平,分析與統(tǒng)計(jì)江蘇省3個(gè)代表性區(qū)域的中考物理試題中科學(xué)情境、科學(xué)知識(shí)與科學(xué)能力的考查,得到對(duì)物理教育的3點(diǎn)啟示:重視物理情境教學(xué),凸顯時(shí)代性;關(guān)注學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn),重視深度思考;培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí),細(xì)化能力內(nèi)涵．

PISA;物理學(xué)業(yè)考試;認(rèn)知需求;啟示

1 問題的提出

國(guó)內(nèi)在學(xué)業(yè)考試的命題過(guò)程中,對(duì)于試題的最終修改甚至取舍意見的確定,全部依賴于命題人員和審題人員的經(jīng)驗(yàn)判斷以及相互間充分的討論來(lái)獲得,包括試題難度的預(yù)估得到也是如此．可以說(shuō)命題人員和審題人員的業(yè)務(wù)素養(yǎng)的高低直接決定了試題的質(zhì)量．[1]為了保障學(xué)業(yè)水平考試的科學(xué)性,公平、公正的選拔人才,試卷命制的可靠程度越來(lái)越受到社會(huì)各界的關(guān)注．

國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目(Programme for International Student Assessment,簡(jiǎn)稱PISA)是一項(xiàng)由經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織統(tǒng)籌的學(xué)生能力國(guó)際評(píng)估計(jì)劃,主要是對(duì)接近完成基礎(chǔ)教育的15歲學(xué)生進(jìn)行評(píng)估,測(cè)試學(xué)生們能否掌握參與社會(huì)所需要的知識(shí)與技能,是近10多年來(lái)國(guó)際上參與國(guó)家和地區(qū)最多、影響力最大的評(píng)估項(xiàng)目．

因此,本研究從科學(xué)素養(yǎng)的角度,基于PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試的認(rèn)知需求水平,分析江蘇省3個(gè)大市的中考物理試題,以期對(duì)我國(guó)學(xué)業(yè)水平考試的試題編寫與課堂教學(xué)等提供相應(yīng)的建議．

2 研究設(shè)計(jì)

2.1 研究對(duì)象

根據(jù)地域分布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃,江蘇省大致可以劃分為蘇南、蘇中和蘇北．筆者隨機(jī)選取3個(gè)區(qū)域中的蘇州、南通和鹽城2014—2016年初中畢業(yè)統(tǒng)一學(xué)業(yè)考試物理試卷(以下簡(jiǎn)稱“中考卷”)為研究對(duì)象．

2.2 研究工具

“認(rèn)知需求”是PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試框架提出的新概念,也有研究者譯為“認(rèn)知難度”,[2]它貫穿于知識(shí)與能力的考查過(guò)程．PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試框架[3]包括“情境”、“能力”、“知識(shí)”、“態(tài)度”4部分,在不同情境下學(xué)生問題解決要求學(xué)生具備不同的能力,而學(xué)生的能力水平受制于學(xué)生的知識(shí)與科學(xué)態(tài)度．“情境”、“知識(shí)”與“能力”的具體分類細(xì)則可參考劉克文、李川的研究成果,[4]此處不再贅述．

PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試改變紙筆測(cè)試為主要形式,將計(jì)算機(jī)測(cè)試變成默認(rèn)的測(cè)試形式,測(cè)量學(xué)生在不同情境下的知識(shí)與能力的掌握程度,以問卷的形式測(cè)量學(xué)生的科學(xué)態(tài)度．國(guó)內(nèi)學(xué)業(yè)水平考試主要是紙筆測(cè)試,不能有效測(cè)量學(xué)生的科學(xué)態(tài)度．PISA2015構(gòu)建能力標(biāo)準(zhǔn)和知識(shí)類型的三維認(rèn)知需求框架,如表1所示,將認(rèn)知需求層次分為高、中、低,具體的要求如下.

表1 PISA2015科學(xué)測(cè)試認(rèn)知需求框架

(1) 高水平: 分析復(fù)雜的信息或數(shù)據(jù),整合或評(píng)估證據(jù),判斷理由的不同來(lái)源,制定一個(gè)計(jì)劃或一系列步驟來(lái)解決問題．

(2) 中水平: 使用和應(yīng)用概念性知識(shí)來(lái)描述或解釋現(xiàn)象,選擇涉及兩個(gè)或多個(gè)步驟相應(yīng)的程序,組織/呈現(xiàn)數(shù)據(jù),或用簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)集或圖形進(jìn)行闡釋．

(3) 低水平: 經(jīng)歷一步到位的過(guò)程,應(yīng)用一個(gè)事實(shí)術(shù)語(yǔ)原則或概念,或從圖表表格當(dāng)中定位單點(diǎn)信息．

基于以上分析,參考經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(2016)[5]和陳志輝等(2015)[6]的研究成果,分析物理學(xué)業(yè)水平考試的認(rèn)知需求包括宏觀維度的“情境”要素和微觀維度的“知識(shí)”、“能力”的考查要求,同時(shí)將“無(wú)情境”也納入“情境”要素．

為了保證分析框架的科學(xué)性與可靠性,對(duì)某份中考試題進(jìn)行試判和賦值,比較個(gè)人的分析結(jié)果,相互交流．在樣本分析時(shí),采用小組多人討論編碼統(tǒng)計(jì),針對(duì)有異議的試題進(jìn)行討論得到一致的分析結(jié)果．

借鑒PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試框架對(duì)試題認(rèn)知需求的分析案例,[5]引用一道2016年南通市中考物理試題進(jìn)行說(shuō)明:

今年5月,南通人乘動(dòng)車出行的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí).動(dòng)車設(shè)計(jì)成流線型,是為了減小運(yùn)行中受到的 .乘客在高速行駛的列車上看到車外景物飛馳而過(guò),這是以 為參照物的;他們用手機(jī)通過(guò)微信發(fā)送沿途美景,手機(jī)是利用 傳遞信息的.列車進(jìn)站前關(guān)閉動(dòng)力,由于 ,仍能繼續(xù)行駛一段距離.

按照以上分析框架,經(jīng)過(guò)小組分析討論后,各小問如表2所示．

表2 認(rèn)知需求分析

3 研究結(jié)果

根據(jù)以上分析內(nèi)容,對(duì)2014—2016年蘇州、南通和鹽城的中考物理試卷進(jìn)行賦值和統(tǒng)計(jì),得到如下研究結(jié)果．

3.1 物理試題認(rèn)知需求的宏觀維度比較

由試卷分析,得到2016年蘇州、南通和鹽城中考試題情境類型的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,如表3．南通卷的情境總量明顯低于蘇州卷和鹽城卷,中考方案不同是造成該現(xiàn)象的重要原因之一,蘇州卷和鹽城卷的物理滿分均為100分,南通卷滿分為90分．在情境類型上,蘇州卷的“無(wú)情境”明顯高于另兩份試卷,比重接近一半．3份試卷的“全球”情境占據(jù)的比例幾乎為0,南通卷的“全球”情境的頻數(shù)為零．此外,3份試卷的 “個(gè)人”情境都占據(jù)全卷的較大比例,約占50%．

表3 2016年蘇州、南通和鹽城中考試題情境類型統(tǒng)計(jì)

為了防止數(shù)據(jù)樣本的局限性造成的偶然性,更好地得到中考試卷的情境類型特點(diǎn),得到2014—2016年蘇州、南通和鹽城試卷的情境類型分布如圖1．

圖1 2014—2016年蘇州、南通和鹽城中考試題情境類型分布

從橫向角度分析,3市的情境類型分布比例存在較大差異,但主要集中在“個(gè)人”情境,命題人員創(chuàng)設(shè)初中生熟悉的“個(gè)人”情境,具有一定的生活體驗(yàn),引起學(xué)生的情感共鳴．“全球”情境在所有情境類型中比例最?。貏e地,蘇州卷“無(wú)情境”的比例明顯高于另外兩市．

縱向來(lái)看,除了蘇州卷,南通卷和鹽城卷的“無(wú)情境”的比例在逐年下降,但南通卷的“全球”情境比例在減少,“全球”情境在試卷上主要以“宇宙探秘”和“諾貝爾獎(jiǎng)”等素材創(chuàng)設(shè)的．從3年試卷情境比例變化看,蘇州卷和鹽城卷的情境類型比例幾乎穩(wěn)定,南通卷的“地區(qū)/國(guó)家”情境在增大,“無(wú)情境”比例在逐年下降．

3.2 物理試題認(rèn)知需求的微觀維度比較

3.2.1 基于認(rèn)知需求維度層次的比重分析

由圖2可知,PISA2015試題高、中、低的認(rèn)知需求分布分別為62%、30%和8%,而中考卷認(rèn)知需求比例呈現(xiàn)幾乎相反的比例分布．高認(rèn)知需求的比例均為10%左右;在中認(rèn)知需求比例上,鹽城卷約為40%,南通卷約為55%,蘇州卷約為45%;低認(rèn)知需求比例上也有所不同,鹽城卷約為50%,南通卷約為35%,蘇州卷約為45%．該研究結(jié)果有悖于與普遍認(rèn)為的我國(guó)物理試題的難度高于其他國(guó)家的難度的觀念,這是由于“試題難度”與“認(rèn)知需求”的差異性導(dǎo)致的．

圖2 認(rèn)知需求維度的比重分布

傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)型命題使用“試題難度”經(jīng)常與“認(rèn)知需求”相混淆,“試題難度”是由應(yīng)試人員中答對(duì)的人數(shù)與總?cè)藬?shù)之比,而“認(rèn)知需求”是應(yīng)試人員在解決問題過(guò)程所要求的思維過(guò)程的類型．[7]一道試題因?yàn)榭忌磺宄撝R(shí)點(diǎn)而使得該試題難度很高,但試題的“認(rèn)知需求”只是簡(jiǎn)單的回憶．相反地,一道試題的“認(rèn)知需求”很高,要求考生經(jīng)過(guò)一系列的加工處理等操作步驟來(lái)敘述和評(píng)估許多個(gè)知識(shí)點(diǎn),但每個(gè)考點(diǎn)是學(xué)生非常熟悉的,只需要簡(jiǎn)單的回憶．

3.2.2 科學(xué)知識(shí)維度的比重分析

科學(xué)知識(shí)的掌握是學(xué)生解決物理問題的基礎(chǔ),中考卷十分重視對(duì)學(xué)生知識(shí)的考查,在知識(shí)的習(xí)得過(guò)程中提升問題解決能力,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)．中考卷中科學(xué)知識(shí)的考查比例分布處于穩(wěn)定的狀態(tài),如圖3所示．

圖3 科學(xué)知識(shí)維度的比重分布

表4為PISA2015對(duì)科學(xué)知識(shí)考查的分布,中考卷中內(nèi)容性知識(shí)基本處于該范圍,說(shuō)明我國(guó)中考試卷中內(nèi)容性知識(shí)的考核與國(guó)際測(cè)評(píng)理念是接軌的;程序性知識(shí)的比例要高于PISA2015的比例,最高的是鹽城2016的40%,最低是南通2016的23%;認(rèn)識(shí)性知識(shí)的比例整體低于PISA2015的比例,比例最高的鹽城2014也就12%．值得一提的,南通卷的科學(xué)知識(shí)的比例越來(lái)越接近PISA2015的知識(shí)分布比例．

表4 PISA2015科學(xué)知識(shí)的分布

3.2.3 科學(xué)能力維度的比重分析

科學(xué)能力是學(xué)生經(jīng)歷物理學(xué)習(xí)過(guò)程后,內(nèi)化為自身科學(xué)素養(yǎng)的有效體現(xiàn),為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)．由圖4可知,科學(xué)地解釋現(xiàn)象是初中物理學(xué)習(xí)一個(gè)重要的能力維度,試卷中占據(jù)接近一半的比例,鹽城2015和鹽城2016的比例分別為59%和60%,高于PISA2015的最高比例,其余試卷基本處于PISA2015的比例范圍內(nèi);物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科,試卷命題人員非常注重評(píng)估與設(shè)計(jì)科學(xué)探究的考查,明顯高于PISA2015的最大比例,最高是南通2014的54%;然而科學(xué)地解釋數(shù)據(jù)與證據(jù)的考查明顯低于PISA2015的比例,最高的是南通2014，2015的14%．

圖4 科學(xué)能力維度的比重分布

表5可知,PISA2015對(duì)初中生的考查集中在科學(xué)地解釋現(xiàn)象,體現(xiàn)科學(xué)知識(shí)的實(shí)用性、生活化和科學(xué)性．科學(xué)地解讀數(shù)據(jù)與證據(jù)的比例要比評(píng)估與設(shè)計(jì)科學(xué)探究的比例高.物理教學(xué)中不僅關(guān)注科學(xué)探究設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的開展,更要重視學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)與證據(jù)的解讀,得到正確的結(jié)論．

表5 PISA2015科學(xué)能力的分布

4 PISA視角下的物理教育的啟示

4.1 重視物理情境教學(xué),凸顯時(shí)代性

PISA測(cè)評(píng)都創(chuàng)設(shè)科學(xué)情境來(lái)考查學(xué)生的知識(shí)掌握,從而反映學(xué)生的能力水平．中考卷的科學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)仍存在無(wú)情境,而且較多局限于“個(gè)人的”情境．物理教學(xué)中創(chuàng)設(shè)物理情境能夠給予物理知識(shí)以實(shí)際意義,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,在解決實(shí)際問題中掌握知識(shí),提升學(xué)生的物理能力．“個(gè)人的”情境會(huì)因?qū)W生生活經(jīng)歷的不同,影響物理問題的解決,造成考試的不公平．“全球化”情境更具普遍性,如PISA2015的“溫室效應(yīng)”、“吸煙”等情境,能夠保證試卷的公平性,保障考查結(jié)果的客觀性、科學(xué)性．凸顯時(shí)代性的情境能夠引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科技前沿發(fā)展、時(shí)事政策等,關(guān)注技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)的社會(huì)進(jìn)步和問題,培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和正確的世界觀．

4.2 關(guān)注學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn),重視深度思考

物理教學(xué)中應(yīng)正確把握試題的“認(rèn)知需求”與“試題難度”的理解,關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)．根據(jù)不同認(rèn)知需求的試題特點(diǎn),通過(guò)分析、比較、總結(jié)等多步驟解決物理問題,優(yōu)化學(xué)生的思維品質(zhì),而不是通過(guò)考查單個(gè)較難的知識(shí)點(diǎn)或者單個(gè)復(fù)雜的操作技能來(lái)反應(yīng)學(xué)生的能力水平．加強(qiáng)學(xué)生對(duì)認(rèn)識(shí)性知識(shí)的獲取,表達(dá)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解,逐步形成對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)．利用測(cè)試的結(jié)果,透視學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程,適當(dāng)設(shè)置高認(rèn)知需求的試題,驅(qū)動(dòng)學(xué)生深度思考,提高思維的發(fā)散性與嚴(yán)謹(jǐn)性,提升學(xué)生的核心素養(yǎng)．

4.3 培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí),細(xì)化能力內(nèi)涵

我們一直強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的能力,但具體的能力究竟是什么卻是模糊的,同時(shí)出現(xiàn)較多的“高分低能”的情況,學(xué)生面對(duì)具體的問題束手無(wú)策．面對(duì)學(xué)生解題過(guò)程出現(xiàn)的問題,能夠立刻指出錯(cuò)誤的知識(shí)點(diǎn),但沒有明確哪種能力的不足．PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)以物理知識(shí)為載體,細(xì)化能力內(nèi)涵,評(píng)價(jià)學(xué)生的能力表現(xiàn),并根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)來(lái)反觀現(xiàn)有的教學(xué),以促進(jìn)教學(xué)的改進(jìn)．在強(qiáng)化學(xué)生對(duì)評(píng)估與設(shè)計(jì)科學(xué)研究的培養(yǎng)時(shí),也要明確科學(xué)地解讀數(shù)據(jù)與證據(jù)的重要性．科學(xué)地解讀數(shù)據(jù)與證據(jù)主要表現(xiàn)在尋找實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中蘊(yùn)藏的規(guī)律和向特定的人群用他們聽得懂的語(yǔ)言解釋證據(jù)．就學(xué)生而言,使用簡(jiǎn)潔的物理語(yǔ)言組織內(nèi)容,注重實(shí)驗(yàn)結(jié)論表述的規(guī)范化、科學(xué)性與客觀性,培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)．

1 王鼎,章衛(wèi)華.PISA測(cè)試命題與國(guó)內(nèi)初中學(xué)業(yè)考試命題的比較分析[J].全球教育展望,2013(9)：60-70.

2 劉帆,文雯. PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架新動(dòng)向及其對(duì)我國(guó)科學(xué)教育的啟示[J].外國(guó)教育研究,2015(10)：117-128.

3 顧健,陳剛.PISA視野下六種教材關(guān)于密度內(nèi)容的比較及教學(xué)建議[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2016(12)：15-18.

4 劉克文,李川.PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試內(nèi)容及特點(diǎn)[J].比較教育研究,2015(7)：98-106.

5 OECD. PISA 2015 Assessment and Analytical Framework: Science, Reading, Mathematic and Financial Literacy, PISA, OECD Publishing,Paris，2016： 17-44.

http://dx.doi.org/10.1787/9789264255425-en

6 陳志輝,劉瓊瓊,李穎慧,肖文娟.PISA影射下數(shù)學(xué)學(xué)業(yè)水平考試的問題情境比較研究[J].比較教育研究,2015(10)：98-105.

7 S L Davis, C W Buckendahl. Incorporating Cognitive Demand in Credentialing Examinations[M]. Assessment of higher order thinking skills 2011. North Carolina:IAP, 2011: 327-359.

本文系蘇州市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“PISA視角下初中物理教學(xué)與評(píng)價(jià)研究”(編號(hào)： 16122670)之階段性成果； 蘇州市教育學(xué)會(huì)“十三五”規(guī)劃課題“PISA視角下初中物理教學(xué)與評(píng)價(jià)研究”(課題批準(zhǔn)號(hào)： “十三·五”sjh[168])之階段性研究成果.

*通訊作者： 教授，E-mail: 723538706@qq.com

2017-01-21)