PISA對地理探究性試題命制的啟示

浙江省紹興魯迅中學（312000） 耿夫相

倡導探究性學習，開展地理觀測、地理實驗、地理調查和地理專題研究，以培養學生發現問題、解決問題和發展學生科學探究的能力，是我國中學地理新課程理念之一，也是我國中學地理教學的主要目標和內容之一。探究性試題能夠很好地考查學生這方面的能力，那么，如何命制出檢測這一課程目標和內容達成的探究性試題，是高考地理試題命制的一個難點。其實，PISA試題可以給我們很好啟示。

PISA是學生能力國際評價（Programme for International Student Assessment）的縮寫，是經濟合作與發展組織（The Organization for Economic Cooperation and Development，OECD）發起并組織實施的為各參與國家與地區協作監控教育成效的評價項目。2009 年有67個國家和地區參與PISA測試，我國共11個省、自治區、直轄市參加此次試測研究。該活動旨在測試義務教育階段結束后15歲學生在閱讀、數學和科學方面所具備的應用知識、技能和解決問題的能力。

一、探究性試題的立意

所謂立意，是指試題是圍繞哪個主題展開，引導學生關注何種現象，體現怎樣的能力考查主旨。PISA的評價內容和評價框架都是基于“素養”(Literacy)這一概念提出的，其將“素養”定義為：學生運用所學知識和技能，有效進行分析、推論、交流，在各種情景中解決和解釋問題的能力。例如，PISA 2009對科學素養表述為“個體能夠掌握科學知識，應用科學知識來確定問題，獲得新知識，解釋科學現象，得出科學相關問題的有根據的結論；理解作為人類獲取知識和探究方式的科學的特征；關注科技塑造我們的物質、精神和文化生活的方式；愿意從事與科學相關的事務，有科學觀念，成為會思考的公民”。從上表述可以看出“素養”應包括三個維度：知識、技能、態度。鑒于此，在進行地理探究性試題設計時也應從三個維度考查學生的地理素養，具體講，地理知識就是地理學的基本科學概念和理論。例如，中學地理知識主要有地球運動意義、天氣與氣候、陸地自然帶的形成與分布、河流水文特征、洋流的分布、地質構造與構造地貌、板塊運動與地質災害、地理環境的整體性與區域差異性、人類活動的空間布局的區位分析（包括農業、工業與商業活動、聚落、交通線點、文化生態、旅游）、人口增長與遷移、環境問題與可持續發展、區域經濟聯系等。從能力考查看，高考主要考查考生獲取和解讀信息能力、調動和運用知識能力、描述和闡釋事物能力、論證和探討問題能力，其核心是探究能力，基礎是調動和運用知識能力，中介是邏輯推理和批判性分析，識別科學問題、科學地解釋現象、有根據地得出結論的能力。PISA認為科學素養的形成過程取決于個人對科學的態度及其從事科學相關事務的意愿。態度主要是指對科學有興趣、支持科學探究、對自然資源與環境有意識地采取負責任行動。探究性試題應盡可能對學生三個維度的素養進行全方位考查。但探究性試題又與其他試題有所不同，考查重點應是學生的探究能力，而非基礎知識和情感、態度，其考查的三個維度的分布如圖所示。

二、探究性試題素材的選取

選取怎樣的素材能編制出地理探究性試題呢？筆者認為首先要精選案例，使之具有實證性、科學性、完整性、典型性、時代性和發展性。探究性試題的素材來源渠道主要有以下幾個方面：

首先，要取自學生的真實生活，因為真實的生活情景能培養學生關注生活、從生活實景中進行分析問題，將學科知識、方法技能應用于生活中的能力。例如，PISA2003“租房”、PISA2006樣題“適合飲用的水”、 PISA2006中的“蒼蠅”、PISA2006中的“蛀牙”、PISA2006 S129“白晝”等都是取材于現實生活的實例。地理是一門與考生的現實生活密切相關的學科，地理探究性試題也借鑒PISA的做法，可以選取緊密聯系生活的地理現象、社會熱點事件來創設問題情境，考查學生靈活運用知識，解決實際問題的能力。

其次，選取學生普遍關心的生態環境問題。PISA2006“酸雨”、PISA2006“太陽塔”、PISA 2009樣題 “溫室效應：事實還是幻想？”等。其實，地理學是與生態環境問題關系最為密切的學科，例如環境污染問題、城市化問題、資源短缺、水土流失、土地荒漠化、土地鹽堿化、生物多樣性減少、地質災害、氣象災害等自然災害問題。

再者，學生做的一些研究報告，例如實驗報告、研究性學習報告等。一方面，研究報告是科學探究的成果，能反映探究的過程，命題者比較容易將它轉化為探究性問題情境，也容易從中選取問題的切入點。另一方面，學生做的研究報告，涉及的學科知識水平和認知能力接近考生的知識水平和認知能力，適合于考查探究思維能力。

三、探究性問題的設置

探究性問題的設計應有引導性、啟發性和開放性，有利于學生在過程中真正理解地理現象、特點和成因之間的關系，深入理解地理知識，掌握解決地理問題思路。縱觀PISA2000、PISA2003、PISA2006、PISA2009四次測試，PISA探究性試題主要有以下幾種類型：

1. 證據類的探究性問題

證據類探究性問題首先要提供豐富的材料，要求學生通過閱讀信息，獲取、分析、解讀相關信息，根據材料提供的科學證據來得出結論，從證據推出的各種結論中進行選擇，從數據推出結論的過程來贊成或反對結論并給出理由，識別結論推導中的假設，思考科學結論的社會意義等。例如，PISA2009樣題：閱讀下文并回答問題。

溫室效應：事實還是幻想？

生物需要能量才能生存，而維持地球生命的能量來自太陽。太陽非常熾熱，將能量輻射到太空中，但只有一小部分的能量會到達地球。

地球表面的大氣層，就像包裹著我們的星球表面的毯子一樣，保護著地球，使它不會像真空的世界那樣，有極端的溫差變化。

大部分來自太陽的輻射能量，會穿過大氣層進人地球。地球吸收了部分能量，其他則由地球表面反射回去。部分反射回去的能量，會被大氣層吸收。

由于這個效應，地球表面的平均溫度比沒有大氣層吸收能量時的溫度高。大氣層的作用就像溫室一樣，因此有了“溫室效應”一詞。

溫室效應在20世紀越來越顯著。

事實表明，地球大氣層的平均溫度不斷上升。報刊雜志上常說，二氧化碳排放量增加，是20世紀氣溫上升的主要原因。

小德有興趣研究地球大氣層的平均溫度和地球上二氧化碳排放量之間的關系。

小德從這兩幅圖中得出二氧化碳的排放量一定是導致全球氣候平均氣溫上升的原因。

問題1：上圖中什么能支持小德的觀點？

問題2：小德的同學小妮卻不同意他的結論。她比較兩幅曲線圖，指出其中有些資料并不符合小德的結論。請從曲線圖中舉出一項不符合小德結論之處，并說明理由。

問題3：小德堅持自己的結論，即地球平均溫度的升高，是由于二氧化碳排放的增加而引起的，但小妮則認為他的結論太草率。她說：“在接受這個結論之前，你必須確定在大氣層內其他會影響溫室效應的因素維持不變。” 請寫出小妮所指的其中一個因素。

該案例是以溫室效應為背景，通過講解溫室效應名字的來歷為背景材料，并以“事實還是幻想？”為標題，以提高學生的興趣，展開測試項目。問題1主要考查學生的識圖能力，通過識圖獲得有用信息（科學證據）以支持某個觀點；問題2也考查學生的使用科學證據判斷結論正誤的能力；問題3則是測試學生能否通過思考得出科學解釋的能力。此題要求學生在讀懂圖像的基礎上，通過比較、歸納，分析得出自己的結論，同時鼓勵學生的創造性思維。

2. 實驗類的探究性問題

實驗類探究性問題主要指以模擬真實的實驗為情景，要求學生設計實驗步驟、列舉所需實驗器材、考查相關原理、分析實驗現象或結果、計算實驗數據等。

PISA2006試題：酸雨

以下是超過2500年前建造于雅典衛城名為女像柱的雕像照片。這些雕像是用一種名為大理石的巖石制造的。大理石是由碳酸鈣組成的。1980年，原始的雕像被遷移到衛城博物館內，并由復制品取代。原始的雕像受到酸雨的侵蝕。

問題1：正常的雨水略帶酸性，因為它已經從空氣中吸收一些二氧化碳。酸雨比正常的雨水更酸，因為它吸收了如硫氧化合物之類的氣體。空氣中的硫氧化合物和氮氧化合物是從哪里來的？

問題2：一片大理石薄片浸泡在醋里一整夜之前的質量是2.0克。隔天大理石薄片被取出并且使之干燥，干燥后大理石薄片的質量將會是多少？

A．少于2.0克 B．精確的2.0克

C．在2.0克到2.4克之間 D．多于2.4克

問題3：進行上述實驗的學生也將一些大理石薄片在純凈水放置了一整夜。請解釋學生們為什么在他們的實驗中包含了這個步驟。

本組題以雅典衛城雕像受酸雨侵蝕為素材，以實驗形式考查酸雨的性質。問題1主要考查酸雨的成因，問題2、問題3以實驗對比的方式考查醋酸的化學特性，從而類推酸雨的特性。其實，地球運動、大氣運動、洋流、地殼物質循環、土壤形成過程、河流水文特征等都可以運用實驗的形式進行模擬，從而設計出探究性試題。例如，2008年上海高考地理就有一組非常經典的試題：用實驗模擬沿地表作水平運動物體的地轉偏向現象：甲同學打開傘，抬頭面視傘面內側，順時針轉傘；乙同學向轉動的傘面頂部滴紅墨水，并觀察紅墨水流動過程。

（1）紅墨水在傘面上流動的軌跡為

A．先偏右后偏左 B．向右偏轉

C．先偏左后偏右 D．向左偏轉

（2）該實驗存在的主要不足是

①未模擬出越過赤道后的地轉偏向現象 ②沒能模擬出緯向運動的地轉偏向現象 ③未模擬出高緯向低緯的地轉偏向現象 ④傘面轉動與地球自轉的實際差別很大

A. ①②④ B. ②③④

C. ①③④ D. ①②③

3. 解釋現象類的探究性問題

這類問題往往給出某種自然地理現象或人類生活、實驗研究出現的某種現象，要求學生根據現象的描述或觀察調動運用相關的地理知識分析、解釋相關現象的探究性問題。例如，PISA2006樣題“適合飲用的水”一組試題：

下圖表示城市住宅飲用水的處理過程。

問題 1：有一個良好的飲用水源很重要。在地底下發現的水被稱為地下水。為什么地下水比湖水和河水等地表水有更少的細菌和顆粒污染，請給出一個原因。

問題2：水的清潔處理通常有包括不同技術的幾個步驟。清潔過程如圖中的4個步驟（數字1－4）。在第二個步驟，水收集在沉積池中。

該步驟通過什么方式讓水更干凈？

A. 水中細菌死亡 B. 水中加入氧

C.礫石和沙子沉入底部 D.有毒物質被分解

該組題以城市住宅飲用水的處理過程為情境，探究水污染的原因，該題聚焦于水質量的兩個方面——顆粒和細菌污染物。問題1要求應用相關知識來解釋未經處理的地下水比未經處理的地表水污染物少原因，涉及到認知或推論沉積池的用途，因此它評價學生關于水中顆粒在重力作用下沉淀的知識。

4. 方案設計類探究性問題

方案設計類探究性問題是指試圖讓學生根據材料提供的情景設計出合理的方案解決現實問題過程，并對其進行描述和量化，該類問題主要由現實生活情境、相關學科、問題解決過程、推理技能等方面構成。例如PISA2003“夏令營宿營”Eedish社區服務部正在組織一個5天的兒童夏令營。有46個孩子（26個女孩，20個男孩）簽約，8個成人（4男4女）自愿參加并組織這次夏令營。

問題1：按照宿舍守則，如何將46個孩子和8個成人分配在合適的宿舍里？

本題以夏令營宿營為情景，要求按照宿舍守則，識別關鍵特征及其相互關系、建構或運用外部表征，設計合理的方案，解決問題，以培養學生的分析推理和定量推理的能力。地理測試中也可以設計出例如土地利用、城鄉規劃、交通規劃、工業區選址、某個環境問題的解決方案，以此考查學生地理思維、方法、應用能力。例如，某校地理課外活動小組用觀測日影的方法來粗略測定學校所在地的經緯度。請寫出完成這一測定任務的主要工具及具體過程。