PISA培養學生科學素養的實踐探索

趙青松 李川

培養學生的科學素養是當前國內外科學教育領域所關注的核心議題，其內涵就是在當今科學技術迅猛發展的世界里，作為未來合格的公民，要享受科學技術帶來的福祉，幸福地擁有自己的生活，能對公眾、社會及與自己有關的事務做出合理決策，必須掌握基本的科學知識，了解科學研究的基本過程，理解科學技術與社會和自然之間的相互關系。

近年來，為了提升中學生的科學素養，北京市房山區教育委員會進行了積極的探索，做了大量卓有成效的工作。2009年、2012年、2015年北京市房山區作為獨立區域參與教育部考試中心和經濟合作與發展組織簽署合作協議開展的包括科學素養評價的國際學生評估項目，并與北京師范大學劉克文教授研究團隊合作，自2014年10月開始組成項目組，共同籌劃實施“北京市房山區中學生科學素養提升行動”，進行房山區中學生科素養提升的實踐探索。

一、中學生科學素養的內涵

根據美國國家研究中心學者畢爾（Bybee

Rodger）考證[1]，“科學素養”一詞最早出現在1952年出版的由美國著名的科學家和教育家、哈佛大學前校長柯南特（James Bryant Conant）作序的書《科學中的普通教育》中：“一個人的科學經驗越廣泛，他的科學素養越高?！钡?，此時，科南特只是把它作為一個普通詞匯使用，并沒有給出具體的解釋。此后，伴隨著“科學大眾化”的思潮，對“科學素養”的內涵理解開始進入一個“百家爭鳴”的時代，“科學素養”一詞開始風靡全球，先后出現在多個國家或地區科學教育文件中，如《美國國家科學教育標準》《科學素養基準》《科學素養導航圖》《科學素養的設計》，以及我國在21世紀以來啟動的跨越多個學段和學科的新一輪科學教育課程標準。

十年樹木，百年樹人，教育是在為未來培養人才。而PISA測試的一個基本理念就是衡量當代中學生是否具備適應未來生活的能力，非常符合教育服務未來的宗旨。所以，房山區教委多位領導和專家們都比較認同PISA測試對科學素養的內涵理解，符合區教委提出的“站在未來發展的人才需求高度，評價現在教育成效”的理念，也符合房山區以PISA測試為契機開展中學生科學素養提升項目研究的出發點。

根據《PISA2015科學框架草案》，科學素養是指作為一個有反思意識的公民能夠參與討論與科學有關的問題，提出科學見解的能力[2]。具體而言，科學素養包括以下三種主要的科學能力。

（1）科學地解釋現象，即認識、提供和評價對一系列自然現象和技術產品的

解釋;

（2）評價和設計科學探究，即科學地描述、評價科學研究，提供問題解決的

方法;

（3）科學地解釋數據和證據，即分析評價數據和各種不同方式表示的參數，并能得出恰當的科學結論。

為了使科學素養的測試更加具有可操作性，PISA2015測試框架在2006年測試框架的基礎上，將科學素養的內涵進一步解讀為背景、知識、能力和態度四個相互關聯的方面，并構建了能力標準和知識類型的認知需求框架。要求學生在一定的個人、地區（國家）、全球等背景中，根據自己對科學的興趣、對科學探究方法的價值的認識以及自我環境意識等，運用內容性、程序性和認知性知識，解決生活中的科學問題，從而展現科學地解釋現象、評價和設計科學探究以及科學地解釋數據和證據等科學素養能力。具體內容如圖1

所示。

二、房山區中學生科學素養教育教學現狀

根據近年來房山區參加PISA中國獨立測試情況，以及與多位房山區一線教師進行交流和訪談的結果來看：雖然房山區中學生參加PISA的平均成績在不斷提升，但是在某些具體的科學素養能力標準中還存在很大的發展空間;同時，部分房山區科學教師需要進一步加強對科學素養的內涵理解。

具體而言，中學生科學素養現狀存在的主要問題包括：

（1）缺乏從大量的科學技術背景資料中提取有用信息回答問題的能力;

（2）不能很好地理解圖表信息，并利用圖表信息正確推導出相應結論;

（3）對于“科學源于生活，又作用于生活”缺乏理解，學習到的科學知識未能應用到社會生活現象、問題的理解中;

（4）缺少對科學研究過程的體驗，對科學研究方法的認識也比較片面，在實際生活問題解決過程中不能恰當、正確使用相應的科學研究方法處理問題;

（5）伴隨著國際計算機測試的普及，而我國中學生使用計算機進行答題的機會較少，人機信息交互可能影響學生成績。

科學教師在中學生科學素養培養教學中存在的主要問題包括：

（1）對中學生科學素養內涵認識不夠深入，尤其是在對科學本質、科學方法和科學精神等方面的理解還不夠深刻;

（2）在教學過程中，部分教師還停留在簡單的科學知識傳授層面，不能很好地將科學研究過程和科學研究方法滲透到科學知識傳授中;

（3）缺乏“從生活中發現科學研究問題，豐富教學素材，利用科學認識理解社會現象、解決生活問題”的意識;

（4）對于新課程改革目標中的“過程與方法”，PISA科學素養測試理念等內容的認識有待進一步提升。

三、房山區為提升中學生科學素養正在做的努力

針對房山區中學生科學素養教育教學現狀，結合中學生科學素養內涵，“北京市房山區中學生科學素養提升行動”項目組以PISA2015重點進行科學素養測試為契機，設定中學生科學素養提升目標，完善房山區科學教師科學素養提升的措施，進而深化科學課程體系和教育教學實踐改革，制定多方面的措施和教學策略，全方位構建中學生科學素養提升和評價體系，實現房山區中學生科學素養培養和提升的科學化、常態化。

根據項目內容，為了更加全面建設中學生科學素養提升體系，該項目將中學生科學素養提升行動的實施劃分成項目準備、體系建設和常態化三個階段。第一階段的主要工作是設定并開發中學生科學素養提升目標和評價工具。第二階段主要從教師培訓、教學實踐、實踐活動和校園文化建設等多方面整體構建全區中學生科學素養提升體系。第三階段的主要工作是實現中學生科學素養提升教育教學的常態化。

房山區教育委員會希望通過本項目的實施，借助PISA的先進理念和專家團隊的高端引領，能夠進一步深化科學教育教學改革，整體提升房山區科學學科的教育教學質量，全面提升全區中學生的科學素養水平，改變全區科學教師的教學行為，促進科學教師的專業發展，并逐步改善全區校園文化氛圍，建構更加科學、更加積極向上的校園文化環境，為提高房山區公民的科學素養做出應有的貢獻。

2014年10月，該項目正式啟動以來，

在房山區教育委員會領導的大力支持下，經過項目組專家團隊和實踐團隊的反復研討、協商，目前項目組已完成PISA2015科學素養內容及特點的解讀、歷年PISA公開試題和相關模擬試題的收集與整理，以及中學生科學素養讀本的撰寫等多個項目實施的文獻資料準備工作。2015年6月12日至14日又集中對轄區科學學科骨干教師進行有關科學本質、科學過程、科學方法等科學內涵與科學素養關系理解，以及如何進行中學生科學素養的評價設計集中培訓，并由北京師范大學劉克文教授研究團隊指導，共同商討如何在各個學科中落實科學素養提升目標，明確接下來的各項教育教學實踐工作安排。

正如北京市房山區教師進修學校教師晉有奇所說的那樣，基于（打鐵需要自身硬）現實要求，加強師資及管理隊伍的培訓和教育，認真落實義務教育階段有關科學課程的國家課程計劃和目標，尤其是科學實驗和實踐等教學內容，扎扎實實做好本職工作，而房山區基礎教育工作中的科學教育課程正落實在此途中。

通過半年多的項目實施與實踐探索，參與該項目的科學學科教師對科學素養內涵、PISA理念、科學本質、科學研究方法和過程等都有了比較深刻的理解。同時，在各級領導的支持以及項目組專家團隊的幫助下，項目參與教師的教學理念及方式也正在向以培養學生科學素養為宗旨的方向轉變。

在接下來的項目實施與實踐探索過程中，項目組將繼續堅持“專家引領、教師實踐、科學評價”的原則，不斷推進中學生科學素養提升的教育教學實踐探索，逐步完善中學生科學素養評價及提升體系，進行以培養中學生科學素養為主題的校園文化建設，開發培養中學生科學素養的資源共享信息平臺等。

參考文獻

[1]Fraser Barry J.， Tobin Kenneth G.. International Handbook of Science Education[M]. Dordrecht， Boston： Kluwer Academic Publishers， 1998：487-498.

[2] Organization for Economic Cooperation and Development.PISA2015 Draft Science Framework[EB/OL].http：//www.oecd.org/pisa/pisaproducts/Draft%20PISA%202015%20Science%20Framework%20.pdf.2014-03-10.

（作者單位：1.北京市房山區教育委員會 2.北京師范大學）

（責任編輯：任媛媛）