大學生科學探究能力測評的理念及其方法

李明

（東北石油大學，河北秦皇島066004）

大學生科學探究能力測評的理念及其方法

李明

（東北石油大學，河北秦皇島066004）

新課程改革中對科學教育提出了“以探究為中心的科學過程教育”?？茖W探究以及對其測評已成為科學教育領域內一個備受關注的話題?？茖W探究的測評主要有兩種取向。一種是“過程技能測評觀”，強調對學生的能力進行足夠細的分解，這樣才能更精確地對其進行評估。一般可以采用紙筆測試進行。另一種是“整體能力測評觀”，強調學生的探究活動是一種綜合性的認知過程，提倡在社會生活情境下對其進行考查。一般是對學生的研究方案或成果進行表現性評價。

科學探究；測評；理念；方法

科學技術的迅猛發展和國際競爭使科學素養成為21世紀人才的核心素養之一，而科學探究能力的高低無疑是科學素養水平的最直接體現。在當前國際科學教育改革的熱潮中，科學探究是出現頻率最高的幾個關鍵詞之一。我國的新課程改革中對科學教育也提出了變“以知識體系為中心的科學結論教育”為“以探究為中心的科學過程教育”，強調讓學生在科學探究過程中進行科學學習。無論是在理論研究的層面上還是在實際的教學過程中，科學探究以及對其測評已成為科學教育領域內一個備受關注的話題。

一、科學探究能力的內涵和構成

在科學教育領域，“探究學習”的概念最早于1961年由美國芝加哥大學教授施瓦布（J.J.Schwab）在哈佛大學所做的報告《作為探究的科學教學》（Teaching of Science as Enquiry）中提出：“如果要學生學習科學的方法，那么有什么學習比通過積極地投入到探究的過程中去更好呢？”自此開始，探究學習逐漸成為科學教學中的主流方式，并逐漸發展成為科學教育方法的重要目標之一[1]。因此，科學探究活動，簡言之即為個體通過自身獨立自主地調查和研究來認識和解釋自然的活動[2]。

我國《科學課程標準解讀》中指出：“科學探究是指人們通過一定的理論指導、實驗方法和具體實踐對客觀現象和現實存在進行探索、質疑和研究的過程。當前，在教育科學中關于‘科學探究’一詞釋義往往包含兩個層面上：一是具體的科學探究實踐，二是指所具備的科學探究技能（又稱作科學實驗技能）?？茖W探究活動通常是由一些緊密相聯的探究環節構成的實驗過程或探索實踐，而科學探究技能則是一些具體而基本的理論思維方法和實驗操作技能”。[3]根據我國《科學（3～6年級）課程標準（實驗稿）》可知，通常情況下?？茖W探究的具體過程包括“提出問題、猜想與假設、制定計劃、觀察實驗制作、搜集整理信息、思考與結論、表達與交流”七部分。

由《美國國家科學課程標準》的定義可知：“科學探究是指科學家們研究自然界并以此研究為基礎，通過多種不同的途徑所獲得的證據、提出種種假設和解釋。同時，科學探究也指是學生們獲取知識、領悟科學以及科學家們研究自然所用的實驗方法等科學實踐活動。由此可見，科學探究的具體過程主要包括：確定研究對象；觀察研究對象；提出與研究目的相關或新發現的問題；查閱書籍及其他信息資源或聯系已有知識確定實驗主題；設計具體的科學實驗方案；進行實驗檢驗；對實驗數據進行搜集、分析和解釋；對實驗結果進行解釋、作出結論或進行實驗預言；交流實驗結果”。[4]

二、科學探究能力測評理論

當前，關于科學探究能力進行測評的理論基礎主要有兩種：一種是“過程技能測評理論”，以這種測評理論為基礎的研究者認為可以將科學探究能力分解為觀察技能、測量技能、推理技能等相互聯系而獨立的技能，而這些科學實驗技能或稱之為要素研究能力是可以分別地進行測量的。同時，通過對不同的科學探究技能進行分別訓練可以發展學生在科學探究能力天賦和特長，充分發揮研究者的天賦和潛力；關于這一測評理論基礎的應用可見于美國科學促進會推出的SAPA（Science—A Process Approach）課程，這一課程列出了13項科學研究過程需具備的技能，并將之分為兩大類：“一是基本科學過程技能，這包括觀察能力、分類歸納能力、時空關系應用和對接能力、知識信息傳達能力、數字應用能力、測量分析能力、推理演繹能力、結果和發展方向的預測能力等；二是綜合科學過程技能，包括下操作性定義水位理論能力、控制變量的能力、大膽假設的能力、實驗操作能力、解釋結論的能力等”。另一種是“整體能力測評觀”。持這種觀點的研究者也同意科學探究活動是過程性的，但強調這些過程的思維完整性。例如，上文提到的我國《科學（3～6年級）課程標準（實驗稿）》中對科學探究能力構成的認識就是這種觀點的體現。

這兩種不同測評觀的關注點有本質的不同。過程技能測評觀關注過程，強調對學生的能力進行足夠細的分解，這樣才能更精確地對其進行評估。而整體能力測評觀關注結果，強調學生的探究活動是一種綜合性的認知過程，提倡在社會生活情境下對其進行考查。例如，讓學生制訂一個科學探究活動計劃，過程技能測評觀會將測評重點放在一些具體技能上，如控制變量的方法是否設計的精確恰當，而整體能力測評觀則會綜合評估這個方案的可行性、科學性、創新性等。

可以看出，過程技能測評觀認為學生的科學探究能力是一系列過程技能的集合，因而可以通過練習來獨立發展這些技能。學生的這些過程技能得到發展后，科學探究能力也就得到了發展。而整體能力測評觀往往將科學探究活動分成幾個大的環節，認為每個環節上的各種過程技能是協調進行不可分割的，教學中不能脫離整體憑空去訓練這些單獨的技能，應該讓學生模擬科學家的科學研究活動，將出發點和落腳點放在學生對所探究的科學問題的解決上。

三、科學探究能力測評的方法

（一）過程技能的測評方法及舉例

過程技能測評一般可以采用紙筆測試的方法進行，這種方法的優點是測試過程客觀，但主要缺點是試題編制過程麻煩。對過程技能進行紙筆測試的一個典型樣例是國際經濟與合作組織開展的“國際學生評估項目”（Program for International Student Assessment）。下面是PISA公布的一道科學測試題，主要考查學生實驗控制、解釋資料的技能。

蒼蠅

閱讀下面的內容并回答問題：

一個農業實驗站養有很多乳牛，牛棚里有很多蒼蠅，以至影響到乳牛的健康。飼養員就在牛棚和牛身上噴灑殺蟲劑A，結果幾乎殺光了蒼蠅。過了一段時間，蒼蠅逐漸多起來，飼養員再次噴灑了殺蟲劑A，與第一次使用不同的是，只殺死了大部分蒼蠅。沒過多久，蒼蠅又多起來，飼養員依舊噴灑殺蟲劑A，并反復進行了5次。但飼養員發現，殺蟲劑A的效果一次比一次差。同時，飼養員注意到，這些殺蟲劑是一次性大批量配制的，已經持續用了很久。這樣飼養員就猜測，可能是殺蟲劑慢慢地遭到分解失效了。

問題1：請你簡要解釋如何驗證飼養員的這個猜測。

問題2：請你給出兩個和飼養員不同的解釋，用來解釋殺蟲劑A的效果一次比一次差。

問題1評分標準：

評分要點回答中，3個控制變量：蒼蠅類型、殺蟲劑使用時間、蒼蠅是否接觸過殺蟲劑的應用。如，可將新配制的殺蟲劑和一直使用的殺蟲劑同時應用于兩組類型相同且沒有接觸過這種殺蟲劑的蒼蠅，比較使用效果。等級4（滿分）回答中至少包含了3個控制變量中的兩個。如，新配制的殺蟲劑和原來配制的殺蟲劑同時應用于牛棚中的蒼蠅。等級3回答中應用了3個控制變量中的兩個。如，間隔一定的時間對這種殺蟲劑進行化學分析，看看其中化學成分有沒有因為時間推移而發生變化。評分等級等級2噴灑新配制的殺蟲劑并提到與原來的殺蟲劑進行比較。等級1提到對一直使用的殺蟲劑進行化學分析，但未提到比較殺蟲劑隨時間推移可能發生的化學變化。或僅僅提到將殺蟲劑進行實驗室化驗，沒有提及比較分析。完全錯誤其他回答與3個控制變量毫不相關的回答。

問題2評分標準：

等級2（滿分）一是提到具有抗藥性的蒼蠅能夠生存下來，并把抗藥性遺傳給下一代。二是環境條件的變化、溫度、殺蟲劑使用方法的改變等相關變量的提及。評分等級等級1只涉及上述一種解釋。完全錯誤 其他與上述兩種解釋無關的回答。

從上面的PISA測試題示例看，對過程技能進行紙筆測試的關鍵在于兩方面：一是設計合理的問題情境；二是制訂較為細致、可操作的評分標準。

（二）整體能力的測評方法及舉例

整體能力測評一般是對學生的研究方案或成果進行表現性評價，這種方法的優點是貼近學生實際，易于開展，但主要缺點是評分的主觀性強。

表現性評價往往被認為能夠測評被評價者實際掌握和運用知識、技能的能力。所謂表現性評價，有人認為是通過學生自己給出的問題答案和展示的作品來判斷學生所獲得的知識和技能的測試和評價；也有人認為，表現性評價是通過觀察學生在完成實際任務過程中的表現來評價學生已經取得的發展和成就?，F在，關于表現性評價的權威定義通常采用斯廷金斯（R,Stiggins）的定義，即“表現性評價為測量學習者運用先前所獲得的知識解決新異問題或完成特定任務能力的一系列嘗試”[5]?？梢钥闯?，作為表現性評價能夠測評被評價者實際掌握和運用知識、技能的能力：一是所使用的評價任務是真實的，不是遠離社會實際情境的；二是學生必須運用已有的知識、技能去處理任務，其表現不是靠猜測得來，而是確實能反映出真實水平；三是由高水平評定者按照既定的標準進行直接的觀察、評判。以上三點其實也正是表現性評價之所以產生并受到歡迎的原因。

下面以“提出問題”、“搜集整理信息”兩個環節為例，構建表現性評價評分準則。

探究任務 指標 評分標準等級描述1級 2級 3級 4級 5級1.目的性學生課題研究應該來源于生活實際，注重實效。探究問題沒有明確的目的性。2.科學性課題的提出有一定的事實、經驗和理論做依據。隨意提出選題，缺乏理論和事實依據。提出問題3.創新性 須做到能獨立思考問題，有自己的見解。選題沒有創新點，或沒有意識到選題的創新點。4.可行性選題須充分考慮主客觀條件，如人力、物力、財力、時間、社會條件。選題沒有可行性或對選題的可行性沒有清晰的認識。1.步驟實施按照研究方案中計劃好的步驟進行觀察、比較和測量。不會實施研究步驟。搜集整理信息2.器具使用操作研究儀器和使用研究工具，開展研究工作。不會使用工具收集證據。3.信息記錄對研究數據，文獻信息，調查結果，觀察現象的辨別、讀取、記錄的過程。只獲取少部分信息，記錄模糊，缺乏條理性。探究問題比較明確，但與研究者自身條件無關。探究問題比較明確，能結合研究者自身條件，但不能綜合考慮相關條件。探究問題明確，基本能綜合考慮自身條件。探究問題明確，能綜合考慮自身條件，并對該問題的價值有一定的預見。能意識到選題中的科學理論，但敘述不明確?；灸苷J識到選題中的科學理論，但沒有相關理論與信息支持選題。能認識到選題中的科學理論，并能用相關理論與信息支持選題。能認識到選題中的科學理論，并根據相關理論與信息支持選題，思路清楚，目的明確。能意識到選題有創新點，但敘述不明確。能清楚地闡述選題中的創新點。能結合相關文獻闡述選題的創新點。能結合相關文獻，自身條件和應用前景，闡述選題的創新性。在選題可行性敘述中可行性條件不全面。選題可行性闡述中涉及個別可行條件，但沒有結合在一起論述。選題可行性闡述涉及主要條件，并能綜合分析得出完成研究的預期。選題可行性闡述能對完成研究的條件綜合分析，得出明顯完成研究的預期。能簡單開展研究，但程序不完整。研究程序基本完整，但欠規范。研究程序完整規范，基本順暢。研究程序完整規范，且步驟清晰。能部分使用工具，但操作錯誤較多。能使用工具，操作基本無錯。能熟練無誤地使用工具。能熟練且合理無誤地使用工具。信息記錄不完整，條理性不強。信息記錄基本完整，有一定條理性。信息記錄完整，條理清楚。信息記錄完整，重點突出，條理清楚。

從上面的評分準則示例看，對整體能力進行表現性評價的關鍵在于兩方面：一是制訂較為清晰、可操作的評分準則；二是評分專家要有比較豐富的經驗，能根據評分準則對學生科學探究的設計方案或成果作出恰如其分、合理準確的評判。

[1]李偉臣.新課程探究學習教學實例叢書小學科學3～6年級[M].北京:北京師范大學出版社,2003:1.

[2]陳琴,龐麗娟.科學探究:本質、特征與過程的思考[J].教育科學,2005,（2):1-5.

[3]郝京華.科學（3～6年級)課程標準（實驗稿)解讀[M].湖北:湖北教育出版社,2002:90.

[4] [美]國家研究理事會.美國國家科學教育標準[M].戢守志等譯.北京:科學技術文獻出版社,1999:30.

[5]余林.課堂教學評價[M].北京:人民教育出版社,2007:94.

College Students' Science Inquiry Ability Evaluation of two kinds of ideas and methods

LI Ming
（Northeast Petroleum University,Qinhuangdao Hebei 066004)

The scientific education was defined as an inquiry-centered scientific process education in new course reform. Scientific inquiry , as well as its assessment has become a populor research topic in scientic education. There are mainly two research orientations in scientic education assessment. One is the idea of process-skill assessment, which broke down students' skills into detailed components, thus the researchers can get the exact assessment on students ability through paper-and-pencil tests. The other one is the the concept of overall capacity evaluation, which proposed that students' inquriry is a comprehensive cognitive process. This approach focused on the performance assessment of students' study protocol or results under real social activities.

Scientific inquiry；assessment；idea；method

G40-03

A

2095-7327（2016）-03-0156-04

李明（1980-），男，吉林松原人，東北石油大學思想政治教育講師，碩士，主要從事思想政治教育研究，大學生心理健康教育和高等教育學研究。

本文系黑龍江省高等教育學會高等教育科學研究“十二五”規劃重點課題：大學生積極心理品質的培養研究（編號：HGJXHB1110138）。

林軍