關注社會參與 注重評價方式 培養科學素養

周業虹

摘要：PISA2015科學測試注重考查科學素養，強調考查科學地解釋現象、評價和設計科學探究、科學地解釋數據和證據。在命題中將科學素養的考查置于真實的情境之中，引導學生關注社會，關注運用所學知識解決實際問題。試題的呈現形式豐富，設問方式力求展現學生的思維水平，著眼于學生未來的發展需求。這與我們國家進行的課程改革高度一致，對課堂教學及評價方式的設計起到了導向作用。

關鍵詞：PISA2015；科學素養；真實情境；科學能力；試題分析

文章編號：1005–6629（2016）4–0089–06 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 學生能力國際評價PISA簡介

學生能力國際評價（The Program for International Student Assessment，簡稱PISA）是由經合組織（The Organization for Economic Co-operation and Development，簡稱OECD）于1997年創立的，它體現了OECD各成員國政府的一項承諾：從學生學習成績的角度，在一個共同的國際框架之內監測各國教育體系的工作成果。它由OECD各參與國共同開發，是一項15歲在校生的國際性學生學習質量比較研究項目，主要評價學生的閱讀素養、數學素養和科學素養[1]。

2 PISA2015科學公開題特點分析

2.1 PISA2015科學測試框架

PISA2015測試將科學素養能力標準解讀為科學地解釋現象、評價和設計科學探究、科學地解釋數據和證據三個方面。其中，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；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；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[2]。PISA2015科學測試的框架如下：

2.2 PISA2015科學公開試題特點概述

PISA測試歷來是以單元試題的形式評估科學素養的。PISA2015科學公開試題共有8個單元，分別是：蜂群崩潰紊亂、化石燃料、火山爆發、開采地下水和地震、藍色的發電裝置、可調式眼鏡、在炎熱的天氣里奔跑、節能的房子，共有37道試題。每個單元試題基本要素包括以下幾個方面：

2.2.1 關于題干

在PISA2015科學測試中，題干所涉及背景重點在于與學生個人、生活所在的地區/國家和全球的生活有關的情境。具體如下：

2.2.2 關于問題組

在PISA2015科學測試中，問題組所考查的能力主要涉及科學地解釋現象、評價和設計科學探究、科學地解釋數據和證據，具體細目如下：

2.2.3 關于評價方式設計

在PISA2015科學測試中，每一單元的設問包括選擇題和簡單題等幾種類型，無論何種題型，對于學生答題結果的評價方式都非?？茖W合理。它既鼓勵學生勇于作答，又突出體現了學生思維的差異性，評價中把“認真作答但錯答”與“空答”的學生通過設計不同的編碼嚴格加以區分，使得學生答題的積極性大大提高。消除考試的畏懼感之后，創造性思維的閘門也由此而打開[3]。

總之，PISA2015科學測試的題干、問題組及評價方式的設計兼顧了15歲中學生應該掌握的科學知識，同時學生在解題過程中始終置身于真實的情境之中，在閱讀材料、獲取信息的過程中感受知識的價值，思考問題的過程中體會科學探究的歷程，引發學生站在學科的視角去認識社會、立志于改造社會，增強學生的社會參與意識。

3 PISA2015科學公開試題典型例題分析——化石燃料

3.1 化石燃料單元試題內容

該公開試題單元研究的是化石燃料燃燒與空氣中CO2含量之間的關系。該單元的試題背景材料包括：CO2在自然界中的循環示意圖，CO2減排政策的簡單描述，酒精和石油作為燃料使用的對比以及關于海洋碳匯的數學模型示意圖。

許多發電廠都燃燒含碳燃料放出CO2?？諝庵械腃O2會對全球氣候產生消極影響。工程師們使用了各種不同策略來減少空氣中CO2的排放量。其中一項措施就是使用生物燃料來代替化石燃料，化石燃料的來源是已經死亡很久的生物體，而生物燃料則是來源于活著和最近才死亡的植物體。另外的措施包括固定一部分發電廠釋放的CO2，或者是將這部分CO2儲存到海洋中或還有如下面所述，這樣的措施被稱為碳捕獲與儲存。

碳捕獲與儲存包括捕獲釋放的CO2，并儲存起來，使得這些CO2不再被釋放到空氣中。一個可以儲存CO2的地方就是海洋，因為CO2溶于水?？茖W家建立了一個數學模型，用于計算CO2被注入到三個不同深度（800米、1500米和3000米）的海洋后仍能儲存的CO2百分數。這個模型的假設是CO2在海洋中被注入長達2000年，下面的圖表給出了這個模型的計算結果。

問題1 使用生物燃料和使用化石燃料對空氣中CO2含量的影響不一樣。下面哪個選項最能恰當地解釋其原因？

生物燃料燃燒時不釋放CO2

用作生物燃料的植物在生長過程中會吸收空氣中的CO2

生物燃料在燃燒時會吸收空氣中的CO2

生物燃料發電廠釋放出來的CO2的化學性質不同于化石燃料發電廠釋放出來的CO2

問題2 盡管生物燃料對環境大有益處，但化石燃料仍然被大范圍使用。下面的表格中比較了石油和酒精燃燒產生的能量和CO2，其中，石油是一種化石燃料，酒精是一種生物燃料。

根據上面的表格數據，解釋在花費相同的情況下，為什么有些人更加傾向于使用化石而不是酒精作燃料？

根據表格中的數據，列舉一個使用酒精代替石油對環境的好處。

問題3 使用圖表中的數據解釋海洋深度是如何影響在海洋中儲存CO2的長期有效性的。

3.2 “化石燃料”單元試題具體特點分析

“化石燃料”以當今社會中的熱點問題——自然資源、環境保護為載體，從不同角度設計了3個問題，主要考查不同燃料對大氣中二氧化碳含量的影響、能源的選擇、海洋碳匯等化學科學知識，以及學生科學地解釋現象、科學地解釋數據和證據等能力和支持科學探究的態度，見表4。

該單元題目具有以下特點：

3.2.1 “化石燃料”題干

“化石燃料”這組試題的情境是通過兩段文字和兩張圖片呈現的，反映了“全球的”“環境質量危害”等問題。大氣中二氧化碳含量增多是一個全球性的問題，而選擇合理的能源替代傳統化石燃料、同時進行碳的捕捉與儲存是目前各個國家著力進行研究的課題。學生在化學科學知識的學習過程中對這些內容常常會接觸到，在日常生活中通過各種媒體也會有所了解，在通過閱讀相關文字和圖片時不會有陌生感，會感到所敘述的問題與自己是息息相關的。

3.2.2 “化石燃料”問題組

“化石燃料”單元題目不僅關注科學知識，更加關注科學知識的建立過程、對科學方法的使用。其中問題1涉及到內容性知識，問題2和問題3涉及到程序性知識，重點考查學生對科學知識建立過程的理解，對科學研究方法的使用，即注重科學本質的考查。

“化石燃料”這組題目具體考查的能力如下：

問題1 “使用生物燃料和使用化石燃料對空氣中CO2含量的影響不一樣”的原因，考查科學地解釋現象，需要學生從題目的文字材料以及生活經驗中提取相關信息對原因作出合理的解釋。

問題2 “在花費相同的情況下，為什么有些人更加傾向于使用化石燃料及列舉一個使用酒精代替石油對環境的好處”，考查科學地解釋數據和證據，需要學生閱讀題目中給出的相關數據獲取信息并進行對比分析，結合自己的生活積累，運用所學到的相關知識，進行合理的解釋，類似于科學探究的考查。

問題3 “解釋海洋深度是如何影響在海洋中儲存CO2的長期有效性的”，考查的同樣是科學地解釋數據和證據，需要學生讀懂題目中所給出的坐標圖中的曲線、坐標的含義，獲取信息后進行分析，同樣類似于科學探究的過程。

4 PISA2015科學測試的啟示

在我國的化學課程標準中，無論義務教育還是普通高中，都提到“提高學生的科學素養，提高學生的科學探究能力，在實踐中增強學生的社會責任感，引導學生認識化學對促進社會進步和提高人類生活質量方面的重要影響，提高實踐能力”[4]。但是，如何做到以“知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀”為依據去評價學生的科學素養呢？PISA2015科學測試題目給了我們很好的啟示。

4.1 創設真實的問題情境

目前在我國的中考和高考命題中都已關注到了創設試題的情境問題。例如：在2015年北京中考試題中就出現了這樣一道科普閱讀題目：

例：閱讀下面科普短文（原文作者：段翰英等）。

我國制作泡菜的歷史悠久。制作泡菜是把新鮮蔬菜泡在低濃度的鹽水里，經發酵而成。泡菜品種繁多、風味獨特、口感鮮脆。

蔬菜中含有硝酸鹽。硝酸鹽對人體無直接危害，但轉化成亞硝酸鹽后，就會產生危害。亞硝酸鹽[如亞硝酸鈉（NaNO2）]與胃酸（主要成分是鹽酸）反應，產生亞硝酸（HNO2）和氯化物（如NaCl）。亞硝酸不穩定，產生的二氧化氮進入血液與血紅蛋白結合，導致中毒。

泡菜中含亞硝酸鹽嗎？含量有多少？含量受什么因素影響呢？

經實驗測定發現，食鹽水濃度和泡制時間對泡菜中亞硝酸鹽含量有一定影響。下圖為室溫下，食鹽水濃度和泡制時間與芹菜泡制過程中亞硝酸鹽含量的關系。

用不同的蔬菜進行測定，變化趨勢與芹菜相似。

實驗表明，發酵溫度對泡菜中亞硝酸鹽的生成量及生成時間也具有明顯的影響。泡菜發酵過程中，泡制溫度較高時，亞硝酸鹽含量最大值出現得早，且數值低。這與溫度較高有利于乳酸菌的繁殖有關。

實驗還表明，泡制過程中添加姜汁和維生素C，都能有效地減少亞硝酸鹽的生成。

現代醫學證明，泡菜中的乳酸和乳酸菌對人體健康有益，具有抑制腸道中的腐敗菌生長、降低膽固醇等保健作用。但是，有些泡菜鹽分或糖分過高，對高血壓和糖尿病等慢性病患者不利。另外，泡制過程也會造成某些營養素的流失。（有刪改）

依據文章內容，回答下列問題。

（1）泡菜中的亞硝酸鹽是由 轉化生成的。

（2）亞硝酸鈉能與鹽酸反應，該反應屬于基本反應類型中的 反應。

（3）室溫下，用芹菜制作的泡菜，最佳食用時間是 （填字母序號，下同）。

A.泡制2～3天B.泡制5～6天C.泡制12天后（4）下列關于制作泡菜的說法中，合理的是

。

A.最好加入一些姜汁

B.最好在較低溫度下泡制

C.最好加入一些富含維生素C的水果

D.最佳食用期的泡菜中亞硝酸鹽的含量與泡制時的食鹽水濃度無關

（5）請你為喜歡吃泡菜的人提一條食用泡菜的建議： 。

我國中考也是針對15歲的學生進行的一種選拔性考試。該題目的命制方式與PISA科學測試的命制方式已經非常接近，說明我們國家已經高度關注在真實的情境中考查學生的知識和能力，考查學生運用所學知識解決實際問題的能力，考查學生的科學探究能力，引導學生關注社會的發展，培養學生的社會參與意識等。而且在試題設計情境的多樣性、趣味性、生活性、創新性等方面都做出了很好的嘗試，有效地利用這些情境考查了學生的科學素養，逐步實現了在紙筆測試中整合了三維目標。

4.2 凸顯科學能力

PISA2015科學測試注重的是學生對知識的運用和理解，強調的是在真實的生活中創造性地運用所學習的知識和技能，它關注的是學生的學習能力，關注學生未來發展所需的科學素養，關注學生對科學探究過程的體驗，特別強調了科學地解釋現象、科學地解釋數據和證據的科學探究能力。同時，在命制試題時，我們發現題目所呈現情境的形式各異，文字、圖形、數據表格、曲線圖、儀器構造示意圖等形式豐富多彩，使得學生要調用自己的各種感官，學會進行信息轉換，并將其準確地與自己所掌握的知識、具備的社會經驗結合起來，凸顯了科學能力的考查。

相比之下，上面展示的中考試題就略顯單薄，盡管閱讀資料獲取信息的能力考查到位了，但是試題素材的呈現方式不夠豐富，于是學生圖文信息轉化的能力考查就明顯不足；科學探究的能力考查涉及到了，但是知識性內容考查偏多，程序性知識考查略顯單薄，涉及科學地解釋現象、科學地解釋數據和證據的問題的數目及份量顯然偏少，無法更深入地考查科學能力，無法更直觀地考查科學探究能力，更無法有效區分出思維水平更優異的學生，因此命題方式與科學能力考查的關聯性有待于深入研究。

4.3 彰顯評價魅力

PISA2015科學測試高度重視對學生的評價方式，設計的答題方式多樣，單項選擇、多項選擇、復合式選擇、簡答題、表格填充題等，多角度評價學生的思維方式。更難能可貴的是，它通過評價編碼的設計，有效區分了錯答與空答的學生，表面看來是鼓勵學生積極參與答題，實際上它是在鼓勵學生積極融入到社會中去，在問題決策中勇于參與，勇于發表自己的觀點，為未來進入社會奠定基礎。

目前我國的中考試題評價方式整齊劃一，強調學生答題的規范性、一致性，錯答與空答在評分上沒有任何差異，這樣的評價方式既限制了學生的思維，又抑制了學生答題的積極性，使得學生在不會回答的問題面前縮手縮腳，久而久之一部分學生答題的積極性就減弱了。所以PISA科學試題的評價方式非常值得我們借鑒。

參考文獻：

[1]王蕾，焦麗亞.學生能力國際評價項目（PISA）簡介與香港PISA2003評價報告的再評價[J].中國考試，2006，（9）：49～56.

[2]劉克文，李川. PISA2015科學素養測試內容及特點[J].比較教育研究，2015，（7）：98～106.

[3]陳紅，鄭克強等.重視社會經驗尊重學生需要關注全面發展[J].中國考試，2008，（5）：19～25.

[4]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.