為中小學生科學素養畫像

方丹+王思錦+李從容

摘要北京市海淀區在中小學生科學素養評價體系建立和實施方面進行系統探索，確立了包括科學知識與觀念、科學過程與能力、科學態度與責任3個一級維度，以及13個二級維度、34個三級維度的《學生科學素養評價指標體系》；并且據此開發分級分類評價工具，為學生科學素養發展提供“體檢報告”，充分發揮評價對教學改進的引領作用。

關鍵詞科學教育；科學素養；教學質量監測；思維參與度；中小學生科學素養評價體系

中圖分類號G63

文獻標識碼B

文章編號1002-2384（2017）12-0049-03

2016年國務院頒布《全民科學素質行動計劃綱要實施方案（2016-2020年）》，其中實施青少年科學素質行動是重要內容。北京市海淀區作為國家科技創新區的核心區，尤其注重學生創新能力和科學素養的培養。2016年4月，海淀區教育科學研究院啟動“中小學生科學素養提升”項目，精選了一批中小學校，也引進第三方科學教育專業機構，組成研究團隊，集中研究中小學生科學素養評價和培養策略，在中小學生科學素養評價體系建立和實施方面進行了系統探索。

一、中小學生科學素養評價體系開發的理念與過程

就中小學生科學素養測試而言，國際上有PISA（國際學生評估項目）、TIMSS（國際數學與科學趨勢研究）、NAEP（國家教育進展評估項目）三個著名的評測項目可以參照。PISA、TIMSS和NAEP的科學素養測評框架在測評內容、測試對象等方面有所不同，但是在評估的核心內容“科學知識和科學能力”上是基本一致的，而且近年都有將科學興趣、科學態度等非認知因素納入未來科學素養測評體系的趨勢。在國內，胡衛平教授提出的科學觀念與應用、科學思維與創新、科學探究與交流、科學態度與責任等四個方面構成的測評框架，成為2017年國家基礎教育教學質量監測小學科學學科的命題依據。

國際和國內研究表明，對中小學生科學素養測評的維度、內容已基本達成共識，需要探討的主要是對測評框架的細化，即對不同學段學生科學素養表現的刻畫，以及如何命制測試題才能測查出學生的科學能力水平，而不僅僅是考查學生對科學知識的記憶。海淀區“中小學生科學素養提升”項目面向中小學生科學素養培養現狀與問題，結合科學實踐及國家相關文件要求，提煉科學素養的核心內容，形成學生科學素養評價框架，構建了分級分類的學生科學素養評價指標體系，實現了學生科學素養表現具象化。

我們依托《科學（3～6年級）課程標準（實驗稿）》《全民科學素質行動計劃綱要實施方案（2010-2020年）》《21世紀學習框架》和科學素養三維度的理論，確立了科學知識與觀念、科學過程與能力、科學態度與責任3個一級維度，以及13個二級維度、34個三級維度，開發了中小學統一的《學生科學素養評價指標體系》。2016年10月，課題研究進入依據測評框架開發測試工具的階段。針對不同年段學生的具體要求和水平差異，我們對測評框架的表達方式作出了大幅度調整，對每一個三級指標按照小學低年級、中年級、高年級及初中四個學段給出具體描述，指向對不同年段學生的科學素養預期，增強了測評框架的科學性和可操作性，形成了《小學低年級學生科學素養評價指標體系》《小學中年級學生科學素養評價指標體系》《小學高年級學生科學素養評價指標體系》《初中學生科學素養評價指標體系》。2017年2月，教育部印發新的《小學科學課程標準》后，我們重新審視和修改了科學素養測評框架，在個別地方做了微調，形成了上述指標體系的測評實施版。

二、中小學生科學素養評價體系的內容與測評

1. 中小學生科學素養評價的三級指標體系

中小學生科學素養評價體系有3個一級維度、13個二級維度、34個三級維度（見表1）。

一是科學知識與觀念。掌握科學知識是科學學習最基本的目的，也是對學生科學素養的最基本要求。理解與應用科學知識是進一步開展科學學習以及參與科學探究和實踐活動的基礎。與已往對知識的界定有所不同，這里的科學知識與觀念包含三個層次的含義，一是指從科學視角形成的對自然現象的基本認識，二是科學概念和規律等在頭腦中的提煉和升華，三是運用科學知識和方法解釋自然現象和解決實際問題的能力。

二是科學過程與能力。小學科學課程是一門實踐性課程，探究活動是學生學習科學的重要方式。我們希望學生在科學實踐活動中了解科學研究的一般過程與方法，發展科學思維能力、科學探究能力、實踐創新能力和表達交流能力。

三是科學態度與責任。小學生對周圍世界具有強烈的好奇心和求知欲，這是推動學生學習科學的內在動力。科學教育首先要保護好學生的好奇心和求知欲，不斷發展學生對科學的興趣，同時，在實踐活動中逐步形成實證精神、批判質疑、合作分享、責任擔當等科學態度與責任。

2. 中小學生科學素養評價指標體系分級示例

為了更加準確地反映不同年段學生的科學素養發展水平存在的客觀差異，我們將測評體系中每一個三級指標按照四個學段進行詳細描述。

以“1.3.1太陽系及宇宙”為例，小學低年級學生只要知道與太陽、月球相關的一些自然現象即可。小學中年級學生就要知道太陽、地球、月球的運動特征，初步了解與它們有關的一些自然規律。小學高年級學生要從系統的角度知道太陽系及宇宙中一些星座的基本概況，知道晝夜交替、四季變化分別與地球自轉和公轉有關。即將對規律的認識推向去探尋原理，建立現象與規律、規律與原理的初步聯結。初中階段則希望學生能夠形成初步的宇宙觀。

3. 指向學生科學能力水平的測評工具

我們努力改變命題方式，摒棄單純對記憶性、事實性知識的考查，提高學生在測試過程中的思維參與度，從而考查他們的科學思維、科學探究、實踐創新、表達交流等科學過程與能力。下面以一道小學中年級測試樣題為例作說明。endprint

果果使用這個流程圖來給動物分類。下圖中哪個動物屬于丙組？（ ）

從知識層面，這道題目考查的是生命科學中生命的基本特征之“初步了解生物體的主要組成部分，能根據有關特征對動植物進行分類”。傳統考試一般會設置選擇題，直接看分類的結果是否正確，不能考查學生的思維過程和推理能力。改進后的命題用流程圖引導學生經歷比較與分類、分析與綜合等思維過程，從定性和定量兩個方面進行科學推理，最后才能確定丙組動物是誰。這樣就實現了對學生“科學過程與能力”的考查。

三、中小學生科學素養評價指標體系的實踐應用

圍繞科學素養測評體系，我們對項目學校的科學教師進行了系統培訓，幫助教師明晰學生科學素養培養的具體目標。我們還配合主題式實踐活動方案，幫助教師掌握培養學生科學素養的具體方法，實現教師和學生在實踐中的有效學習。根據目前已經取得的經驗，我們在后續研究中還將完善評價工具，推行更簡便易行的評價，建立一套科學素養提升解決方案，真正實現評價對教學改進的引領作用。

目前，我們依據本套評價指標體系，已經開發出了適合學校統一測評使用的分級分類評價工具。這套指標體系具有普適性的特點，能夠適用于小學和初中階段所有教師對學生的科學素養判斷，不依賴于課程和教材內容。通過測評，我們能夠為每所項目學校提供一份整體的學生科學素養發展“體檢報告”。學校可據此較為客觀地判斷自己的教育優勢與不足，進而改進教學。

例如：表2和圖1給出的某學校測評結果顯示，該校學生在實踐創新方面的發展高于大多數學校，是學校的優勢；而在科學思維、科學探究和批判質疑方面的發展還需要加強。這說明該校平時注重給學生安排問題解決類活動，但是學生主動發現問題、獨立進行研究判斷的機會較少。另一方面，學生的批判質疑能力不足，也提示學校是否過于強調教師權威，在師生對話和課堂氛圍方面做相應改進。

通過一年的實踐，教師對學生科學素養的內涵有了更全面的理解，對活動式課程實施產生了豐富的感性認知，已經開始對課堂組織形式、資源形式、師生互動形式、評價形式等進行理性思考，并且開始在課堂中自覺應用習得的教學方法。不斷完善的學生科學素養測評體系，為切實培養學生的創新精神、建構科學素養教育的有效體系提供了解決方案。我們相信，在學生科學素養測評數據的指導下，學校的課程實施、區域的教師培訓都將更加科學高效，從而更好地促進學生的全面發展和健康成長。

參考文獻：

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