NAP-SL科學探究能力評價特點及對我國科學素養測評的啟示

熊佳羽 姚寶駿

(江西師范大學生命科學學院 南昌 330022)

The National Assessment Program-Science Literacy(以下縮寫為NAP-SL)是澳大利亞監測和評估學生科學素養方面的成就水平體系，NAP-SL在2003年首次舉行，在2006年、2009年、2012年和2015年進行了多次評估，其主要目的是監測和報告澳大利亞實現高標準科學素養的總體進展情況。澳大利亞汲取了國際學生評價項目的優點，結合自己國家的特色制定了NAP-SL評價試題，從全國范圍評估本國學生科學素養水平，根據結果報告分析學?？茖W教育存在的問題和實現高標準的科學素養的進展。通過分析澳大利亞NAP-SL評估框架的特點，學習其成功的經驗，對我國進行教育改革和制定評估框架有重要的價值和意義。

1 NAP-SL科學探究能力評價特點分析

1.1 對科學探究過程循序漸進的評價 科學探究過程是一個連貫的過程，因此NAP-SL在考查學生的科學探究能力時也是連貫的，試題是按照一般的探究活動的程序逐步呈現的，最終的目的是解決一個問題。單元主題的背景材料根據考查的能力不同而不同，簡單的試題考查科學探究活動中的一部分能力，如提出問題和分析數據的能力;復雜的試題綜合考查學生的多種能力。

1.1.1 例1“番茄種植” 一個農民想要種植出果實

更多的番茄植物。他決定測試兩種方法。方法一： 買種子并增施更多的肥料到土壤；方法二： 從他最高的番茄植株上保留種子，第二年種植這些種子。

表1 方法一的結果

(1) 附有番茄果實的植株的平均重量大多由番茄和葉子組成，方法一的結果見表1。圈出你認為有更多葉子的番茄植物組，并使用方法一的結果來解釋你的答案。

□A組 □B組

(2) 方法二中，農民從他的最高的番茄植株(高130cm)收集種子。他種下種子，測量從種子長出來的植株的高度。結果見圖1。

圖1 方法二的結果

請根據圖1回答： ①種子長出了多少植株？②最高的番茄植株是多高？③說出農民需要收集的另一條信息，以確定兩種種植方法中哪一種更好。

1.1.2 例2“液體的蒸發” 盧卡放一杯水在床邊打算晚上喝。他晚上并沒有喝水，但是他發現幾天之后水杯里的水變少了。盧卡知道那是因為水蒸發了。

(1) “蒸發”是指從_______到_______的變化。

(2) 以下哪些是蒸發的例子？

□冰融化成水

□混凝土上的濕腳印消失

□水中的糖消失了

□太陽下曬干衣服

(3) 盧卡想要知道水和檸檬汽水哪個的蒸發速度更快。他把100mL的水放在杯子里，把100mL的檸檬汽水放在碗里。盧卡把兩個容器都放在窗邊放置五天，然后比較兩個液體的體積。描述盧卡的實驗中的一個影響實驗公平的因素。

(4) 在科學中，組織一個公平的實驗是非常重要的。為什么這個是必要的？

(5) 盧卡改進了他的實驗方案，他每天早上九點都測量容器中水和檸檬汽水的體積，并記錄在表2中。實驗結束時，水杯中的水蒸發了多少？

表2 水和檸檬汽水各自五天的體積變化

(6) 從盧卡的實驗中你可以得出什么結論？

(7) 盧卡的實驗結果表明放置的第三天液體的蒸發量比其他天都多，請說出造成這種現象的一個原因。

通過上述的例題可以看出，“番茄種植”主題中的試題重點考查學生分析和處理實驗數據的能力。(1)題考查學生根據實驗得到的數據解釋隱含在數據中的信息的能力，(2)①和②題考查學生分析表格形式的數據的能力，(2)③題考查學生考慮實驗影響因素和完善實驗數據的能力?！耙后w的蒸發”這個主題的試題較復雜，是一系列的考查。(1)題和(2)題考查學生分析已經確定的問題中的變量和因素，這是科學探究的第一步；(3)題考查學生在設計實驗的過程中控制自變量和無關變量的能力，(4)題考查學生對實驗設計中等量原則的看法，(5)題考查學生處理提供的實驗數據的能力，通過數據的分析能夠得到哪些信息，學生設計實驗的能力是建立在提出問題、作出假設的基礎之上的；(6)題考查的是得出實驗結論的能力，(7)題考查學生具體分析影響實驗的因素的能力，并且具體分析該因素是如何產生影響的，這是建立在整個實驗的基礎之上的分析。七道試題在一個生活情境下按照科學探究的過程逐步呈現，整個過程是循序漸進、環環相扣的，學生根據提示材料逐步深入的解決問題，這個過程與我們日常解決問題的步驟相符合。對科學探究過程循序漸進的評價，不僅能夠讓學生感覺到科學探究的一般過程是如何有序進行的，而且讓學生學會了解決問題的方法和程序，培養學生解決問題的能力。評價試題不再單純地以考查學生為目的，而成為培養學生科學探究能力的另一種方法和手段。連貫的考查可以幫助學生學習科學探究的一般過程。

1.2 對科學探究能力具體細節的評價 NAP-SL從科學思維和科學推理能力的角度考查學生的科學探究能力，將科學探究能力分為3個部分： 提出有調查性的問題和合理的假設，設計實驗收集證據；分析和處理數據得出結論，交流結果；用科學知識解釋自然現象和有關的報告(表3)。A部分考查學生復雜的生活情境中提出有調查性的問題，并選擇一個問題作出科學合理的假設，根據作出的假設選擇實驗的自變量，為了探究自變量對實驗的影響，控制其他變量對實驗的影響，收集數據；B部分考查學生從數據中解釋現象和得出結論的能力以及與同伴交流的能力；C部分考查學生用科學知識和理解來描述和解釋自然現象和報告的能力。

表3 科學探究能力的要求和具體內容

科學探究活動是個具體的過程，能力是通過學生的表現來評價的，想要詳細評價學生的探究能力，就要制定詳細的表現要求。NAP-SL對具體細節的評價主要有以下兩點： ①細化提出問題、設計實驗和解釋現象等的具體要求。對基本能力要求提出更多的細節，并且都體現在試題中。②細化評分要求中的回答示例，評分要求對學生的能力具體到回答問題的表述上，學生準確表述問題、作出正確合理的解釋才算是達到了能力要求。考查學生分析數據后得出結論的能力時，學生的回答必須是通過數據分析得到的結論而不是實驗的結果，對結論中變量之間的關系要表述清楚，這樣才算達到了得出結論的能力要求(表4)，細化評分要求不僅可以讓教師在評價時有標準的參照，評判更加準確，而且可以培養學生的創造性思維。

表4 “液體的蒸發”第(6)題評分要求中的回答示例

1.3 實踐操作和紙筆測驗相結合的綜合評價 科學探究能力主流的評價方法： 觀測、工作單和紙筆測驗。紙筆測驗中，學生不用進行實踐操作，只是用紙和筆在試卷上作答，這種方法操作簡單，消耗的成本低，使用范圍廣，因此，大多數科學探究能力的評價都是采用紙筆測驗。NAP-SL測試包含兩個部分： 紙筆測驗和實踐操作任務。在實踐操作任務中，學生被分成小組，根據教師呈現的實驗步驟進行實驗操作、收集數據，再根據教師的引導性提問，分析數據、得出結論并對探究活動的科學原理進行深入分析。實踐操作任務中，使用的實驗器材是很容易獲得的，這為探究活動的開展創設了便利，不會因為條件簡陋而不能開展探究活動；學生接觸的探究活動不多，對探究活動的過程不熟悉，因此教師在實踐活動中要給予適當的引導和示范，學生才能夠有序地進行實踐探究活動的各個環節；任務結束后學生需要完成有關實驗操作的表格，教師根據表格判斷學生實驗完成的情況，再結合學生在實驗操作過程中的表現進行綜合評定。

實踐操作任務的本質就是框架性引導工作單的評價方法，這種評價方法的效度明顯高于紙筆測驗[1，2]，將紙筆測驗和實踐操作結合，從兩個角度來評價學生的科學探究能力比單純的紙筆測驗結果更加全面、具體、公平。

2 NAP-SL對我國科學探究能力評價的啟示

2.1 評價不是目的而是培養學生能力的手段 科學探究的評價應該是一系列的考查，以解決某個實際的問題作為出發點，在過程中通過一連串的問題來評價學生的科學探究能力，問題的設置是逐步推進的。這樣的連貫的試題可以幫助學生認識過程的整體性，激發學生解決問題的欲望，從而對科學探究活動有完整的認識，進而產生興趣。評價應該也作為一種培養學生能力的手段，而不是單純地為了評價而評價。

2.2 評價的內容力求具體化和標準化 應該制定評價內容的具體要求，對科學探究過程的各個階段都提出詳細的考查標準；評分要求做到全面詳細，學生可能回答的方面和答案的示例要詳細列舉出來，教師在評價的過程中就有參照，不會做出模棱兩可的判斷，對學生的評價就更準確。具體詳細的評分標準在一定程度上保證了評價的公平性和準確性，也讓科學探究能力的評價更加趨于統一的標準。

2.3 評價形式應從一元走向多元 實踐操作任務比單純的紙筆測驗能夠觀察到更多的信息，如學生的觀察、收集數據、整理數據、減少實驗誤差、操作實驗器材的能力等[3]。

教師在教學評價時，可以選擇簡單的、可操作性高的探究小實驗對學生實施評價。實踐操作任務不僅對學生的能力要求更高，而且對教師的教學組織能力的要求也更高。教師可以更加全面地了解學生的水平，也對培養學生科學探究的興趣有極大的幫助。