PISA測試對湖北省化學學業水平合格考的啟示

宋倩雯 謝俊 常鎖成

摘要：2019年湖北省首次舉行了學業水平合格考試，文章從命題框架、試題開發、試題題型、試題情境、成績呈現五個方面對湖北省化學學業水平合格考試和PISA測試進行對比，對湖北省化學學業水平考試提出思考：（1）完善命題依據，保障命題質量;（2）注重真實情境，關注學生終身發展;（3）發展創新題型設計，發揮試題的育人功能;（4）改變成績呈現，有效保障考試質量。

關鍵詞：PISA;學業水平合格考;試題研究;核心素養

文章編號：1008-0546（2021）04-0082-05 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.04.021

一、研究背景

1859年英國教育學家赫伯特·斯賓塞提出科學對社會生產起決定性的作用，他提倡的科學教育極大地推動了科學教育的發展[1]。隨著科技的迅猛發展，國家的競爭力與公民的整體科學素養水平越來越緊密，化學教育對科學的傳承起著重要的作用。《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課標》）實施建議部分對學業水平考試命題提出建議。有研究者指出“高中學業水平考試的命題質量是否合格，能否建構以學科核心素養為導向的命題框架，將是這一輪考試招生制度改革成敗的一個關鍵[2]。”國際學生評估項目（Programme for International Student Assessment）（以下簡稱PISA）是經濟合作與發展組織（OECD）對即將完成義務教育的15歲學生的閱讀素養、數學素養、科學素養研究評價的項目。PISA的目標是考查即將完成義務教育的學生多大程度上掌握了參與今后社會生活所需要的問題解決能力和終身學習能力，化學學業水平考試的主要目的是評價學生化學學科核心素養的發展狀況和學業質量標準的達成程度。化學學科素養是學生必備的科學素養，是學生終生學習和發展的重要基礎[3]。兩個測試的目標不謀而和，它山之石可以攻玉，基于此筆者希望能借鑒PISA促進湖北省學業水平合格考試的發展。

二、PISA測試與湖北省高中學業水平合格考試對比分析

1.命題框架對比

PISA從2000年開始，每3年測評一次，每年側重考查的領域不同，2018年側重考查新增的財經素養，2015年側重考查科學素養，故本文選取2015年的Pi-SA進行分析。2015年PISA科學命題依據是（（科學測評框架》，PISA《科學測課框架》是由情境、能力、知識和態度四個要素構成的，其中能力是測評框架的中心，見圖1[4]。在《科學測課框架》中對科學知識范疇、能力和測試中科學態度的評價范疇都有更為細致明確的說明，可操作性強，《科學測評框架》有效地保證了PISA試題的質量。

《湖北省普通高中學業水平考試實施辦法》中指出“學業水平考試命題以國家發布的普通高中課程標準為根本依據”[5]，《課標》中的命題框架是由素養、情境、問題、知識四個要素構成，見圖2[6]。學考的命題框架與PISA測評框架理念基本一致。《課標》是針對全國編寫的綱領性文件，《湖北省普通高中學業水平考試實施辦法》是專門針對湖北省的學業水平合格考試編寫的文件，其中對考查的知識點以及相應的能力等級、對應的素養水平、情境素材的選擇、試題題型等沒有詳細的規定。

2.試題開發對比

PISA測試題目在開發和選擇的時候，必須滿足幾個要求。一是測試項目必須符合2015年PISA框架的要求和規格，該框架是由參與國家和經濟體建立并同意的，測試的內容、認知要求和語境必須適合15歲的學生。二是項目必須與參與國家中巧歲學生的課程有關，并且在各自的文化背景下是適當的，不可避免的是，并不是所有的PISA評估任務在不同的文化背景下都同樣適用，在不同的課程和教學背景下也同樣相關，但PISA要求每個參與國的專家從PISA測試中找出他們認為最適合國際測試的任務，在選擇評估項目時，會考慮到這些評級。三是項目必須滿足嚴格的技術質量標準和國際可比性。特別是專業的翻譯和項目驗證，以及廣泛的現場試驗，確保了2015年PISA測試中70多種語言的試題在語言上的等價性，現場試驗還驗證了這些工具在心理計量學上的等價性，在對主要研究的結果進行評分之前，還對其進行了進一步的檢驗。四是必須列人以往評估中足夠數量的項目，以便與前幾輪PISA進行比較，并繼續測量趨勢。

湖北省學業水平合格考試的試題開發過程如下：首先根據《課標》中學業質量水平1級和2級水平對應的內容和能力要求提煉出命題的綱領性文件，再根據綱領性文件進行命題，最后再進行篩選查重，看試題對應的考點和考查的能力是否重復和超綱，確定最后的試卷。由于整個過程是封閉且高度保密的，無法確切地知道命題人員的構成，命題人員審題人員是否相同，從培訓到命題到審題的周期等等更具體的問題。

3.試題題型和知識點對比

PISA試題題型分為單項選擇題、復合式選擇題、開放式問答題、封閉式回答題和態度調查題，見表1[7]。PISA測試由多個試題單元構成，每個試題單元有多種題型。

2019年湖北省合格考試試題分為選擇題和非選擇題兩部分，選擇題共32小題，只有一項符合題目要求，非選擇題共3小題共24分，以文字和圖呈現，每題三問，答案是確定的，試卷注重考查基礎知識和基本能力，考點覆蓋面廣，對必修課程5個主題都有考查，側重考查常見的無機物及其應用，對化學與社會發展的考查較少。大題類似于PISA測試中的封閉式回答，沒有設計開放性的問題，有利于命題和閱卷但不利于全面而深入地考查學生的能力。

4.試題情境對比

PISA測試最大的特點是每個單元都有基于社會生活的真實情境，在這些真實的情境中設置問題，需要學生運用已有的知識對問題進行探究，從而獲取自己的結論，這些情境能引起學生的興趣，讓學生認識到科學知識在社會生活中發揮的重要作用。下面以2015年PISA科學測試中的試題為例來進行分析。

化石能源

許多發電廠燃燒含碳燃料會釋放CO2，CO2釋放到空氣中對全球氣候產生負面影響，工程師應用不同的策略來減少CO2釋放到大氣中。一種策略是用生物燃料代替化石燃料，化石燃料來自于長期死亡的生物，而生物燃料來自于近期存活和死亡的植物。另一種策略是將發電廠排放的一部分CO2捕獲，然后將其埋在地下或海洋深處，這一策略就是壓碳封存（圖3）。

（1）使用生物燃料不會像使用化石燃料那樣對大氣水平產生同樣的影響。下面哪個陳述最好地解釋了為什么生物燃料燃燒時不會釋放CO2？

A.用于生物燃料的植物在生長過程中從大氣中吸收CO2

B.在燃燒的過程中，生物燃料會從大氣中吸收CO2

C.使用生物燃料的發電廠釋放的CO2與使用化石燃料的發電廠釋放的CO2化學性質不同

D.盡管生物燃料對環境有好處，但是化學燃料仍廣泛使用。

表2 比較了石油和乙醇在燃燒過程中釋放的能量和二氧化碳。石油是化石燃料，乙醇是生物燃料。

（2）根據表格，為什么有人會更喜歡石油而不是乙醇即使它們的成本是一樣的？

（3）根據表格，使用乙醇代替石油的環境優勢是什么？

碳捕獲和儲存是指將發電廠排放的一部分CO2捕獲并儲存在不能釋放回大氣的地方。一個可能儲存CO2的地方是海洋，因為CO2在水中會溶解。科學家們已經開發出一種數學模型來計算CO2的百分比，在將CO2泵入三個不同深度（800米、1500米、3000米）的海洋后，繼續儲存CO2的百分比。該模型假設CO2在2000年被注入海洋，圖4顯示了該模型的結果。

（4）請參考正確類型的“碳容量和儲存”來回答這個問題。請用圖表中的數據來解釋深度是如何影響海洋中存儲CO2的長期有效性的。

這道題目以化石燃料對環境的影響為背景，增強了學生關注資源、環境以及科學前沿的意識。第I問學生必須使用適當的科學知識來解釋為什么使用植物作為基礎的生物燃料不會像化石燃料那樣影響大氣中的二氧化碳水平。第2問和第3問要求學生分析表格中的數據，考查學生科學的解釋數據和證據的能力。學生們應該確定，人們可能更喜歡石油而不是乙醇，因為它以同樣的成本釋放更多的能源，而乙醇比石油有環境優勢，因為它釋放更少的二氧化碳。第4問要求學生解釋圖表中呈現的數據，以提供解釋，即將二氧化碳儲存在海洋深處比儲存在較淺的深度會導致更好的留存率。

湖北省學業水平合格考的化學試題涉及真實情境的有第1，2，9，18，29，34，35題。第1題以“千湖之城”的湖北省為素材考查水資源，第2題以生活中的“高鈣牛奶”和“含氟牙膏”考查元素的概念，第9題以考古時用測定文物年代來考查同位素，第18題以2019年諾貝爾化學獎來考查學生對科學前沿的了解，第29題以過氧化鈉作為潛水艇和呼吸面具中氧氣的來源考查氧化劑還原劑的概念，第34題以衡量一個國家石油化工發展水平的原料乙烯來考查有機物之間的轉化，第35題以我國近代杰出的化學家侯德榜發明的侯氏制堿法來考查實驗相關的知識，培養了學生的愛國主義情懷。這些題目以真實的情境，突出化學在生活、環境中的作用，符合學業水平考試的命題原則。但是仍有部分題目并沒有聯系真實的情境，只是簡單的化學知識考查。例如：“4.下列物質屬于純凈物的是”“5.下列過程中涉及化學反應的是”“6.下列含碳的物質中，屬于有機物的是”“7.下列單質的分子式錯誤的是”“8.下列物質中既有共價鍵又有離子鍵的是”等等。

5.成績呈現對比

PISA呈現科學素養成績時，用不同的精熟度水平來描述學生的科學素養等級，總共從低到高劃分為六個等級，最高是6級，最低是1級，1級又分1a和1b。等級越高，科學素養水平越高。PISA科學素養測試等級對每個水平都作出具體描述和具體分數下線，表3是5級和1級的具體描述[8]。PISA測試屬于標準參照考試，其對學生等級的劃分不是學生之間的相對排名，而是有相應的標準。

《湖北省普通高中學業水平考試實施辦法》中提到湖北省學業水平考試合格考試的成績以“合格、不合格”呈現，不合格學生的比例要控制在2%以內。學業水平合格考的成績呈現是是以學生間相對的化學成績的排名來確定是否“合格”“不合格”，只要成績在整體學生中排在前98%，不論分數的高低，結果都是“合格”。這種考試屬于常模參照考試。但實際上這種結果并不能真實地反映學生的化學學科核心素養的發展狀況，是否真正達到了相應的學業質量標準。

三、對湖北省高中學業水平合格考試的幾點思考

1.完善命題依據，保障命題質量

命題作為學業水平考試的關鍵環節，試題質量和考試目標跟命題依據密切相關。“課標”指出：必修課程是全體學生必須修習的課程，是普通高中學生發展的共同基礎。對于學業水平合格考和等級考，僅質量水平要求不同，不存在理念和核心素養之差。所以合格考的題目應該和高考題一樣，必須遵循化學學科核心素養，精準地理解核心素養的內涵，以學業水平質量標準中的水平I和水平2確定測試標準，以真實情境為載體設置問題，用化學知識解決問題。“課標”中給出了化學學業水平考試的命題框架，學業質量水平和學科核心素養。建議湖北省組織專家和學者基于“課標”的基礎上設計針對學業水平考試的“考試說明”，包含的考試內容、對應的能力水平和素養等級，以及情境素材建議等等。

2.注重真實情境，關注學生終身發展

新課改倡導從知識立意轉變為能力立意，在設計試題中通過化學在食品安全、環境保護、材料等方面對生活的貢獻，引導學生形成科學價值觀，建立節能、低碳、綠色的文明生活方式;通過了解化學科學發展史，讓學生意識到科學的發展、氣候環境等問題的解決需要全球合作;通過我國化學工作者對化學科學發展的貢獻，使學生增強民族自信。通過不同素材的利用，在真實情境中創設試題，保證試題新穎度的同時，增強學生的社會責任感，培養學生的化學核心素養。湖北省學業水平合格考沒有具體的試題情境框架。可以借鑒“課標”中對湖北省學考測試題的情境設置框架，根據情境框架開發，既能保證試題情境的質量，又保證了試題情境貼近學生的生活。

3.創新題型設計，發揮試題的育人功能

湖北省化學學業水平合格考試題的題型形式較為固定，單項選擇題和封閉式大題。這些題型方便命題和閱卷，但是不利于深入地考查學生的能力。建議湖北省學業水平合格性考試試題可創新題型設計。例如選擇題可以增加復合式選擇題，綜合題可適當嘗試開放性試題，開放性試題答案不唯一，能讓學生在答題的過程中充分表達自己的思維過程，這符合《課標》提倡的對人才的培養的要求，有利于對化學學科核心素養的考查。開放性試題可以是實驗設計題，還可以是某個現象或者原因的解釋。開放性試題答案的多元性，在評分時詳細給出評分細則，盡量避免改卷者的主觀意愿，更好體現考試的公平性。

4.改變成績呈現，有效保障考試質量

考試分為標準參照考試和常模參照考試。標準參照考試基于一定的標準給出結果，不考慮他人的分數。常模參照考試是根據一個人在整體中的相對位置來給出結果。化學學業水平考試的主要目的是評價學生化學學科核心素養的發展狀況和學業質量標準的達成程度[9]，因此湖北省化學學業水平合格考應屬于標準參照考試，但從成績呈現看，湖北省的合格考試屬于常模參照考試。根據學生成績的相對排名篩選出那2%的不合格不是學業水平考試的目的，湖北省學業水平合格考最終會向標準參照考試發展。建議湖北省學業水平考試盡快設計專業的可操作性的測評標準。

參考文獻

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[5]湖北省考試院.湖北省普通高中學業水平考試實施辦法[EB/OL].（2016-09-29）[2020-06-01]http：//jyt.hubei.gov.cn/fbjd/xxgkml/qtlb/qt/201609/t2Ol6O929_506393.shtml

[7]王耀耀.借鑒PISA優化安徽省普通高中地理學業水平測試試題的研究[D].蕪湖：安徽師范大學，2014：16-17