基于實(shí)驗(yàn)操作的物理核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

譚國武

（廣東省中山市實(shí)驗(yàn)中學(xué)，廣東 中山 528404）

普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出，物理學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)應(yīng)圍繞物理學(xué)科核心素養(yǎng)的具體要求，創(chuàng)設(shè)真實(shí)而有價(jià)值的問題情境，采用主體多元、方法多樣的評(píng)價(jià)方式，客觀全面地了解學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展?fàn)顩r.［1］物理核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)研究，目前主要集中在紙筆測(cè)試方面.紙筆測(cè)試能較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)物理觀念和科學(xué)思維的評(píng)價(jià)，在科學(xué)探究方面的評(píng)價(jià)也可以做到比較客觀但卻不夠全面，在科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面的評(píng)價(jià)功能則極其有限.與紙筆測(cè)試相對(duì)的評(píng)價(jià)方式比較典型的是實(shí)驗(yàn)操作.實(shí)驗(yàn)操作能提供真實(shí)的問題情境，使學(xué)生脫離紙上談兵式的探究與應(yīng)用，更加客觀真實(shí)地了解學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平，是紙筆測(cè)試的必要補(bǔ)充.中國高考評(píng)價(jià)體系指出，素質(zhì)教育培養(yǎng)出的合格人才應(yīng)該能夠?qū)W以致用，而實(shí)驗(yàn)操作是學(xué)以致用的典型場景，與高考對(duì)學(xué)生應(yīng)用性考查要求引導(dǎo)教學(xué)的功能相吻合.［2］因此，基于實(shí)驗(yàn)操作的物理核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)是非常有價(jià)值的探索.

1 評(píng)價(jià)要素分析

高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）對(duì)物理核心素養(yǎng)有清晰的闡述，并做了5個(gè)層次的水平劃分.［1］以此為基礎(chǔ)，分析4個(gè)方面核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)要素，如表1所示.

表1 物理核心素養(yǎng)水平（水平4）描述與評(píng)價(jià)要素

在物理核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)要素中，除了根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)提煉出的14個(gè)要素外，還有一個(gè)實(shí)際操作能力，也是科學(xué)探究素養(yǎng)的重要內(nèi)涵.實(shí)際操作能力是相對(duì)于動(dòng)腦思考記憶來講的，即使學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的全流程在理論上都能理解，但將探究方案通過動(dòng)手操作實(shí)際呈現(xiàn)出來，仍然是一種重要而不同的學(xué)科核心素養(yǎng).

這些評(píng)價(jià)要素中，有些通過紙筆測(cè)試比較有優(yōu)勢(shì)，有些通過實(shí)驗(yàn)操作測(cè)試比較有優(yōu)勢(shì)，有一些在兩種方式中都可以有所體現(xiàn)，具體分析如表2所示.

表2 各評(píng)價(jià)要素適配的評(píng)價(jià)方式

2 基于實(shí)驗(yàn)操作的評(píng)價(jià)要素水平劃分

基于實(shí)驗(yàn)操作的評(píng)價(jià)要素，在考生水平表現(xiàn)方面并不能像紙筆測(cè)試一樣有標(biāo)準(zhǔn)答案可供打分評(píng)價(jià).對(duì)實(shí)驗(yàn)操作中體現(xiàn)的素養(yǎng)水平劃分，可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的程度分為不合格、接近合格，合格，優(yōu)秀4個(gè)等級(jí).適合實(shí)驗(yàn)操作的評(píng)價(jià)要素有12個(gè)，其中推理論證體現(xiàn)在探究方案設(shè)計(jì)或者形成結(jié)論的活動(dòng)中，質(zhì)疑能力和科學(xué)態(tài)度、動(dòng)手操作主要體現(xiàn)在獲取、分析數(shù)據(jù)并形成結(jié)論的活動(dòng)中，因此合并計(jì)分，評(píng)價(jià)要素也從14個(gè)合并為9個(gè).其具體水平表現(xiàn)如表3所示.

表3 評(píng)價(jià)要素及其水平層次

3 評(píng)價(jià)方式設(shè)計(jì)與樣例

用于核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)操作，可以細(xì)分為直接觀察、直接測(cè)量、實(shí)驗(yàn)探究、問題解決4類.在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作考查時(shí)，教師首先向考生說明考試規(guī)則，要求考生按照指令要求進(jìn)行操作.

3.1 直接觀察類評(píng)價(jià)測(cè)試設(shè)計(jì)與樣例

直接觀察類評(píng)價(jià)測(cè)試是指由教師操作演示，學(xué)生進(jìn)行觀察并提出問題，并對(duì)觀察結(jié)果進(jìn)行原因猜想或解釋的一種測(cè)試方式.直接觀察類實(shí)驗(yàn)可以考查學(xué)生的問題界定水平，包括“分析相關(guān)事實(shí)，提出并準(zhǔn)確表述可探究的物理問題，作出有依據(jù)的假設(shè)”等方面.下面以觀察光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行說明.

試題：請(qǐng)認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.（1）描述觀察到的現(xiàn)象并作出解釋；（2）請(qǐng)根據(jù)所觀察到的現(xiàn)象，提出至少1個(gè)可探究的問題，并提出探究方法.請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上作答.

教師的行為包括以下幾個(gè)方面.

（1）介紹實(shí)驗(yàn)器材：毛皮，橡膠棒，驗(yàn)電器（介紹驗(yàn)電器指針與連桿材質(zhì)為鋁），白光燈，紫外燈.

（2）提醒學(xué)生注意觀察，然后進(jìn)行如下操作：用毛皮摩擦幾次橡膠棒，然后用橡膠棒接觸驗(yàn)電器金屬球.用白光照射驗(yàn)電器內(nèi)部指針與連桿部分約30 s，然后用紫外燈照射驗(yàn)電器內(nèi)部指針與連桿部分約30 s.

③臨床惡化 慢加急性（亞急性）、慢性肝衰竭臨床惡化標(biāo)準(zhǔn)：（a）乏力、納差、腹脹、出血等臨床癥狀及體征加重；（b）肝功能指標(biāo)加重；（c）新發(fā)并發(fā)癥和/或肝外臟器功能衰竭，或原有并發(fā)癥加重。

教師評(píng)價(jià)方法：觀察學(xué)生行為，評(píng)閱答題紙上學(xué)生的答題內(nèi)容.

具體評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)說明如表4所示.

表4 “觀察光電效應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)考查學(xué)生物理核心素養(yǎng)水平評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

3.2 直接測(cè)量類評(píng)價(jià)測(cè)試設(shè)計(jì)與樣例

直接測(cè)量類評(píng)價(jià)測(cè)試是指由教師提出測(cè)量任務(wù)并提供實(shí)驗(yàn)器材，學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，并記錄數(shù)據(jù)處理測(cè)量結(jié)果的一種測(cè)試方式.直接測(cè)量類實(shí)驗(yàn)可以考查學(xué)生的獲取數(shù)據(jù)、社會(huì)責(zé)任等方面的素養(yǎng)水平.以“用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑”為例，教師提供的器材：螺旋測(cè)微器，1 m長的金屬絲，空白紙，學(xué)生自帶筆.

試題：請(qǐng)利用已有器材測(cè)量金屬絲的直徑，并將數(shù)據(jù)與測(cè)量結(jié)果寫在答題紙上.

教師評(píng)價(jià)方法：觀察學(xué)生行為，評(píng)閱答題紙上學(xué)生的答題內(nèi)容.

具體評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)說明如表5所示.

表5 “用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑”考查學(xué)生物理核心素養(yǎng)水平評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

3.3 實(shí)驗(yàn)探究類評(píng)價(jià)測(cè)試設(shè)計(jì)與樣例

實(shí)驗(yàn)探究類評(píng)價(jià)測(cè)試是指由教師提出探究任務(wù)并提供實(shí)驗(yàn)器材，學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作完成任務(wù)的一種測(cè)試方式.實(shí)驗(yàn)探究類評(píng)價(jià)測(cè)試范疇較廣，主要包含以下兩種細(xì)分形式.

形式1：間接測(cè)量.間接測(cè)量類評(píng)價(jià)測(cè)試是指不能直接用測(cè)量工具測(cè)量出需要的物理量，而是需要學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獲取數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)進(jìn)行間接測(cè)量的一種測(cè)試方式.

形式2：問題探究.問題探究類評(píng)價(jià)測(cè)試是指為了探究某個(gè)問題，學(xué)生設(shè)計(jì)探究方案，獲取數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)形成結(jié)論的一種測(cè)試方式.問題探究類實(shí)驗(yàn)根據(jù)所給條件多少的不同，又可以分為完全探究和不完全探究兩種.完全探究是一種自由度最大的問題探究，例如“探究毛細(xì)現(xiàn)象顯著程度與哪些因素有關(guān)”.不完全探究是指已經(jīng)給出部分探究基礎(chǔ)，只需要學(xué)生在此基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究就可以完成任務(wù)，是一種自由度稍小的問題探究.例如“探究毛細(xì)現(xiàn)象顯著程度與細(xì)管粗細(xì)的關(guān)系”.

間接測(cè)量類實(shí)驗(yàn)和問題探究類實(shí)驗(yàn)均考查了學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，獲取數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)形成結(jié)論，誤差分析，交流反思等方面的素養(yǎng)水平，也可以體現(xiàn)創(chuàng)新能力和社會(huì)責(zé)任等方面的素養(yǎng)水平.下面以“探究毛細(xì)現(xiàn)象顯著程度與哪些因素有關(guān)”為例進(jìn)行評(píng)價(jià)測(cè)試設(shè)計(jì)，具體評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)說明如表6所示.

表6 “探究毛細(xì)現(xiàn)象顯著程度與哪些因素有關(guān)”考查學(xué)生物理核心素養(yǎng)水平評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

續(xù)表

試題：請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)臺(tái)上已有器材中選用合適的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)際操作，探究毛細(xì)現(xiàn)象顯著程度與哪些因素有關(guān)，并填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告表格中各項(xiàng)目內(nèi)容.毛細(xì)現(xiàn)象顯著程度可以用細(xì)管內(nèi)外液面高度差來表示.請(qǐng)至少進(jìn)行兩個(gè)因素的探究.（說明：如果不能自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，需要教師指定實(shí)驗(yàn)器材或給定一部分實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)舉手示意）

教師評(píng)價(jià)方法：觀察學(xué)生行為，評(píng)閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告.［實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ呀o出）、猜想、選用器材、實(shí)驗(yàn)方法、步驟、數(shù)據(jù)記錄、結(jié)論等幾個(gè)項(xiàng)目.］

3.4 問題解決類評(píng)價(jià)測(cè)試設(shè)計(jì)與樣例

問題解決類評(píng)價(jià)測(cè)試是指由教師提出問題并提供學(xué)生實(shí)驗(yàn)室常見器材與工具，學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行分析并實(shí)際操作解決問題的一種測(cè)試方式.問題解決類評(píng)價(jià)測(cè)試中的問題，主要包括生活與學(xué)習(xí)中與物理知識(shí)有關(guān)的常見問題，例如小制作、演示、電路故障排除等.問題解決類評(píng)價(jià)測(cè)試主要評(píng)價(jià)學(xué)生問題解決、創(chuàng)新能力、科學(xué)態(tài)度等方面的素養(yǎng)水平.下面以“排除電路故障”為例進(jìn)行說明.

試題：實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的電路在開關(guān)閉合后燈泡不亮，請(qǐng)利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上已有器材和工具（如果沒有可以向教師提出借實(shí)驗(yàn)室其他器材或工具），檢測(cè)電路故障，在不改變?cè)须娐方Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上盡可能低成本地排除故障修復(fù)電路.并將檢查出的故障原因?qū)懺诖痤}紙上.

教師提供的器材有：2節(jié)干電池供電的串聯(lián)電路，高中物理實(shí)驗(yàn)室電路相關(guān)常見器材與工具，答題紙，學(xué)生自帶筆.

教師評(píng)價(jià)方法：觀察學(xué)生行為，評(píng)閱答題紙上學(xué)生的答題內(nèi)容.

具體評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)說明如表7所示.

表7 “電路故障檢查與排除”問題解決考查學(xué)生物理核心素養(yǎng)水平評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

續(xù)表

4 探索展望

由表1和表2可知，基于實(shí)驗(yàn)操作的物理核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)要素，與物理核心素養(yǎng)中的科學(xué)探究方面吻合度最高.目前對(duì)科學(xué)探究素養(yǎng)評(píng)價(jià)的研究也有了一定的發(fā)展，例如張國平老師對(duì)科學(xué)探究各要素的水平要求進(jìn)行細(xì)化，按照問題要素、證據(jù)要素、解釋要素和交流要素4個(gè)方面制訂評(píng)價(jià)細(xì)則.［3］目前對(duì)科學(xué)探究素養(yǎng)的評(píng)價(jià)研究大多集中在紙筆測(cè)試的實(shí)驗(yàn)題設(shè)計(jì)上，部分涉及到實(shí)驗(yàn)操作但缺乏具體的可操作的評(píng)價(jià)實(shí)施方法.基于實(shí)驗(yàn)操作的核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)探索不局限于科學(xué)探究素養(yǎng)的評(píng)價(jià)和實(shí)驗(yàn)題的紙筆測(cè)試，在實(shí)驗(yàn)操作的試題命制、考試組織、考試評(píng)分、考場設(shè)置與后勤保障等方面還需要進(jìn)行深入具體的探索與實(shí)踐.