基于實驗裝置有效性的小學科學量表研制

孫瑞明

量表是供觀課者用于記錄課堂教學中特定問題，為研究問題尋找分析證據的觀測工具，它最先由華東師大崔允漷教授提出。

小學科學關注培養學生的科學核心素養，這需要通過探究實踐活動來實現，而實驗裝置是科學課堂開展探究實踐活動的基本保障。一個典型、結構化、貼合學生能力的實驗裝置可以讓課堂效率大幅提升，實驗裝置的高效性不能依靠教師的主觀來判定，對實驗裝置在課堂中的效率研究應該是一種基于證據的課堂觀察式研究。因此，本文以實驗裝置有效性的觀察量表開發為例，旨在介紹量表開發的一般程序和關鍵要點，為小學科學教育工作者提供可借鑒、易操作的觀察工具，將依靠證據觀察課堂的方法引入小學科學課堂，繼而促進課堂教學能力的提升。

一、小學科學實驗裝置量表的框架設計

為保證量表能直觀、結構化地呈現問題的解決思路與策略，并能方便快速地從復雜的課堂環境中記錄到相關證據，觀察量表的設計要遵循“確定研究問題——界定問題的內涵與邊界——解構問題觀察點”的設計流程。

（一）確定研究問題

1.基本方法。

研究問題一般源于對課程標準的解讀和對平時教學關鍵事件的觀察。確立研究問題時應該遵循“基于課堂，緊扣課標，抓住關鍵、可觀察、可記錄、可推論”的原則。

2.確立依據。

發現問題。探究實踐活動是小學科學課堂教學中的關鍵事件，而實驗裝置是影響探究實踐活動開展的關鍵因素，但在具體的教學活動中，筆者發現部分實驗裝置不穩定，導致學生得出錯誤結論的問題，急需改進。

反思問題。初步選定實驗裝置作為觀察目標后，還需要考慮實驗裝置的可觀察性，筆者通過“是否可以從學生的行為發現實驗裝置的問題和效率情況？”“觀察記錄的內容是否可推論？”等問題觀察學生的情況，從操作正確與否、用時長短、操作錯誤的原因等方面可以定性和定量分析出實驗裝置的問題和效率。因此，筆者確立了“實驗裝置的改良”作為研究問題，進行觀察量表的開發。

（二）界定問題的內涵與邊界

1.基本方法。

觀察問題前要先理解問題，理解問題又必須先解構問題，將問題的內涵與邊界清晰地表達出來。尋找問題的邊界需要思考、觀察問題的底線在哪里，而界定問題的內涵則需要借助課程標準，思考問題的目標導向。

2.界定依據。

實驗裝置改良的邊界就是實驗裝置設計的原則，現有文獻總結指出——實驗裝置設計時要遵循“安全性、典型性、結構性、科學性、直觀性、開放性、簡便性、易操作性”等原則。在找尋實驗裝置改良的內涵中要注意，實驗裝置只是探究實踐活動的一個關鍵工具，是為整個探究實踐活動服務的。因此，實驗裝置的內涵要避免關注點過窄的問題，應拓寬至探究實踐活動需要達到的目標高度進行整體分析。據此，筆者在研讀《義務教育科學課程標準（2022版）》后，將輔助發展學生科學核心素養以提高課堂效率界定為本研究問題的內涵。

（三）解構問題觀察點

1.基本方法。

問題的內涵與邊界明確后，應該有一個清晰的解決思路，并且有相應的指標來支撐這個思路，使各種觀察指標形成一個有效的證據收集體系，這就需要將問題域從大化小，利用具體、可觀察的行為指標來細化觀察指標。

為保證觀察點的邏輯性，避免出現遺漏和觀察不全面的問題，觀察點的確立需要拆解為對維度、視角和觀察點的界定。維度是對研究問題的一級解構指標，一堂高效課的達成因素通常與教師行為和學生反饋有關，這兩點也就順理成章地成為課堂觀察常用的兩大維度。當然，針對不同的研究問題，還需要根據特點添加特定的觀察維度。視角是根據課程標準和研究問題的內涵，將每個維度存在的可觀察目標進行對標，讓教師行為和學生學業要求與具體指標一一對應。觀察點則是視角的再細化，將每一個指標細化到具體的操作行為當中。

2.解構過程。

首次設計量表時，筆者考慮了許多具體的問題，但存在沒有層次、沒有主線，最終的推論分析指向不清、觀察角度存在遺漏、記錄方法隨意等情況（見表1），無法為研究問題提供有效證據。

表1 科學探究實踐活動中實驗裝置匹配程度觀察記錄表

再次設計時，筆者嚴格遵循設計流程，先明確了研究問題的內涵與邊界，以此為主線，順序梳理了具體的問題，并對具體問題進行了凝練，總結出每個問題的具體措施和觀察意義，得出教師教學、學生學習和學科性質這3個觀察維度，依據課程標準將觀察維度對標為具體的觀察視角。同時，考慮到實驗裝置的效率與教師的引導也有相互關系，不能孤立地只看裝置不看課，隨即引入了裝置使用前后的教學片段視角。最后，將具體措施一一對應，排列到觀察維度中，根據邏輯性對觀察點進行梳理，完成量表框架設計（見表2）。

據此，筆者歸納出實驗裝置觀察點解析的要素理解：

維度：與實驗裝置相關的、會影響實驗裝置使用效果因素的分析、分類。

視角：借助課程標準、課堂經驗、設計原則，細化維度的指標內容。

觀察點：通過哪些外顯行為、措施、提問可以觀察到需要觀察的內隱視角。

二、小學科學實驗裝置量表的制作、解讀和使用程序

（一）量表的制作

框架只為量表的制作劃定主題和范圍，讓量表的開發更加有據可依，避免偏失和遺漏，其并不能作為觀察量表直接使用。在搭建好框架后，還需要從課堂中找到相應的教與學的信息來源，否則，就會陷入無法觀察的困境。

筆者從實驗裝置有效性的內涵和邊界出發，挖掘出學生操作失敗的難點、第幾次操作才能順利觀察到實驗現象等作為觀察點，并根據“可觀察、可記錄、可解釋、抓大放小”的原則篩選提問，按照教學順序排列具體觀察行為，將課堂中教與學的信息與觀察要點一一對應排入表格（見表3）。同時，問題的表述對記錄者來說是否明確？觀察記錄的方式是定性還是定量？收集的數據是否能推論出結論與建議？按此觀察所研究的問題能否得到解決？這些情況都需要在設計的時候統籌考慮。

為了精簡課前會議的時間，筆者在表格中添設“教學環節”，用以明晰每一節課對應課標中的概念達成要求，同時起到在觀察時不斷提示觀察目標的作用。

（二）量表的解讀

在對量表內容解讀和推論時，應該從問題解決的整體框架出發，綜合各個觀察指標得到的證據，建立各證據間的聯系，這樣得出的觀察結論與建議才有深度和廣度。同樣的證據，運用不同的分析思路和推論，會產生不同的結論與建議，這就需要觀察者以問題內涵為準繩，對一些無關大局或科學性不足的證據有所取舍，抓住關鍵證據提出結論與建議。據此，筆者以實驗裝置的內涵為準繩，對照量表中具體行為背后的觀察指標，確立了解讀的“可解釋的層面”，避免對現象的解釋與目標脫離，發生隨意推測的情況。最后，總結現象背后的推論，為“改進建議”指明后續的研究方向，拓寬量表的意義（見表4）。

（三）量表的使用程序

課堂觀察量表的使用程序一般由課前會議、課中觀察、課后會議、撰寫報告這4部分組成。

課前會議是專為觀察者與執教者搭建的、就需要研究問題進行交流的平臺，以便觀察者在進入課中觀察之前，明確本節課的觀察要點，反思觀察量表設計的合理性。

課中觀察時，如果觀察點過多，可以采取分任務、分組別、分性別等方式開展。

課后會議是對問題背后原因的及時匯總、研討，不同的教師從不同的角度對問題進行解析，并及時記錄、整理，從而準確地把握問題改進的方向，為后續深化研究保留證據、提供線索。

三、結語

工欲善其事必先利其器，科學設計的觀察量表及其解讀是解決課堂問題的利器。面對復雜的課堂問題，掌握量表的開發要點，設計科學合理的量表是每一位科學教師應該掌握的技能，科學地使用量表，可不斷充實本學科的評價角度，提升教研水平。