數(shù)字化視域下基于PISA 2025框架的科學(xué)教育發(fā)展策略

摘要： 數(shù)智時(shí)代，科學(xué)教育面臨新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。《PISA" 2025科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估框架》在科學(xué)情境、科學(xué)能力、科學(xué)知識(shí)和科學(xué)身份4個(gè)維度的基礎(chǔ)上，引入了“數(shù)字世界中的學(xué)習(xí)”這一創(chuàng)新領(lǐng)域，為科學(xué)教育提供了新的視角。研究者分析科學(xué)素養(yǎng)與數(shù)字世界學(xué)習(xí)之間的聯(lián)系，構(gòu)建了一個(gè)多維度的小學(xué)科學(xué)教育評(píng)價(jià)體系。該體系依托數(shù)字化平臺(tái)，借助多維數(shù)字畫(huà)像技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和診斷支持，旨在完善科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展策略。研究團(tuán)隊(duì)采取“融合跨學(xué)科知識(shí)，鍛造決策力，提升科學(xué)技能，培育科學(xué)精神，強(qiáng)化身份認(rèn)同”的策略，按照“整合數(shù)字化資源和課程開(kāi)發(fā)，豐富跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)，全面探索提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)”的路徑，在甘肅省蘭州市進(jìn)行了實(shí)證研究，對(duì)數(shù)千名小學(xué)生開(kāi)展了前、后測(cè)評(píng)，結(jié)果顯示學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到了顯著提升。研究成果對(duì)教育數(shù)字化背景下的科學(xué)教育及其評(píng)價(jià)體系的建設(shè)有指導(dǎo)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：科學(xué)教育；科學(xué)素養(yǎng)；PISA 2025框架；多維數(shù)字畫(huà)像；跨學(xué)科學(xué)習(xí)

在數(shù)字化、智能化時(shí)代背景下，科學(xué)教育正面臨前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。本文旨在探討以素養(yǎng)為導(dǎo)向的科學(xué)教育發(fā)展路向，特別是如何在數(shù)字化環(huán)境中構(gòu)建并應(yīng)用科學(xué)教育評(píng)價(jià)體系，以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)全面提升。筆者基于對(duì)《PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估框架》（以下簡(jiǎn)稱“PISA 2025框架”）的深入分析，提出了系統(tǒng)的策略和實(shí)施路徑，以期為數(shù)字化視域下科學(xué)教育的提質(zhì)增效提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

一、“科學(xué)素養(yǎng)”和“數(shù)字世界中的學(xué)習(xí)”的內(nèi)在聯(lián)系

科學(xué)素養(yǎng)自提出以來(lái)，一直被視為科學(xué)教育發(fā)展的根本目標(biāo)，也是科學(xué)教育評(píng)價(jià)的重要依據(jù)，這在學(xué)界已達(dá)成共識(shí)。PISA 2025框架重申了科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵，科學(xué)素養(yǎng)是指在聯(lián)系真實(shí)生活的科學(xué)情境中，學(xué)生運(yùn)用自身具有的科學(xué)知識(shí)、認(rèn)同其科學(xué)身份時(shí)所展示出科學(xué)能力的集合^[1]。它由4個(gè)相互關(guān)聯(lián)的部分構(gòu)成：科學(xué)情境、科學(xué)能力、科學(xué)知識(shí)和科學(xué)身份^[2]。

與《PISA 2015科學(xué)框架草案》不同，PISA 2025框架創(chuàng)造性地提出了“研究、評(píng)估和使用科學(xué)信息進(jìn)行決策和行動(dòng)”的能力評(píng)價(jià)要求。該能力是數(shù)字化社會(huì)未來(lái)公民的必備品格，它處于科學(xué)能力的最高層級(jí)。PISA 2025框架在增設(shè)的創(chuàng)新評(píng)估領(lǐng)域“數(shù)字世界中的學(xué)習(xí)”部分對(duì)這一新的評(píng)價(jià)維度有具體描述，并指出具備該能力的人能夠更好地區(qū)分科學(xué)信息和錯(cuò)誤信息，學(xué)會(huì)高效利用現(xiàn)有的科學(xué)數(shù)據(jù)^[3]。“數(shù)字世界中的學(xué)習(xí)”重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境和科學(xué)情境中，進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)和問(wèn)題解決的自我學(xué)習(xí)能力，并在認(rèn)知層面運(yùn)用數(shù)字原住民的科學(xué)學(xué)習(xí)方式，從眾多科學(xué)知識(shí)中篩選符合自己需求的內(nèi)容，理解科學(xué)知識(shí)蘊(yùn)含的價(jià)值，重視科學(xué)背后的身份認(rèn)同，以便更好地參與科學(xué)決策討論，反映出非認(rèn)知層面的科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度^[4]。

在PISA 2025框架下，“科學(xué)素養(yǎng)”和“數(shù)字世界中的學(xué)習(xí)”在“研究、評(píng)估和使用科學(xué)信息進(jìn)行決策和行動(dòng)”這一點(diǎn)上存在交集，其核心指向“由‘建構(gòu)’產(chǎn)生‘決策’，再由‘決策’實(shí)現(xiàn)‘認(rèn)同’”這一關(guān)鍵過(guò)程。這揭示了科學(xué)教育不斷完善的本質(zhì)，即從科學(xué)的外部著手構(gòu)建課程，其課程闡明科學(xué)如何滲透到人類事業(yè)和生活場(chǎng)景，并與其發(fā)生相互作用^[5]。現(xiàn)階段，要發(fā)揮評(píng)價(jià)體系的導(dǎo)向作用推進(jìn)科學(xué)教育課程建設(shè)，就要突出上述關(guān)鍵過(guò)程，還要借助數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)和資源來(lái)完善數(shù)字化課程的構(gòu)建。更重要的是，要在該過(guò)程中突出人的主體地位，順利推進(jìn)其從數(shù)字原住民到數(shù)字化社會(huì)未來(lái)公民的演化。此外，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的形式，遵循規(guī)律，在“建構(gòu)科學(xué)知識(shí)—產(chǎn)生決策能力—實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)同”過(guò)程中探尋影響該關(guān)鍵過(guò)程的因素及其與科學(xué)素養(yǎng)的聯(lián)系。

教師在PISA 2025框架下基于真實(shí)世界情境以全局視角，將評(píng)價(jià)體系作為基底，以評(píng)價(jià)維度為支柱，優(yōu)化策略以構(gòu)建上層建筑，能夠幫助學(xué)生積極應(yīng)對(duì)不斷變化的挑戰(zhàn)。

二、科學(xué)教育評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建

（一）確立依托于數(shù)字化平臺(tái)的小學(xué)科學(xué)教育評(píng)價(jià)維度

為有效推進(jìn)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，筆者基于對(duì)“科學(xué)素養(yǎng)”與“數(shù)字世界中的學(xué)習(xí)”內(nèi)在聯(lián)系的分析，在已有研究的基礎(chǔ)上，對(duì)科學(xué)教育評(píng)價(jià)內(nèi)涵進(jìn)行擴(kuò)充，以此作為評(píng)價(jià)維度的確立依據(jù)，具體包含：A科學(xué)情境、B科學(xué)知識(shí)、C科學(xué)能力、D科學(xué)身份、E數(shù)字世界中的學(xué)習(xí)5個(gè)維度。

PISA 2025框架聚焦于測(cè)評(píng)學(xué)生在不同學(xué)科背景下解決問(wèn)題的思維與能力，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科知識(shí)的整合應(yīng)用，探究如何培養(yǎng)學(xué)生在群體視角下綜合考量社會(huì)決策的科學(xué)能力，在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步實(shí)現(xiàn)科學(xué)身份認(rèn)同。在這一過(guò)程中，學(xué)生與提供即時(shí)反饋的數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)互動(dòng)，進(jìn)而不斷迭代形成解決問(wèn)題的方案，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化資源價(jià)值最大化。具體來(lái)說(shuō)，“數(shù)字世界中的學(xué)習(xí)”在數(shù)字化平臺(tái)自然發(fā)生，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)的情境可以為學(xué)生展現(xiàn)能力創(chuàng)造機(jī)會(huì)，知識(shí)和身份可以為能力提升產(chǎn)生積極影響，每個(gè)維度都被數(shù)字化平臺(tái)加持，使得彼此之間關(guān)聯(lián)更緊密。在5個(gè)維度的共同作用下，學(xué)生的科學(xué)能力自然地向科學(xué)素養(yǎng)轉(zhuǎn)化。這有利于教師、學(xué)校管理者和教育行政部門(mén)依據(jù)評(píng)價(jià)維度、構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，采取有效的發(fā)展策略提升小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，同時(shí)也決定著數(shù)字化視域下科學(xué)教育的發(fā)展走向。

（二）豐富小學(xué)科學(xué)教育評(píng)價(jià)體系構(gòu)建的數(shù)字化元素

多維數(shù)字畫(huà)像既是一種技術(shù)形式，又是一種教育資源存在方式，具有工具和內(nèi)容的雙重屬性^[6]。筆者按照上述小學(xué)科學(xué)教育評(píng)價(jià)思路，構(gòu)建的“多維數(shù)字畫(huà)像”評(píng)價(jià)體系具有個(gè)體性、協(xié)作性、人機(jī)協(xié)同等特點(diǎn)，能夠?yàn)閷W(xué)生全面發(fā)展提供有力支持。評(píng)價(jià)體系由過(guò)程性評(píng)價(jià)和整體性評(píng)價(jià)組成。過(guò)程性評(píng)價(jià)包括個(gè)人、小組、數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)、綜合評(píng)估評(píng)價(jià)部分。各方根據(jù)科學(xué)教育培育目標(biāo)的相關(guān)表現(xiàn)及時(shí)評(píng)價(jià)，從每個(gè)階段分別對(duì)應(yīng)的科學(xué)教育子維度展開(kāi)，采用自評(píng)、互評(píng)、平臺(tái)評(píng)分、教師評(píng)價(jià)等方式進(jìn)行多元的量化評(píng)價(jià)。

寫(xiě)評(píng)語(yǔ)是一種質(zhì)性評(píng)價(jià)。與量化的等級(jí)制不同，評(píng)語(yǔ)能夠具體說(shuō)明、解釋、描述或評(píng)論學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展情況。學(xué)生和教師在寫(xiě)評(píng)語(yǔ)時(shí)，可以在不能或不易量化評(píng)分的領(lǐng)域著重進(jìn)行評(píng)價(jià)^[7]。在科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域，學(xué)生在活動(dòng)參與度、小組分工擔(dān)當(dāng)、競(jìng)合協(xié)作、對(duì)科技倫理思量考慮等方面的表現(xiàn)，都是質(zhì)性的評(píng)語(yǔ)對(duì)量化的多維數(shù)字畫(huà)像的必要補(bǔ)充。教師可進(jìn)一步完善科學(xué)教育評(píng)價(jià)體系的多元量化機(jī)制，體現(xiàn)人本主義的關(guān)懷特質(zhì)。（掃碼查看“多維數(shù)字畫(huà)像”驅(qū)動(dòng)下的科學(xué)教育評(píng)價(jià)體系表。）

三、基于科學(xué)教育評(píng)價(jià)體系的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展策略

根據(jù)以上要素，教師對(duì)學(xué)生開(kāi)展科學(xué)教育評(píng)價(jià)可以全方位地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、有指向性地解決問(wèn)題、基于診斷結(jié)果優(yōu)化策略。研究團(tuán)隊(duì)于2024年在甘肅省蘭州市的五區(qū)三縣各抽取一所學(xué)校，在教育行政部門(mén)協(xié)助下，開(kāi)展小學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)提升工程的前期調(diào)研，完成對(duì)8506名小學(xué)生的前、后測(cè)評(píng)工作。筆者在分析前測(cè)結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，蘭州市的小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)整體水平亟待提高，問(wèn)題集中體現(xiàn)在三個(gè)方面：其一，在科學(xué)知識(shí)類型劃分上缺少學(xué)科交叉、應(yīng)用情境和跨學(xué)科視角；其二，普遍缺乏運(yùn)用科學(xué)知識(shí)進(jìn)行決策和行動(dòng)的能力；其三，對(duì)科學(xué)問(wèn)題解決過(guò)程中的倫理道德與價(jià)值觀層面思考不夠深入。

蘭州市是甘肅省的省會(huì)，其測(cè)評(píng)結(jié)果具有一定的區(qū)域參考價(jià)值，這對(duì)于探索本區(qū)域以數(shù)字化為導(dǎo)向的科學(xué)教育發(fā)展路徑具有重要意義，對(duì)全國(guó)其他數(shù)字化教育資源儲(chǔ)備較好的地區(qū)的科學(xué)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型也有參考價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)基于學(xué)生在科學(xué)教育體系中涵蓋過(guò)程性評(píng)價(jià)、整體性評(píng)價(jià)的高效培育，筆者提出如下科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展策略，在科學(xué)素養(yǎng)各項(xiàng)指標(biāo)均呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的后測(cè)結(jié)果支撐下，該發(fā)展策略的可行性研究也能找到事實(shí)依據(jù)。

（一）跨學(xué)科整合科學(xué)知識(shí)

PISA 2025框架重點(diǎn)關(guān)注科學(xué)的跨學(xué)科特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)在社會(huì)實(shí)踐中的具體運(yùn)用和影響過(guò)程，并聚焦于這些應(yīng)用所引發(fā)的社會(huì)議題和相關(guān)挑戰(zhàn)。其一，在“生態(tài)系統(tǒng)和可持續(xù)發(fā)展”領(lǐng)域，從塑造學(xué)生全球視野的角度出發(fā)，融合了物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)以及地球與宇宙科學(xué)等多方面的知識(shí)，旨在提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的建構(gòu)能力，使他們能夠辨識(shí)復(fù)雜系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，并理解這些部分內(nèi)部及其相互之間的動(dòng)態(tài)交互作用；其二，在“科學(xué)知識(shí)的理性發(fā)展”領(lǐng)域，學(xué)生得以透視科學(xué)知識(shí)的發(fā)展階段和演進(jìn)軌跡，塑造對(duì)現(xiàn)代偽科學(xué)觀點(diǎn)和結(jié)論進(jìn)行審視與鑒別的能力，進(jìn)而深化對(duì)科學(xué)發(fā)展內(nèi)驅(qū)力的理解；在“信息學(xué)”的領(lǐng)域，學(xué)生需要領(lǐng)悟使用數(shù)據(jù)的方法和意義，并洞察數(shù)字技術(shù)在數(shù)字社會(huì)扮演的關(guān)鍵角色，特別強(qiáng)調(diào)人工智能技術(shù)在加速科學(xué)領(lǐng)域向前邁進(jìn)中產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。

（二）運(yùn)用知識(shí)有效決策，提高科學(xué)能力

“運(yùn)用科學(xué)知識(shí)進(jìn)行決策和行動(dòng)”的能力是一種綜合能力，即能夠?qū)⒖茖W(xué)知識(shí)有效地應(yīng)用于決策制定與行動(dòng)執(zhí)行中，同時(shí)在這一過(guò)程中統(tǒng)觀倫理道德的關(guān)鍵要素，并在落實(shí)層面處理矛盾與沖突，不斷促進(jìn)個(gè)人觀念體系（包括世界觀、人生觀、價(jià)值觀）的更新與發(fā)展。學(xué)生培養(yǎng)和提升決策力，有助于根據(jù)錯(cuò)綜復(fù)雜的系統(tǒng)性問(wèn)題尋找適宜的解決方案，并能夠從倫理、道德和社會(huì)進(jìn)步等多個(gè)層面，對(duì)不同的方案進(jìn)行綜合評(píng)估，從而多維度地理解物質(zhì)世界、生態(tài)環(huán)境及人類社會(huì)之間相互關(guān)聯(lián)所引發(fā)的響應(yīng)循環(huán)與互動(dòng)模式，準(zhǔn)確把握科學(xué)在復(fù)雜環(huán)境中的存在意義與應(yīng)用價(jià)值，感受社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r與未來(lái)科學(xué)走向的密切關(guān)系。

（三）增強(qiáng)科學(xué)歸屬感，促進(jìn)身份與價(jià)值認(rèn)同

科學(xué)身份認(rèn)同素養(yǎng)水平既反映了學(xué)生應(yīng)用科學(xué)知識(shí)、進(jìn)行科學(xué)實(shí)踐的認(rèn)知能力，又體現(xiàn)了學(xué)生在科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神、科學(xué)倫理等非認(rèn)知能力上的差異^[8]。它能幫助學(xué)生在科學(xué)話題的交流探討與復(fù)雜情況的應(yīng)對(duì)處理中合理運(yùn)用科學(xué)知識(shí)，逐步形成對(duì)科學(xué)方法積極接納與應(yīng)用意愿的良性循環(huán)，找到自身的科學(xué)歸屬感，秉持科學(xué)倫理、堅(jiān)定科學(xué)信仰，實(shí)現(xiàn)道德層面的正確判斷，發(fā)揮個(gè)人價(jià)值的群體屬性。

四、落實(shí)科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展策略的實(shí)施路徑

2022年5月，教育部等十八部門(mén)印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見(jiàn)》，提出“開(kāi)展實(shí)驗(yàn)和探究實(shí)踐活動(dòng)，落實(shí)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)原則上應(yīng)不少于10%的教學(xué)要求”。我們可以從兩個(gè)方面理解文件精神。一方面，開(kāi)展跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)不僅僅是科學(xué)知識(shí)跨學(xué)科整合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是重點(diǎn)發(fā)展決策行動(dòng)科學(xué)能力、實(shí)現(xiàn)科學(xué)身份價(jià)值認(rèn)同，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要路徑^[9]。另一方面，將虛擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)這類數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)融入跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，有助于探索如何以虛擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)為抓手，強(qiáng)化這種數(shù)字化平臺(tái)對(duì)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的支撐作用，建立以“數(shù)字世界中的學(xué)習(xí)”為全新特征的科學(xué)教育評(píng)價(jià)體系并開(kāi)展評(píng)估、診斷工作。為有效利用科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展策略實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，教師組織融入虛擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)，可以從以下3個(gè)方面規(guī)劃具體的實(shí)施路徑。

（一）開(kāi)發(fā)立足真實(shí)情境的探究主題

開(kāi)發(fā)真實(shí)的探究主題是跨學(xué)科學(xué)習(xí)的核心環(huán)節(jié)，它起到連接不同學(xué)科知識(shí)的紐帶作用，促進(jìn)了學(xué)科之間的融合與貫通。從科學(xué)知識(shí)增長(zhǎng)的視角來(lái)看，確定真實(shí)情境下的探究主題是根據(jù)PISA 2025框架引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜問(wèn)題的前提，也是學(xué)生開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)建構(gòu)科學(xué)知識(shí)的場(chǎng)域。

基于數(shù)字化科學(xué)教育資源整合的課程形式，教師可以引入目前存在爭(zhēng)議的全球性科學(xué)議題，如聚焦生態(tài)環(huán)境的“海洋生態(tài)平衡”跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生像科學(xué)家一樣思考，像工程師一樣規(guī)劃，借助編程知識(shí)和操作技能，在數(shù)字化平臺(tái)開(kāi)展探究實(shí)踐，研究海洋生態(tài)現(xiàn)狀及污染成因，并提出相應(yīng)舉措。具體來(lái)說(shuō)，學(xué)生可以在數(shù)字化學(xué)習(xí)的前期搜集資料、積累知識(shí)，中期觀察記錄、驗(yàn)證知識(shí)，后期論證遷移、拓展知識(shí)。在這一學(xué)習(xí)活動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)多學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行整合和運(yùn)用，不僅加深了對(duì)各學(xué)科知識(shí)的理解，而且構(gòu)筑起新的科學(xué)知識(shí)體系，逐步成為運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題的全球公民，以至動(dòng)員身邊的人加入這項(xiàng)有意義的行動(dòng)中來(lái)。教師按照“建構(gòu)知識(shí)—解決問(wèn)題—建構(gòu)新知識(shí)—解決新問(wèn)題”的步驟，基于真實(shí)或仿真情境開(kāi)展主題探究活勁，可促進(jìn)學(xué)生科學(xué)知識(shí)水平和跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力循環(huán)往復(fù)、螺旋上升的良性發(fā)展。

（二）設(shè)置條理清晰的教學(xué)目標(biāo)

一切活動(dòng)都始于目標(biāo)，教師對(duì)內(nèi)容和形式進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，依據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估學(xué)生表現(xiàn)，最終又歸于教學(xué)目標(biāo)。依據(jù)PISA 2025框架，小學(xué)生的科學(xué)能力由構(gòu)建和評(píng)估科學(xué)探究的設(shè)計(jì)、科學(xué)地解釋現(xiàn)象、綜合運(yùn)用科學(xué)信息進(jìn)行決策和行動(dòng)等維度構(gòu)成。從科學(xué)能力發(fā)展的視角來(lái)看，教師需要設(shè)置分層目標(biāo)，幫助學(xué)生按照能力發(fā)展規(guī)律，分步制訂決策方案。

現(xiàn)以“火星探索”虛擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)為例說(shuō)明這一過(guò)程。第一步，學(xué)生運(yùn)用圖形化編程平臺(tái)構(gòu)建“探測(cè)器收集火星信息”的數(shù)字化場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)模擬“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)火星的情境再現(xiàn)這一分層教學(xué)目標(biāo)，促進(jìn)“構(gòu)建和評(píng)估科學(xué)探究的設(shè)計(jì)”能力發(fā)展；第二步，學(xué)生基于《自我觀察記錄表》這類在線收集信息的數(shù)字化工具，對(duì)具體現(xiàn)象進(jìn)行抽象概括，實(shí)現(xiàn)“‘火星是否適合人類居住’的初步科學(xué)觀點(diǎn)”這一分層教學(xué)目標(biāo)，促進(jìn)“科學(xué)地解釋現(xiàn)象”能力發(fā)展；第三步，基于《對(duì)比觀察記錄表》多元體現(xiàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)成果，在質(zhì)疑、論證并提出設(shè)想的過(guò)程中，達(dá)成“規(guī)劃‘如何把火星改造為宜居行星’的具體方案”這一最終目標(biāo)，并在方案的可行性分析與實(shí)施決定中實(shí)現(xiàn)“綜合運(yùn)用科學(xué)信息進(jìn)行決策和行動(dòng)”能力發(fā)展。學(xué)生參與以上學(xué)習(xí)活動(dòng)，體驗(yàn)了科學(xué)探究的過(guò)程，掌握了科學(xué)實(shí)踐的方法，在能力拓展中學(xué)會(huì)一題多解。這得益于教師不斷引導(dǎo)學(xué)生反思判斷方案的有效性，尋求迭代優(yōu)化并完善方案，積極應(yīng)對(duì)未來(lái)的不確定因素和外部世界的快速變化。

（三）設(shè)計(jì)逐層進(jìn)階的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)

PISA 2025框架倡導(dǎo)深層次的科學(xué)身份認(rèn)同，這避免了僅關(guān)注科學(xué)課堂上情感與態(tài)度所反映出的短時(shí)效應(yīng)問(wèn)題，轉(zhuǎn)而強(qiáng)調(diào)從個(gè)人成長(zhǎng)與發(fā)展的視角關(guān)注學(xué)習(xí)者對(duì)科學(xué)的持續(xù)參與和長(zhǎng)遠(yuǎn)追求。在社會(huì)文化環(huán)境的框架內(nèi)，在人際互動(dòng)的場(chǎng)域中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自主對(duì)科學(xué)建立認(rèn)知，明確定位。科學(xué)身份認(rèn)同是科學(xué)素養(yǎng)高階層面表象。這種非認(rèn)知能力需要以循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)活動(dòng)作為載體進(jìn)行培養(yǎng)，即教師開(kāi)發(fā)立足真實(shí)的探究主題，設(shè)置條理清晰的教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)呈現(xiàn)逐層進(jìn)階的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生從基礎(chǔ)性認(rèn)知向高階非認(rèn)知轉(zhuǎn)化。值得注意的是，教師尤其在德育滲透的關(guān)鍵階段，要將“主題”升華為“議題”，讓學(xué)生將當(dāng)下決策落實(shí)在未來(lái)行動(dòng)中，體現(xiàn)科學(xué)教育的綜合性、開(kāi)放性和延伸性，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于科學(xué)身份的價(jià)值認(rèn)同。

現(xiàn)以“導(dǎo)體與絕緣體”虛擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)為例說(shuō)明這一過(guò)程。第一步，學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的“未來(lái)世界”主題情境下，編程搭建出破壞分子妄圖用電流摧毀機(jī)器人的虛擬實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景；第二步，圍繞“人類如何運(yùn)用導(dǎo)體與絕緣體”這一核心問(wèn)題，思考其中蘊(yùn)含的科學(xué)原理，以小組合作形式進(jìn)行深入探討，從探究“為何行動(dòng)”的初衷出發(fā)，逐步細(xì)化到明確“行動(dòng)內(nèi)容”，并最終提升到“如何展開(kāi)行動(dòng)”的方法論層面，設(shè)計(jì)出層層遞進(jìn)的問(wèn)題序列；第三步，設(shè)計(jì)“搭建虛擬實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景—驗(yàn)證不同金屬導(dǎo)電性—提出智能機(jī)器人保護(hù)方案”3個(gè)密切相連、逐層進(jìn)階的活動(dòng)序列，引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)家的角度出發(fā)，協(xié)調(diào)分工，積極籌備全班科學(xué)交流所需要的多樣性數(shù)字化資源，將“保護(hù)機(jī)器人”主題升華為“人工智能的出現(xiàn)對(duì)人類是隱患還是福音”議題，由推舉的各組代表闡述相關(guān)成果。這樣做有兩方面好處。一方面，教師可以營(yíng)造出“研究論證”或“科學(xué)辯論”的科研氛圍，采用發(fā)布會(huì)形式，讓部分學(xué)生從“科學(xué)記者”角度發(fā)問(wèn)，讓另一部分學(xué)生從“科學(xué)家”角度做足論證準(zhǔn)備，為雙方展開(kāi)“線上+線下”的探討鉆研提供平臺(tái)支持。另一方面，學(xué)生雙方都可以采用圖文并茂、剪輯視頻的數(shù)字化形式，讓畫(huà)面反映出的科學(xué)論據(jù)足以支撐各自觀點(diǎn)，也可以列出提綱、撰寫(xiě)文稿的傳統(tǒng)形式，用清晰的語(yǔ)言結(jié)構(gòu)分層次展開(kāi)論述，應(yīng)對(duì)可能面臨的各種質(zhì)疑，同時(shí)在對(duì)不同解決方案的求同存異中，表現(xiàn)出對(duì)他人語(yǔ)言的尊重。這些品質(zhì)正是科學(xué)身份認(rèn)同所涵蓋的非認(rèn)知學(xué)業(yè)綜合能力的集合，既有把給出方案、做出決策、解決問(wèn)題作為相同出發(fā)點(diǎn)的基本立場(chǎng)，又有批判與包容并存且考慮社會(huì)倫理的道德情操，以及重視個(gè)體參與度和能動(dòng)性的態(tài)度責(zé)任。

在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的時(shí)代背景下，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展趨向于終身化。教師為學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)活動(dòng)創(chuàng)設(shè)科學(xué)情境，引導(dǎo)他們與課堂上各種形式的科學(xué)知識(shí)、信息反饋中形成交互聯(lián)結(jié)，提升參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)探索、準(zhǔn)確把握決策行動(dòng)、創(chuàng)造性解決問(wèn)題的科學(xué)能力，在潛移默化中找到科學(xué)身份的價(jià)值認(rèn)同感，能夠促進(jìn)科學(xué)教育從單純的知識(shí)教學(xué)向指向?qū)W生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。基于此，當(dāng)多維數(shù)字畫(huà)像、科學(xué)素養(yǎng)評(píng)價(jià)體系、科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展策略之間協(xié)調(diào)發(fā)展、深度融合并形成合力，發(fā)揮出“教、學(xué)、評(píng)”一體化的綜合優(yōu)勢(shì)，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提升工程就能更好地落地、見(jiàn)效。

參考文獻(xiàn)

[1][4][8]李川.PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架的新動(dòng)向及啟示[J].科普研究，2022（1）：52-58.

[2][3]王清濤.新時(shí)代我國(guó)中小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展路向：以PISA 2025科學(xué)測(cè)評(píng)框架為鑒[J].課程·教材·教法，2024（1）：120-126.

[5] 姚建欣，劉奕軒，孟丹寧.PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)愿景展望與啟示[J].上海教育科研，2023（7）：35-40.

[6] 尹恩德，王雪建.數(shù)字畫(huà)像賦能教育研究力路徑探究[C]//人民教育出版社，人民教育出版社人教數(shù)字教育研究院.素養(yǎng)引領(lǐng)模式變革·數(shù)字賦能質(zhì)量提升：第八屆中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)研討會(huì)論文集.DOI：10.26914/c.cnkihy.2023.104840.

[7] 石芳.構(gòu)建核心素養(yǎng)導(dǎo)向的道德與法治教學(xué)評(píng)價(jià)體系[J].中國(guó)教育學(xué)刊，2024（5）：79-83.

[9] 韓加強(qiáng)，彭建，鄭秋玲.聚焦科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)：意義、原則與路徑[J].教育科學(xué)論壇，2024（20）：3-8.

責(zé)任編輯：祝元志