中小学生科学实践能力测验试题规则探讨

2009-11-24

中国教育技术装备 2009年20期

全国教育科学“十一五”教育部重点课题“中小学生实验活动与实践能力关系的研究”,必须获取学生参与实验活动的经历和学生目前所具有的实践能力这两方面的信息和数据,进行相关性研究。如何获取学生实践能力的信息和数据,也就是说如何对学生实践能力进行测验,测验的效度和信度如何,直接关系到课题结论的质量。

一、实践能力测验的定位

首先,必须明确,该课题实践能力是指学生的科学实践能力。科学实践能力是一种专项的实践能力。按照实践能力的结构,实践能力由一般实践能力和专项实践能力构成。“一般实践能力因素具有普遍性和概括性,专项实践能力因素则具有具体性和针对性,因此专项实践能力因素较一般能力因素更易测量和评估。其次,一般实践能力因素与专项实践能力因素还存在密切的联系。一般实践能力因素是专项实践能力因素的前提和基础。一般而言,如果个体的一般实践能力因素有缺陷或发展水平不高,那么其专项实践能力因素发展必须受到限制或影响。” [1]由此可见,科学实践能力强的个体能够反映出他的一般实践能力也是强的。

“所谓科学实践能力是运用科学知识和技术方法解决实际问题的能力,包括科学探究能力、技术设计能力、实践操作能力、知识应用能力、成果评价能力和合作交流能力等等。”[2]在科学技术已经成为第一生产力的今天,在科学技术的影响越来越广泛和深入的时代,在科学技术飞速发展的当今社会,“百分之八十增长最快的职位需要数学和科学作为基础”。[3]科学实践能力应当成为公民的核心能力。

科学实践能力的测验,只能在科学实践活动中进行。我们所进行的科学实践能力的测验和国际上流行的TIMSS,PISA和NAEP既有相同之处,也存在一定差别。

TIMSS是国际教育成就评估协会(International Association for the Evaluation of Educational Achievement,简称IEA)主持的一个对学生数学和科学成绩的大型国际比较项目。第一次国际数学与科学教育成就调查于1970年举行,第二次国际数学与科学教育成就调查(SIMSS)于1980年进行。1995年实施的TIMSS是“第三次国际数学与科学调查”(The Third International Mathematics and Science Study-Repeat, TIMSS-R)。2003年,TIMSS更名为“国际数学与科学趋势调查”(The Trend of International Mathematics and Science Study, TIMSS)。目前,该项目每4年实施一次,由美国波士顿学院TIMSS国际研究中心设计和组织实施。[4]

“国际学生评价项目”(Programme for International Student Assessment,简称PISA),是由经济合作与发展组织(Organization for Economic Cooperation and Development, OECD)委托实施的,对成员国家和部分伙伴国家(或地区)15岁学生的阅读素养、科学素养和数学素养进行持续、定期抽样和比较的研究,是继TIMSS之后的又一项国际性学生学习质量比较研究项目。[5]

美国国家教育进展评估(National Assessment of Educational Progress,简称NAEP),又称为国家教育报告(The Nations Report Card),是美国目前最权威的全国性学业成就评估体系。它以评价4、8、12年级学生在阅读、数学、科学、写作等领域的学业成就和学习能力为主,首要目标是据此向美国公众报告美国学生的教育状况。[6]

TIMSS、PISA、NAEP有许多共同的主题,使用的题型大致相同,都注重解难题中的思考技能。“在评优目标上,NAEP、TIMSS是要了解学生课程基础之上掌握的科学和数学的知识和技能的情况,主要测评学生对知识、技能、观点的掌握程度;而PISA则是要了解学生在临近初中毕业时数学和科学方面的知识和能力,包括科学的推理和思考的能力、阅读和解释可能在报纸或其他传媒中看到的文章、图像或图形等的能力,目标在于评估学生科学和数学的素养,测量的是教育系统的‘积累成果,即学生在数字化的文化社会中,在成人生活的情境中生存并发挥作用的能力,而不是学生对各个具体课程内容的掌握。”[7]

我们进行的科学实践能力测验,在内容上与TIMSS、PISA、NAEP是相通的。因为学生的科学实践能力首先来自于对科学知识、原理的认识和理解,然后是学以致用,在应用中加深理解,直至掌握。科学实践能力的强弱实际上是学生个人对科学知识掌握程度的一种体现。在形式上,TIMSS、PISA均用纸笔进行测验,NAEP主要是笔试,但“NAEP为了进一步考查学生的综合理解、科学研究技能,每生必须完成30分钟附加的交互式计算机任务或动手操作任务”。[8]“NAEP最直接的目的是为了获得学生的科学素养信息。”[9]NEAP2009测验包括两个方面:科学内容(Science Content)和科学实践(Science Practices)。科学内容领域包括:物理科学、生命科学、地球和空间科学。科学实践层次包括:识别科学原理、应用科学原理、实施科学探究和进行科学设计。我们的科学实践能力的测验与NAEP的对科学实践的测验具有较高的相似性。

二、科学实践能力既覆盖实验操作技能,也覆盖实验能力

“操作一词的含义较广,大致有三层意义。首先,最狭义的操作概念是指实验操作技能,如学生是否能独立而安全的使用实验的器具,完成实验。其次,操作概念还指学生的表演或非书面的表达技能,如学生的体育与艺术(音乐、美术)才能,学生的演讲(母语和外语)才能等。最后,最广义的操作概念是指学生的实践能力,如解决实际问题的能力、组织能力等。” [10]

实验是指科学上为阐明某一现象而创造特定的条件,以便观察它的变化和结果的过程。实验能力由观察能力、思维能力和操作技能组成。它是认识能力和操作技能组合的整体。例如:“物理实验能力应涉及物理观察能力、物理实验思维能力、物理实验操作能力,是三种能力的综合。而实验操作能力则是物理实验能力的核心部分。” [11]

科学实践能力是指利用所学的科学技术知识,包括技能、方法,解决实际问题的能力。结合实际是实践的特色。实际问题往往表现出复杂性、综合性和探索性。它一般不是简单的,单学科的和学生已经熟悉或曾经解决过的问题。实践能力具有实践性、情境性、综合性和外显性的特征。科学实践能力是由科学探究能力、技术设计能力、知识应用能力、实验能力和实验操作能力等诸种能力的综合。

实验操作能力、实验能力和科学实践能力具有如下关系(如图1)。