高中生科学探究能力评价方式的有效性研究＊

王明其 张正严

（1.成都市树德中学，四川 成都 610031；2.西南大学 科学教育研究中心，重庆 400715）

1 引言

当前国际上评价学生科学探究能力的方式可以分为三大类：纸笔测验、现场观察和工作单.所谓现场观察，就是让学生动手探究，评分者通过观察即时评分；而工作单也是让学生动手探究，但要求学生同时把探究过程和结果写在一张单子上，事后评分者对单子上的内容进行延时评分.［1］工作单又可以按照结构性强弱分为：开放式性工作单、结构性工作单和引导性工作单.［2］就目前而言，现场观察是科学探究能力评价最有效的方式，但由于其人力、物力、时间成本高，在实际操作中推行起来比较困难.［2］

尽管国际上对各种科学探究能力评价的有效性做了一些有益的研究，［3］但中西方的科学探究教学处于不同阶段，评价背景差异大.因此，在国内推行高中课程改革的背景下，检验现场观察、纸笔测验、开放式性工作单、结构性工作单和引导性工作单这五种评价方式对我国高中生科学探究能力评价的有效性，就自然进入了我们的研究视野之中.

国内学者罗国忠（2007）曾对纸笔测验、工作单和现场观察三种评价方式测评初中生的科学探究能力的有效性做了初步的讨论.［3－4］在本研究中，我们采用现场观察、纸笔测验、开放式性工作单、结构性工作单和引导性工作单测评课改区高一学生的科学探究能力，深入研究不同性别、不同成长环境、不同性质学校、不同成绩水平的学生群体的表现差异，进一步深入细致地揭示五种不同评价方式针对国内高中学生的评价有效性.对于五种科学探究能力评价方式有效性的研究，将有助于改变我国迄今还是采用单一的传统纸笔测验方式来评价高中生的科学探究能力的境况，有力地推动我国当前科学探究教学的顺利开展.

2 研究方法

2.1 被试对象

被试对象选自重庆市西南大学附属中学、重庆市鲁能巴蜀中学、重庆市王朴中学和重庆市北碚区田家炳中学四所中学共118名课改实验区的高一学生.这些学生在高一期间做过较完整的科学探究，有一定的探究经历.被试对象具体分布如表1.

表1

2.2 测评材料和过程

2.2.1 纸笔测验

纸笔测验内容由与工作单探究任务相同的重庆市2007年一道高考物理题改编而成.这道试题反映了重庆市物理科学探究试题的典型特点.对于高一的学生来说，这道题既包含有学生在课堂教学中学过的实验内容，也有学生没有学过的实验内容，但解决问题所需的物理知识都已学过.纸笔测验中的每一小问评价一个探究要素，共七个小问，这些小问之间各不相干.这些小问除了不涉及动手实验与收集数据、交流与合作外，涉及了提出问题、猜想与假设、制定方案、分析论证、评估等五项科学探究要素.

每个学校在进行工作单实验之前利用20min的时间，由学生独立完成纸笔测验.之后，由评分教师评分.

2.2.2 工作单

工作单和现场观察采用学生没有做过的探究任务，探究内容是“探究修建桥梁时，采用了将钢梁与水面成一定倾角出水的起吊方案”（根据重庆市2007年一道高考物理题改编而成）.这个探究任务涉及提出问题、猜想假设、制订计划、进行实验、概括结论、评估6个探究要素.

工作单包括3种工作单，即开放性工作单、结构性工作单、引导性工作单，第1种是开放性工作单，学生完全自主探究；第2种是结构性工作单，学生在工作单的框架结构下进行探究；第3种是引导性工作单，学生在具体引导下进行探究.根据3种工作单的特点，我们就同一探究任务制作了开放性工作单、结构性工作单和引导性工作单.

学生做完纸笔测验后，开始进行工作单和现场观察的测评.我们将每个学校的学生分成甲乙丙三组，每组约10名学生，分别安排在一个实验室.学生单人单桌，每个学生要各自独立完成一种工作单.具体安排如下：甲组学生探究开放性工作单，乙组学生探究结构性工作单，丙组学生探究引导性工作单.探究活动的时间为40min.评分时，一位教师自始至终负责一项探究任务的评分.每个教师各自评分，互不干扰.

2.2.3 现场观察

现场观察融入在学生做工作单实验时进行，内容也是“探究修建桥梁时，采用了将钢梁与水面成一定倾角出水的起吊方案”.现场观察采取个别测试方式，每个学生独立完成探究任务.一位教师自始至终负责一项探究任务的观察、评价.每个教师各自独立观察，即时评分.

2.2.4 评分标准

工作单评分标准涵盖“提出问题”、“猜想与假设”、“制定计划”、“进行实验”、“概括结论”和“评估分析”6个科学探究能力要素，并将6个要素做进一步细化，提炼出关键成分，对每项关键成分进行赋分.“进行实验”要素是科学探究的核心要素，其分值最高，为30分，每个关键成分最高分值10分，其余要素最高分值为15分.整个工作单评分标准总分为100分.现场观察评分标准由工作单评分标准中的“进行实验”、“概括结论”和“评估分析”三大要素部分组成，满分为57分.纸笔测验少了工作单评分标准中的“进行实验”一项，总分为70分.

3 结果和分析

为了检验不同评价方式间的相关程度，表2给出了在不同群体学生中两两评价方式之间的相关系数.

3.1 纸笔测验和现场观察的相关性

从表2可以看出，纸笔测验和现场观察这两种评价方式，男生的得分相关性显著，但女生的得分相关性不显著，而且男生的相关程度大于女生的相关程度；城市学生的得分与农村学生的得分相关性均不显著，但城市学生的相关程度大于农村学生的相关程度；物理成绩不同的三类学生的得分相关性均不显著，但物理成绩高水平的学生、物理成绩低水平的学生、物理成绩中水平的学生相关程度逐渐递减；三种性质的学校的学生得分相关性均不显著，但市直属、普通中学、农村中学的学生得分相关性逐渐递减.

从上面的结果可以看出，纸笔测验只是在测评男生群体时能替代现场观察，测评其他类型群体的学生时则不能替代现场观察.

3.2 工作单和现场观察的相关性

由表2可知，对于现场观察和开放性工作单测评结果而言，男女生得分相关性均极其显著，而且男生得分相关程度低于女生得分的相关程度；城市、农村的学生得分相关程度均极其显著，而且城市学生的相关程度高于农村学生的相关程度；物理成绩高水平的学生相关性显著，物理成绩低水平的学生、物理成绩中水平的学生相关性极其显著；直属学校学生的相关性显著，普通学校学生的相关性不显著，农村学校学生相关性极其显著.

表2

由表2可知，对于现场观察和结构性工作单测评结果而言，男女生得分相关性均极其显著，而且男生得分相关程度大于女生得分的相关程度；城市、农村的学生得分相关程度均极其显著，而且城市学生的相关程度低于农村学生的相关程度；物理成绩高、中、低水平的学生得分的相关极其显著；直属学校学生的相关极其显著，普通学校学生的相关显著，农村学校学生相关性极其显著.

也就是说，对于不同性别、家庭所在地、物理成绩水平、学校性质的学生群体来说，现场观察与结构性工作单这两种评价方式相关都显著，可以相互替代.

由表2可知，对于现场观察和引导性工作单测评结果而言，男女生得分相关性均极其显著，而且男生得分相关程度大于女生得分的相关程度；城市学生得分相关程度均极其显著，农村的学生得分相关不显著；物理成绩高、中、低水平的学生得分的相关极其显著；直属学校和普通学校学生的相关极其显著，农村学校学生相关性不显著.

3.3 纸笔测验和工作单的相关性

由表2可知，当针对不同性别、成长环境、物理成绩水平、学校性质的学生，将其纸笔测验测评结果与引导性工作单的测评结果做相关性分析时，其测评结果均无显著性相关；当针对不同性别、成长环境、物理成绩水平、学校性质的学生，将其纸笔测验测评结果与结构性工作单的测评结果做相关性分析时，除城镇学生在纸笔测验与结构性工作单的测评结果上有显著相关外，其余各种情况下纸笔测验与结构性工作单均无显著性相关；当针对不同性别、成长环境、物理成绩水平、学校性质的学生，将其纸笔测验测评结果与引导性工作单的测评结果做相关性分析时，除男学生在纸笔测验与引导性工作单的测评结果上有显著相关外，其余各种情况下纸笔测验与结构性工作单均无显著性相关；

也就是说，不同性别、成长环境、成绩水平、年龄、学校性质的学生在纸笔测验分别和3种工作单评价中得分的相关性在30种情形下只有2种情形存在显著性相关.

3.4 不同评价方式总体相关性分析

不同评价方式总体之间的相关系数见表3.从表3可以看出，对于全体学生来说，纸笔测验与现场观察、开放性工作单、结构性工作单、引导性工作单的相关性都不显著；开放性工作单、结构性工作单、引导性工作单三种表现性评价方式与现场观察均具有极其显著的相关性.这和前面的分类分析结果总体上一致，与国外 Woolnough等人（1990）的研究也相吻合.Woolnough等人的研究表明，开放性、结构性、引导性性这3种工作单与现场观察的相关系数分别为0.67、0.8、0.7.［5］

表3

也就是说，不对学生做分群体考察，工作单和现场观察这两种评价方式可以相互替代；但是，纸笔测验既不能和现场观察相互替代，也不能和三种工作单相互替代.

4 讨论与结论

现场观察是目前公认的最有效的考察学生科学探究能力的方式.［2］在目前情况下，采用不同的评价方式测评学生的科学探究能力，如果其测评结果与现场观察结果相关显著，则我们就认为采用该方法测评学生学生的科学探究能力有效，可以与现场观察相互替代.

研究表明，不同性别、成长环境、成绩水平、年龄、学校性质的学生在纸笔测验分别和三种工作单评价中得分的相关性在30种情形下只有2种情形存在显著性相关.纸笔测验只是在测评男生群体时能替代现场观察，测评其他类型群体的学生时则不能替代现场观察.对全体学生而言，纸笔测验既不能和现场观察相互替代，也不能和三种工作单相互替代.因此，可以认为纸笔测验与现场观察、三种工作单评价都不能相互替代.

研究表明，不对学生做分群体考察，对于全体学生而言，工作单和现场观察这两种评价方式可以相互替代.因此，可以说采用开放性工作单、结构性工作单和引导性工作单对于全体学生进行科学探究能力评价是有效的.采用工作单测评高中生的科学探究能力比纸笔测验更加有效.

研究还表明，对于不同学生群体来说，现场观察与结构性工作单这两种评价方式相关都显著显著，可以相互替代.但开放性工作单和引导性工作单在个别学生群体的评价中出现了与现场观察结果不显著的情况.因此，比较而言，在三种工作单中，采用结构性工作单测评高中生的科学探究能力最为有效.

5 意义

由于现场观察成本太高，效率太低，难以大规模推行，可以在日常教学评价中为教师采用.在实验条件允许的情况，工作单的工作效率和纸笔测验差别不大，有较好的应用前景.在实践层面，我们可以在高中会考和其他教育教学评价中，就使用工作单评价高中生的科学探究能力做些尝试.特别是在教师日常教学中，可以将工作单作为高中生形成性评价的一种重要方式来实施，从而有效促进高中生科学探究能力全方位的培养.

1 罗国忠，张正严.基于公平视角的科学探究能力评价研究.课程·教材·教法，2008（8）.

2 罗国忠.国外科学探究评价方法及其启示.外国中小学教育，2009（12）.

3 罗国忠.基于工作单的科学探究能力评价的有效性研究.课程·教材·教法，2007（11）.

4 罗国忠.基于纸笔测验的科学探究能力评价的有效性研究.上海教育科研，2007（10）.

5 罗国忠.国外科学探究能力评价研究综述.上海教育科研，2006（11）.