PISA培养学生科学素养的实践探索

赵青松 李川

培养学生的科学素养是当前国内外科学教育领域所关注的核心议题，其内涵就是在当今科学技术迅猛发展的世界里，作为未来合格的公民，要享受科学技术带来的福祉，幸福地拥有自己的生活，能对公众、社会及与自己有关的事务做出合理决策，必须掌握基本的科学知识，了解科学研究的基本过程，理解科学技术与社会和自然之间的相互关系。

近年来，为了提升中学生的科学素养，北京市房山区教育委员会进行了积极的探索，做了大量卓有成效的工作。2009年、2012年、2015年北京市房山区作为独立区域参与教育部考试中心和经济合作与发展组织签署合作协议开展的包括科学素养评价的国际学生评估项目，并与北京师范大学刘克文教授研究团队合作，自2014年10月开始组成项目组，共同筹划实施“北京市房山区中学生科学素养提升行动”，进行房山区中学生科素养提升的实践探索。

一、中学生科学素养的内涵

根据美国国家研究中心学者毕尔（Bybee

Rodger）考证[1]，“科学素养”一词最早出现在1952年出版的由美国著名的科学家和教育家、哈佛大学前校长柯南特（James Bryant Conant）作序的书《科学中的普通教育》中：“一个人的科学经验越广泛，他的科学素养越高。”但是，此时，科南特只是把它作为一个普通词汇使用，并没有给出具体的解释。此后，伴随着“科学大众化”的思潮，对“科学素养”的内涵理解开始进入一个“百家争鸣”的时代，“科学素养”一词开始风靡全球，先后出现在多个国家或地区科学教育文件中，如《美国国家科学教育标准》《科学素养基准》《科学素养导航图》《科学素养的设计》，以及我国在21世纪以来启动的跨越多个学段和学科的新一轮科学教育课程标准。

十年树木，百年树人，教育是在为未来培养人才。而PISA测试的一个基本理念就是衡量当代中学生是否具备适应未来生活的能力，非常符合教育服务未来的宗旨。所以，房山区教委多位领导和专家们都比较认同PISA测试对科学素养的内涵理解，符合区教委提出的“站在未来发展的人才需求高度，评价现在教育成效”的理念，也符合房山区以PISA测试为契机开展中学生科学素养提升项目研究的出发点。

根据《PISA2015科学框架草案》，科学素养是指作为一个有反思意识的公民能够参与讨论与科学有关的问题，提出科学见解的能力[2]。具体而言，科学素养包括以下三种主要的科学能力。

（1）科学地解释现象，即认识、提供和评价对一系列自然现象和技术产品的

解释;

（2）评价和设计科学探究，即科学地描述、评价科学研究，提供问题解决的

方法;

（3）科学地解释数据和证据，即分析评价数据和各种不同方式表示的参数，并能得出恰当的科学结论。

为了使科学素养的测试更加具有可操作性，PISA2015测试框架在2006年测试框架的基础上，将科学素养的内涵进一步解读为背景、知识、能力和态度四个相互关联的方面，并构建了能力标准和知识类型的认知需求框架。要求学生在一定的个人、地区（国家）、全球等背景中，根据自己对科学的兴趣、对科学探究方法的价值的认识以及自我环境意识等，运用内容性、程序性和认知性知识，解决生活中的科学问题，从而展现科学地解释现象、评价和设计科学探究以及科学地解释数据和证据等科学素养能力。具体内容如图1

所示。

二、房山区中学生科学素养教育教学现状

根据近年来房山区参加PISA中国独立测试情况，以及与多位房山区一线教师进行交流和访谈的结果来看：虽然房山区中学生参加PISA的平均成绩在不断提升，但是在某些具体的科学素养能力标准中还存在很大的发展空间;同时，部分房山区科学教师需要进一步加强对科学素养的内涵理解。

具体而言，中学生科学素养现状存在的主要问题包括：

（1）缺乏从大量的科学技术背景资料中提取有用信息回答问题的能力;

（2）不能很好地理解图表信息，并利用图表信息正确推导出相应结论;

（3）对于“科学源于生活，又作用于生活”缺乏理解，学习到的科学知识未能应用到社会生活现象、问题的理解中;

（4）缺少对科学研究过程的体验，对科学研究方法的认识也比较片面，在实际生活问题解决过程中不能恰当、正确使用相应的科学研究方法处理问题;

（5）伴随着国际计算机测试的普及，而我国中学生使用计算机进行答题的机会较少，人机信息交互可能影响学生成绩。

科学教师在中学生科学素养培养教学中存在的主要问题包括：

（1）对中学生科学素养内涵认识不够深入，尤其是在对科学本质、科学方法和科学精神等方面的理解还不够深刻;

（2）在教学过程中，部分教师还停留在简单的科学知识传授层面，不能很好地将科学研究过程和科学研究方法渗透到科学知识传授中;

（3）缺乏“从生活中发现科学研究问题，丰富教学素材，利用科学认识理解社会现象、解决生活问题”的意识;

（4）对于新课程改革目标中的“过程与方法”，PISA科学素养测试理念等内容的认识有待进一步提升。

三、房山区为提升中学生科学素养正在做的努力

针对房山区中学生科学素养教育教学现状，结合中学生科学素养内涵，“北京市房山区中学生科学素养提升行动”项目组以PISA2015重点进行科学素养测试为契机，设定中学生科学素养提升目标，完善房山区科学教师科学素养提升的措施，进而深化科学课程体系和教育教学实践改革，制定多方面的措施和教学策略，全方位构建中学生科学素养提升和评价体系，实现房山区中学生科学素养培养和提升的科学化、常态化。

根据项目内容，为了更加全面建设中学生科学素养提升体系，该项目将中学生科学素养提升行动的实施划分成项目准备、体系建设和常态化三个阶段。第一阶段的主要工作是设定并开发中学生科学素养提升目标和评价工具。第二阶段主要从教师培训、教学实践、实践活动和校园文化建设等多方面整体构建全区中学生科学素养提升体系。第三阶段的主要工作是实现中学生科学素养提升教育教学的常态化。

房山区教育委员会希望通过本项目的实施，借助PISA的先进理念和专家团队的高端引领，能够进一步深化科学教育教学改革，整体提升房山区科学学科的教育教学质量，全面提升全区中学生的科学素养水平，改变全区科学教师的教学行为，促进科学教师的专业发展，并逐步改善全区校园文化氛围，建构更加科学、更加积极向上的校园文化环境，为提高房山区公民的科学素养做出应有的贡献。

2014年10月，该项目正式启动以来，

在房山区教育委员会领导的大力支持下，经过项目组专家团队和实践团队的反复研讨、协商，目前项目组已完成PISA2015科学素养内容及特点的解读、历年PISA公开试题和相关模拟试题的收集与整理，以及中学生科学素养读本的撰写等多个项目实施的文献资料准备工作。2015年6月12日至14日又集中对辖区科学学科骨干教师进行有关科学本质、科学过程、科学方法等科学内涵与科学素养关系理解，以及如何进行中学生科学素养的评价设计集中培训，并由北京师范大学刘克文教授研究团队指导，共同商讨如何在各个学科中落实科学素养提升目标，明确接下来的各项教育教学实践工作安排。

正如北京市房山区教师进修学校教师晋有奇所说的那样，基于（打铁需要自身硬）现实要求，加强师资及管理队伍的培训和教育，认真落实义务教育阶段有关科学课程的国家课程计划和目标，尤其是科学实验和实践等教学内容，扎扎实实做好本职工作，而房山区基础教育工作中的科学教育课程正落实在此途中。

通过半年多的项目实施与实践探索，参与该项目的科学学科教师对科学素养内涵、PISA理念、科学本质、科学研究方法和过程等都有了比较深刻的理解。同时，在各级领导的支持以及项目组专家团队的帮助下，项目参与教师的教学理念及方式也正在向以培养学生科学素养为宗旨的方向转变。

在接下来的项目实施与实践探索过程中，项目组将继续坚持“专家引领、教师实践、科学评价”的原则，不断推进中学生科学素养提升的教育教学实践探索，逐步完善中学生科学素养评价及提升体系，进行以培养中学生科学素养为主题的校园文化建设，开发培养中学生科学素养的资源共享信息平台等。

参考文献

[1]Fraser Barry J.， Tobin Kenneth G.. International Handbook of Science Education[M]. Dordrecht， Boston： Kluwer Academic Publishers， 1998：487-498.

[2] Organization for Economic Cooperation and Development.PISA2015 Draft Science Framework[EB/OL].http：//www.oecd.org/pisa/pisaproducts/Draft%20PISA%202015%20Science%20Framework%20.pdf.2014-03-10.

（作者单位：1.北京市房山区教育委员会 2.北京师范大学）

（责任编辑：任媛媛）