大学生科学探究能力测评的理念及其方法

李明

（东北石油大学，河北秦皇岛066004）

大学生科学探究能力测评的理念及其方法

李明

（东北石油大学，河北秦皇岛066004）

新课程改革中对科学教育提出了“以探究为中心的科学过程教育”。科学探究以及对其测评已成为科学教育领域内一个备受关注的话题。科学探究的测评主要有两种取向。一种是“过程技能测评观”，强调对学生的能力进行足够细的分解，这样才能更精确地对其进行评估。一般可以采用纸笔测试进行。另一种是“整体能力测评观”，强调学生的探究活动是一种综合性的认知过程，提倡在社会生活情境下对其进行考查。一般是对学生的研究方案或成果进行表现性评价。

科学探究；测评；理念；方法

科学技术的迅猛发展和国际竞争使科学素养成为21世纪人才的核心素养之一，而科学探究能力的高低无疑是科学素养水平的最直接体现。在当前国际科学教育改革的热潮中，科学探究是出现频率最高的几个关键词之一。我国的新课程改革中对科学教育也提出了变“以知识体系为中心的科学结论教育”为“以探究为中心的科学过程教育”，强调让学生在科学探究过程中进行科学学习。无论是在理论研究的层面上还是在实际的教学过程中，科学探究以及对其测评已成为科学教育领域内一个备受关注的话题。

一、科学探究能力的内涵和构成

在科学教育领域，“探究学习”的概念最早于1961年由美国芝加哥大学教授施瓦布（J.J.Schwab）在哈佛大学所做的报告《作为探究的科学教学》（Teaching of Science as Enquiry）中提出：“如果要学生学习科学的方法，那么有什么学习比通过积极地投入到探究的过程中去更好呢？”自此开始，探究学习逐渐成为科学教学中的主流方式，并逐渐发展成为科学教育方法的重要目标之一[1]。因此，科学探究活动，简言之即为个体通过自身独立自主地调查和研究来认识和解释自然的活动[2]。

我国《科学课程标准解读》中指出：“科学探究是指人们通过一定的理论指导、实验方法和具体实践对客观现象和现实存在进行探索、质疑和研究的过程。当前，在教育科学中关于‘科学探究’一词释义往往包含两个层面上：一是具体的科学探究实践，二是指所具备的科学探究技能（又称作科学实验技能）。科学探究活动通常是由一些紧密相联的探究环节构成的实验过程或探索实践，而科学探究技能则是一些具体而基本的理论思维方法和实验操作技能”。[3]根据我国《科学（3～6年级）课程标准（实验稿）》可知，通常情况下。科学探究的具体过程包括“提出问题、猜想与假设、制定计划、观察实验制作、搜集整理信息、思考与结论、表达与交流”七部分。

由《美国国家科学课程标准》的定义可知：“科学探究是指科学家们研究自然界并以此研究为基础，通过多种不同的途径所获得的证据、提出种种假设和解释。同时，科学探究也指是学生们获取知识、领悟科学以及科学家们研究自然所用的实验方法等科学实践活动。由此可见，科学探究的具体过程主要包括：确定研究对象；观察研究对象；提出与研究目的相关或新发现的问题；查阅书籍及其他信息资源或联系已有知识确定实验主题；设计具体的科学实验方案；进行实验检验；对实验数据进行搜集、分析和解释；对实验结果进行解释、作出结论或进行实验预言；交流实验结果”。[4]

二、科学探究能力测评理论

当前，关于科学探究能力进行测评的理论基础主要有两种：一种是“过程技能测评理论”，以这种测评理论为基础的研究者认为可以将科学探究能力分解为观察技能、测量技能、推理技能等相互联系而独立的技能，而这些科学实验技能或称之为要素研究能力是可以分别地进行测量的。同时，通过对不同的科学探究技能进行分别训练可以发展学生在科学探究能力天赋和特长，充分发挥研究者的天赋和潜力；关于这一测评理论基础的应用可见于美国科学促进会推出的SAPA（Science—A Process Approach）课程，这一课程列出了13项科学研究过程需具备的技能，并将之分为两大类：“一是基本科学过程技能，这包括观察能力、分类归纳能力、时空关系应用和对接能力、知识信息传达能力、数字应用能力、测量分析能力、推理演绎能力、结果和发展方向的预测能力等；二是综合科学过程技能，包括下操作性定义水位理论能力、控制变量的能力、大胆假设的能力、实验操作能力、解释结论的能力等”。另一种是“整体能力测评观”。持这种观点的研究者也同意科学探究活动是过程性的，但强调这些过程的思维完整性。例如，上文提到的我国《科学（3～6年级）课程标准（实验稿）》中对科学探究能力构成的认识就是这种观点的体现。

这两种不同测评观的关注点有本质的不同。过程技能测评观关注过程，强调对学生的能力进行足够细的分解，这样才能更精确地对其进行评估。而整体能力测评观关注结果，强调学生的探究活动是一种综合性的认知过程，提倡在社会生活情境下对其进行考查。例如，让学生制订一个科学探究活动计划，过程技能测评观会将测评重点放在一些具体技能上，如控制变量的方法是否设计的精确恰当，而整体能力测评观则会综合评估这个方案的可行性、科学性、创新性等。

可以看出，过程技能测评观认为学生的科学探究能力是一系列过程技能的集合，因而可以通过练习来独立发展这些技能。学生的这些过程技能得到发展后，科学探究能力也就得到了发展。而整体能力测评观往往将科学探究活动分成几个大的环节，认为每个环节上的各种过程技能是协调进行不可分割的，教学中不能脱离整体凭空去训练这些单独的技能，应该让学生模拟科学家的科学研究活动，将出发点和落脚点放在学生对所探究的科学问题的解决上。

三、科学探究能力测评的方法

（一）过程技能的测评方法及举例

过程技能测评一般可以采用纸笔测试的方法进行，这种方法的优点是测试过程客观，但主要缺点是试题编制过程麻烦。对过程技能进行纸笔测试的一个典型样例是国际经济与合作组织开展的“国际学生评估项目”（Program for International Student Assessment）。下面是PISA公布的一道科学测试题，主要考查学生实验控制、解释资料的技能。

苍蝇

阅读下面的内容并回答问题：

一个农业实验站养有很多乳牛，牛棚里有很多苍蝇，以至影响到乳牛的健康。饲养员就在牛棚和牛身上喷洒杀虫剂A，结果几乎杀光了苍蝇。过了一段时间，苍蝇逐渐多起来，饲养员再次喷洒了杀虫剂A，与第一次使用不同的是，只杀死了大部分苍蝇。没过多久，苍蝇又多起来，饲养员依旧喷洒杀虫剂A，并反复进行了5次。但饲养员发现，杀虫剂A的效果一次比一次差。同时，饲养员注意到，这些杀虫剂是一次性大批量配制的，已经持续用了很久。这样饲养员就猜测，可能是杀虫剂慢慢地遭到分解失效了。

问题1：请你简要解释如何验证饲养员的这个猜测。

问题2：请你给出两个和饲养员不同的解释，用来解释杀虫剂A的效果一次比一次差。

问题1评分标准：

评分要点回答中，3个控制变量：苍蝇类型、杀虫剂使用时间、苍蝇是否接触过杀虫剂的应用。如，可将新配制的杀虫剂和一直使用的杀虫剂同时应用于两组类型相同且没有接触过这种杀虫剂的苍蝇，比较使用效果。等级4（满分）回答中至少包含了3个控制变量中的两个。如，新配制的杀虫剂和原来配制的杀虫剂同时应用于牛棚中的苍蝇。等级3回答中应用了3个控制变量中的两个。如，间隔一定的时间对这种杀虫剂进行化学分析，看看其中化学成分有没有因为时间推移而发生变化。评分等级等级2喷洒新配制的杀虫剂并提到与原来的杀虫剂进行比较。等级1提到对一直使用的杀虫剂进行化学分析，但未提到比较杀虫剂随时间推移可能发生的化学变化。或仅仅提到将杀虫剂进行实验室化验，没有提及比较分析。完全错误其他回答与3个控制变量毫不相关的回答。

问题2评分标准：

等级2（满分）一是提到具有抗药性的苍蝇能够生存下来，并把抗药性遗传给下一代。二是环境条件的变化、温度、杀虫剂使用方法的改变等相关变量的提及。评分等级等级1只涉及上述一种解释。完全错误 其他与上述两种解释无关的回答。

从上面的PISA测试题示例看，对过程技能进行纸笔测试的关键在于两方面：一是设计合理的问题情境；二是制订较为细致、可操作的评分标准。

（二）整体能力的测评方法及举例

整体能力测评一般是对学生的研究方案或成果进行表现性评价，这种方法的优点是贴近学生实际，易于开展，但主要缺点是评分的主观性强。

表现性评价往往被认为能够测评被评价者实际掌握和运用知识、技能的能力。所谓表现性评价，有人认为是通过学生自己给出的问题答案和展示的作品来判断学生所获得的知识和技能的测试和评价；也有人认为，表现性评价是通过观察学生在完成实际任务过程中的表现来评价学生已经取得的发展和成就。现在，关于表现性评价的权威定义通常采用斯廷金斯（R,Stiggins）的定义，即“表现性评价为测量学习者运用先前所获得的知识解决新异问题或完成特定任务能力的一系列尝试”[5]。可以看出，作为表现性评价能够测评被评价者实际掌握和运用知识、技能的能力：一是所使用的评价任务是真实的，不是远离社会实际情境的；二是学生必须运用已有的知识、技能去处理任务，其表现不是靠猜测得来，而是确实能反映出真实水平；三是由高水平评定者按照既定的标准进行直接的观察、评判。以上三点其实也正是表现性评价之所以产生并受到欢迎的原因。

下面以“提出问题”、“搜集整理信息”两个环节为例，构建表现性评价评分准则。

探究任务 指标 评分标准等级描述1级 2级 3级 4级 5级1.目的性学生课题研究应该来源于生活实际，注重实效。探究问题没有明确的目的性。2.科学性课题的提出有一定的事实、经验和理论做依据。随意提出选题，缺乏理论和事实依据。提出问题3.创新性 须做到能独立思考问题，有自己的见解。选题没有创新点，或没有意识到选题的创新点。4.可行性选题须充分考虑主客观条件，如人力、物力、财力、时间、社会条件。选题没有可行性或对选题的可行性没有清晰的认识。1.步骤实施按照研究方案中计划好的步骤进行观察、比较和测量。不会实施研究步骤。搜集整理信息2.器具使用操作研究仪器和使用研究工具，开展研究工作。不会使用工具收集证据。3.信息记录对研究数据，文献信息，调查结果，观察现象的辨别、读取、记录的过程。只获取少部分信息，记录模糊，缺乏条理性。探究问题比较明确，但与研究者自身条件无关。探究问题比较明确，能结合研究者自身条件，但不能综合考虑相关条件。探究问题明确，基本能综合考虑自身条件。探究问题明确，能综合考虑自身条件，并对该问题的价值有一定的预见。能意识到选题中的科学理论，但叙述不明确。基本能认识到选题中的科学理论，但没有相关理论与信息支持选题。能认识到选题中的科学理论，并能用相关理论与信息支持选题。能认识到选题中的科学理论，并根据相关理论与信息支持选题，思路清楚，目的明确。能意识到选题有创新点，但叙述不明确。能清楚地阐述选题中的创新点。能结合相关文献阐述选题的创新点。能结合相关文献，自身条件和应用前景，阐述选题的创新性。在选题可行性叙述中可行性条件不全面。选题可行性阐述中涉及个别可行条件，但没有结合在一起论述。选题可行性阐述涉及主要条件，并能综合分析得出完成研究的预期。选题可行性阐述能对完成研究的条件综合分析，得出明显完成研究的预期。能简单开展研究，但程序不完整。研究程序基本完整，但欠规范。研究程序完整规范，基本顺畅。研究程序完整规范，且步骤清晰。能部分使用工具，但操作错误较多。能使用工具，操作基本无错。能熟练无误地使用工具。能熟练且合理无误地使用工具。信息记录不完整，条理性不强。信息记录基本完整，有一定条理性。信息记录完整，条理清楚。信息记录完整，重点突出，条理清楚。

从上面的评分准则示例看，对整体能力进行表现性评价的关键在于两方面：一是制订较为清晰、可操作的评分准则；二是评分专家要有比较丰富的经验，能根据评分准则对学生科学探究的设计方案或成果作出恰如其分、合理准确的评判。

[1]李伟臣.新课程探究学习教学实例丛书小学科学3～6年级[M].北京:北京师范大学出版社,2003:1.

[2]陈琴,庞丽娟.科学探究:本质、特征与过程的思考[J].教育科学,2005,（2):1-5.

[3]郝京华.科学（3～6年级)课程标准（实验稿)解读[M].湖北:湖北教育出版社,2002:90.

[4] [美]国家研究理事会.美国国家科学教育标准[M].戢守志等译.北京:科学技术文献出版社,1999:30.

[5]余林.课堂教学评价[M].北京:人民教育出版社,2007:94.

College Students' Science Inquiry Ability Evaluation of two kinds of ideas and methods

LI Ming
（Northeast Petroleum University,Qinhuangdao Hebei 066004)

The scientific education was defined as an inquiry-centered scientific process education in new course reform. Scientific inquiry , as well as its assessment has become a populor research topic in scientic education. There are mainly two research orientations in scientic education assessment. One is the idea of process-skill assessment, which broke down students' skills into detailed components, thus the researchers can get the exact assessment on students ability through paper-and-pencil tests. The other one is the the concept of overall capacity evaluation, which proposed that students' inquriry is a comprehensive cognitive process. This approach focused on the performance assessment of students' study protocol or results under real social activities.

Scientific inquiry；assessment；idea；method

G40-03

A

2095-7327（2016）-03-0156-04

李明（1980-），男，吉林松原人，东北石油大学思想政治教育讲师，硕士，主要从事思想政治教育研究，大学生心理健康教育和高等教育学研究。

本文系黑龙江省高等教育学会高等教育科学研究“十二五”规划重点课题：大学生积极心理品质的培养研究（编号：HGJXHB1110138）。

林军