关注社会参与 注重评价方式 培养科学素养

周业虹

摘要：PISA2015科学测试注重考查科学素养，强调考查科学地解释现象、评价和设计科学探究、科学地解释数据和证据。在命题中将科学素养的考查置于真实的情境之中，引导学生关注社会，关注运用所学知识解决实际问题。试题的呈现形式丰富，设问方式力求展现学生的思维水平，着眼于学生未来的发展需求。这与我们国家进行的课程改革高度一致，对课堂教学及评价方式的设计起到了导向作用。

关键词：PISA2015；科学素养；真实情境；科学能力；试题分析

文章编号：1005–6629（2016）4–0089–06 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 学生能力国际评价PISA简介

学生能力国际评价（The Program for International Student Assessment，简称PISA）是由经合组织（The Organization for Economic Co-operation and Development，简称OECD）于1997年创立的，它体现了OECD各成员国政府的一项承诺：从学生学习成绩的角度，在一个共同的国际框架之内监测各国教育体系的工作成果。它由OECD各参与国共同开发，是一项15岁在校生的国际性学生学习质量比较研究项目，主要评价学生的阅读素养、数学素养和科学素养[1]。

2 PISA2015科学公开题特点分析

2.1 PISA2015科学测试框架

PISA2015测试将科学素养能力标准解读为科学地解释现象、评价和设计科学探究、科学地解释数据和证据三个方面。其中，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；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；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[2]。PISA2015科学测试的框架如下：

2.2 PISA2015科学公开试题特点概述

PISA测试历来是以单元试题的形式评估科学素养的。PISA2015科学公开试题共有8个单元，分别是：蜂群崩溃紊乱、化石燃料、火山爆发、开采地下水和地震、蓝色的发电装置、可调式眼镜、在炎热的天气里奔跑、节能的房子，共有37道试题。每个单元试题基本要素包括以下几个方面：

2.2.1 关于题干

在PISA2015科学测试中，题干所涉及背景重点在于与学生个人、生活所在的地区/国家和全球的生活有关的情境。具体如下：

2.2.2 关于问题组

在PISA2015科学测试中，问题组所考查的能力主要涉及科学地解释现象、评价和设计科学探究、科学地解释数据和证据，具体细目如下：

2.2.3 关于评价方式设计

在PISA2015科学测试中，每一单元的设问包括选择题和简单题等几种类型，无论何种题型，对于学生答题结果的评价方式都非常科学合理。它既鼓励学生勇于作答，又突出体现了学生思维的差异性，评价中把“认真作答但错答”与“空答”的学生通过设计不同的编码严格加以区分，使得学生答题的积极性大大提高。消除考试的畏惧感之后，创造性思维的闸门也由此而打开[3]。

总之，PISA2015科学测试的题干、问题组及评价方式的设计兼顾了15岁中学生应该掌握的科学知识，同时学生在解题过程中始终置身于真实的情境之中，在阅读材料、获取信息的过程中感受知识的价值，思考问题的过程中体会科学探究的历程，引发学生站在学科的视角去认识社会、立志于改造社会，增强学生的社会参与意识。

3 PISA2015科学公开试题典型例题分析——化石燃料

3.1 化石燃料单元试题内容

该公开试题单元研究的是化石燃料燃烧与空气中CO2含量之间的关系。该单元的试题背景材料包括：CO2在自然界中的循环示意图，CO2减排政策的简单描述，酒精和石油作为燃料使用的对比以及关于海洋碳汇的数学模型示意图。

许多发电厂都燃烧含碳燃料放出CO2。空气中的CO2会对全球气候产生消极影响。工程师们使用了各种不同策略来减少空气中CO2的排放量。其中一项措施就是使用生物燃料来代替化石燃料，化石燃料的来源是已经死亡很久的生物体，而生物燃料则是来源于活着和最近才死亡的植物体。另外的措施包括固定一部分发电厂释放的CO2，或者是将这部分CO2储存到海洋中或还有如下面所述，这样的措施被称为碳捕获与储存。

碳捕获与储存包括捕获释放的CO2，并储存起来，使得这些CO2不再被释放到空气中。一个可以储存CO2的地方就是海洋，因为CO2溶于水。科学家建立了一个数学模型，用于计算CO2被注入到三个不同深度（800米、1500米和3000米）的海洋后仍能储存的CO2百分数。这个模型的假设是CO2在海洋中被注入长达2000年，下面的图表给出了这个模型的计算结果。

问题1 使用生物燃料和使用化石燃料对空气中CO2含量的影响不一样。下面哪个选项最能恰当地解释其原因？

生物燃料燃烧时不释放CO2

用作生物燃料的植物在生长过程中会吸收空气中的CO2

生物燃料在燃烧时会吸收空气中的CO2

生物燃料发电厂释放出来的CO2的化学性质不同于化石燃料发电厂释放出来的CO2

问题2 尽管生物燃料对环境大有益处，但化石燃料仍然被大范围使用。下面的表格中比较了石油和酒精燃烧产生的能量和CO2，其中，石油是一种化石燃料，酒精是一种生物燃料。

根据上面的表格数据，解释在花费相同的情况下，为什么有些人更加倾向于使用化石而不是酒精作燃料？

根据表格中的数据，列举一个使用酒精代替石油对环境的好处。

问题3 使用图表中的数据解释海洋深度是如何影响在海洋中储存CO2的长期有效性的。

3.2 “化石燃料”单元试题具体特点分析

“化石燃料”以当今社会中的热点问题——自然资源、环境保护为载体，从不同角度设计了3个问题，主要考查不同燃料对大气中二氧化碳含量的影响、能源的选择、海洋碳汇等化学科学知识，以及学生科学地解释现象、科学地解释数据和证据等能力和支持科学探究的态度，见表4。

该单元题目具有以下特点：

3.2.1 “化石燃料”题干

“化石燃料”这组试题的情境是通过两段文字和两张图片呈现的，反映了“全球的”“环境质量危害”等问题。大气中二氧化碳含量增多是一个全球性的问题，而选择合理的能源替代传统化石燃料、同时进行碳的捕捉与储存是目前各个国家着力进行研究的课题。学生在化学科学知识的学习过程中对这些内容常常会接触到，在日常生活中通过各种媒体也会有所了解，在通过阅读相关文字和图片时不会有陌生感，会感到所叙述的问题与自己是息息相关的。

3.2.2 “化石燃料”问题组

“化石燃料”单元题目不仅关注科学知识，更加关注科学知识的建立过程、对科学方法的使用。其中问题1涉及到内容性知识，问题2和问题3涉及到程序性知识，重点考查学生对科学知识建立过程的理解，对科学研究方法的使用，即注重科学本质的考查。

“化石燃料”这组题目具体考查的能力如下：

问题1 “使用生物燃料和使用化石燃料对空气中CO2含量的影响不一样”的原因，考查科学地解释现象，需要学生从题目的文字材料以及生活经验中提取相关信息对原因作出合理的解释。

问题2 “在花费相同的情况下，为什么有些人更加倾向于使用化石燃料及列举一个使用酒精代替石油对环境的好处”，考查科学地解释数据和证据，需要学生阅读题目中给出的相关数据获取信息并进行对比分析，结合自己的生活积累，运用所学到的相关知识，进行合理的解释，类似于科学探究的考查。

问题3 “解释海洋深度是如何影响在海洋中储存CO2的长期有效性的”，考查的同样是科学地解释数据和证据，需要学生读懂题目中所给出的坐标图中的曲线、坐标的含义，获取信息后进行分析，同样类似于科学探究的过程。

4 PISA2015科学测试的启示

在我国的化学课程标准中，无论义务教育还是普通高中，都提到“提高学生的科学素养，提高学生的科学探究能力，在实践中增强学生的社会责任感，引导学生认识化学对促进社会进步和提高人类生活质量方面的重要影响，提高实践能力”[4]。但是，如何做到以“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”为依据去评价学生的科学素养呢？PISA2015科学测试题目给了我们很好的启示。

4.1 创设真实的问题情境

目前在我国的中考和高考命题中都已关注到了创设试题的情境问题。例如：在2015年北京中考试题中就出现了这样一道科普阅读题目：

例：阅读下面科普短文（原文作者：段翰英等）。

我国制作泡菜的历史悠久。制作泡菜是把新鲜蔬菜泡在低浓度的盐水里，经发酵而成。泡菜品种繁多、风味独特、口感鲜脆。

蔬菜中含有硝酸盐。硝酸盐对人体无直接危害，但转化成亚硝酸盐后，就会产生危害。亚硝酸盐[如亚硝酸钠（NaNO2）]与胃酸（主要成分是盐酸）反应，产生亚硝酸（HNO2）和氯化物（如NaCl）。亚硝酸不稳定，产生的二氧化氮进入血液与血红蛋白结合，导致中毒。

泡菜中含亚硝酸盐吗？含量有多少？含量受什么因素影响呢？

经实验测定发现，食盐水浓度和泡制时间对泡菜中亚硝酸盐含量有一定影响。下图为室温下，食盐水浓度和泡制时间与芹菜泡制过程中亚硝酸盐含量的关系。

用不同的蔬菜进行测定，变化趋势与芹菜相似。

实验表明，发酵温度对泡菜中亚硝酸盐的生成量及生成时间也具有明显的影响。泡菜发酵过程中，泡制温度较高时，亚硝酸盐含量最大值出现得早，且数值低。这与温度较高有利于乳酸菌的繁殖有关。

实验还表明，泡制过程中添加姜汁和维生素C，都能有效地减少亚硝酸盐的生成。

现代医学证明，泡菜中的乳酸和乳酸菌对人体健康有益，具有抑制肠道中的腐败菌生长、降低胆固醇等保健作用。但是，有些泡菜盐分或糖分过高，对高血压和糖尿病等慢性病患者不利。另外，泡制过程也会造成某些营养素的流失。（有删改）

依据文章内容，回答下列问题。

（1）泡菜中的亚硝酸盐是由 转化生成的。

（2）亚硝酸钠能与盐酸反应，该反应属于基本反应类型中的 反应。

（3）室温下，用芹菜制作的泡菜，最佳食用时间是 （填字母序号，下同）。

A.泡制2～3天B.泡制5～6天C.泡制12天后（4）下列关于制作泡菜的说法中，合理的是

。

A.最好加入一些姜汁

B.最好在较低温度下泡制

C.最好加入一些富含维生素C的水果

D.最佳食用期的泡菜中亚硝酸盐的含量与泡制时的食盐水浓度无关

（5）请你为喜欢吃泡菜的人提一条食用泡菜的建议： 。

我国中考也是针对15岁的学生进行的一种选拔性考试。该题目的命制方式与PISA科学测试的命制方式已经非常接近，说明我们国家已经高度关注在真实的情境中考查学生的知识和能力，考查学生运用所学知识解决实际问题的能力，考查学生的科学探究能力，引导学生关注社会的发展，培养学生的社会参与意识等。而且在试题设计情境的多样性、趣味性、生活性、创新性等方面都做出了很好的尝试，有效地利用这些情境考查了学生的科学素养，逐步实现了在纸笔测试中整合了三维目标。

4.2 凸显科学能力

PISA2015科学测试注重的是学生对知识的运用和理解，强调的是在真实的生活中创造性地运用所学习的知识和技能，它关注的是学生的学习能力，关注学生未来发展所需的科学素养，关注学生对科学探究过程的体验，特别强调了科学地解释现象、科学地解释数据和证据的科学探究能力。同时，在命制试题时，我们发现题目所呈现情境的形式各异，文字、图形、数据表格、曲线图、仪器构造示意图等形式丰富多彩，使得学生要调用自己的各种感官，学会进行信息转换，并将其准确地与自己所掌握的知识、具备的社会经验结合起来，凸显了科学能力的考查。

相比之下，上面展示的中考试题就略显单薄，尽管阅读资料获取信息的能力考查到位了，但是试题素材的呈现方式不够丰富，于是学生图文信息转化的能力考查就明显不足；科学探究的能力考查涉及到了，但是知识性内容考查偏多，程序性知识考查略显单薄，涉及科学地解释现象、科学地解释数据和证据的问题的数目及份量显然偏少，无法更深入地考查科学能力，无法更直观地考查科学探究能力，更无法有效区分出思维水平更优异的学生，因此命题方式与科学能力考查的关联性有待于深入研究。

4.3 彰显评价魅力

PISA2015科学测试高度重视对学生的评价方式，设计的答题方式多样，单项选择、多项选择、复合式选择、简答题、表格填充题等，多角度评价学生的思维方式。更难能可贵的是，它通过评价编码的设计，有效区分了错答与空答的学生，表面看来是鼓励学生积极参与答题，实际上它是在鼓励学生积极融入到社会中去，在问题决策中勇于参与，勇于发表自己的观点，为未来进入社会奠定基础。

目前我国的中考试题评价方式整齐划一，强调学生答题的规范性、一致性，错答与空答在评分上没有任何差异，这样的评价方式既限制了学生的思维，又抑制了学生答题的积极性，使得学生在不会回答的问题面前缩手缩脚，久而久之一部分学生答题的积极性就减弱了。所以PISA科学试题的评价方式非常值得我们借鉴。

参考文献：

[1]王蕾，焦丽亚.学生能力国际评价项目（PISA）简介与香港PISA2003评价报告的再评价[J].中国考试，2006，（9）：49～56.

[2]刘克文，李川. PISA2015科学素养测试内容及特点[J].比较教育研究，2015，（7）：98～106.

[3]陈红，郑克强等.重视社会经验尊重学生需要关注全面发展[J].中国考试，2008，（5）：19～25.

[4]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.