高中生物学科学探究素养测评模型初探

赵金玉 陈秉初

(浙江师范大学教师教育学院 金华 321004)

科学探究素养作为生物学核心素养之一，不仅揭示了生物学在探究活动中获得知识的学科本质，更强调在生物学课程的科学探究活动中通过自主学习培养关键能力和必备品格。科学探究素养在学生掌握生物学核心概念、参加生物学实践活动，理解生物学本质等方面都有重要的作用，有利于其成为独立的探究者与思考者。建立科学探究素养的测评模型有助于教师更准确地了解学生科学探究素养的水平，采取有效策略提升科学探究素养。

1 科学探究素养的结构模型

科学探究素养是生物学知识、科学探究技能与情感态度价值观的综合能力，体现在真实科学的情境中解决实际问题时所表现出来的关键能力、高阶思维以及价值观念。在参考吉尔夫特的智力三维结构模型的基础上，根据科学探究素养的内涵及其测量与评价的维度，试图建立科学探究素养的三维结构模型图(图1)。

从x轴(生物学知识)、y轴(科学探究技能)、z轴(情感态度与价值观)构建科学探究素养的测评模型。每一个维度都有不同的因素，生物学知识主要包括： “内容性知识”“程序性知识”“认知性知识”三个要素；科学探究技能主要有： 提出问题、猜想和假设、制定计划与设计实验、进行实验与获取证据、分析与检验数据、评估交流与合作六个要素；情感态度与价值观分为： 对生物学的兴趣、参加科学探究活动的意愿、珍爱生命与树立环保意识三个要素。这十二个要素形成不同的集合单元表现在球体中央或者球体表面上，各个集合单元代表不同的科学探究素养水平。

图1 生物学科学探究素养测评模型

科学探究素养的测评模型具有以下特点： 首先，它具有整体性，科学探究素养是由生物学知识、科学探究技能、情感态度与价值观三个维度及其各个维度上的十二个要素之间相互作用，共同发展而成的有机整体。学生基于情感态度与价值观，运用生物学知识和科学探究技能进行探究性活动的同时，在探究性活动中深化生物学知识的理解，培养与提升科学探究技能，养成科学的情感态度与价值观。其次，它具有灵活性，科学探究素养的各个要素之间是灵活可协调的。科学探究的步骤不是固定的，可以将后面的要素步骤提前进行或者交叉进行甚至有些要素可以省略[1]。最后，它还具有发展性，科学探究素养表现在不同能力要素中，并且各个能力要素在探究的过程中获得发展。科学探究素养通过多种要素之间的调整，在不同的科学探究素养的集合单元中获得持续性动态发展。

2 科学探究素养的测评内容

2.1 生物学知识： 奠定素养的基础 生物学知识是科学探究素养的基础与支柱，学生拥有扎实的基础知识才能游刃有余地进行深度的科学探究。生物学知识中的“内容性知识”(content knowledge)指以生物学的既有知识为基础的主要事实、概念、理论知识与生命观念[2]。学生基于内容性知识开展生物学探究活动，同时在亲历科学探究的过程中深化理解内容性知识。“程序性知识”(procedural knowledge)是科学家用来获得可靠和有效数据的知识，即科学家用来建立生物学知识的知识，如变量的控制、数据的分析等知识[3]。在生物学课程的学习中，应掌握科学家解释物质世界时所运用的程序性知识，经历类似科学家一般严谨的科学探究活动的过程。“认知性知识”(epistemic knowledge)是指具体结构以及规定性特征在知识建构过程中的作用[2]。认知性知识主要包括科学的结构与特征及其在建立生物学知识过程中的作用两部分。

从知识的视角看，科学探究有双重目标： 一方面是探究、质疑、获得既定生物学知识(包括学习知识的方法等)，另一方面是学会创造新知识[4]。测评科学探究素养的过程中，不仅要考查学生能否利用已掌握的生物学知识进行探究活动，更要关注他们在探究活动的过程中能否发现和创造新知识。培养科学探究素养是在巩固间接生物学知识的基础上，在科学探究过程中获得直接经验，自主创造新知识，养成创造意识与创新精神。

2.2 探究技能： 建构素养的核心 新课程虽然注重科学探究，但并不表示要忽视基础知识和基本技能，而是在此基础上让学生学会创造新知识、解决实际问题，发展更具综合性、更高层次的能力[5]。科学探究技能是一种能力的发展，它不同于生物学知识，但是科学探究技能的提升又离不开生物学知识的依托。掌握生物学知识可以提高科学探究技能，同时科学探究技能的发展也为掌握生物学知识提供一定的途径，两者是相辅相成的关系。科学探究技能六个要素能力的有机整合构成了科学探究素养的核心部分，在实际测评的过程中要根据科学探究技能的具体要求灵活、统整地测评。科学探究技能的行为表现可以显性地反映科学探究素养的发展水平。

2.3 情感态度与价值观： 提升素养的重点 生物学教学目标之一是引导学生形成正确的情感态度与价值观，它影响着学生的探究兴趣与欲望，是否愿意关注并参与科学探究的活动。情感态度与价值观相对生物学知识与科学探究技能来说是一种潜在的素养，影响科学探究的效率与质量，是发展科学探究素养重要的非智力因素。

情感态度与价值观主要表现在学生对生物学现象的兴趣，参加生物学探究活动的意愿，关注社会议题、参与讨论开展科学实践的意愿，珍爱生命、保护环境的意识等几个方面[3]。培养正确的情感态度与价值感必须在学习生物学知识、参与生物学探究的具体过程中得到体验和强化，是一种内化相融合的过程。情感态度与价值观具有内隐性，很难通过试卷来书面测评，需要综合运用观察、调查、访谈等质性的测评方式多角度、多层面地测评情感态度与价值观的水平。

3 科学探究素养的测评指标

科学探究素养是长期培养起来，由多种要素构成的动态进阶的高阶关键能力，不同的年龄和心理阶段有不同层次的发展水平。为了使科学探究素养的测评具有较高的操作性和科学性，根据科学探究素养的构成要素和不同层次的发展水平，初步制定测评科学探究素养的指标。

生物学知识和情感态度与价值观在生物学探究活动中相互交融与渗透，是培养科学探究素养的内化因素，而科学探究技能具有一定的外显性，其具体的表现与行为是可描述、可视化的。因此，以科学探究技能为主要指标，在描述科学探究技能各个要素的行为表现中，融入生物学知识和情感态度与价值观的考量。《普通高中生物学课程标准(实验)》对知识性、技能性、情感性三种目标有不同层次的划分水平。知识性目标一般划分为了解、理解和应用水平；技能型目标分为模型和独立操作水平；情感性目标分为感受、认同和内化水平[6]。综合参考课程标准的水平划分与布鲁姆的认知目标分类学，我们将科学探究素养划分为理解与掌握、分析与批判、应用与创新三种进阶水平，参考美国《新一代科学教育标准》(NGSS)中关于科学探究技能要素的描述，制订六因素三水平的进阶水平表如表1所示。

初步构建的科学探究素养测评指标表涵盖了普通高中生物学课程标准以及美国NGSS对于科学探究素养描述的大部分条目，将科学探究能力的各要素表述为可观察、可描述、有层次变化的三种进阶水平，可以较全面评估科学探究素养的水平。一定程度上帮助教师或学生根据此表施测或自测，了解科学探究素养处于哪个层级，也为一线教师制定不同年段的教学目标提供参考依据。

表1 科学探究素养进阶水平表