PISA测试对湖北省化学学业水平合格考的启示

宋倩雯 谢俊 常锁成

摘要：2019年湖北省首次举行了学业水平合格考试，文章从命题框架、试题开发、试题题型、试题情境、成绩呈现五个方面对湖北省化学学业水平合格考试和PISA测试进行对比，对湖北省化学学业水平考试提出思考：（1）完善命题依据，保障命题质量;（2）注重真实情境，关注学生终身发展;（3）发展创新题型设计，发挥试题的育人功能;（4）改变成绩呈现，有效保障考试质量。

关键词：PISA;学业水平合格考;试题研究;核心素养

文章编号：1008-0546（2021）04-0082-05 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.04.021

一、研究背景

1859年英国教育学家赫伯特·斯宾塞提出科学对社会生产起决定性的作用，他提倡的科学教育极大地推动了科学教育的发展[1]。随着科技的迅猛发展，国家的竞争力与公民的整体科学素养水平越来越紧密，化学教育对科学的传承起着重要的作用。《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称《课标》）实施建议部分对学业水平考试命题提出建议。有研究者指出“高中学业水平考试的命题质量是否合格，能否建构以学科核心素养为导向的命题框架，将是这一轮考试招生制度改革成败的一个关键[2]。”国际学生评估项目（Programme for International Student Assessment）（以下简称PISA）是经济合作与发展组织（OECD）对即将完成义务教育的15岁学生的阅读素养、数学素养、科学素养研究评价的项目。PISA的目标是考查即将完成义务教育的学生多大程度上掌握了参与今后社会生活所需要的问题解决能力和终身学习能力，化学学业水平考试的主要目的是评价学生化学学科核心素养的发展状况和学业质量标准的达成程度。化学学科素养是学生必备的科学素养，是学生终生学习和发展的重要基础[3]。两个测试的目标不谋而和，它山之石可以攻玉，基于此笔者希望能借鉴PISA促进湖北省学业水平合格考试的发展。

二、PISA测试与湖北省高中学业水平合格考试对比分析

1.命题框架对比

PISA从2000年开始，每3年测评一次，每年侧重考查的领域不同，2018年侧重考查新增的财经素养，2015年侧重考查科学素养，故本文选取2015年的Pi-SA进行分析。2015年PISA科学命题依据是（（科学测评框架》，PISA《科学测课框架》是由情境、能力、知识和态度四个要素构成的，其中能力是测评框架的中心，见图1[4]。在《科学测课框架》中对科学知识范畴、能力和测试中科学态度的评价范畴都有更为细致明确的说明，可操作性强，《科学测评框架》有效地保证了PISA试题的质量。

《湖北省普通高中学业水平考试实施办法》中指出“学业水平考试命题以国家发布的普通高中课程标准为根本依据”[5]，《课标》中的命题框架是由素养、情境、问题、知识四个要素构成，见图2[6]。学考的命题框架与PISA测评框架理念基本一致。《课标》是针对全国编写的纲领性文件，《湖北省普通高中学业水平考试实施办法》是专门针对湖北省的学业水平合格考试编写的文件，其中对考查的知识点以及相应的能力等级、对应的素养水平、情境素材的选择、试题题型等没有详细的规定。

2.试题开发对比

PISA测试题目在开发和选择的时候，必须满足几个要求。一是测试项目必须符合2015年PISA框架的要求和规格，该框架是由参与国家和经济体建立并同意的，测试的内容、认知要求和语境必须适合15岁的学生。二是项目必须与参与国家中巧岁学生的课程有关，并且在各自的文化背景下是适当的，不可避免的是，并不是所有的PISA评估任务在不同的文化背景下都同样适用，在不同的课程和教学背景下也同样相关，但PISA要求每个参与国的专家从PISA测试中找出他们认为最适合国际测试的任务，在选择评估项目时，会考虑到这些评级。三是项目必须满足严格的技术质量标准和国际可比性。特别是专业的翻译和项目验证，以及广泛的现场试验，确保了2015年PISA测试中70多种语言的试题在语言上的等价性，现场试验还验证了这些工具在心理计量学上的等价性，在对主要研究的结果进行评分之前，还对其进行了进一步的检验。四是必须列人以往评估中足够数量的项目，以便与前几轮PISA进行比较，并继续测量趋势。

湖北省学业水平合格考试的试题开发过程如下：首先根据《课标》中学业质量水平1级和2级水平对应的内容和能力要求提炼出命题的纲领性文件，再根据纲领性文件进行命题，最后再进行筛选查重，看试题对应的考点和考查的能力是否重复和超纲，确定最后的试卷。由于整个过程是封闭且高度保密的，无法确切地知道命题人员的构成，命题人员审题人员是否相同，从培训到命题到审题的周期等等更具体的问题。

3.试题题型和知识点对比

PISA试题题型分为单项选择题、复合式选择题、开放式问答题、封闭式回答题和态度调查题，见表1[7]。PISA测试由多个试题单元构成，每个试题单元有多种题型。

2019年湖北省合格考试试题分为选择题和非选择题两部分，选择题共32小题，只有一项符合题目要求，非选择题共3小题共24分，以文字和图呈现，每题三问，答案是确定的，试卷注重考查基础知识和基本能力，考点覆盖面广，对必修课程5个主题都有考查，侧重考查常见的无机物及其应用，对化学与社会发展的考查较少。大题类似于PISA测试中的封闭式回答，没有设计开放性的问题，有利于命题和阅卷但不利于全面而深入地考查学生的能力。

4.试题情境对比

PISA测试最大的特点是每个单元都有基于社會生活的真实情境，在这些真实的情境中设置问题，需要学生运用已有的知识对问题进行探究，从而获取自己的结论，这些情境能引起学生的兴趣，让学生认识到科学知识在社会生活中发挥的重要作用。下面以2015年PISA科学测试中的试题为例来进行分析。

化石能源

许多发电厂燃烧含碳燃料会释放CO2，CO2释放到空气中对全球气候产生负面影响，工程师应用不同的策略来减少CO2释放到大气中。一种策略是用生物燃料代替化石燃料，化石燃料来自于长期死亡的生物，而生物燃料来自于近期存活和死亡的植物。另一种策略是将发电厂排放的一部分CO2捕获，然后将其埋在地下或海洋深处，这一策略就是压碳封存（图3）。

（1）使用生物燃料不会像使用化石燃料那样对大气水平产生同样的影响。下面哪个陈述最好地解释了为什么生物燃料燃烧时不会释放CO2？

A.用于生物燃料的植物在生长过程中从大气中吸收CO2

B.在燃烧的过程中，生物燃料会从大气中吸收CO2

C.使用生物燃料的发电厂释放的CO2与使用化石燃料的发电厂释放的CO2化学性质不同

D.尽管生物燃料对环境有好处，但是化学燃料仍广泛使用。

表2 比较了石油和乙醇在燃烧过程中释放的能量和二氧化碳。石油是化石燃料，乙醇是生物燃料。

（2）根据表格，为什么有人会更喜欢石油而不是乙醇即使它们的成本是一样的？

（3）根据表格，使用乙醇代替石油的环境优势是什么？

碳捕获和储存是指将发电厂排放的一部分CO2捕获并储存在不能释放回大气的地方。一个可能储存CO2的地方是海洋，因为CO2在水中会溶解。科学家们已经开发出一种数学模型来计算CO2的百分比，在将CO2泵入三个不同深度（800米、1500米、3000米）的海洋后，继续储存CO2的百分比。该模型假设CO2在2000年被注入海洋，图4显示了该模型的结果。

（4）请参考正确类型的“碳容量和储存”来回答这个问题。请用图表中的数据来解释深度是如何影响海洋中存储CO2的长期有效性的。

这道题目以化石燃料对环境的影响为背景，增强了学生关注资源、环境以及科学前沿的意识。第I问学生必须使用适当的科学知识来解释为什么使用植物作为基础的生物燃料不会像化石燃料那样影响大气中的二氧化碳水平。第2问和第3问要求学生分析表格中的数据，考查学生科学的解释数据和证据的能力。学生们应该确定，人们可能更喜欢石油而不是乙醇，因为它以同样的成本释放更多的能源，而乙醇比石油有环境优势，因为它释放更少的二氧化碳。第4问要求学生解释图表中呈现的数据，以提供解释，即将二氧化碳储存在海洋深处比储存在较浅的深度会导致更好的留存率。

湖北省学业水平合格考的化学试题涉及真实情境的有第1，2，9，18，29，34，35题。第1题以“千湖之城”的湖北省为素材考查水资源，第2题以生活中的“高钙牛奶”和“含氟牙膏”考查元素的概念，第9题以考古时用测定文物年代来考查同位素，第18题以2019年诺贝尔化学奖来考查学生对科学前沿的了解，第29题以过氧化钠作为潜水艇和呼吸面具中氧气的来源考查氧化剂还原剂的概念，第34题以衡量一个国家石油化工发展水平的原料乙烯来考查有机物之间的转化，第35题以我国近代杰出的化学家侯德榜发明的侯氏制碱法来考查实验相关的知识，培养了学生的爱国主义情怀。这些题目以真实的情境，突出化学在生活、环境中的作用，符合学业水平考试的命题原则。但是仍有部分题目并没有联系真实的情境，只是简单的化学知识考查。例如：“4.下列物质属于纯净物的是”“5.下列过程中涉及化学反应的是”“6.下列含碳的物质中，属于有机物的是”“7.下列单质的分子式错误的是”“8.下列物质中既有共价键又有离子键的是”等等。

5.成绩呈现对比

PISA呈现科学素养成绩时，用不同的精熟度水平来描述学生的科学素养等级，总共从低到高划分为六个等级，最高是6级，最低是1级，1级又分1a和1b。等级越高，科学素养水平越高。PISA科学素养测试等级对每个水平都作出具体描述和具体分数下线，表3是5级和1级的具体描述[8]。PISA测试属于标准参照考试，其对学生等级的划分不是学生之间的相对排名，而是有相应的标准。

《湖北省普通高中学业水平考试实施办法》中提到湖北省学业水平考试合格考试的成绩以“合格、不合格”呈现，不合格学生的比例要控制在2%以内。学业水平合格考的成绩呈现是是以学生间相对的化学成绩的排名来确定是否“合格”“不合格”，只要成绩在整体学生中排在前98%，不论分数的高低，结果都是“合格”。这种考试属于常模参照考试。但实际上这种结果并不能真实地反映学生的化学学科核心素养的发展状况，是否真正达到了相应的学业质量标准。

三、对湖北省高中学业水平合格考试的几点思考

1.完善命题依据，保障命题质量

命题作为学业水平考试的关键环节，试题质量和考试目标跟命题依据密切相关。“课标”指出：必修课程是全体学生必须修习的课程，是普通高中学生发展的共同基础。对于学业水平合格考和等级考，仅质量水平要求不同，不存在理念和核心素养之差。所以合格考的题目应该和高考题一样，必须遵循化学学科核心素养，精准地理解核心素养的内涵，以学业水平质量标准中的水平I和水平2确定测试标准，以真实情境为载体设置问题，用化学知识解决问题。“课标”中给出了化学学业水平考试的命题框架，学业质量水平和学科核心素养。建议湖北省组织专家和学者基于“课标”的基础上设计针对学业水平考试的“考试说明”，包含的考试内容、对应的能力水平和素养等级，以及情境素材建议等等。

2.注重真实情境，关注学生终身发展

新课改倡导从知识立意转变为能力立意，在设计试题中通过化学在食品安全、环境保护、材料等方面对生活的贡献，引导学生形成科学价值观，建立节能、低碳、绿色的文明生活方式;通过了解化学科学发展史，让学生意识到科学的发展、气候环境等问题的解决需要全球合作;通过我国化学工作者对化学科学发展的贡献，使学生增强民族自信。通过不同素材的利用，在真实情境中創设试题，保证试题新颖度的同时，增强学生的社会责任感，培养学生的化学核心素养。湖北省学业水平合格考没有具体的试题情境框架。可以借鉴“课标”中对湖北省学考测试题的情境设置框架，根据情境框架开发，既能保证试题情境的质量，又保证了试题情境贴近学生的生活。

3.创新题型设计，发挥试题的育人功能

湖北省化学学业水平合格考试题的题型形式较为固定，单项选择题和封闭式大题。这些题型方便命题和阅卷，但是不利于深入地考查学生的能力。建议湖北省学业水平合格性考试试题可创新题型设计。例如选择题可以增加复合式选择题，综合题可适当尝试开放性试题，开放性试题答案不唯一，能让学生在答题的过程中充分表达自己的思维过程，这符合《课标》提倡的对人才的培养的要求，有利于对化学学科核心素养的考查。开放性试题可以是实验设计题，还可以是某个现象或者原因的解释。开放性试题答案的多元性，在评分时详细给出评分细则，尽量避免改卷者的主观意愿，更好体现考试的公平性。

4.改变成绩呈现，有效保障考试质量

考试分为标准参照考试和常模参照考试。标准参照考试基于一定的標准给出结果，不考虑他人的分数。常模参照考试是根据一个人在整体中的相对位置来给出结果。化学学业水平考试的主要目的是评价学生化学学科核心素养的发展状况和学业质量标准的达成程度[9]，因此湖北省化学学业水平合格考应属于标准参照考试，但从成绩呈现看，湖北省的合格考试属于常模参照考试。根据学生成绩的相对排名筛选出那2%的不合格不是学业水平考试的目的，湖北省学业水平合格考最终会向标准参照考试发展。建议湖北省学业水平考试尽快设计专业的可操作性的测评标准。

参考文献

[1]吴式颖.外国教育史教程[M].北京：人民教育出版社，1999：383-386

[2]王后雄.基于化学核心素养的高中学业水平考试命题策略[J].课程·教材·教法，2018（4）：87-95

[3][6][9]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020

[4][8]OECD.PISA 2015 Results（Volume Ⅰ）：Excel lence and Eq-uity in Education[ER/OL].（2016-12-06）[2020-06-01]http：//dx.doi.org/10.1787/97 89264266490-en

[5]湖北省考试院.湖北省普通高中学业水平考试实施办法[EB/OL].（2016-09-29）[2020-06-01]http：//jyt.hubei.gov.cn/fbjd/xxgkml/qtlb/qt/201609/t2Ol6O929_506393.shtml

[7]王耀耀.借鉴PISA优化安徽省普通高中地理学业水平测试试题的研究[D].芜湖：安徽师范大学，2014：16-17