基于实验装置有效性的小学科学量表研制

孙瑞明

量表是供观课者用于记录课堂教学中特定问题，为研究问题寻找分析证据的观测工具，它最先由华东师大崔允漷教授提出。

小学科学关注培养学生的科学核心素养，这需要通过探究实践活动来实现，而实验装置是科学课堂开展探究实践活动的基本保障。一个典型、结构化、贴合学生能力的实验装置可以让课堂效率大幅提升，实验装置的高效性不能依靠教师的主观来判定，对实验装置在课堂中的效率研究应该是一种基于证据的课堂观察式研究。因此，本文以实验装置有效性的观察量表开发为例，旨在介绍量表开发的一般程序和关键要点，为小学科学教育工作者提供可借鉴、易操作的观察工具，将依靠证据观察课堂的方法引入小学科学课堂，继而促进课堂教学能力的提升。

一、小学科学实验装置量表的框架设计

为保证量表能直观、结构化地呈现问题的解决思路与策略，并能方便快速地从复杂的课堂环境中记录到相关证据，观察量表的设计要遵循“确定研究问题——界定问题的内涵与边界——解构问题观察点”的设计流程。

（一）确定研究问题

1.基本方法。

研究问题一般源于对课程标准的解读和对平时教学关键事件的观察。确立研究问题时应该遵循“基于课堂，紧扣课标，抓住关键、可观察、可记录、可推论”的原则。

2.确立依据。

发现问题。探究实践活动是小学科学课堂教学中的关键事件，而实验装置是影响探究实践活动开展的关键因素，但在具体的教学活动中，笔者发现部分实验装置不稳定，导致学生得出错误结论的问题，急需改进。

反思问题。初步选定实验装置作为观察目标后，还需要考虑实验装置的可观察性，笔者通过“是否可以从学生的行为发现实验装置的问题和效率情况？”“观察记录的内容是否可推论？”等问题观察学生的情况，从操作正确与否、用时长短、操作错误的原因等方面可以定性和定量分析出实验装置的问题和效率。因此，笔者确立了“实验装置的改良”作为研究问题，进行观察量表的开发。

（二）界定问题的内涵与边界

1.基本方法。

观察问题前要先理解问题，理解问题又必须先解构问题，将问题的内涵与边界清晰地表达出来。寻找问题的边界需要思考、观察问题的底线在哪里，而界定问题的内涵则需要借助课程标准，思考问题的目标导向。

2.界定依据。

实验装置改良的边界就是实验装置设计的原则，现有文献总结指出——实验装置设计时要遵循“安全性、典型性、结构性、科学性、直观性、开放性、简便性、易操作性”等原则。在找寻实验装置改良的内涵中要注意，实验装置只是探究实践活动的一个关键工具，是为整个探究实践活动服务的。因此，实验装置的内涵要避免关注点过窄的问题，应拓宽至探究实践活动需要达到的目标高度进行整体分析。据此，笔者在研读《义务教育科学课程标准（2022版）》后，将辅助发展学生科学核心素养以提高课堂效率界定为本研究问题的内涵。

（三）解构问题观察点

1.基本方法。

问题的内涵与边界明确后，应该有一个清晰的解决思路，并且有相应的指标来支撑这个思路，使各种观察指标形成一个有效的证据收集体系，这就需要将问题域从大化小，利用具体、可观察的行为指标来细化观察指标。

为保证观察点的邏辑性，避免出现遗漏和观察不全面的问题，观察点的确立需要拆解为对维度、视角和观察点的界定。维度是对研究问题的一级解构指标，一堂高效课的达成因素通常与教师行为和学生反馈有关，这两点也就顺理成章地成为课堂观察常用的两大维度。当然，针对不同的研究问题，还需要根据特点添加特定的观察维度。视角是根据课程标准和研究问题的内涵，将每个维度存在的可观察目标进行对标，让教师行为和学生学业要求与具体指标一一对应。观察点则是视角的再细化，将每一个指标细化到具体的操作行为当中。

2.解构过程。

首次设计量表时，笔者考虑了许多具体的问题，但存在没有层次、没有主线，最终的推论分析指向不清、观察角度存在遗漏、记录方法随意等情况（见表1），无法为研究问题提供有效证据。

表1 科学探究实践活动中实验装置匹配程度观察记录表

再次设计时，笔者严格遵循设计流程，先明确了研究问题的内涵与边界，以此为主线，顺序梳理了具体的问题，并对具体问题进行了凝练，总结出每个问题的具体措施和观察意义，得出教师教学、学生学习和学科性质这3个观察维度，依据课程标准将观察维度对标为具体的观察视角。同时，考虑到实验装置的效率与教师的引导也有相互关系，不能孤立地只看装置不看课，随即引入了装置使用前后的教学片段视角。最后，将具体措施一一对应，排列到观察维度中，根据逻辑性对观察点进行梳理，完成量表框架设计（见表2）。

据此，笔者归纳出实验装置观察点解析的要素理解：

维度：与实验装置相关的、会影响实验装置使用效果因素的分析、分类。

视角：借助课程标准、课堂经验、设计原则，细化维度的指标内容。

观察点：通过哪些外显行为、措施、提问可以观察到需要观察的内隐视角。

二、小学科学实验装置量表的制作、解读和使用程序

（一）量表的制作

框架只为量表的制作划定主题和范围，让量表的开发更加有据可依，避免偏失和遗漏，其并不能作为观察量表直接使用。在搭建好框架后，还需要从课堂中找到相应的教与学的信息来源，否则，就会陷入无法观察的困境。

笔者从实验装置有效性的内涵和边界出发，挖掘出学生操作失败的难点、第几次操作才能顺利观察到实验现象等作为观察点，并根据“可观察、可记录、可解释、抓大放小”的原则筛选提问，按照教学顺序排列具体观察行为，将课堂中教与学的信息与观察要点一一对应排入表格（见表3）。同时，问题的表述对记录者来说是否明确？观察记录的方式是定性还是定量？收集的数据是否能推论出结论与建议？按此观察所研究的问题能否得到解决？这些情况都需要在设计的时候统筹考虑。

为了精简课前会议的时间，笔者在表格中添设“教学环节”，用以明晰每一节课对应课标中的概念达成要求，同时起到在观察时不断提示观察目标的作用。

（二）量表的解读

在对量表内容解读和推论时，应该从问题解决的整体框架出发，综合各个观察指标得到的证据，建立各证据间的联系，这样得出的观察结论与建议才有深度和广度。同样的证据，运用不同的分析思路和推论，会产生不同的结论与建议，这就需要观察者以问题内涵为准绳，对一些无关大局或科学性不足的证据有所取舍，抓住关键证据提出结论与建议。据此，笔者以实验装置的内涵为准绳，对照量表中具体行为背后的观察指标，确立了解读的“可解释的层面”，避免对现象的解释与目标脱离，发生随意推测的情况。最后，总结现象背后的推论，为“改进建议”指明后续的研究方向，拓宽量表的意义（见表4）。

（三）量表的使用程序

课堂观察量表的使用程序一般由课前会议、课中观察、课后会议、撰写报告这4部分组成。

课前会议是专为观察者与执教者搭建的、就需要研究问题进行交流的平台，以便观察者在进入课中观察之前，明确本节课的观察要点，反思观察量表设计的合理性。

课中观察时，如果观察点过多，可以采取分任务、分组别、分性别等方式开展。

课后会议是对问题背后原因的及时汇总、研讨，不同的教师从不同的角度对问题进行解析，并及时记录、整理，从而准确地把握问题改进的方向，为后续深化研究保留证据、提供线索。

三、结语

工欲善其事必先利其器，科学设计的观察量表及其解读是解决课堂问题的利器。面对复杂的课堂问题，掌握量表的开发要点，设计科学合理的量表是每一位科学教师应该掌握的技能，科学地使用量表，可不断充实本学科的评价角度，提升教研水平。