试析PISA 科学素养测评.doc

1试析PISA 科学素养测评严芳 1 吕萍 2（上海市教育评估院 上海 200031）（上海市浦东教育发展研究院 上海 200135）摘要：国际教育评估项目 PISA 对青少年科学素养的测评，因其规模、过程、内容、标准、功能等的标准化运作和成功实践，越来越引起人们的关注文章简要介绍了 PISA 监测项目的概况，深入剖析其科学素养监测的特点，以期对相关研究和实践有所裨益关键词：科学素养 监测当今社会人们日益理解“科学是财富之源” ，各国也纷纷致力于提高全民科学素养，如联合国教科文组织（UNESCO）面向新千年的全民科学技术素养计划（ Project 2000+: Scientific and Technological Literacy for all） ，美国面向 21 世纪科学知识普及的 2061 计划等我国随着青少年科学教育改革的逐步推进，以及未成年人科普活动的深入开展，如何培养未来具有科学素养的公民已经成为提高综合国力和实现民族复兴的重要课题目前国际上已有跨国实施的科学素养监测项目，其中著名的有经济合作与发展组织 OECD 的国际学生学业成就评价（ Program for International Student Assessment ，简称 PISA）研究，PISA 是一项配合公民素养教育趋势应运而生的国际性合作研究计划，我国至今尚未参加此国际项目，本文旨在通过剖析 PISA 科学素养评价的理念和方法，为我国科学素养评价改革提供可资借鉴的参考。

一、PISA 监测项目简况PISA 是由经济合作与发展组织（The Organization for Economic Co-operation and Development，简称 OECD）创立的国际教育评估项目此项目通过对阅读素养、数学素养和科学素养三大主要领域的测试，评估 15 岁学生在完成义务教育后，是否掌握了社会所需的知识和技能参与此项目的成员国遍及世界各大洲，主要是 OECD 的成员国这项跨国评估计划还有其他专业协作组织参加，如澳洲教育研究协会（ACER） ，荷兰教育测量学院（CITO） ，美国教育测试服务中心（ETS） ，日本国立教育政策研究所（NIER） ，美国合作研究组织（ WESTAT） 向成员国提供教育体制绩效国际性比较的参考数据，为各成员国政府研究、制订教育政策和改革教育体制提供参照PISA 的评估设计是基于“ 终身学习” （Lifelong Learning）的动态模型，评估的重点是为主动参与社会和经济生活所必需的、可被视为终身学习先决条件的基本知识和技能测试领域与学校学科课程内容有密切关联，但是评估是在更广阔的范围内，在实际生活情境中测试学生的实际操作能力和文化素养。

主要的测试内容为阅读素养、数学素养和科学素养，以及跨学科的能力，如1严芳：1977 年，女，助理研究员现从事教育评价、科学教育研究工作联系方式：helen_yanfang@2吕萍:1979 年，女，助理研究 员 现从事教育科研、科学教育研究工作联系方式：上海市浦东大道 1600 号求真楼 603 室（200135），flyinglvpp@2“学习自控力和解决问题能力” 各国还可以扩展测试内容，例如德国在 2000 年 PISA 测试中就补充了交际和合作能力PISA 采用滚动式测评机制，定期对全世界许多国家（目前已有 40 多个参与国）进行科学素养水平的监测分析，通过广泛的区域覆盖和专业的深入研究，为各类国家教育系统提供了一个青少年科学素养水平的国际标准，为政策制定者、教育人士、研究人员等提供了权威性资源从2000 年开始每三年重复测评三个领域，形成一个循环评估体系，每个评估周期中有 2/3 的时间用于重点评估领域2000 年重点是阅读素养的评估，2003 年重点是数学素养的评估，2006 年重点是科学素养的评估目前，2003 年 PISA 评估结果和技术报告等重要文件已经公布，为迎接 2006年 PISA 重点实施的科学素养测评，借助前两次的科学素养评估数据的分析研究，有关的科学素养评价的理念和方法也日渐成熟。

二、PISA 科学素养测评（一）PISA 科学素养的界定PISA 对 科学素养的界定为：科学素养是一种能力，是指能够运用科学知识去识别问题，经论证得出结论，以助于理解人类对自然界的改造和所作的决策科学素养测评包括三个维度：科学知识或概念，科学过程，科学知识和过程应用的情境二）测评内容贴近生活PISA 研究通过要求在反映真实世界、与科学相关的重要情境中运用科学知识和科学思维过程来监测义务教育基本完成后 15 岁学生的科学素养PISA 的评价突破了科学课程的学科知识领域的局限，而是尽可能地考察学生的社会生活经验和社会生活实际中遇到的科学知识和概念，在科学知识监测点选取的重要标准为：与日常生活情境相关，在日常生活中使用频度较高的知识；所选取的知识和应用领域应与生活持久相关，还提出了“至少十年以上”的参照时间如下表所示，在主要的科学领域中应用上述标准选择科学主题和相应的知识监测点，通过运用这些知识来理解自然界和生活中的新体验物质的结构和性质（热传导、电 的传导）能量转换（能量守恒、能量衰变 、光合作用）力和运动（平衡力、速度、加速度、动量）人体生物学（健康、卫生、营养）遗传控制（显性、隐性）例如 PISA 科学测题中 “人体生物学”主题选取了三方面的科学知识内容，包括健康、卫生、营养，因为这些科学知识都是与人们日常生活息息相关的，是健康生活必备的科学知识。

其中一个样题如下：一篇新闻报道讲述了一个 22 岁的女学生，以巧克力作 为主要食品，一星期吃 90 块巧克力，每五天有一次严格意义上的用餐，此外不吃其他食物目前女学生自称身体健康，体重稳定在 50 公斤，3然而一位营养专家对此发表评论：“我非常惊讶这个人的膳食结构，脂肪为她提供了生存能量，但是她没有均衡饮食巧克力中含有 矿物质等营养物质，但是她缺乏维生素，未来她将面临严重的健康问题有关 资料中查阅到 100 克巧克力的 营养含量如下：蛋白质（克）脂肪（克）碳水化合物（克）矿物质 维 生素 总能量（千焦）钙 （毫克） 铁（毫克） A B（毫克） C5 32 51 50 4 - 0.20 - 2142假设这一数据符合报道中女学生食用的巧克力， 显然她缺少足 够的维生素 C，为了给她补充维生素 C，下面哪两种食物适合她：1．鱼 2．水果 3．米饭 4．蔬菜该测题是考察不同食物中营养成分的相关知识，但是没有局限于孤立的知识细节，而是与社会生活实际联系起来，从如何保持平衡膳食的角度评估学生对知识点的掌握，这样也让学生体会到运用科学知识，引导健康科学的生活方式从科学的角度审视实际生活中的问题，（三）测评内容背景宽广科学评素养测评的内容背景宽广，就是要创造性地建立知识之间的联系，不仅仅是新旧知识的联系，更重要的是科学与社会经济、生态环境、科技发展等不同学科领域的知识联系。

我国从20 世纪 80 年代就开始推行的科学、技术、社会教育（Science Technology Society, STS），已经关注科学与人文的关联，但是在科学素养的评价领域中却并未体现出来例如 PISA 的科学测题中关于 “力和运动”主题，在关于物体惯性知识的例题中，借用这一情境，又考察了科学对人类生存环境的正负影响，拓宽了评价的背景 [4]一位司机在汽车仪表盘上放了一杯水，汽 车正在向前行驶 ，当汽 车紧急刹车时，水是否会溢出，向哪边溢出？这辆车是燃烧汽油作为能源的， 对环境有污 染，有的城市以 电能作为汽车动力，以减少对环境的污染，这种汽车所需的高压电是由电厂提供的，而电厂使用化石燃料发电有人认为电能汽车没有环境污染，请问你是否同意这一说法？科学不仅是对自然界的理解，同时也帮助人们做出决策现实的决策通常要在一定的社会、政治或经济的情境中做出的，人们也是在与这些因素相关的价值观支配下运用科学知识PISA将对科学素养的理解置于一个广阔的背景中，与个人生活、社会生活，甚至人类世界密切联系，始终强调在不同的背景中理解和运用科学四）测评问题情境化应用情境是 PISA 科学素养测评的重要内容。

目前我国基础教育考试评价改革的一个瓶颈问题，就是测验的情境化，让学生把学习到的科学水行使方向4概念和科学过程如何迁移到现实的问题情境中，以解决实际问题PISA 是通过在反映真实世界、与科学相关的重要情境中运用科学知识和科学过程来监测科学素养评估过程中既要关注学校课堂情境，也要关注校外生活的情境如下表所列科学应用领域是当今和未来人们需要从中理解和作出决策的问题，也是科学知识和科学过程评估中涉及的应用情境生命和健康科学：健康、疾病和营养学；种群保护和可持续发 展地球与环境科学：污染；土壤流失；天气与气候技术中的科学：生物技术；材料应用与废物回收；能源使用；交通例如 PISA 的科学测题在“技术中的科学”领域，选用了一个贴近日常生活的交通情境，考察学生的科学知识和科学过程的掌握其中一个样题如下：科学家在研究如何改善道路交通安全，为了收集信息，科学家在一条较窄的路上安置了一台录像机，以了解车速、车距和道路使用情况，一段时间后，科学家在路上标明了车道线，继续通过录像观察交通发生的变化，交通是否更畅通，汽 车间距比以前更小 还是更大，车辆是否更靠近路边，采集到这些信息就可以帮助交通部门决定是否需要在道路上标示车道线。

那么，除此之外，下列哪种信息会有助于科学家提供更科学的建议A 在另一条较窄的道路上作同 样的观测记录 是/否B 在较宽的道路上作同样的观测记录 是/ 否C 记录未标明和标明车道线情况下，同一时间段交通事故发生数 是/否D 记录未标明和标明车道线情况下，道路上汽车的数量 是/否题目的设计意图是考察学生是否理解科学调查的过程，在进行科学实验研究中，收集有用的科学数据或信息，通过控制和改变一些变量，进行对照比较，以帮助做出科学的决策为评估这一科学过程，PISA 创设了一个常见的问题情境 ——交通安全，通过测量有效的交通安全信息，分析控制条件改变前后的数据变化，为科学决策服务五）测评项目包容性强PISA 是依据科学素养内涵和相应的监测框架来指导评价项目的设计评价项目的内容方面，PISA 对一个科学素养较高的学生是这样描述的：有能力创造或使用简单的概念模型作出预测或解释，分析相关的科学调查，运用数据资料来评价不同的观点、视角以及含义并且能以严谨的态度进行交流同时，PISA 强调了科学素养评价的情境化和生活化，为此评价项目的设计原则是：每个评价单元尽可能真实可信，并且在一定程度上能反映现实生活情境的复杂性，这样每个评价单元都要运用多种科学思维过程或科学知识。

例如在前面关于交通安全的情境单元中，还有其他问题，如下所示 [3]问题 4：假设科学家通过录像发现，道路在 标明车道线后交通有以下 变化：a 车辆通行更快b 车辆的间距没有变化c 车辆更靠近路边根据上面的结果，科学家认为应该 在道路上标明车道线，你同意他们的看法吗？ 同意  不同意 问题 5：通过录像观察，科学家 发现车辆 A 的时速为 45 公里，车辆 B 正在以 60 公里的时速超过 A，5请问此时此刻，车辆 A 的司机看来， 车辆 B 行使的速度是多少？（ ）A.10 公里 B.15 公里 C.45 公里 D.60 公里 E.105 公里PISA 一个单元就是一个情境主题，在这一情境中通常有许多单个问题，这些问题。