全國(guó)教育科學(xué)“十一五”教育部重點(diǎn)課題“中小學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)與實(shí)踐能力關(guān)系的研究”,必須獲取學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的經(jīng)歷和學(xué)生目前所具有的實(shí)踐能力這兩方面的信息和數(shù)據(jù),進(jìn)行相關(guān)性研究。如何獲取學(xué)生實(shí)踐能力的信息和數(shù)據(jù),也就是說(shuō)如何對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力進(jìn)行測(cè)驗(yàn),測(cè)驗(yàn)的效度和信度如何,直接關(guān)系到課題結(jié)論的質(zhì)量。

一、實(shí)踐能力測(cè)驗(yàn)的定位

首先,必須明確,該課題實(shí)踐能力是指學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐能力?？茖W(xué)實(shí)踐能力是一種專(zhuān)項(xiàng)的實(shí)踐能力。按照實(shí)踐能力的結(jié)構(gòu),實(shí)踐能力由一般實(shí)踐能力和專(zhuān)項(xiàng)實(shí)踐能力構(gòu)成?！耙话銓?shí)踐能力因素具有普遍性和概括性,專(zhuān)項(xiàng)實(shí)踐能力因素則具有具體性和針對(duì)性,因此專(zhuān)項(xiàng)實(shí)踐能力因素較一般能力因素更易測(cè)量和評(píng)估。其次,一般實(shí)踐能力因素與專(zhuān)項(xiàng)實(shí)踐能力因素還存在密切的聯(lián)系。一般實(shí)踐能力因素是專(zhuān)項(xiàng)實(shí)踐能力因素的前提和基礎(chǔ)。一般而言,如果個(gè)體的一般實(shí)踐能力因素有缺陷或發(fā)展水平不高,那么其專(zhuān)項(xiàng)實(shí)踐能力因素發(fā)展必須受到限制或影響?！?[1]由此可見(jiàn),科學(xué)實(shí)踐能力強(qiáng)的個(gè)體能夠反映出他的一般實(shí)踐能力也是強(qiáng)的。

“所謂科學(xué)實(shí)踐能力是運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和技術(shù)方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力,包括科學(xué)探究能力、技術(shù)設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐操作能力、知識(shí)應(yīng)用能力、成果評(píng)價(jià)能力和合作交流能力等等?！盵2]在科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為第一生產(chǎn)力的今天,在科學(xué)技術(shù)的影響越來(lái)越廣泛和深入的時(shí)代,在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì),“百分之八十增長(zhǎng)最快的職位需要數(shù)學(xué)和科學(xué)作為基礎(chǔ)”。[3]科學(xué)實(shí)踐能力應(yīng)當(dāng)成為公民的核心能力。

科學(xué)實(shí)踐能力的測(cè)驗(yàn),只能在科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中進(jìn)行。我們所進(jìn)行的科學(xué)實(shí)踐能力的測(cè)驗(yàn)和國(guó)際上流行的TIMSS,PISA和NAEP既有相同之處,也存在一定差別。

TIMSS是國(guó)際教育成就評(píng)估協(xié)會(huì)(International Association for the Evaluation of Educational Achievement,簡(jiǎn)稱(chēng)IEA)主持的一個(gè)對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)和科學(xué)成績(jī)的大型國(guó)際比較項(xiàng)目。第一次國(guó)際數(shù)學(xué)與科學(xué)教育成就調(diào)查于1970年舉行,第二次國(guó)際數(shù)學(xué)與科學(xué)教育成就調(diào)查(SIMSS)于1980年進(jìn)行。1995年實(shí)施的TIMSS是“第三次國(guó)際數(shù)學(xué)與科學(xué)調(diào)查”(The Third International Mathematics and Science Study-Repeat, TIMSS-R)。2003年,TIMSS更名為“國(guó)際數(shù)學(xué)與科學(xué)趨勢(shì)調(diào)查”(The Trend of International Mathematics and Science Study, TIMSS)。目前,該項(xiàng)目每4年實(shí)施一次,由美國(guó)波士頓學(xué)院TIMSS國(guó)際研究中心設(shè)計(jì)和組織實(shí)施。[4]

“國(guó)際學(xué)生評(píng)價(jià)項(xiàng)目”(Programme for International Student Assessment,簡(jiǎn)稱(chēng)PISA),是由經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(Organization for Economic Cooperation and Development, OECD)委托實(shí)施的,對(duì)成員國(guó)家和部分伙伴國(guó)家(或地區(qū))15歲學(xué)生的閱讀素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行持續(xù)、定期抽樣和比較的研究,是繼TIMSS之后的又一項(xiàng)國(guó)際性學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量比較研究項(xiàng)目。[5]

美國(guó)國(guó)家教育進(jìn)展評(píng)估(National Assessment of Educational Progress,簡(jiǎn)稱(chēng)NAEP),又稱(chēng)為國(guó)家教育報(bào)告(The Nations Report Card),是美國(guó)目前最權(quán)威的全國(guó)性學(xué)業(yè)成就評(píng)估體系。它以評(píng)價(jià)4、8、12年級(jí)學(xué)生在閱讀、數(shù)學(xué)、科學(xué)、寫(xiě)作等領(lǐng)域的學(xué)業(yè)成就和學(xué)習(xí)能力為主,首要目標(biāo)是據(jù)此向美國(guó)公眾報(bào)告美國(guó)學(xué)生的教育狀況。[6]

TIMSS、PISA、NAEP有許多共同的主題,使用的題型大致相同,都注重解難題中的思考技能?！霸谠u(píng)優(yōu)目標(biāo)上,NAEP、TIMSS是要了解學(xué)生課程基礎(chǔ)之上掌握的科學(xué)和數(shù)學(xué)的知識(shí)和技能的情況,主要測(cè)評(píng)學(xué)生對(duì)知識(shí)、技能、觀點(diǎn)的掌握程度;而PISA則是要了解學(xué)生在臨近初中畢業(yè)時(shí)數(shù)學(xué)和科學(xué)方面的知識(shí)和能力,包括科學(xué)的推理和思考的能力、閱讀和解釋可能在報(bào)紙或其他傳媒中看到的文章、圖像或圖形等的能力,目標(biāo)在于評(píng)估學(xué)生科學(xué)和數(shù)學(xué)的素養(yǎng),測(cè)量的是教育系統(tǒng)的‘積累成果,即學(xué)生在數(shù)字化的文化社會(huì)中,在成人生活的情境中生存并發(fā)揮作用的能力,而不是學(xué)生對(duì)各個(gè)具體課程內(nèi)容的掌握?！盵7]

我們進(jìn)行的科學(xué)實(shí)踐能力測(cè)驗(yàn),在內(nèi)容上與TIMSS、PISA、NAEP是相通的。因?yàn)閷W(xué)生的科學(xué)實(shí)踐能力首先來(lái)自于對(duì)科學(xué)知識(shí)、原理的認(rèn)識(shí)和理解,然后是學(xué)以致用,在應(yīng)用中加深理解,直至掌握?？茖W(xué)實(shí)踐能力的強(qiáng)弱實(shí)際上是學(xué)生個(gè)人對(duì)科學(xué)知識(shí)掌握程度的一種體現(xiàn)。在形式上,TIMSS、PISA均用紙筆進(jìn)行測(cè)驗(yàn),NAEP主要是筆試,但“NAEP為了進(jìn)一步考查學(xué)生的綜合理解、科學(xué)研究技能,每生必須完成30分鐘附加的交互式計(jì)算機(jī)任務(wù)或動(dòng)手操作任務(wù)”。[8]“NAEP最直接的目的是為了獲得學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)信息?！盵9]NEAP2009測(cè)驗(yàn)包括兩個(gè)方面:科學(xué)內(nèi)容(Science Content)和科學(xué)實(shí)踐(Science Practices)?？茖W(xué)內(nèi)容領(lǐng)域包括:物理科學(xué)、生命科學(xué)、地球和空間科學(xué)。科學(xué)實(shí)踐層次包括:識(shí)別科學(xué)原理、應(yīng)用科學(xué)原理、實(shí)施科學(xué)探究和進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。我們的科學(xué)實(shí)踐能力的測(cè)驗(yàn)與NAEP的對(duì)科學(xué)實(shí)踐的測(cè)驗(yàn)具有較高的相似性。

二、科學(xué)實(shí)踐能力既覆蓋實(shí)驗(yàn)操作技能,也覆蓋實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

“操作一詞的含義較廣,大致有三層意義。首先,最狹義的操作概念是指實(shí)驗(yàn)操作技能,如學(xué)生是否能獨(dú)立而安全的使用實(shí)驗(yàn)的器具,完成實(shí)驗(yàn)。其次,操作概念還指學(xué)生的表演或非書(shū)面的表達(dá)技能,如學(xué)生的體育與藝術(shù)(音樂(lè)、美術(shù))才能,學(xué)生的演講(母語(yǔ)和外語(yǔ))才能等。最后,最廣義的操作概念是指學(xué)生的實(shí)踐能力,如解決實(shí)際問(wèn)題的能力、組織能力等。” [10]

實(shí)驗(yàn)是指科學(xué)上為闡明某一現(xiàn)象而創(chuàng)造特定的條件,以便觀察它的變化和結(jié)果的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ捎^察能力、思維能力和操作技能組成。它是認(rèn)識(shí)能力和操作技能組合的整體。例如:“物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?yīng)涉及物理觀察能力、物理實(shí)驗(yàn)思維能力、物理實(shí)驗(yàn)操作能力,是三種能力的綜合。而實(shí)驗(yàn)操作能力則是物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ暮诵牟糠??！?[11]

科學(xué)實(shí)踐能力是指利用所學(xué)的科學(xué)技術(shù)知識(shí),包括技能、方法,解決實(shí)際問(wèn)題的能力。結(jié)合實(shí)際是實(shí)踐的特色。實(shí)際問(wèn)題往往表現(xiàn)出復(fù)雜性、綜合性和探索性。它一般不是簡(jiǎn)單的,單學(xué)科的和學(xué)生已經(jīng)熟悉或曾經(jīng)解決過(guò)的問(wèn)題。實(shí)踐能力具有實(shí)踐性、情境性、綜合性和外顯性的特征?？茖W(xué)實(shí)踐能力是由科學(xué)探究能力、技術(shù)設(shè)計(jì)能力、知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)操作能力等諸種能力的綜合。

實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)實(shí)踐能力具有如下關(guān)系(如圖1)。

解決實(shí)際問(wèn)題(包括進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì))一般應(yīng)包括下列過(guò)程。

a.對(duì)問(wèn)題認(rèn)識(shí)和把握:明確解決問(wèn)題的目標(biāo),問(wèn)題產(chǎn)生的原因和環(huán)境,解決問(wèn)題的意義和作用;

b.如何來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題:

解決這種問(wèn)題有哪幾種途徑和方法,現(xiàn)有的方法中,哪一種是最佳的方法?

c.現(xiàn)場(chǎng)提供了哪些條件?這些條件是否滿足利用某種解決問(wèn)題的方法?

d.確定方案,選擇器具;

e.進(jìn)行操作,獲取信息;

f.分析數(shù)據(jù),取得證據(jù);

g.綜合判斷,得出結(jié)論;

h.反思檢驗(yàn),評(píng)價(jià)結(jié)論;

i.表達(dá)結(jié)果(交流)。

當(dāng)然,對(duì)于不同的問(wèn)題,解決的過(guò)程有簡(jiǎn)有繁,要具體情況具體分析。不同的人,對(duì)同一問(wèn)題的解決會(huì)采取不同的方法。

三、科學(xué)實(shí)踐能力測(cè)驗(yàn)試題出題思考

1.關(guān)于測(cè)驗(yàn)試題考核的維度。

全面地測(cè)驗(yàn)學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐能力,必須從三個(gè)維度來(lái)進(jìn)行考查:操作技能、認(rèn)知程度和綜合評(píng)價(jià)。三者都應(yīng)該占有適當(dāng)?shù)臋?quán)重。

得分的高低可以從綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題解決程度、知識(shí)點(diǎn)認(rèn)知程度和操作技能掌握程度來(lái)判斷(如圖2)。

由此來(lái)制定科學(xué)實(shí)踐能力測(cè)驗(yàn)的試題雙向細(xì)目表。

每個(gè)評(píng)分點(diǎn)可以分為“基本要求、稍高要求和較高要求”三個(gè)等級(jí)得分。

2.測(cè)驗(yàn)內(nèi)容的選取。

從解決實(shí)際問(wèn)題入手,依據(jù)現(xiàn)行課程標(biāo)準(zhǔn),參考過(guò)去的教學(xué)大綱,參考“八五”教育部重點(diǎn)課題“學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰φ{(diào)查”課題的測(cè)驗(yàn)試題,把最基礎(chǔ)的、通用的基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和基本技能作為測(cè)驗(yàn)內(nèi)容,同時(shí)要注意把由于城鄉(xiāng)差別、地區(qū)差別的影響降到最低,也要注意現(xiàn)有學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的配備條件。

初始出題時(shí)其數(shù)量可以適當(dāng)擴(kuò)大。理、化、生學(xué)科,初高中各出5套題,每套題由3個(gè)試題組成。高中技術(shù)和小學(xué)科學(xué)分別提交5套題,每套題由3個(gè)試題組成。每套題中的3個(gè)試題,可以形成分別側(cè)重考核操作技能、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)實(shí)踐能力的結(jié)構(gòu)性測(cè)驗(yàn)試題。

初定測(cè)試時(shí)間,小學(xué)生60分鐘,初、高中生90分鐘。

3.關(guān)于測(cè)驗(yàn)試題的效度、信度和平均難度。

效度是判斷測(cè)驗(yàn)試題質(zhì)量的最重要的技術(shù)指標(biāo)。它是指測(cè)驗(yàn)結(jié)果的有效性。換句話說(shuō),它反映測(cè)驗(yàn)是否測(cè)量我們想要測(cè)量的東西。

信度也是判斷測(cè)驗(yàn)試題質(zhì)量的最重要的技術(shù)指標(biāo)。它是指測(cè)驗(yàn)試題指標(biāo)(或工具、結(jié)果)的可靠性、一致性和穩(wěn)定性程度。

效度與信度可以類(lèi)比誤差理論中的準(zhǔn)確度和精密度。如圖3。

其中,圖3 (a) 效度、信度均低;(b) 效度低,信度高;(c) 效度高,信度低;(d) 效度、信度均高。

科學(xué)實(shí)踐能力的測(cè)驗(yàn)試題,應(yīng)當(dāng)保證其具有較高的效度和信度,尤其是各套試題之間的可靠性和一致性。

試題的平均難度與測(cè)量的目的有關(guān)。“我國(guó)高考難度一般定在0.5～0.6之間,以提高高考的選拔性;而高中畢業(yè)會(huì)考的試題平均難度一般在0.7～0.8之間,以保證會(huì)考的合格率?！盵12]科學(xué)實(shí)踐能力的測(cè)驗(yàn)試題平均難度為0.6～0.7較為合適。

科學(xué)實(shí)踐能力測(cè)量是一種標(biāo)準(zhǔn)參考測(cè)試,既要有區(qū)分度,也要有同課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照的預(yù)期合格率。

四、關(guān)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)經(jīng)歷調(diào)查表

學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)經(jīng)歷調(diào)查表的編制應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持簡(jiǎn)便、可靠、高效的原則。其基本內(nèi)容由學(xué)生的基本信息、曾參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的信息和驗(yàn)證性信息組成。凡課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)大綱的“交集”中項(xiàng)目均可摘取。

參考文獻(xiàn)

[1]劉磊,付維利.實(shí)踐能力:含義、結(jié)構(gòu)及培養(yǎng)對(duì)策[J].教育科學(xué),2005(2)

[2][4][5][6][7][8][9]吳俊明,等.科學(xué)教育基礎(chǔ)[M].第1版.北京:科學(xué)出版社,2008

[3]王曉衛(wèi).美國(guó)總統(tǒng)候選人奧巴馬闡述教育理念[A].2008

[10][12]袁振國(guó),金娣,王剛.教育評(píng)價(jià)與測(cè)量[J].北京:教育科學(xué)出版社,2007

[11]李春密.物理實(shí)驗(yàn)操作能力的結(jié)構(gòu)模型初探[J].學(xué)科教育,2002(6)