考查科學(xué)思維的理科考試命題策略探討

王健

考查科學(xué)思維的理科考試命題策略探討

王健

培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維是科學(xué)教育的重要目標(biāo)，運(yùn)用科學(xué)思維的方式思考和解決問(wèn)題也是對(duì)具有科學(xué)素養(yǎng)的人的基本要求。在理科的紙筆評(píng)價(jià)中，可以利用科技論文、科學(xué)史和故事線索等策略編制題目，考查學(xué)生的科學(xué)思維。

科學(xué)教育測(cè)評(píng)；科學(xué)思維；命題策略

在科學(xué)的發(fā)展歷程中，人們不斷通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)對(duì)各種自然現(xiàn)象進(jìn)行研究?？茖W(xué)研究人員的思維范式將引導(dǎo)他們開(kāi)展研究工作，其成果使科學(xué)得以發(fā)展和進(jìn)步，這種思維范式就是常說(shuō)的科學(xué)思維。在科學(xué)教育中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維最終指向于培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)的公民，這是當(dāng)今世界各國(guó)科學(xué)教育的共識(shí)。

1 科學(xué)思維的內(nèi)涵及構(gòu)成要素

科學(xué)思維是具有意識(shí)的人腦對(duì)自然界中事物（包括對(duì)象、過(guò)程、現(xiàn)象、事實(shí)等）的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及自然界中事物間的聯(lián)系和相互關(guān)系的間接的、概括的和能動(dòng)的反映[1]。它是一套策略性和元策略性的認(rèn)知活動(dòng)過(guò)程，其目標(biāo)最終指向于新知識(shí)的獲得[2]?？茖W(xué)思維主要包含三個(gè)要素：對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的理解，解釋數(shù)據(jù)的能力，以及對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解[3]。

在已有研究中，通常將科學(xué)推理與科學(xué)思維二者等同起來(lái)。但從認(rèn)知的角度來(lái)分析，二者有一定的區(qū)別?？茖W(xué)推理是一種特定類(lèi)型的論證活動(dòng)，并不是日常生活經(jīng)驗(yàn)的組成部分[4]。具體來(lái)說(shuō)，科學(xué)推理是協(xié)調(diào)理論或信念、假設(shè)和相應(yīng)證據(jù)的過(guò)程[5]。其中，理論是指對(duì)特定情境的認(rèn)知表征（cognitive rep?resentation）。如果信念經(jīng)檢核已經(jīng)具備了正確的可能性，那么就會(huì)成為假設(shè)。證據(jù)是指通過(guò)對(duì)某一情境和系統(tǒng)的實(shí)證觀察而收集到的信息[6]。一旦有了證據(jù)，就可以檢驗(yàn)假設(shè)的真?zhèn)?。如果證據(jù)與個(gè)人頭腦中的理論或信念相悖，那么科學(xué)思維和推理也就變得尤為重要。在科學(xué)推理的過(guò)程中，涉及歸納、測(cè)量、實(shí)驗(yàn)、推斷、預(yù)測(cè)、概括等能力[7-10]。正確的思維方式能夠引導(dǎo)認(rèn)知系統(tǒng)的改變和適應(yīng)，進(jìn)而使個(gè)體形成科學(xué)的理解，這正是科學(xué)思維和推理的重要結(jié)果形式[11]。由此可以看出，科學(xué)推理在科學(xué)思維中占據(jù)核心的地位。

在新知識(shí)的產(chǎn)生過(guò)程中，涉及假設(shè)空間和實(shí)驗(yàn)空間的雙重搜索，以及對(duì)證據(jù)的評(píng)估，接受、拒絕或修正當(dāng)前假設(shè)，從而產(chǎn)生新知識(shí)。這些環(huán)節(jié)并不是單向進(jìn)行的，而是具有復(fù)雜性和循環(huán)性[12]。

基于以上分析，可以用圖1展示科學(xué)思維各要素之間的邏輯關(guān)系，其中科學(xué)推理部分的圓形圖示表示復(fù)雜的循環(huán)往復(fù)過(guò)程。

圖1 指向獲得新知識(shí)的科學(xué)思維要素結(jié)構(gòu)示意圖

2 科學(xué)思維的地位和價(jià)值

2.1 培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維是理科課程的重要目標(biāo)

基礎(chǔ)教育階段的理科課程都強(qiáng)調(diào)課程的理科屬性，將“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”作為重要的課程理念，期望學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本方法，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，并能運(yùn)用相關(guān)的科學(xué)知識(shí)和科學(xué)探究方法解決一些問(wèn)題[13-15]。特別是在科學(xué)探究能力的目標(biāo)部分，強(qiáng)調(diào)學(xué)生要能夠作出假設(shè)和預(yù)期，設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，收集證據(jù)，利用恰當(dāng)?shù)姆椒ń忉寯?shù)據(jù)，并根據(jù)證據(jù)作出合理的判斷，這些能力都是科學(xué)思維的重要組成部分。因此，科學(xué)思維始終貫穿于科學(xué)探究過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，如果沒(méi)有科學(xué)思維的支撐，科學(xué)探究將失去方向，而沒(méi)有科學(xué)探究的過(guò)程，科學(xué)思維也將失去根據(jù)和實(shí)踐價(jià)值，二者密不可分。

此外，課程還要求學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)、查閱資料等多種手段獲取信息，并運(yùn)用比較、分類(lèi)、歸納、概括等方法對(duì)信息進(jìn)行加工，其中，獲取的信息就是證據(jù)，而信息加工過(guò)程是科學(xué)推理和科學(xué)思維的重要形式。由此可以看出，基礎(chǔ)教育階段的理科課程都十分重視對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，將其作為課程目標(biāo)的核心組成部分。

2.2 科學(xué)思維有助于學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)

通過(guò)科學(xué)探究，學(xué)生可以體驗(yàn)到科學(xué)是基于實(shí)證證據(jù)的，這些證據(jù)來(lái)自于觀察和實(shí)驗(yàn)等多種不同的途徑；對(duì)證據(jù)的解讀，有助于提出關(guān)于自然現(xiàn)象的推論。此外，由于不同人員的背景知識(shí)和理論觀點(diǎn)不同，解讀證據(jù)的方式也不同，因此得出的推論也會(huì)有所差異，這個(gè)過(guò)程體現(xiàn)了科學(xué)的主觀性。在設(shè)計(jì)研究方案和解讀數(shù)據(jù)的過(guò)程中，還會(huì)涉及科學(xué)創(chuàng)造力和想象力。一旦科學(xué)研究有了足夠的證據(jù)，就能夠產(chǎn)生新知識(shí)，從而證實(shí)或證偽原有假設(shè)，特別是在否定原有假設(shè)時(shí)，可以使學(xué)生體會(huì)到科學(xué)知識(shí)是暫定的，會(huì)隨著新的研究證據(jù)而發(fā)生改變。以上這些方面都是科學(xué)本質(zhì)的重要體現(xiàn)[16]。由于科學(xué)知識(shí)是伴隨科學(xué)研究而產(chǎn)生和不斷發(fā)展的，科學(xué)思維又是科學(xué)研究的核心要素，因此在探究過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生不斷反思科學(xué)研究的過(guò)程，有助于學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。

2.3 科學(xué)思維是具備科學(xué)素養(yǎng)的人的重要特質(zhì)

科學(xué)思維不僅僅是學(xué)?？茖W(xué)教育的重要目標(biāo)和內(nèi)容，同時(shí)也對(duì)一個(gè)人的工作和生活產(chǎn)生重要影響。例如在面對(duì)轉(zhuǎn)基因這一社會(huì)性科學(xué)議題時(shí)，需要運(yùn)用科學(xué)思維的范式，提取個(gè)人頭腦中關(guān)于轉(zhuǎn)基因的相關(guān)科學(xué)知識(shí)（原理），搜集關(guān)于轉(zhuǎn)基因研究的信息（證據(jù)），對(duì)當(dāng)前各種媒體中的觀點(diǎn)進(jìn)行批判性分析（科學(xué)推理），從而形成個(gè)人觀點(diǎn)或作出個(gè)人決策。在這一過(guò)程中，科學(xué)思維起著至關(guān)重要的作用。但是，如果在面對(duì)這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，沒(méi)有科學(xué)思維的習(xí)慣，通常只是憑感覺(jué)作出個(gè)人決策，而這種決策過(guò)程中理性思維的成分很少，自然也就無(wú)法體現(xiàn)出科學(xué)素養(yǎng)的特質(zhì)。因此，作為具有科學(xué)素養(yǎng)的公民，在工作和生活中都要養(yǎng)成運(yùn)用科學(xué)思維的習(xí)慣，進(jìn)行公眾和個(gè)人決策。

3 考查科學(xué)思維的理科考試命題策略

命制高質(zhì)量的試題是考試效度的重要保證。在命制考查學(xué)生科學(xué)思維的試題時(shí)，選擇什么材料作為命題素材？題干中包含哪些信息？這些信息通過(guò)何種方式來(lái)呈現(xiàn)？這些問(wèn)題是命題者必須認(rèn)真思考的核心問(wèn)題，也是命題的核心技術(shù)所在。

國(guó)際大型測(cè)評(píng)項(xiàng)目NAEP（National Assessment of Educational Progress）研究發(fā)現(xiàn)，與回答不包含情境的題目相比，學(xué)生回答具有特定情境的題目時(shí)，不專(zhuān)注率和漏答率都明顯降低[17-18]。因此，題干中的真實(shí)情境能夠提升學(xué)生的動(dòng)機(jī)和參與作答。

構(gòu)成題干的真實(shí)情境主要包括以下要素：情境中的事件應(yīng)該是真實(shí)發(fā)生或者能夠發(fā)生的，基于該情境的設(shè)問(wèn)也能夠在現(xiàn)實(shí)生活中找到，題干中提供的信息或數(shù)據(jù)應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)[19]?；谶@一標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合科學(xué)思維的內(nèi)涵，可以選擇研究性的科研成果作為考查科學(xué)思維的命題素材。符合這一要求的素材來(lái)源包括正式發(fā)表的科技論文成果、科學(xué)史素材、尚未發(fā)表的實(shí)驗(yàn)室研究數(shù)據(jù)等。

3.1 基于科技論文素材的命題策略

當(dāng)前考查科學(xué)思維的高考試題中，大都選擇科技論文作為命題素材。一方面，正式發(fā)表的科技論文能夠保證情境的真實(shí)性和科學(xué)性，又能體現(xiàn)學(xué)科發(fā)展的前沿性[20]。另一方面，科技論文中的相關(guān)數(shù)據(jù)和圖表是基于真實(shí)研究而得到的，滿足上面提到的情境要素標(biāo)準(zhǔn)。

在利用科技論文作為素材命題時(shí)，應(yīng)呈現(xiàn)必要的信息，緊扣考查科學(xué)思維這一核心任務(wù)，注重科學(xué)知識(shí)和科學(xué)思維的有機(jī)整合，從而達(dá)到評(píng)價(jià)目標(biāo)。此外，在命題時(shí)，還應(yīng)充分挖掘科技論文素材的教育價(jià)值，滲透情感態(tài)度價(jià)值觀教育，例如使學(xué)生關(guān)注科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)之間的關(guān)系，理解數(shù)學(xué)模型對(duì)于科學(xué)研究的重要價(jià)值等。

例1（2015年北京高考理綜卷第3題）：

流式細(xì)胞儀可根據(jù)細(xì)胞中DNA含量的不同對(duì)細(xì)胞分別計(jì)數(shù)。研究者用某抗癌物處理體外培養(yǎng)的癌細(xì)胞。24小時(shí)后用流式細(xì)胞儀檢測(cè)，結(jié)果如圖2。

圖2

對(duì)檢測(cè)結(jié)果的分析不正確的是（ ）

A.b峰中細(xì)胞的DNA含量是a峰中的2倍

B.a峰和b峰之間的細(xì)胞正進(jìn)行DNA復(fù)制

C.處于分裂期的細(xì)胞均被計(jì)數(shù)在a峰中

D.此抗癌藥物抑制了癌細(xì)胞DNA的復(fù)制

該題主要考查學(xué)生運(yùn)用細(xì)胞有絲分裂的相關(guān)知識(shí)解讀數(shù)據(jù)的能力。首先要讀懂圖形所蘊(yùn)含的原理，例如峰值及其個(gè)數(shù)的含義分別是什么，然后與所學(xué)的有絲分裂的知識(shí)進(jìn)行匹配，從而形成個(gè)人的判斷，這就是解讀數(shù)據(jù)的過(guò)程，是科學(xué)思維的重要組成要素。

從題干的情境設(shè)計(jì)來(lái)看，癌癥是當(dāng)今影響人類(lèi)健康的主要疾病之一，是人們關(guān)注的話題，而抗癌藥物的研發(fā)也是科學(xué)家重點(diǎn)攻克的課題。情境選題來(lái)源于生活實(shí)際，能夠引起學(xué)生的興趣。

題干中所提供的數(shù)據(jù)是實(shí)際研究的結(jié)果，具有真實(shí)性，而不是理想化的模型。這可以幫助學(xué)生理解真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有利于他們結(jié)合已有知識(shí)解讀這些數(shù)據(jù)，在基于真實(shí)的研究情境中展示科學(xué)思維過(guò)程。此外，題干的情境中還涉及流式細(xì)胞儀，反映了學(xué)科發(fā)展的前沿，有助于學(xué)生理解技術(shù)可以促進(jìn)生物學(xué)研究的發(fā)展。

3.2 基于科學(xué)史素材的命題策略

科學(xué)史是指研究和理解自然界的結(jié)構(gòu)和功能的發(fā)展歷史，是真實(shí)發(fā)生的事件。在科學(xué)教育中融入科學(xué)史具有多重作用，例如幫助學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，促進(jìn)學(xué)生的概念轉(zhuǎn)變和知識(shí)建構(gòu)等[21]。鑒于科學(xué)史的真實(shí)情境及其教育價(jià)值，可以借鑒科學(xué)研究的歷程，作為命題素材考查學(xué)生的科學(xué)思維。

在運(yùn)用科學(xué)史作為命題素材考查學(xué)生的科學(xué)思維時(shí)，與運(yùn)用科技論文作為素材的命題技術(shù)具有相通之處，但要求又不完全相同?？萍颊撐闹饕獊?lái)源于科技期刊，通常不是科學(xué)發(fā)展過(guò)程中里程碑式的成果，對(duì)于中學(xué)生來(lái)講，這些素材相對(duì)陌生，具有新穎性的特點(diǎn)。而科學(xué)史素材大都屬于科學(xué)發(fā)展過(guò)程中里程碑式的成果，通常會(huì)出現(xiàn)在教科書(shū)中，學(xué)生較為熟悉，因此選用這些素材命題考查學(xué)生的科學(xué)思維時(shí)，應(yīng)注重對(duì)素材的進(jìn)一步加工，充分挖掘其科學(xué)研究過(guò)程中的科學(xué)思維路徑。

在這種考查方式中，學(xué)生閱讀題干時(shí)的第一感覺(jué)是對(duì)材料很熟悉，避免了陌生情境對(duì)分析材料和厘清分析路徑的干擾，能夠?qū)⒖茖W(xué)思維更真實(shí)地展示出來(lái)。當(dāng)前高考試題中開(kāi)始出現(xiàn)了利用科學(xué)史素材命制考查科學(xué)思維的題目。

例2（節(jié)選自2010年北京高考理綜卷第30題）：

科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式的探索實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果見(jiàn)表1。

（1）綜合分析DNA離心結(jié)果，第____組結(jié)果對(duì)得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第___組和第____組的結(jié)果進(jìn)行比較，才能確定DNA分子的復(fù)制方式。

表1

（2）若在同等條件下將子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結(jié)果是：密度帶的數(shù)量和位置是____，放射性強(qiáng)度發(fā)生變化的是_____帶。

該題主要考查了學(xué)生運(yùn)用DNA復(fù)制方式的知識(shí)。通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)方案和數(shù)據(jù)，進(jìn)行科學(xué)推理和預(yù)測(cè)的能力，屬于考查科學(xué)思維的典型題目。學(xué)生首先要理解實(shí)驗(yàn)方案，然后比較各組實(shí)驗(yàn)的不同之處，通過(guò)綜合分析，結(jié)合關(guān)于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和復(fù)制方式的知識(shí)進(jìn)行推理，并最終得出結(jié)論。

從題干的素材來(lái)看，與教科書(shū)中“1958年科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料研究DNA的半保留復(fù)制”科學(xué)史材料類(lèi)似，但又不完全相同。題目的情境素材源于科學(xué)史材料，并進(jìn)一步從解決問(wèn)題的角度設(shè)計(jì)了四組實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路有機(jī)地融入到情境之中。雖然科學(xué)史上并未開(kāi)展這四組研究，但是實(shí)驗(yàn)思路與科學(xué)家當(dāng)初的研究思路基本一致。這類(lèi)題目可以反映命題人員對(duì)科學(xué)史材料和科學(xué)思維的把握，以及運(yùn)用科學(xué)思維改造科學(xué)史素材的命題技術(shù)，這對(duì)命題人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

此外，從情境的真實(shí)性角度來(lái)看，這四組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果在科學(xué)史上都已得到證實(shí)，是能夠真實(shí)發(fā)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，符合情境真實(shí)性的選材原則。

3.3 基于“故事線索”的命題策略

在科學(xué)教育中，“故事線索”主要作為一種教學(xué)策略而出現(xiàn)的，它能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將課堂教學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系起來(lái)，故事情節(jié)能夠?qū)⒖茖W(xué)內(nèi)容有機(jī)地整合在一起，形成連貫、邏輯嚴(yán)密的概念結(jié)構(gòu)。但是，在實(shí)際教學(xué)中不能僅僅注重故事情節(jié)的編排，而忽略故事情節(jié)與科學(xué)概念有機(jī)的整合。研究顯示，利用“故事線索”教學(xué)策略能提高學(xué)生的科學(xué)學(xué)業(yè)成就水平[22]。

在考查科學(xué)思維的紙筆評(píng)價(jià)中，也可以利用“故事線索”策略呈現(xiàn)試題情境。在這里，故事的主旨不是講故事，而是通過(guò)類(lèi)似講故事的方式展示一項(xiàng)完整的科學(xué)研究過(guò)程，有利于學(xué)生分析問(wèn)題時(shí)科學(xué)思維的連貫性。在命題時(shí)，故事線索更多的是展示科學(xué)研究過(guò)程背后的科學(xué)思維，并不一定都要呈現(xiàn)研究結(jié)果。例如，在研究某個(gè)問(wèn)題時(shí)，可以展示出研究人員關(guān)于該問(wèn)題的幾種假設(shè)，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得部分?jǐn)?shù)據(jù)，從而作為證據(jù)證實(shí)和證偽某一項(xiàng)或幾項(xiàng)假設(shè)。如果該階段尚不能證實(shí)某項(xiàng)假設(shè)是唯一正確的假設(shè)，則還需要進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)，最終獲得問(wèn)題的答案。由此可以看出，這樣的故事線索展示的正是科學(xué)思維的重要方式，能夠有效地考查學(xué)生的科學(xué)思維。

通過(guò)“故事線索”策略命題，通常有兩種思路。第一種是當(dāng)前的各種大型考試中的主流命題思路，即提供實(shí)驗(yàn)研究的目的和結(jié)果，讓學(xué)生基于科學(xué)概念或原理分析數(shù)據(jù)，主要考查數(shù)據(jù)解釋能力。這種命題策略注重考查學(xué)生單純地分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和原理的能力，而忽略了通過(guò)科學(xué)研究解決問(wèn)題的科學(xué)思維的考查。第二種命題思路則是按照科學(xué)研究的流程展示“故事情節(jié)”，重點(diǎn)要讓學(xué)生理解科學(xué)研究的方法和科學(xué)本質(zhì)，例如讓學(xué)生理解科學(xué)研究過(guò)程中通常涉及對(duì)研究問(wèn)題作出多個(gè)可能的假設(shè)，然后通過(guò)多重實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)，證實(shí)或證偽某項(xiàng)假設(shè)，最終解決問(wèn)題，從而形成對(duì)自然界的新認(rèn)識(shí)，即產(chǎn)生新的科學(xué)知識(shí)。這兩種命題策略對(duì)考查學(xué)生的科學(xué)思維各有側(cè)重，在實(shí)際的命題工作中，應(yīng)根據(jù)評(píng)價(jià)目標(biāo)選擇恰當(dāng)?shù)拿}策略。

例3（改編自2015年北京西城區(qū)高三一模理綜卷第30題）：

出芽酵母的生活史如圖3所示，其野生型基因發(fā)生突變后，表現(xiàn)為突變型（圖4）。研究發(fā)現(xiàn)該突變型酵母（單倍體）中有少量又回復(fù)為野生型表現(xiàn)型。

圖3 酵母菌的生活史

圖4 A基因的突變

表2 部分密碼字表

科學(xué)家在研究突變型酵母回復(fù)為野生型表現(xiàn)型這一現(xiàn)象時(shí)，提出了兩種假設(shè)。

假設(shè)一：a基因又突變回A基因。

假設(shè)二：a基因未發(fā)生突變，編碼能攜帶谷氨酰胺的tRNA的基因B突變?yōu)閎基因（a、b基因位于非同源染色體上）。在a基因表達(dá)過(guò)程中，b基因的表達(dá)產(chǎn)物攜帶的氨基酸為谷氨酰胺，使a基因指導(dǎo)合成出完整的、有功能的蛋白質(zhì)。

為檢驗(yàn)以上假設(shè)是否成立，研究者將回復(fù)后的單倍體野生型酵母與原始單倍體野生型酵母進(jìn)行雜交，獲取二倍體個(gè)體（F1），培養(yǎng)F1，使其減數(shù)分裂產(chǎn)生大量單倍體后代，檢測(cè)并統(tǒng)計(jì)這些單倍體的表現(xiàn)型。

（1）若F1的單倍體子代表現(xiàn)型及其比例為_(kāi)________，則假設(shè)一成立。

（2）若F1的單倍體子代表現(xiàn)型及其比例為_(kāi)________，則假設(shè)二成立。

該題以出芽酵母的回復(fù)突變作為素材，用故事線索的方式呈現(xiàn)對(duì)這一現(xiàn)象的研究過(guò)程，提出了兩種假設(shè)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)，驗(yàn)證哪個(gè)假設(shè)成立。這個(gè)題目的命題思路屬于“故事線索”命題策略中的第二種，故事的主線非常突出，通過(guò)科學(xué)研究解決問(wèn)題并獲得新知識(shí)的歷程。在“故事”的呈現(xiàn)方面，充分整合了關(guān)于遺傳中心法則、基因的分離與自由組合定律等重要科學(xué)概念。學(xué)生只有在掌握了這些重要概念的基礎(chǔ)上，才能通過(guò)科學(xué)推理過(guò)程，預(yù)測(cè)出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而證實(shí)或證偽某項(xiàng)假設(shè)。這種題型一方面考查了學(xué)生的科學(xué)概念掌握情況和科學(xué)思維的水平，另一方面有助于學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)。

4 啟示與建議

在科學(xué)教育中，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維水平的評(píng)價(jià)是一項(xiàng)必要的工作。對(duì)于紙筆評(píng)價(jià)來(lái)講，需要綜合運(yùn)用各種試題編寫(xiě)的策略，同時(shí)結(jié)合上面談到的基于科技論文、科學(xué)史和“故事線索”等策略，根據(jù)評(píng)價(jià)的目的，命制高質(zhì)量的紙筆評(píng)價(jià)題目，從而更加有效地考查學(xué)生的科學(xué)思維水平。

在素材的選擇方面，當(dāng)前較為流行的做法是搜集各種科技期刊中最新的研究論文，以此作為素材編制題目，考查學(xué)生的科學(xué)思維。素材的新穎與否只是影響試題質(zhì)量的一個(gè)方面，更重要的是要判斷素材能否為評(píng)價(jià)目標(biāo)提供服務(wù)。在沒(méi)有最新研究論文作為命題素材時(shí)，還可以對(duì)已有素材進(jìn)行再加工，從而挖掘其命題點(diǎn)，以更好地為達(dá)成評(píng)價(jià)目標(biāo)提供支撐，在“基于科學(xué)史素材命題策略”部分的例題就是一個(gè)很好的例證。

對(duì)于命題工作者，應(yīng)充分挖掘素材所涉及的科學(xué)原理和概念，更要深入挖掘相關(guān)素材中的科學(xué)研究方法和科學(xué)思維路徑，然后通過(guò)“故事線索”等策略來(lái)有效地組織和編排有關(guān)素材和設(shè)問(wèn)，凸顯科學(xué)思維這一核心，其他方面都要為考查目標(biāo)服務(wù)，從而更有效地考查學(xué)生的科學(xué)思維水平。

[1]胡衛(wèi)平，林崇德.青少年的科學(xué)思維能力研究[J].教育研究，2003（12）:19-23.

[2]SODIAN B，BULLOCK M.Scientific reasoning-where are we now? [J].Cognitive Development，2008（4）:472-487.

[3]KOERBER S，SODIAN B，KROPF N，et al.Die Entwicklung des wissenschaftlichen Denkens im Grundschulalter[J].Zeitschrift fur Entwicklungspsychologie und Padagogische Psychologie，2011（1）: 16-21.

[4]BULLOCK M，SODIAN B，KOERBER S.Doing experiments and un?derstanding science:Development of scientific reasoning from child?hood to adulthood[M]//SCHNEIDER W，BULLOCK M.Human de?velopment from early childhood to early adulthood:Findings from a 20-year longitudinal study.Mahwah，NJ:Erlbaum，2009:173-197.

[5]SODIAN B，ZAITCHIK D，CAREY S.Young children’s differentia?tion of hypothetical beliefs from evidence[J].Child Development，1991（4）:753-766.

[6]KUHN D，PEARSALL S.Developmental origins of scientific think?ing[J].Journal of Cognition and Development，2000（1）:113-129.

[7]STERNBERG R J，TALIA B Z.Complex Cognition:The Psychology of Human Thought[M].New York:Oxford University Press，2001: 144-167.

[8]KUHN D，F(xiàn)RANKLIN S.The second decade:What develops（and how）[M]//DAMON W，LERNER R M，KUHN D，et al.Handbook of child psychology，Vol.2:Cognition，perception and language.6th ed.Hoboken，NJ:John Wiley&Sons,2006:953-993.

[9]WILKENING F，SODIAN B.Scientific reasoning in young children: Introduction[J].Swiss Journal of Psychology,2005（3）:137-139.

[10]ZIMMERMAN C.The development of scientific thinking skills in elementary and middle school[J].Developmental Review,2007（2）:172-223.

[11]KUHN D.What is scientific thinking and how does it develop? [M]//GOSWAMI U.Handbook of Childhood Cognitive Develop?ment.Malden，MA:Blackwell，2011:497-523.

[12]袁薇薇，吳慶麟.科學(xué)思維的心理學(xué)探索[J].心理科學(xué)，2008，31（4）:956-959.

[13]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京:人民教育出版社，2012.

[14]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京:人民教育出版社，2012.

[15]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京:人民教育出版社，2012.

[16]LEDERMAN N G.Nature of science:Past，present，and future[M]// ABELL S K，LEDERMAN N G.Handbook of research on science education.New York，NY:Routledge，2007:831-879.

[17]JONES L R，MULLIS I V，RAIZEN S A，et al.The 1990 science re?port card NAEP assessment of fourth，eighth，and twelfth graders [M].Washington，DC:National Center for Educational Statistics，1992.

[18]SILVER E A，CENGIZ A，STYLIANOU D A.Students’perfor?mance on extended constructed-response tasks[M]//Results from the 7th Mathematics Assessment of the National Assessment of Ed?ucational Progress.Reston，VA:National Council of Teachers of Mathematics，2000:301-341.

[19]PALM T.Theory of authentic task situations[M]//GREER B，VER?SCHAFFEL L，VAN DOOREN W，et al.Words and worlds:Model?ling verbal descriptions of situations.Rotterdam，the Netherlands: Sense Publishers，2009:245-263.

[20]俞如旺，洪小玲.科技論文作為高考生物學(xué)科命題素材研究[J].課程·教材·教法，2012（11）:112-118.

[21]王健.試論科學(xué)教育中科學(xué)史的教育價(jià)值[J].新課程教學(xué)，2014（2）:4-9.

[22]ALEBIOSU K，AFUWAPE M.Spicing up Basic Science Instruc?tion with Storyline Strategy:What is Students’Achievement?[J]. African Research Review，2012（3）:252-267.

Strategies on Test Item Writing to Assess Students’Scientific Thinking

WANG Jian

Enabling students think scientifically in their daily life and future work is one of the utmost essential purposes of science education，which aims to produce scientifically literate citizens.When assessing students’scientific thinking through paper-pencil test，natural science research articles，materials from history of science，and storyline strategy can be utilized to write high quality test items.

Science Education Assessment;Scientific Thinking;Test Item Writing Strategy

G405

A

1005-8427（2016）10-0044-7

（責(zé)任編輯：陳睿）

王健，男，北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，副教授（北京 100875）