在日常教学的笔试测验中,科学探究的内容怎么考?这是实施新课程进行学生评价必须面对的问题,它涉及对科学探究的认识,也涉对试卷命题的认识。

《义务教育物理课程标准》的内容标准,由科学探究和科学内容两部分组成。科学探究和科学内容一样,都属于试卷考查的内容,而不是题目呈现的形式。因此,在一份试卷中专门设立一个或几个“科学探究题”并不是恰当的做法,科学探究问题不是一种题型,它可以用选择、填空、简答、计算、论述等各种题型都可以考查科学探究的内容。

科学探究的过程离不开科学知识,对科学探究的考查,实际上是和对科学知识的考查联系在一起的,同一个题目,既考查了某一科学知识内容,也可以同时考查科学探究能力。因此,在进行试卷规划时,科学探究和科学内容是两个并列的维度,而不应该把科学探究作为科学内容的一个分支。对科学探究的考查,包括考查学生对科学探究的理解和科学探究能力两个方面。

1 考查学生对科学探究的理解

对科学探究的理解的考查,就是从(关于科学探究)知识的角度考查学生对具体案例的认识。要考查学生对科学探究的知识是否理解,试题就不应该用复述、回忆的方式来考查某些死记的条文,而应该通过具体的科学探究案例来呈现应理解的内容。例如以下试题:

试题1 在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,各实验小组都完成了自己的探究报告。以下是从不同报告中摘录出来的四句话:①发光体到凸透镜的距离减小时,屏幕上的像到凸透镜的距离便增大;②发光体到凸透镜的距离30cm,此时像的长度是1.5cm;③发光体到凸透镜的距离是60cm,像到凸透镜的距离是30cm;④发光体离凸透镜的距离越大,屏幕上的像就越小。这四句话中,属于事实的是。

本题中,②和③是事实,①和④是结论。不少学生混淆了“事实”与“结论”的区别,对“事实是形成结论的证据”这一关系缺乏认识。在科学探究中,它们是两个不同的要素,事实是在“进行实验”中收集的,而结论是通过“分析与论证”得到的。本题考查学生对上述科学探究的基本知识是否理解。

2 考查学生科学探究的能力

如何通过用纸和笔测验的方式考查学生科学探究的能力?考查科学探究能力的试题具有什么特点?对科学探究能力的考查,着眼点是考查科学探究的过程,而不是脱离探究过程考查对知识的理解和应用,这就是考查科学探究能力的试题不同于一般试题的地方。提出问题、猜想假设、设计方案、收集数据、分析论证、评估、表达等过程都是考查的内容,也是试题命题时的立意所在。要做到能真正考查学生科学探究的能力,试题的命题应该做到两点:

1.试题应使学生在答题时具有探究行为

一个试题,要考查学生科学探究的能力,就要使学生在回答这一问题时经历一次探究过程,而不是依靠回忆来复述原来做过的探究实验(当然,上述的探究过程,绝不是完整的探究过程,而是体现科学探究要素的个别环节)。所谓经历一次探究过程,就是指学生在考场上答题时具有科学探究的行为。例如,要考查学生“分析论证”的能力,就要让学生经历一次对实验数据的比较、推理和归纳科学规律的过程,学生所归纳出的科学规律,对学生来说是陌生的,不是他们学过的知识,完全是由于学生答题时的“分析论证”行为才获得了答案,因而能考查出学生“分析论证”的水平。反过来说,如果学生对某一试题的回答不具有探究行为,而是凭回忆就可以获得正确答案,该试题就不具有考查科学探究能力的功能。

例如以下试题2:

试题2 秋天,人们在河里游泳并不觉得冷,当人从水中走出露在空气中时,立刻觉得皮肤凉飕飕的。对这种现象,你能提出一个什么问题?你对这个问题有什么认识?

很明显,本题是想考查学生提出问题的能力。但是,本题没有让学生经历在问题情境下发现某一现象或事实的过程,更没有对客观现象、事实通过质疑形成疑问,在客观上起到了让学生“自己编题自己解答”的作用。学生对本题的回答,无非是提出了关于蒸发以及蒸发致冷的问题,这些都是他们学过的知识,而不是他们发现的疑问。因此本题不具有考查学生提出问题能力的功能。

考查科学探究能力的试题是离不开知识这个载体的,初中科学探究试题的知识内容有三种情况。第一种,知识内容是《标准》要求的探究项目,例如“探究凸透镜的成像规律”等,共有十多个探究项目;第二种,知识内容是《标准》要求知道或理解的,但并不要求通过探究掌握该知识;第三种,试题所涉及的知识不是《标准》要求的,学生没有学过,也不了解。这三种情况中,第一情况的试题最难设计,因为学生已经完成了这个项目的探究过程,如果按照原来的过程考查,学生答题时根本不用探究,通过回忆就可以回答,这就没有考查到学生的探究能力。第二种情况试题的设计也比较难,因为所探究的知识已经学过了,不需要猜想、也不需要分析论证就能说出结论。第三种情况的探究题则比较容易设计,题目涉及的知识学生没有学过,学生解答问题的过程就是探究过程,学生获得了正确答案,就意味着具有探究能力。这三种情况中,第一种是师生最重视的,因为这是《标准》规定要探究的项目,教科书作了专门陈述,课堂教学中都经历了相应的探究过程。尽管这一类试题的命题具有一定的难度,但对此进行考查的必要性却是不可回避的。因此需要对这一类试题的命题方法和技巧进行认真的探讨。

试题3是一个试图考查“探究通电螺线管外部磁场的方向”的试题,命题者希望考查的探究要素是“进行实验和收集数据”。学生在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中,经历了分析、判断小磁针指向跟磁感线的关系的过程,本题的意图就是考查这一关系。

试题3 在进行“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验时,实验装置如图1所示。线圈的导线上标明了电流的方向,请在各个圆圈内画出放在这几个位置上的小磁针的指向,标出小磁针的N极。

然而,本题并没有考查到学生“进行实验”时的上述分析、判断过程。这个题目的解答实际上是右手螺旋定则的应用,而右手螺旋定则是“探究通电螺线管外部磁场的方向”的结论,这并不是《标准》所要求的。因此,本题将造成这样一种后果:按《标准》要求实施教学的班级会考得差,不按《标准》要求实施教学的班级反而考得好,造成这一后果的原因是本题并没有“考过程”,而是在“考结果”。为克服试题3的弊端,现把它修改为以下试题4。

试题4 两个通电螺线管,它们的一端位于图中的虚线框内。为探究两个通电螺线管之间的磁场方向,把一个小磁针分别放在方框内9个点的位置上。记录小磁针在各位置上的指向如图2对应圆圈内的磁针所示。请画出方框内两通电螺线管之间的磁感线。小磁针涂黑的一端为N极。

试题4中的磁感线是学生不熟悉的。学生无法靠回忆来画出磁感线,只能从小磁针的指向来分析、判断磁场中的磁感线形状和方向,这和学生在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中所经历的过程是一样的,具有相同的探究行为,因而能够考查学生的探究能力。

2.学生的探究行为应以《标准》中的“科学探究能力的基本要求”为根据

明确了考查科学探究能力的试题应该使学生在考场中具有探究行为之后,自然就会面临以下一个问题:所考查的探究行为应以什么为根据?对此,答案是明确的:应以《标准》“对科学探究能力的基本要求”为根据点。

《标准》以表格的方式对科学探究能力提出了明确要求,“科学探究能力的基本要求”表格,有两列:一列是“科学探究要素”;另一列是“对科学探究能力的基本要求”,它具体陈述了对科学探究七个要素的具体要求。这些具体要求,就是科学探究能力试题命题的立意和出发点。如试题5。

试题5 某同学在探究凸透镜成像的规律时,用了两个焦距不同的凸透镜分别进行若干次操作,并把实验数据准确地记录在以下两个表中。

结论一是一个示例,请分析以上数据,仿照结论一的四句话,把还能概括出的另一结论(结

论二)填在横线上。

结论一:在成实像的情况下,凸透镜的焦距相同时,物体到凸透镜的距离越长,像到凸透镜的距离就越短。

结论二:-------------------。

试题5具体考查了以下科学探究能力的基本要求:(1)尝试考虑影响问题的主要因素,有控制变量的初步意识;(2)能对收集的信息进行简单的比较;(3)经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程;(4)尝试对探究结果进行描述和解释。

对照《标准》中“科学探究能力的基本要求”的具体内容可知:以上(1)是《标准》对“制订计划和设计实验”要素的基本要求;(2)、(3)、(4)是对“分析与论证”要素的基本要求。因此可以认为,本题考查了学生的科学探究的能力,侧重考查了学生在科学探究中“分析与论证”能力的水平。