“突出科学探究、重视培养学生的科学探究能力是当前国际科学教育改革的核心理念”[1]。自新课程倡导科学探究的教学理念以来,我国的广大教师积极开展科学探究教学活动以培养学生的科学探究能力,但在此过程中面临的一个紧迫问题就是该怎么评价学生的科学探究能力。为了解决这一难题,我国的科学教育研究者对科学探究能力的评价问题进行了积极的探索,产生了一些研究成果。但这些研究成果较为零散,还缺乏较系统的归纳和总结。为了全面了解我国目前科学探究能力评价研究的现状,发现存在的问题和不足,为今后的研究指明方向,笔者拟对近年来我国的科学探究能力评价研究作一个较全面的梳理和分析,并对今后的研究进行了展望。

近年来国内的科学探究能力评价研究主要集中于对国外各种科学探究能力评价模式的介绍和述评,但已有少数研究者开始了对科学探究能力评价方法的自主探索,另外还有少量相关的实证研究,下面分别进行阐述。

一、对国外各种科学探究能力评价模式的介绍和述评

科学探究的教育理念发源于国外,其科学探究能力评价的成功经验值得引进和借鉴。国内研究者对国外各种科学探究能力评价模式的关注度比较高,尤其是关于美、英两国和三大国际着名的学业评价项目中的科学探究能力评价模式的介绍性文章非常多,主要有对英国的GCE、英国的APU、美国的PADI和国际三大学业评价项目中科学探究能力评价模式的介绍和述评,另外还有一些具体的评价案例介绍等。

1.对英国GCE物理课程考试中科学探究能力评价模式的介绍

赵保刚教授对英国GCE物理课程考试中的科学探究能力评价模式进行了介绍和分析[2]。英国GCE物理课程考试中的科学探究能力评价采用了笔试和实验操作相结合的形式。笔试的题目是开放性的密切结合生活实际的情境性问题,主要考查学生的科学思维能力和理论联系实际的能力。实验操作考试又分两种:一种是在教学过程中进行的,它包括实验设计、实施、分析论证和得出结论、评估程序和证据,由教师评分,考试中心复核;另一种是由考试中心组织的统考,它又包括两部分,第一部分要求学生就一个给定的问题情境设计探究方案。第二部分要求学生根据问题中给出的具体要求进行实验探究,包括调整实验装置、测量、制作图表、评估与解释探究过程等。

2.对英国APU科学探究能力评价模式的述评

钟媚博士对英国的APU科学探究能力测评试题的命题模型和思路进行了述评[3]。APU采用纸笔测验和表现性评价相结合的评价模式,开发了一整套用于科学探究能力评价的量化评价工具和质性评价工具。APU的命题模型要同时考虑探究技能、探究内容、情境三个维度。

钟媚博士还提出了英国的APU科学探究能力评价模式对我国的两点启示:第一,综合表现性评价和纸笔测验的优势,使两者优势互补;第二,应借鉴APU关于探究技能、探究内容、情境三者相结合的评价理念,开发情境性试题。

3.对美国PADI科学探究能力评价模式的介绍

周仕东、王书伟等对美国的PADI科学探究能力评价模式产生的背景、核心要素、原则和结构等进行了介绍[4]。PADI是由美国的罗伯特·密斯里教授开发的一种科学探究能力评价模式。PADI评价模式的三个核心要素是:与探究有关的知识、技能;关于证据的各种观察;任务的显着特征。PADI评价模式的核心原则就是灵活性原则,如“评价方案可以但不一定与科学探究标准相一致”等就是灵活性原则的体现。PADI评价方案的结构一般包括题目、概要、知识技能、可能的工作成果、显着特征等共20个要素。

4.对三种着名国际学业评价项目中科学探究能力评价模式的介绍和分析

朱行健对三种着名的国际学业评价项目TIMSS、PISA和NAEP中的科学探究能力评价框架和评价标准进行了较详细的介绍,在此基础上对三种评价模式的特点进行了总结分析[5]。

这三种评价模式的特点有:(1)从评价目标看,都以相应的目标分类理论为基础;(2)从评价的方式看,TIMSS和PISA采用的是纸笔测验,而NAEP既有纸笔测验也有实验操作技能的考查;(3)从评价的指导思想看,三者都是通过创设问题情境,让学生在解决问题的过程中考查学生的科学探究能力。

5.其他的一些介绍或述评性文章

对国外科学探究能力评价模式的介绍或述评性文章还有罗国忠研究员的《第三次国际数学和科学研究的科学探究能力评价体系及其启示》[6]、《美国俄勒冈州的科学探究能力评价》[7]、《美国密苏里州的科学探究能力另类评价及其启示》[8]、《美国纽约州科学课程学生探究能力评价例析》[9]和杜秀芳教授的《国外评价学生科学探究能力的两种不同视角》[10]等。罗国忠研究员的这4篇文章分别介绍了第三次国际数学、科学学业评价项目(TIMSS)和美国这3个州的科学探究能力评价案例,具体包括对这些案例的评价目标、评价工具、评分标准、实施策略的介绍和分析等,也提出了一些对我国的启示和建议。而杜秀芳教授的这篇文章归纳了国外对科学探究能力评价的两种不同视角,一种视角是把科学探究能力看作过程技能的集合,另一种视角是把科学探究能力当作一种思维和推理能力。在这两种视角下采取的评价方式也不同。杜秀芳教授认为这两种视角都有失偏颇,正确的做法应当是将两者进行综合。

总之,国内研究者对国外科学探究能力评价模式的介绍性文章较多,这些文章对于国内的科学探究能力评价实践与研究具有很好的参考、借鉴意义。但也存在一些不足,如对国外科学探究能力评价模式的描述和介绍多,但进行深入分析与评价的较少,不太注重与我国科学探究能力评价具体实践的结合。

二、科学探究能力评价方法的自主探索

评价方法是科学探究能力评价中的核心问题,它关注科学探究能力“怎么评价”的问题。国内目前关于这方面的原创性研究成果还比较少,但已有一些研究者进行了这方面的自主探索,具代表性的有温盛伟、邱宝兰的科学探究能力评价量规的设计研究和李雪梅、范春玲的“探究日志”评价方法的探索。

1.科学探究能力评价量规的设计

温盛伟、邱宝兰设计了一种基于科学探究七要素模型的科学探究能力评价量规[11]。该评价量规分别按照提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作7个要素进行设计,每个要素的分值为4个等级。量规中对每一种能力要素的内涵进行了界定和量化,并对该量规的使用提出了一些原则性建议。

该评价量规的设计立足我国基础教育科学探究能力评价的实际,针对性强。但该评价量规还缺乏关于其科学性和有效性的实证研究,这些问题还有待于今后进一步地深入研究。

2.“探究日志”评价方法的探索

探究日志是学生对科学探究过程中的活动和思考的记录,其内容一般包括探究计划、探究过程中的活动、对探究过程的反思等。李雪梅和范春玲研究了运用“探究日志”评价学生科学探究能力的方法[12],详细探讨了“探究日志”的结构、评价过程及其注意事项,并按照新课标中提出的科学探究七要素设计了详细的评分标准。

“探究日志”是一种属于形成性评价的科学探究能力评价方法。它全面详细地记录了学生的探究过程及探究过程中的反思,有利于教师全面了解学生的探究过程,及时发现学生在探究过程中存在的问题,从而采取相应的教学策略。今后还有待于进一步研究的问题是关于“探究日志”评价的科学性和有效性的实证研究。

三、科学探究能力评价的实证研究

国内目前关于科学探究能力评价的实证研究数量还非常少,但已有一些研究者在这方面做了开创性的工作,这些实证研究有罗国忠研究员关于各种科学探究能力评价方式的有效性或公平性研究和张军朋、许桂清关于教师对科学探究能力评价方式的认识、态度研究。

1.对三种科学探究能力评价方式的实证研究

纸笔测验、工作单和现场观察是国外评价学生科学探究能力的常用评价方式。罗国忠研究员对这三种评价方式进行了实证研究,这些实证研究涉及纸笔测验和工作单的有效性研究以及三种评价方式的公平性研究。

1)对纸笔测验有效性的研究。罗国忠研究员对纸笔测验在评价科学探究能力方面的有效性进行了实证研究[13]。他以178名初三学生为实验对象,把学生分为6个组,对他们先后分别实施工作单评价和纸笔测验。研究结果表明,纸笔测验在整体和各探究要素上都不能替代工作单。因为工作单一般认为能有效评价学生的科学探究能力,所以这表明纸笔测验不能有效评价学生的科学探究能力。

2)对三种工作单有效性的研究。工作单按照其结构性的强弱,可以分为开放性工作单、结构性工作单和引导性工作单三种。罗国忠研究员对这三种工作单的有效性进行了实证研究[14]。他以60名初三学生为实验对象,把学生分成3个组,分别以开放性工作单、结构性工作单和引导性工作单评价他们的科学探究能力。研究结果表明,三种工作单在现场观察的可替代性方面,结构性工作单最强,引导性工作单最弱,开放性工作单居于二者之间。三种工作单都能代替现场观察。这表明三种工作单都能有效评价学生的科学探究能力。

3)对三种科学探究能力评价方式公平性的研究。罗国忠研究员对纸笔测验、工作单、现场观察这三种科学探究能力评价方式对不同学生群体(性别、认知风格、物理学业成绩)的公平性问题进行了实证研究[15]。

该研究以178名初三学生为实验对象,把学生按照性别、认知风格、物理学业成绩进行分组,然后对他们的科学探究分别实施三种评价方式。研究发现,不同性别、认知风格和物理学业水平的学生群体在三种评价方式中的表现不一致。这个研究结果表明任何一种评价方式都不是天然公平的。

以上这些实证研究结论对于我国的科学探究能力评价实践具有很好的指导和借鉴意义。我国现在的科学探究能力评价方式还非常单一,纸笔测验方式还占绝对主导地位。而根据这些实证研究结论,纸笔测验在评价科学探究能力方面的有效性是低下的,而单一的评价方式也存在着公平性方面的缺陷,这就启示今后的科学探究能力评价应改变评价方式单一的局面,在加大工作单评价比重的基础上综合运用多种评价方式,以提高科学探究能力评价的有效性和公平性。

2.关于教师对纸笔测验和工作单评价方式认识的实证研究

为了了解教师对纸笔测验和工作单评价方式的认识及态度,张军朋、许桂清以广东省的203名高中物理教师为对象进行了问卷调查研究[16]。调查的结果表明,对于纸笔测验,5.4%的教师认为“能测出大部分的科学探究能力”,62.2%的教师认为“能测出一部分科学探究

能力”,24.3%的教师认为“一般”,8.1%的教师认为“几乎不能测出科学探究能力”。对于工作单评价方式,“约半数的教师认为工作单评价方式能非常有效或比较有效地测出学生的科学探究能力,四分之一的教师认为其有效性一般,另有四分之一的教师认为其有效性不高或较差”。

以上调查研究结果表明,对于工作单和纸笔测验在评价科学探究能力中的有效性上,教师总体上还是偏向于工作单评价方式。这个结果与国际上科学探究能力评价的形势是相符合的。国际上工作单评价是科学探究能力评价的主流方式,因为它具有高效而又相对省时、成本低廉等优点。这个调查结果为今后在科学探究能力评价中推广工作单评价奠定了一个良好的基础。

四、启示及展望

1.加强科学探究能力评价的理论基础研究

科学探究能力评价的理论基础包括科学探究能力的内涵、构成要素和认知心理机制等,它们涉及教育学、心理学、科技哲学和系统论等多学科的交叉和综合。目前我国在这方面的研究还非常薄弱,研究成果很少。科学探究能力评价的理论基础是进行科学探究能力评价的前提,只有建立在坚实理论基础上的评价才可能是科学的和有效的。因此,今后应加强科学探究能力评价的理论基础研究。因为该领域具有多学科交叉的特点,因此在研究中要加强多学科的交叉和融合,而不应仅仅局限于某一门学科的狭窄视野。

2.加强科学探究能力评价的本土化研究

目前我国的科学探究能力评价研究基本上还处在对国外相关研究成果的引进和介绍阶段,而自主的原创性研究成果很少。国外的科学探究能力评价无论是实践还是理论研究方面都比较成熟,确实有许多成功经验值得借鉴。但不能仅仅停留于对国外已有评价经验或理论的引进和介绍,而更应该加强科学探究能力评价的本土化研究。一方面,要对国外的相关研究成果进行更深入的系统研究,如是否适合我国的国情、该怎样借鉴这些成果为我所用等。另一方面,对科学探究能力评价的研究不能拘泥于国外的研究视域,研究者也要立足于我国的实际,努力贡献自己关于科学探究能力评价的原创性研究成果。

3.研究方法上要进一步加强实证研究

科学探究能力评价是一个理论与实践联系非常紧密的领域,研究中提出的各种理论模型、评价模式和评价方法等都需要相关的实证研究来支撑,这样才能保证研究的科学性和有效性,也才能更好地发挥对实践的指导作用。在前面的分析中可以看出,目前我国关于科学探究能力评价的研究中理论思辨多,而相关的实证研究还比较少。因此,今后在研究方法上要进一步加强实证研究。研究者不要仅仅局限于“书斋式”研究,而要深入科学探究能力评价的一线,在实证的基础上提出各种理论模型、评价模式和评价方法等,而这些理论模型、评价模式和评价方法又需要在实证中得到进一步的完善和发展