TIMSS 2011地球科学八年级评价内容评析

广东省广州市华南师范大学（510631） 高燕珊 曾 玮

国际教育成就评价协会（International Association for the Evaluation of Educational Achievement，简称IEA）于1995年开始组织的国际数学和科学趋势研究（Trends in International Mathematics and Science，简称TIMSS）是当前具有重要影响力的国际学业成就评价项目。IEA每四年组织一次国际数学和科学趋势研究，从1995年至2011年IEA已组织了五次国际研究，由此使得TIMSS的一整套评价体系已经日趋完善。TIMSS的主要测试对象是各参与国家的小学四年级和初中八年级的学生。评价体系包括了试题测试和问卷调查两大部分，关注的不单是学生的学业成就表现，更多的是学生学业成就表现背后的个人、学校以及家庭背景这些影响因素。除了测试和问卷调查之外，TIMSS还进行了课程分析、数学课堂录像、观察和有关政策的研究[1]。TIMSS测试的主要目的不是给各参与国提供国际数学和科学学业成就排名的平台，而是让各个国家进行国内纵向和国际横向比较进而为课程的改革、教学政策的转变以及教学水平的提高等提供有力的依据[2]。

一、TIMSS 2011八年级科学测试框架

TIMSS 2011科学测试框架主要包括了内容维度、认知维度和科学探究三部分。其中，内容维度规定了测试的内容，TIMSS 2011八年级科学测试的内容为生物、化学、物理和地球科学。其中，地球科学在不同国家的课程归属上有所差异，部分国家将其作为科学课程的一个模块，部分国家将其作为地理课程的一部分，而在我国地球科学属于地理课程的内容。

虽然，TIMSS2011八年级科学测试的内容包含了生物、化学、物理和地球科学，但是这些内容在整个测试内容中所占的比例有所差异。而认知维度则是对参加测试的学生的认知水平即思维过程水平的要求，包括理解、应用和推理三个水平层次（具体见表1），而这三个水平层次对学生的期望要求各不相同。理解水平对学生的期望要求是能识记一些准确的科学概念，掌握一定的词汇、信息、符号和单位等，会准确地选择用于实验或调查的器材和设备。应用水平对学生的期望要求是会进行对比、分类，能用科学概念或原理解释和解决实际问题。推理水平对学生的期望要求是综合分析问题，研究解决问题策略，提出假设并使用合理的理论支持，将科学原理进行推广应用。科学探究维度对学生的期望要求是提出问题和假设，设计调查方案，分析调查数据以及得出结论或形成一定的解释。

表1 TIMSS 2011八年级科学测评内容维度和认知维度百分比[3]

二、TIMSS 2011八年级地球科学评价内容

TIMSS地球科学测试内容涵盖了地质学、天文学、水文学、气象学、海洋学等相关领域的知识。主要考查的主题包括了地球的结构和物理特性；地球运动的过程、周期和历史；地球的资源、利用和保护；宇宙和太阳系中的地球。不同的测试主题都有相应的认知水平的要求[4]，以下是各主题对学生相应的认知水平要求。

1. 地球的结构和物理特性

（1）利用可观测到的现象如地震和火山等描述地壳、地幔和地核的结构和物理特性；描述岩石、矿物和土壤的特性和用途；描述土壤的形成。

（2）比较地球表面上不同水相的组成、物理状态、运动和分布。

（3）认识到地球上的大气是不同气体混合组成，大气中含量多的主要气体是什么；叙述大气状况随着高度变化而变化的现象。

具体的评价案例如案例1所示。

[案例1]（测试题S032650Z[5]）：Tamora 计划攀爬地球上最高的一座山。她了解到在她向上攀爬的过程中大气状况是会随着山体的海拔高度的变化而不断变化的。

在下面的表格中，写出Tamora在爬山过程中将会发生变化的两种大气状况，并且写出Tamora想要在这两种大气状况下适应和生存必须携带的物品。

大气状况的变化 Tamora需要携带的物品1.2.

这道题属于应用水平层次，考查的主题内容是地球的结构和物理特征。要求学生了解大气状况（包括气温、气压、降水等），会随着山体高度的变化而变化的原理，并且在这个原理基础上，能做出怎样适应这种变化而应该携带的一些衣物或者是工具的正确决定。也就是考查学生将所学的知识原理应用到现实生活中的能力。

2. 地球运动的过程、周期和历史

（1）描述岩石循环转换的一般过程；识别或者描述发生在数百万年前的地质事件如侵蚀、火山活动、山地形成和板块运动；解释化石和化石燃料的形成。

（2）用图描述地球的水循环过程；描述风和海洋水的运动在地球水循环过程以及地球表面淡水更新中的角色作用。

（3）根据地理纬度和和海拔比较季节性气候；识别或描述长短期气候变化如冰河时代、全球变暖、火山爆发、洋流变化等的原因；解释气候数据或气候图，将全球或局部地区的气温、大气气压、降水、风速和风向这些因素与不断变化的天气与气候联系起来。

具体的评价案例如案例2所示。

[案例2](测试题S032654[6])：下图展示了山的两侧不同高度主要的风向、降水、平均大气温度的情况，你觉得在哪个地区最有可能发现丛林？

A. 地区① B. 地区② C. 地区③ D. 地区④

这道题属于推理水平层次的题目，考查的主题内容是地球运动的过程、周期和历史。这道题除了考查学生的读图分析能力，还考查学生的推理能力。要求学生通过观察图中所呈现的信息（气温数据、降水、风向）来分析①②③④地区的水热状况，再结合树木生长需具备的水热条件从而推测山体中树林可能在①②③④地区中的哪一个地区。

3. 地球的资源、利用和保护

（1）举例说出哪些是可再生和不可再生资源；讨论不同能源资源的优缺点；描述资源保护和废弃物管理（如循环）的方法；叙述某些环境问题的成因和影响（如污染、全球变暖、森林砍伐和土地沙漠化等）；呈现可以用来解决这些环境问题的科学、技术和人类行为的方式方法。

（2）解释常见的农业生产方式和土地利用方式（如农业、林业和矿业等）对土地资源的影响；描述如何获取淡水资源（如净化、海水淡化等）；解释节约用水的重要性。

具体的评价案例如案例3所示。

[案例3](测试题S032463[7])：土壤的形成和变化可以是由自然过程也可以是人类活动的影响造成。下列选项中属于导致土壤变化的自然原因的是？

A.农药的使用导致土壤养分缺失

B.伐木导致土壤沙漠化

C.大坝建设导致洪水

D.暴雨导致土壤营养成分的流失

这道题属于理解水平层次，考查的主题内容是地球的资源、利用和保护。要求学生对自然资源的形成和变化的两大影响因素——自然因素和人为因素有所了解，并且能够辨别哪些是自然因素、哪些是人为因素。

4. 宇宙和太阳系中的地球

（1）根据天体的相对运动、距离和地球、月球和太阳系内外其他天体的大小解释地球上的现象（如昼夜现象、年、南北半球季节差异，潮汐，月相，日食等）。

（2）比较和对比地球和月球以及其他行星的差异（如大气组成成分、温度、水资源、与太阳的距离、公转周期、支持生命存在的能力）；认识到太阳系中引力作用的影响（如潮汐、保持行星和月球在其轨道上、牵引我们在地球表面上）。

具体的评价案例如案例4所示。

[案例4](测试题S042215[8])：以下哪个图正确地表示了月食时太阳、地球和月球的位置？

这道题属于应用水平层次，考查的主题内容是宇宙和太阳系中的地球。要求学生知道日食和月食以及日食和月食时地球、月球、太阳的相对位置，运用月食和日食推测地球、月球和太阳的位置或根据地球、月球和太阳的位置推测月食和日食。

三、TIMSS 2011地球科学八年级评价内容的特征

1. 凸显主题的基础性

TIMSS 2011地球科学评价有四个主题，但是这些主题的选取并不是随意的。因为在部分国家地球科学内容是隶属于科学课程的一个模块，而在部分国家又是隶属于地理课程，也就是说目前地球科学课程并没有统一的主题。考虑到各个国家在课程设置上的这种差异性，所以TIMSS 2011选取了被公认为对于八年级学生来说要了解自己所居住的星球以及这个星球在宇宙中的位置非常重要的四个主题，即地球的结构和物理特性；地球运动的过程、周期和历史；地球的资源、利用和保护；宇宙和太阳系中的地球。这些主题是学生了解自己所居住的星球中最基础的知识，因此TIMSS2011地球科学在主题选取上体现出了一定的基础性。

2. 重视对理解和应用水平的评价

TIMSS 2011地球科学测试题目总共有15道题，考查的各主题内容和认知维度所占比例见表2。从表2可以看出TIMSS 2011地球科学测试各主题内容的考核相对均匀，其中地球运动的过程、周期和历史的考核所占比例相对比较大。而对认知维度的考查主要是理解和应用水平，其中属于理解水平层次的题目所占比例是47%，属于应用水平层次的题目所占比例是40%，而属于推理水平层次的题目所占比例是13%，由此可见，TIMSS 2011地球科学测试比较注重对学生理解和应用能力进行考查。这和地球科学本身的学科性质有关，地球科学涉及到地质学、天文学、水文学、气象学、海洋学等学科的知识，这些知识对于八年级的学生来说比较深奥，所以对八年级学生的地球科学知识和能力考查要求应该不能太高。另外，这也和TIMSS的评价目的有关，TIMSS八年级学业评价的目的是检查八年级学生完成学校所学课程的情况，所以TIMSS比较注重于对学生的基础知识和能力的考查。

表2 TIMSS 2011地球科学内容主题和认知维度百分比

3. 与测评框架标准统一

TIMSS科学测评框架详细地说明了对学生测试所考查的内容和对学生思维过程水平的要求，TIMSS 2011的科学测评框架也不例外。地球科学测评框架规定了对学生考查的主题内容，每个主题都对学生提出了不同的期望要求。TIMSS 2011科学测试框架相当于一个严密而细致的考试标准，对每个知识所考查的要求都有详细的说明。TIMSS 2011测试的试题紧靠测试标准，试题所涉及的内容都处在框架要求的范围之内，而测试的要求也完全按照测试框架所要求达到的水平。例如，测试题S032160：潮汐的主要形成原因是什么？考查的是潮汐的主要成因，这道题考查的内容属于宇宙和太阳系中的地球这一主题。测试框架中对这部分知识的要求是根据天体的相对运动、距离和地球、月球以及太阳系内外其他天体的大小解释地球上的现象（如昼夜现象、年、南北半球季节差异，潮汐、月相、日食等）这一要求是统一的。

四、TIMSS评价对我国地理学业评价的启示

TIMSS 2011八年级地球科学评价内容对我国中学地理课程学业评价具有深远的启示意义。要完善我国当前的中学地理学业评价，在理念上，主要是明确我国的地理学业水平评价的标准；在实践上，则应在评价的内容维度和认知维度进行一些改变。

1. 评价主题的选取要凸显基础性

虽然目前世界上并没有形成统一的地球科学评价的主题，但是TIMSS 2011在地球科学评价主题的选取上有一定的理论依据，也就是选取八年级的学生所应当掌握的最基础和最重要的主题内容。而中学地理学业水平评价的目的是对学生的地理学习情况的检测，它不是特意选拔高水平人才的地理学科竞赛，它只是一个类似于TIMSS的学业水平测试，所以不应具有学科竞赛的甄别和选拔功能。因此，TIMSS 2011地球科学评价给我国中学地理学业水平评价的主题选取带来一个重要的启示，就是我国中学地理学业水平评价在主题的选取上应当注重基础性，而不是选取一些偏离基础性的专门用来考倒学生的地理主题。

2. 延续对学生的知识的理解和应用能力的评价

地理知识的理解与应用是我国地理课程三维目标中的“知识与技能”评价的一个要点，这一要点反应的是学生通过学习后在地理知识和应用能力方面所应达到的能力。我国中学地理学业评价历来注重对学生的地理知识的理解能力和解决实际问题中运用已学知识的能力的评价，而且也是我国中学地理评价的一个重点模块。而TIMSS 2011地球科学评价同样也将对知识的理解和应用作为对学生能力评价的重点，这正是TIMSS 2011地球科学评价与我国中学地理学业水平评价之间的共同的评价理念。知识的理解与应用始终是学生学习地理课程后应当形成的一种最基本的能力，也是学生在未来生活中解决实际问题必须具备的能力。所以，今后无论地理学业评价如何改革，我们都应当延续对这一基础能力的评价。

3. 评价标准应明确

我国的地理学业水平测试也有一定的测评标准，也就是考试大纲，但是我国的考试大纲相对比较宏观，一般只列出考试的知识要点。例如《广东省2013年高考文科综合（地理）考试大纲》对“宇宙中的地球”这一模块考查的知识内容是“地球所处的宇宙环境”、“太阳对地球的影响”、“地球的地理意义”、“地球的圈层结构及各圈层结构的主要特点”这四个部分，但是考试大纲中对这四个部分内容的具体能力水平要求并没有详细的说明，这样就容易导致在试题设计中出现与考试大纲不相统一的超出学生能力水平的偏、难等试题的后果。而TIMSS 2011地球科学评价框架详细说明考查的知识内容，并且说明了对应的这些知识内容应考查学生怎样的能力，所以是一个比较细致的评价标准。在评价标准这一方面，我国的中学地理学业水平评价可以借鉴TIMSS的评价标准，在标准的制定方面应该更具体和明确，试题的设计应严格遵循评价标准的要求。

[1] 何光峰. 国外基础教育教学质量监控与评价及其特点分析[J]. 现代教学, 2010(8): 75-77.

[2] 段戴平, 林长春, 李新发. TIMSS 2007科学课程学业成就评价述评及启示[A]. 中国教育学会科学教育分会大学工作委员会. 第五届全国科学教育专业与学科建设研讨会会议论文集[C]. 中国教育学会科学教育分会大学工作委员会: 2009. 7.

[3][4] IEA.TIMSS 2011 Science Framework [EB/OL].

http://timssandpirls.bc.edu/timss2011/downloads/TIMSS2011_Frameworks-Chapter2.pdf, 2013. 6.

[5][6][7][8] IEA.TIMSS 2011 User Guide for the International Database Released Items Science-Eighth Grade[EB/OL].

http://timssandpirls.bc.edu/timss2011/internationalreleased-items.html, 2013. 6.