NAP-SL科学探究能力评价特点及对我国科学素养测评的启示

熊佳羽 姚宝骏

(江西师范大学生命科学学院 南昌 330022)

The National Assessment Program-Science Literacy(以下缩写为NAP-SL)是澳大利亚监测和评估学生科学素养方面的成就水平体系，NAP-SL在2003年首次举行，在2006年、2009年、2012年和2015年进行了多次评估，其主要目的是监测和报告澳大利亚实现高标准科学素养的总体进展情况。澳大利亚汲取了国际学生评价项目的优点，结合自己国家的特色制定了NAP-SL评价试题，从全国范围评估本国学生科学素养水平，根据结果报告分析学校科学教育存在的问题和实现高标准的科学素养的进展。通过分析澳大利亚NAP-SL评估框架的特点，学习其成功的经验，对我国进行教育改革和制定评估框架有重要的价值和意义。

1 NAP-SL科学探究能力评价特点分析

1.1 对科学探究过程循序渐进的评价 科学探究过程是一个连贯的过程，因此NAP-SL在考查学生的科学探究能力时也是连贯的，试题是按照一般的探究活动的程序逐步呈现的，最终的目的是解决一个问题。单元主题的背景材料根据考查的能力不同而不同，简单的试题考查科学探究活动中的一部分能力，如提出问题和分析数据的能力;复杂的试题综合考查学生的多种能力。

1.1.1 例1“番茄种植” 一个农民想要种植出果实

更多的番茄植物。他决定测试两种方法。方法一： 买种子并增施更多的肥料到土壤；方法二： 从他最高的番茄植株上保留种子，第二年种植这些种子。

表1 方法一的结果

(1) 附有番茄果实的植株的平均重量大多由番茄和叶子组成，方法一的结果见表1。圈出你认为有更多叶子的番茄植物组，并使用方法一的结果来解释你的答案。

□A组 □B组

(2) 方法二中，农民从他的最高的番茄植株(高130cm)收集种子。他种下种子，测量从种子长出来的植株的高度。结果见图1。

图1 方法二的结果

请根据图1回答： ①种子长出了多少植株？②最高的番茄植株是多高？③说出农民需要收集的另一条信息，以确定两种种植方法中哪一种更好。

1.1.2 例2“液体的蒸发” 卢卡放一杯水在床边打算晚上喝。他晚上并没有喝水，但是他发现几天之后水杯里的水变少了。卢卡知道那是因为水蒸发了。

(1) “蒸发”是指从_______到_______的变化。

(2) 以下哪些是蒸发的例子？

□冰融化成水

□混凝土上的湿脚印消失

□水中的糖消失了

□太阳下晒干衣服

(3) 卢卡想要知道水和柠檬汽水哪个的蒸发速度更快。他把100mL的水放在杯子里，把100mL的柠檬汽水放在碗里。卢卡把两个容器都放在窗边放置五天，然后比较两个液体的体积。描述卢卡的实验中的一个影响实验公平的因素。

(4) 在科学中，组织一个公平的实验是非常重要的。为什么这个是必要的？

(5) 卢卡改进了他的实验方案，他每天早上九点都测量容器中水和柠檬汽水的体积，并记录在表2中。实验结束时，水杯中的水蒸发了多少？

表2 水和柠檬汽水各自五天的体积变化

(6) 从卢卡的实验中你可以得出什么结论？

(7) 卢卡的实验结果表明放置的第三天液体的蒸发量比其他天都多，请说出造成这种现象的一个原因。

通过上述的例题可以看出，“番茄种植”主题中的试题重点考查学生分析和处理实验数据的能力。(1)题考查学生根据实验得到的数据解释隐含在数据中的信息的能力，(2)①和②题考查学生分析表格形式的数据的能力，(2)③题考查学生考虑实验影响因素和完善实验数据的能力。“液体的蒸发”这个主题的试题较复杂，是一系列的考查。(1)题和(2)题考查学生分析已经确定的问题中的变量和因素，这是科学探究的第一步；(3)题考查学生在设计实验的过程中控制自变量和无关变量的能力，(4)题考查学生对实验设计中等量原则的看法，(5)题考查学生处理提供的实验数据的能力，通过数据的分析能够得到哪些信息，学生设计实验的能力是建立在提出问题、作出假设的基础之上的；(6)题考查的是得出实验结论的能力，(7)题考查学生具体分析影响实验的因素的能力，并且具体分析该因素是如何产生影响的，这是建立在整个实验的基础之上的分析。七道试题在一个生活情境下按照科学探究的过程逐步呈现，整个过程是循序渐进、环环相扣的，学生根据提示材料逐步深入的解决问题，这个过程与我们日常解决问题的步骤相符合。对科学探究过程循序渐进的评价，不仅能够让学生感觉到科学探究的一般过程是如何有序进行的，而且让学生学会了解决问题的方法和程序，培养学生解决问题的能力。评价试题不再单纯地以考查学生为目的，而成为培养学生科学探究能力的另一种方法和手段。连贯的考查可以帮助学生学习科学探究的一般过程。

1.2 对科学探究能力具体细节的评价 NAP-SL从科学思维和科学推理能力的角度考查学生的科学探究能力，将科学探究能力分为3个部分： 提出有调查性的问题和合理的假设，设计实验收集证据；分析和处理数据得出结论，交流结果；用科学知识解释自然现象和有关的报告(表3)。A部分考查学生复杂的生活情境中提出有调查性的问题，并选择一个问题作出科学合理的假设，根据作出的假设选择实验的自变量，为了探究自变量对实验的影响，控制其他变量对实验的影响，收集数据；B部分考查学生从数据中解释现象和得出结论的能力以及与同伴交流的能力；C部分考查学生用科学知识和理解来描述和解释自然现象和报告的能力。

表3 科学探究能力的要求和具体内容

科学探究活动是个具体的过程，能力是通过学生的表现来评价的，想要详细评价学生的探究能力，就要制定详细的表现要求。NAP-SL对具体细节的评价主要有以下两点： ①细化提出问题、设计实验和解释现象等的具体要求。对基本能力要求提出更多的细节，并且都体现在试题中。②细化评分要求中的回答示例，评分要求对学生的能力具体到回答问题的表述上，学生准确表述问题、作出正确合理的解释才算是达到了能力要求。考查学生分析数据后得出结论的能力时，学生的回答必须是通过数据分析得到的结论而不是实验的结果，对结论中变量之间的关系要表述清楚，这样才算达到了得出结论的能力要求(表4)，细化评分要求不仅可以让教师在评价时有标准的参照，评判更加准确，而且可以培养学生的创造性思维。

表4 “液体的蒸发”第(6)题评分要求中的回答示例

1.3 实践操作和纸笔测验相结合的综合评价 科学探究能力主流的评价方法： 观测、工作单和纸笔测验。纸笔测验中，学生不用进行实践操作，只是用纸和笔在试卷上作答，这种方法操作简单，消耗的成本低，使用范围广，因此，大多数科学探究能力的评价都是采用纸笔测验。NAP-SL测试包含两个部分： 纸笔测验和实践操作任务。在实践操作任务中，学生被分成小组，根据教师呈现的实验步骤进行实验操作、收集数据，再根据教师的引导性提问，分析数据、得出结论并对探究活动的科学原理进行深入分析。实践操作任务中，使用的实验器材是很容易获得的，这为探究活动的开展创设了便利，不会因为条件简陋而不能开展探究活动；学生接触的探究活动不多，对探究活动的过程不熟悉，因此教师在实践活动中要给予适当的引导和示范，学生才能够有序地进行实践探究活动的各个环节；任务结束后学生需要完成有关实验操作的表格，教师根据表格判断学生实验完成的情况，再结合学生在实验操作过程中的表现进行综合评定。

实践操作任务的本质就是框架性引导工作单的评价方法，这种评价方法的效度明显高于纸笔测验[1，2]，将纸笔测验和实践操作结合，从两个角度来评价学生的科学探究能力比单纯的纸笔测验结果更加全面、具体、公平。

2 NAP-SL对我国科学探究能力评价的启示

2.1 评价不是目的而是培养学生能力的手段 科学探究的评价应该是一系列的考查，以解决某个实际的问题作为出发点，在过程中通过一连串的问题来评价学生的科学探究能力，问题的设置是逐步推进的。这样的连贯的试题可以帮助学生认识过程的整体性，激发学生解决问题的欲望，从而对科学探究活动有完整的认识，进而产生兴趣。评价应该也作为一种培养学生能力的手段，而不是单纯地为了评价而评价。

2.2 评价的内容力求具体化和标准化 应该制定评价内容的具体要求，对科学探究过程的各个阶段都提出详细的考查标准；评分要求做到全面详细，学生可能回答的方面和答案的示例要详细列举出来，教师在评价的过程中就有参照，不会做出模棱两可的判断，对学生的评价就更准确。具体详细的评分标准在一定程度上保证了评价的公平性和准确性，也让科学探究能力的评价更加趋于统一的标准。

2.3 评价形式应从一元走向多元 实践操作任务比单纯的纸笔测验能够观察到更多的信息，如学生的观察、收集数据、整理数据、减少实验误差、操作实验器材的能力等[3]。

教师在教学评价时，可以选择简单的、可操作性高的探究小实验对学生实施评价。实践操作任务不仅对学生的能力要求更高，而且对教师的教学组织能力的要求也更高。教师可以更加全面地了解学生的水平，也对培养学生科学探究的兴趣有极大的帮助。