“宏观辨识与微观探析”素养测评框架的构建

童文昭　杨季冬　王后雄

摘要： 基于PISA测评框架的理解，从测评目标、测评内容、测评路径等三个角度阐述学科核心素养测评框架的构建思路，结合“高考评价体系”的解读，界定以必备知识为基础、以关键能力为重心的测评目标。根据课程标准对“宏观辨识与微观探析”素养的要求，从情境、知识、能力等三个维度厘清测评内容，构建价值、情境、知识、能力四位一体的测评路径，并制订“宏微结合”素养的相关评价指标。

关键词： 核心素养; 测评框架; PISA; 高考评价体系; 宏观辨识与微观探析

文章编号： 10056629（2020）08007406

中图分类号： G633 8

文献标识码： B

2017版课程标准的颁布意味着作为“另一只靴子”的核心素养评价如何落地成为当前亟待解决的问题，而2019年发布的“中国高考评价体系”，使得这一问题的解决有了明确导向。那么，核心素养测评要测什么？又该怎么测？一线教师对素养测评既有概念认识上的不解，也有实践操作上的困惑。

1  素养测评的国际经验与测评框架

对于我们来说几乎是“全新的”素养测评，国际上有一些较为成熟的评价项目和方案。就“科学素养”测评而言，常见的有国际学生评价项目（PISA）、国际数学和科学评测（TIMSS）、美国国家教育进展评估（NAEP）等。在测评的目的和内容上，TIMSS与NAEP较为类似，旨在评估课程的实施情况及学生的学业质量，重点测查与课程相关知识、技能和概念的掌握情况。PISA则突出对广义“素养”的测量目的，侧重于评估学生在解决日常生活情境中的问题时运用相关知识并做出良好判断和科学决策的能力[1]。因此，PISA测评在知识背景和问题情境上要广泛得多，不仅仅限于学校课程。由于本文背景是基于课程标准的素养测评，因此在测评内容的界定上与TIMSS、 NAEP的“基于课程”更为接近，但在测评目的上又更倾向于PISA的“基于真实情境的知识应用”，所以本文所述核心素养测评的内涵趋近于“基于学校课程的PISA测评”。实际上，此次课程标准的修订也与PISA测试有密切的关联，因此，PISA测评对探索学科核心素养测评有较高的参考和借鉴价值。

上述测评项目中，无论是PISA、 TIMSS还是NAEP，均提出了一个用于指导和完善整个项目评价体系构建的“测评框架”（framework）。这个测评框架的主要意义是“对评价的目的、测量的具体内容和要求的表述和界定”[2]，厘清所要测量的核心素养的维度和内涵，为后续测评工具的开发提供方向、原则和依据。以PISA2015测评框架为例，该框架从能力、知识、态度、情境等四个方面阐释了科学素养的测评目标、测评内容、测评路径（如图1[3]所示）。框架首先将“科学素养”定义为“一个具有反思意识的公民参与科学事务并提出科学见解的能力”[4]。根据这一定义，框架又将科学素养分成三类科学能力（解释现象、科学探究、解读数据和证据），进而提出具备这些科学能力所需要的三类科学知识（内容性知识、程序性知识、认识论知识），并根据这些科学知识产生及应用的场景和价值，界定了情境维度和态度维度的测评内容。为了更准确地把握科学素养的测评目标，测评框架还对上述四项测评内容提出了具体的评价要求，特别是对“科学能力”和“科学知识”这两项核心内容的测试要求进行了分门别类的描述（如表1[5]所示）。

科學地解释现象（1） 回忆、应用适当的科学知识

（2） 识别、使用和形成解释模型并表述

（3） 做出并证明合理的预测

（4） 提供解释性假设

（5） 解释科学（知识）对社会的潜在影响

2  “宏微结合”素养测评框架的构建

通过上述PISA测评框架的阐释，我们不难发现若借鉴PISA构建学科核心素养测评框架，其关键是要界定并厘清学科核心素养在测评目标、测评内容、测评路径三个方面的内容。下面以“宏观辨识与微观探析”素养（以下简称“宏微结合”）为例，对测评框架的构建进行分析和说明。

2.1  测评目标

测评目标的界定是为了在概念认识上回答文章开头提到的核心素养测评“测什么”的问题。因此，构建基于标准的素养测评框架，首先需要为之界定一个适合于量化评估的表述。对此，与PISA把“科学素养”转化为易于量化评估的三类“科学能力”、“科学知识”类似，高考评价体系在关于“四层”考查内容的阐释中将“学科素养”定义为“学习者在面对生活实践或学习探索情境中的问题时，能合理运用科学思维方法，组织和调动相关学科知识、学科能力，高质量地认识、分析、解决问题的综合品质”，并通过“四层”（核心价值、学科素养、关键能力、必备知识）之间的相互关系（见图2），确定学科素养评价的两个基础支撑——关键能力和必备知识[6]。

由于关键能力和必备知识是“学习者在认识、分析、解决问题所必须具备的综合学科能力和学科知识”，涉及广泛而繁多。为此，高考评价体系将“关键能力”分为三类： 知识获取能力、实践操作能力、思维认知能力。为进一步明确这三类“关键能力”在化学学科领域的内涵，单旭峰[7]根据化学课程标准及教育测量理论，将高考评价体系中的学科素养、关键能力进行了学科梳理，最终把化学考试评价中的关键能力概括为四类： 理解与辨析能力、分析与推测能力、归纳与论证能力、探究与创新能力。这四类化学关键能力包括高考评价体系的关键能力和学科素养、课程标准中的核心素养之间的对应关系如图3所示。基于以上认识，笔者

将“宏微结合”素养测评的主要目标界定为： 在测评情境的引导下，评价“宏微结合”素养的必备知识在理解与辨析、分析与推测、归纳与论证等方面的能力表现。

2.2  测评内容

根据上述测评目标的分析和界定，可将学科素养的评价内容确定为情境、知识及能力三个维度。

2.2.1  情境维度

化学学科的真实情境主要源自化学知识的产生和应用背景。从知识的产生背景看，学生的化学知识主要来自课程、化学史、化学前沿科研成果等;从知识的应用背景看，主要包括化学与生活、生产、科技、环境、社会等方面的关联。由于“宏微结合”主要涉及物质结构、性质及变化等方面的知识，因此从知识的切合度考虑，学科情境主要围绕上述知识进行挖掘。例如，从课程角度分析，与物质结构及变化相关的基本概念与原理、元素化合物知识、实验探究，以及化学史中人类对物质性质和结构的认识历程（如苯的结构发现史）等，都是承载“宏微结合”素养的真实情境素材。因此，综合学科情境来源特点及测评设计的要求，根据学生对真实情境信息的实际感知，我们可将上述情境按陌生程度分成从熟悉到陌生的三类情境，即课程情境、生活情境、生产情境（见表2）。

需要指出的是，在情境内容的价值取向上，PISA和高考评价体系都提出了相应的要求。PISA强调在特定情境中进行能力与知识的评价，这些特定情境主要指科技在健康、资源、环境、危害、科技前沿等与现实生活密切相关的应用场景。而高考评价体系则从育人价值和功能的角度提出了要求： 一方面，要求情境必须反映学生在未来学习探索、生活实践中可能遇到的需求，体现情境的真实性和实用性要求，这一点与PISA较为类似;另一方面，要求情境必须体现核心价值的引领作用（见图2），确保在道德品质、科学思想、情感态度、价值观念等方面的正确导向。根据这些要求，我们在进行测评设计时，应选择那些与学生未来学习和生活紧密相关，且能体现学科“正能量”、突出化学“为人类所利用、造福人类”等学科价值的素材。

2.2.2  知识维度

知识作为解决问题的工具，既是能力评价的基础，也是素养评价的主要内容。由于字词是构成文本内容意义的基本单元，为准确理解和把握文本内容的核心思想和内涵，厘清“宏微结合”素养所涵括的知识要义，本文采用词频分析法，对课程标准中与“宏微结合”素养有关的文本内容进行词频分析。分析结果显示，“学科核心素养”“课程目标”“学业质量”和“附录1”等四处关于“宏微结合”素养的描述文本合计1190字符、152个词条，在剔除标点及无实际含义的词条后，出现次数大于4的有26个词条（见表3）。其中，宏观、变化、性质、反应、现象合计58次;微观、结构、组成、微粒、原子合计47次;认识、说明、运用、分析、描述、解釋、预测合计46次;符号、表征合计15次。

从上述词频结果可以看出，课程标准对“宏微结合”素养的知识维度内容可划分为三大类： （1）宏观变化类知识，主要包括反映物质及其变化的宏观现象、特征;（2）微观结构类知识，主要包括反映物质及其变化的微观组成、结构;（3）符号表征类知识，主要包括反映物质及其变化的各类化学符号与表征方法。结合当前化学课程体系，可进一步梳理出这三类知识的具体内容（见表4）。

宏观变化类微观结构类符号表征类

●常见元素及其化合物（无机物、有机物）的性质，以及这些性质在实验、生产、生活中所表现出的现象及特征

●基于元素周期律、氧化还原反应、离子反应等物质变化规律推断物质的变化、产生的现象和结果●构成微粒： 分子、官能团、原子、离子、质子、中子、电子

●微粒间作用力： 核力、核对电子引力、化学键、分子间作用力、氢键

●微粒空间分布： 原子结构、核外电子排布、分子的空间构型、晶体的空间结构、晶胞●组成符号： 元素符号、离子符号、化学式、分子式

●结构符号： 原子结构示意图、电子排布式、轨道表示式;电子式、结构式、结构简式、结构模型、分子空间构型、价电子对构型;晶胞（图）

●变化符号： 电离方程式、离子方程式、化学方程式

2.2.3  能力维度

从图3所示核心素养与关键能力的对应关系可知，不同核心素养对应的关键能力各有不同。例如，由图3自上往下梳理，可知“宏微结合”素养对应的关键能力包括“理解与辨析、分析与推测、归纳与论证”三类。但若结合各类关键能力的内涵（见图4[8]）分析，便会发现这些素养与能力的对应关系中又有所侧重。例如，“分析与推测能力”主要针对物质结构、性质、反应、现象等方面的分析和推测，显然这些内容与“宏微结合”素养内涵接近，侧重于对该素养的考查。因此，关于“宏微结合”素养测评的关键能力维度内容，本文主

要以“分析与推测能力”为核心进行分析和梳理。

为能准确把握“宏微结合”素养的关键能力内涵，我们可从课程标准对该素养的描述进行分析。课程标准将“宏微结合”素养定义为“能从不同层次认识物质的多样性，并对物质进行分类;能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成‘结构决定性质的观念;能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题”[9]。这一定义分别从知识角度（物质的组成、结构、性质、变化）、思维角度（宏微结合）、观念角度（结构决定性质）提出了考查要求。由于“宏微结合”是体现学科思维与观念的核心素养，因此“宏微结合思维”与“结构决定性质观念”应当是“分析与推测能力”的考查重点。

所谓“宏微结合”思维，就是要求能从“宏观到微观”“微观到宏观”两个互逆的角度去认识物质及其变化，而“结构决定性质”观念则是“宏微结合”思维的深度理解和综合应用。因为学科观念是对学科的总观性认识，表现为一种“下意识”的自觉性思维，是体现学科本质的思维提炼的成果，具备分析、综合、评价、创造等高阶思维的特征。而“结构决定性质”体现的正是化学学科本质（认识物质和创造物质）的一种总观性思维。因此，“结构决定性质”观念的考查可通过提高“宏微结合”思维综合程度的方式加以实现。例如，在测评任务中提高情境的陌生度、增加信息的来源和不确定性、增大问题的复杂度等等。基于以上认识，结合“分析与推测能力”内涵，可将“宏微结合”素养能力维度内容概括如表5所示。

思维类型能力表现

宏观→微观判断结构： 能根据物质的宏观变化和现象分析，判断物质的微观组成和结构

微观→宏观分析性质，预测现象，推断结果： 能根据物质的微观组成和结构，预测、推断物质的性质、变化的现象和结果

宏微结合观念性思维体现： 能基于“结构决定性质、性质反映结构”的观念，综合微观和宏观层面的认识，对物质结构、性质、变化、现象等方面的问题进行分析、解决和评价

2.3  测评路径

为更好地解决文章开头提到的核心素养“怎么测”的问题，有必要基于前述的测评内容构建一个逻辑清晰的测评路径，其核心则是厘清情境、知识、能力三者之间的关系，为测评设计提供逻辑上的解决方案。对此，笔者分别从PISA框架和高考评价体系两个角度进行分析。

在PISA框架中，科学知识被视为科学能力的构筑基础。根据解决问题时的实际需要，PISA将科学知识分为三类，它们与三类科学能力相对应且各有所侧重。例如，“科学地解释现象”这一科学能力所侧重的更多是“内容性知识”基础，而“设计与评价科学探究”和“科学地解释数据和证据”这两类科学能力则更多地依赖于“程序性知识”和“认识论知识”基础。因此，知识的掌握情况将直接影响能力水平状况。在情境与知识、能力的关系上，PISA将情境界定为知识应用的场景，用于展现被测者在特定情境中解决问题的能力表现，且不同类型的情境还与被测者的年龄、学段相关，即与能力层级相关。这说明，情境不仅要与知识应用紧密融合，还要与能力水平层级相对应。

在高考评价体系中，知识与能力的关系可从图2所示的“四层”的关系上理解。如前所述，学科素养以关键能力和必备知识为支撑，而必备知识又是关键能力的基础。因为只有先掌握知识，才可能运用知识去解决问题，此时才表现为能力。因此，在关键能力学科化的过程中，必然以学科知识为基础。在情境与知识、能力的关系上，“四层”和“四翼”两个方面都进行了说明：“四层”方面强调情境要融入核心价值观念，以突显学科本质价值、育人价值及社会价值的引领作用;“四翼”方面则从测量评价的角度，将情境的设计与考查要求（基础性、综合性、应用性、创新性）进行关联。可以看出，情境既是将知识、能力、态度与价值观联结在一起的纽带，也是实现“价值引导、素养导向、能力为重、知识为基”的综合考查载体[10]。

此外，课程标准也提出了素养导向的命题原则——以真实情境为测试载体、以实際问题为测试任务、以化学知识为解决问题的工具[11]。这些原则既明确了素养测评任务的构成要素，也明确了情境、知识等要素在测评中的功能定位。通过上述分析，我们可将“宏微结合”素养测评的逻辑归结为： 以核心价值引领的情境为载体，以“宏观变化”“微观结构”“符号表征”三类知识为支撑，通过特定情境中的物质结构及其变化问题，评估学生运用知识工具解决问题时所展现的关键能力水平。基于这一逻辑，我们可构建出如图5所示的“宏微结合”素养测评路径。

3  基于测评框架评价指标的制定

评价指标的制订是测评设计的关键一环，也是构建测评框架的主要目的之一。根据上述测评框架，“宏微结合”素养的评价指标分为能力、知识和情境三类指标。设计三类评价指标的目的，一方面是方便后续测评工具的设计，使得测评工具对素养的测查更为精准;另一方面是方便测评结果的解释，由于能力是思维和知识的综合体现，而知识既是能力的基础，也是思维的载体。能力表现不佳，可能是思维方式存在问题，也可能是知识理解出了问题。因此，根据不同的评价指标可对素养测评的结果作进一步诊断和解读。

课程标准中的“学业质量水平”是学业质量评价的主要依据，也是核心素养评价指标制订的重要依据。为能更全面地把握核心素养各级水平的评价要求，本文在“学业质量水平”的基础上，将课程标准附录1中的“素养水平划分”作为补充，融合应用。具体指标的制订步骤如下。

步骤1： 形成素养评价细则文本。首先将“学业质量水平”各级水平中属于“宏微结合”素养的内容剥离出来，然后再将“素养水平划分”中“宏微结合”素养各级水平对应并入，形成一个四阶水平的“宏微结合”素养评价细则文本。

步骤2： 确定能力评价指标。根据测评框架对能力维度内容的界定，从上述评价细则文本中，分宏观→微观、微观→宏观、宏微结合三类，挑出属于“分析与推测能力”的表述，形成一个“三类四阶”的能力评价指标。

步骤3： 确定知识评价指标。根据测评框架对知识维度内容的界定及上一步确定的能力指标，从评价细则文本中挑出宏观、微观、符号三类知识，并结合各级水平对应学段课程，挑选与三类知识相关的内容，形成一个“三类四阶”的知识评价指标。

步骤4： 确定情境评价指标。情境指标主要是指与能力水平相匹配的情境活动指标。这里的“情境活动”，高考评价体系的定义为“在情境中解决问题或完成任务的活动”，根据情境的复杂程度分为简单和复杂两种类型[12]。由于如前所述，情境的陌生程度也是影响“在情境中解决问题”的主要因素，因此，在综合考虑复杂度和陌生度的基础上，本文将情境评价指标按水平1到水平4依次设置为“简单熟悉”“简单陌生”“复杂熟悉”“复杂陌生”。

根据上述步骤制订的“宏微结合”素养评价指标体系如表6所示。

标宏观能对常见物质及其变化进行宏观描述，包括物质的组成、性质、宏观特征、实验现象、反应类型等能描述常见元素、典型物质的共性、特性、变化规律;能根据实验现象归纳物质及其反应的类型能从组成、性质等方面说明无机物和有机物的多样性;能从不同的宏观视角对化学反应进行分类能基于物质性质提出物质在生产、生活和科学技术等方面应用的建议和意见

微观能从质子、中子、电子、核力、核对电子引力、核外电子排布等方面描述原子结构模型能从构成微粒、官能团、化学键等方面对常见物质的微观结构进行描述能从原子、分子、晶体等层面分析物质的构成微粒、微粒间作用力、微粒空间分布能从构成微粒、微粒间作用力、微粒空间分布等多个角度综合分析、推测、描述和解释物质的微观结构

符号能运用化学符号描述常见物质及其变化能运用微粒结构图示描述物质及其变化的过程能采用模型、符号等多种方式对物质的结构及其变化进行综合表征能选择简明、合理的表征方式对化学变化的本质和规律进行描述和说明能力指标宏观

↓

微观能根据元素性质判断原子结构及特征;能根据物质宏观特征对物质及其反应进行微观描述能根据元素性质递变规律推断原子结构的变化规律;能根据实验现象，对典型物质及其变化的微观原因进行分析和推测能从原子、分子水平分析常见物质及其反应的微观结构及变化特征能在物质及其变化的情境中，依据需要选择不同方法，从微观角度对物质及其变化进行分析和推断微观

↓

宏观能运用原子结构模型说明典型元素的性质;能联系物质的组成和结构解释宏观现象能从原子结构角度说明元素的性质递变规律;能从物质结构角度说明同类物质的共性和不同类物质性质差异的原因，解释物质性质的变化规律能从物质的组成、官能团、结构微粒、微粒间作用力等多个视角说明物质性质的差异;能分析物质变化和能量转化与物质微观结构之間的关系能根据物质的类别、组成、微粒的结构、微粒间作用力等说明或预测物质的性质和可能发生的变化，评估所做说明或预测的合理性宏微。

结合能从物质组成、性质、构成微粒等多个方面解释或说明化学变化的本质特征能从宏观（组成、性质等）和微观（构成微粒、官能团、化学键等）的角度说明化学变化的本质特征和规律能运用宏观、微观等方式描述、说明物质变化和能量转化的本质和规律能从宏观与微观、定性与定量等角度对物质变化和能量变化进行分析和说明

参考文献：

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[2]梁润婵. TIMSS、 PISA、 NAEP科学测试框架与测试题目的比较研究[D]. 桂林： 广西师范大学硕士学位论文， 2009.

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[6][10][12]教育部考试中心. 中国高考评价体系说明[M]. 北京： 人民教育出版社， 2019： 21～30， 36， 37.

[7][8]单旭峰. 基于高考评价体系的化学科考试内容改革实施路径[J]. 中国考试， 2019， （12）： 45～52.

[9][11]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 3， 78.