基于思维型教学理论的科学课程核心素养测评工具研发

王碧梅

人才质量的提高，科学技术的发展，既是社会发展的需求，也是教育教学实践的根本要求。教育教学实践，尤其是科学课程教学对于国民科学与技术素养的提高起到了奠基性作用。自2016年“中国学生发展核心素养”发布后，掀起了教育教学改革的又一浪潮，大量教学实践将教学目标转为学生核心素养的培养，众多学者和一线教师也在积极探索学生核心素养培养的路径，然而却不能对目标的实现程度进行准确判断。基于此，本文将重点介绍思维型教学理论指导下的科学课程核心素养测评工具的研发与实施。

思维型教学理论对课程核心素养测评工具研发的意义

新时代的教学注重学生核心素养的培养，而思维型教学的目标便是指向核心素养。思维型科学课堂教学理论由胡卫平（2002）[1]提出。该理论是以林崇德的“思维的心理结构模型”[2]和“好思维（goodthinking）”为基础，强调在教学中教师应该做到“5个关注”。

关注学生对知识的深度理解，对方法的灵活应用

思维型教学理论强调在学习过程中学生思维的积极、主动参与，并且能有批判意识，既能做到“学思结合”“察类明故”，又能有“尽信书不如无书”的深度思考。深度思考有利于学生对知识的深度理解。然而对知识的理解不能停步于书面，而应践行于实践。故思维型教学理论还强调学生对知识的应用迁移，能够从一般知识迁移到特殊知识，从一般问题迁移到典型问题，真正做到“学—思—行”合一。这一理念与科学课程核心素养提倡“科学观念与应用”的内涵密切吻合。

关注学生高阶思维的培养

思维型教学理论“以思维能力的培养为核心，引领核心素养的协调发展”[3]。在思维能力中，该理论重点强调学生批判思维和创新思维能力的培养。学生对知识的深度理解需要以一般思维为基础，以高阶思维为核心。在学习过程中，学生要对知识进行深度学习，就需要做到“大疑”，因为“大疑”是“大悟”的核心。同时又不能被先儒的知识轮廓所禁锢，应该有“各持一说，以争鸣于天下”的创新精神。思维型教学的这一理念与科学课程核心素养的“科学思维与创新”素养相吻合。

关注学生合作与交流能力的培养

合作与交流能力是21世纪人才综合竞争力的重要指标，也是检测教学目标落实与否的重要依据。合作与交流能力中包含的关键能力便是思维能力。如何实现与他人的高效合作和有效沟通，关键都在于思维能力。教师的教学组织与实施是在与学生的合作与交流之间进行，学生知识的学习也是在与自我和他人的合作与交流之间进行。因而，教学要关注学生合作与交流能力的培养。这一理念也与科学课程核心素养提倡的“科学探究与交流”素养相一致。

关注学生内驱力的激发和学习力的培养

思维型教学理论关注学生学习力的培养，强调教学过程中激发学生的内在学习动机和培养学生的自主学习能力。学习动机是学习的源泉，而内部动机是最持久和稳定的动机，思维型教学强调创设真实情境，引发学生的认知冲突，进而激发学生的内在动机。同时，又强调学习过程中要以知识的自主建构、过程的自我监控为要旨，培养学生的学习力。这一理念完全符合科学课程核心素养的“科学责任与态度”素养。

关注学生创新素质的发展

在经济合作与发展组织（OECD）制定的《学习罗盘2030》和世界经济论坛制定的“教育4.0全球框架”中都从不同角度提出创新对于未来教育的重要性。教育强调创新，教学关注创新，学习的本质是思维，而创新的核心是思维。思维是创新的核心，是学生核心素养发展的基础。思维型教学理论强调思维，科学课程核心素养也强调思维。可知，二者在思维的重要性上达成共识。

基于思维型教学理论研发科学课程核心素养测评工具

学生科学课程核心素养测评维度的确定

学生科学课程核心素养测评维度研制的依据包括：各国科学教育标准、小学科学课程标准、科学核心素养、科学教学和学习科学的本质、PISA测试、TIMSS测试等。通过对上述依据采用文本分析，发现：①学生探究能力的重要性;②注重学生问题解决能力、思维能力、科学学习能力、识图能力、推理能力等的培养;③基于证据的解释或对现象的描述;④对所学知识的迁移应用;⑤了解和理解相关科学事实、概念、原理等;⑥培养学生的交流合作能力;⑦能够识别并提出科学问题;⑧了解实验设计的原则，了解数据精确度的重要性;⑨注重科学、技能、社会、环境的相互联系;⑩学生对科学技能、方法的掌握和使用。这10个要点是上述依据共同关注的维度，故在学生科学课程核心素养测评维度开发中将其凝练为以下3点：①“大概念”“核心概念”“相关概念”的教学和学习;②科学推理、科学研究、科学论证等能力的掌握和使用;③科学思维能力的养成。

学生科学课程核心素养测评试题的构成

以上述维度为指导，结合学生学习的过程和知识形成的过程，遵循科学知识的逻辑顺序，研制了学生科学课程核心素养测评试题，该试题采用纸笔测试方式，总共有7道大题。这7道大题的题项涉及到科学知識、概念、原则、科学问题的提出、科学探究能力、推理能力、科学思维能力几个方面。经过检测和分析，7道大题均满足以下3个条件：①试题内容需符合学生的认知水平;②试题难易程度适当，且具有很好的信效度、区分度;③试题能反映学生的科学核心素养和能力水平。

“思维源于问题，问题起于情境”[4]。情境的创设是学生科学学习和探究兴趣激发的首要环节，也是科学推理和论证的重要线索，更是迁移应用的逻辑起点。故试题采用情境测试的模式，先给学生创设一个情境，在情境中给学生提供一些不完全的线索，让学生根据情境中的线索解决相关问题。创设的情境都是与学生日常生活密切相关的情境，因为“科学探究能力评价的关键应该是创设情境，考查学生在具体情境中‘使用’而非‘识别’探究技能的能力”[5]。量表的情境如下。

星期天，莱西、辛巴、朱莉、安妮和丹尼5个小朋友一起去参观海洋世界，他们在海洋世界里，认识了很多海洋生物，有海龟、海豹、乌贼、海豚、珊瑚、扇贝、牡蛎、海带、水草等。此外，他们还认识了很多海底岩石。为了探索海洋世界的神秘，5个小朋友合作记录了所观察到的海洋动物，将其整理成表格，并上网查找了相关知识。但是在探索过程中，他们遇到了很多问题，你能帮助他们解决这些问题吗？

情境中的海洋世界是小朋友都比较熟悉的一个娱乐场景，与学生的日常生活实际是比较接近的，在这样比较熟悉的场景中设置相关问题，既便于学生理解问题发生的情境，也便于学生理解问题的相关内容和侧重点。基于这样的问题情境，设计了7道大题的内容。

第1题：请根据表中信息回答：①墨鱼吃什么？②所有用鳃呼吸的海洋动物都是否还具有其他共同的特征？如果有，是什么？

这道题考查的是学生对图表中信息的观察能力和识别能力，看图能力是小学《科学》4年级下册的相关内容，研究选择的样本是5年级学生，因此，这一能力的测量对于他们而言应该是相对比较简单的，而这个问题的答案在相对应的表格内就能找到相关信息。不过第1道题的第2个小问题除了测试看图能力外，还涉及到了对图表信息的整理加工能力，因为这个题的答案，不能直接从图表中找到相关信息，需要将图表中涉及到的信息进行整合，进而推理出答案。

第2题：表中的信息，并未填写完整，请根据下面提示，将信息补充完整：①贝壳是软体动物;②海龟以海藻为食。

这道题考查的是学生整理信息的能力，题项中给出了相对应的信息，学生需要将这些信息填写到想对应的表格中，这道题与第1道题是相互联系的，第1道题是在图表中寻找归纳相关信息，第2道题是在图表中填写、整理相关信息，虽然都是看图解决问题的能力，但是在分支能力上又各有侧重。

第3题：请根据表中给出的海洋生物的捕食信息，绘制食物链。

这道题主要考查学生3个方面的知识与能力。一是结合前面的看图整理识别信息的能力，让学生在图表中寻找到与问题相关的信息。二是相关科学知识、概念、原理。食物链是小学《科学》5年级上册的内容，学生学过这方面的知识就会清楚地知道食物链必须有生产者，而生产者一般都是绿色植物，但是图表中并没有给出绿色植物，而这一信息的获得必须依赖于第2道题的内容。所以这道题也是在第2道题的基础上创设的情境问题。三是图形绘制能力。食物链是一个通过吃与被吃的关系，将生物与其他生物之间紧密联系起来的一种形态，这种形态有着独特的序列方式，而这种序列方式就是表明生物之间关系的一种方式，因此，如何绘制出这一关系也是本题考查的另一个重点。

第4题：请根据材料内容和表中信息，对海洋动物进行描述。

该题考查的是学生的交流能力、信息汇总能力和描述能力。通过书面形式，让学生将图表中的信息进行汇总、凝练，并使用相关科学词汇和术语描述出图表中的主要信息。交流能力、描述能力和信息汇总能力也是科学的学科能力，是学生必备的技能。在这道题中，学生可以结合前面3道题中的相关内容，进行汇总和表述。在描述过程中，学生对科学术语的使用也是本题考查的另一个重要内容。如何正确、准确地描述或表达是科学学习的根本要求。在表达中，既能判断出学生的论证能力，也能判断出学生的科学思维能力。

第5题：5位小朋友绘制的表格显示，鲨鱼主要以鱼等海洋动物为食，但并没有说清楚，鲨鱼更喜欢吃哪些鱼类。问题如下：①假如你有足够的鲤鱼、草鱼、黑鱼、墨鱼、比目鱼和鲨鱼，你怎样才能找出鲨鱼最喜欢吃哪种食物？②你怎样才能确保每条鲨鱼都有自由和公平的机会选择自己喜欢吃的食物？③你怎样判断鲨鱼最喜欢吃哪种食物？

该题考查的是学生在情境中使用探究性技能解决问题的能力，里面涉及以下几个方面的内容。一是学生的问题识别能力。通过情境中的问题，让学生识别哪些问题是科学问题，能够进行科学探究，并以此提出相应假设，制订简单的科学探究活动计划。二是学生的实验设计能力，通过问题情境，让学生自己设计实验，验证自己的假设。通过这样的方式，能够测量出学生对对比实验的相关知识的掌握情况，比如说变量的关系、实验设计的原则、实验设备的使用等。三是学生的数据收集、处理、使用能力。通过探究性实验设计，学生如何收集相关数据，如何处理数据，如何使用数据解释或论证假设也是本题考查的内容。5年级学生必须学会简单的实验数据的收集、处理能力，懂得利用假设和理论决定要收集的数据和类型，能够了解实验数据精确度的重要性，懂得有必要通过多次测量提高数据的信度。此外还需要能够使用数据解释、支持自己的假设。四是学生的科学推理能力。通过简单的实验设计，学生能够推断出鲨鱼最爱吃的鱼是哪一种。推理能力也是科学课程能力中比较核心的能力之一，也是本题考察的一个方面。五是学生的科学论证能力。科学论证能力是在前面的实验设计、科学推理的基础上，进行的论证实验假设的能力，该能力是科学课程能力的另一个核心能力，是学生的必备技能。该题涉及的内容均是科学核心素养的相关要求，也是科学教学和学习科学最为核心的内容。

第6题：除了5位小朋友给出的信息，你还想知道关于鲨鱼的什么科学知识？请尽可能多地写出你想探究的科学问题。

该题考查的是学生通过观察图表中给出的情境性信息，发现和提出问题的能力。科学问题的提出能力是科学教学能力的核心能力之一，是科学教学和学习科学的核心要素，也是各国科学课程标准中涉及到的相关能力。本题通过让学生在情境中，识别出哪些问题是科学问题，哪些问题能够采用科学的方式进行探究，评价学生的科学核心素养。

第7题：请按照表格的形式，将你所喜欢的陆地动物，绘制成1张表格。动物类别、名称都不限制，请尽可能多地写出你所喜欢的动物的特性。

该题考查的是学生的科学思维能力中的迁移应用能力，也就是学生将所学的知识、技能、方法等迁移应用到其他领域中，解决其他问题的能力。在情境中，给出了相关的绘制表格的形式及一些简要内容，学生可以将情境中给出的信息和自己日常生活中所熟悉的一些事物联系起来，绘制出相似的表格。这道题是整合了上述所有题项的相关内容，既有科学知识、概念、原理，也有科学探究、推理、论证等的使用，是一道复合、开放试题。该题能够测量出学生多方面的能力。

学生科学课程核心素养测评试题的测试和质量分析

为了检验该工具的信效度，研究选取了2个5年级教学班的学生作为被试，进行试测。学生样本人数总计有100人，其中男生49人，女生51人。實测采用纸笔测验的方式，通过对回收的试卷进行难度、区分度和信度的检测，发现，该套试题的难度为0.437，区分度为0.512，信度为0.867，可知该测试卷质量很好，能够用于大面积测评。