应用PISA测评体系提升学生科学素养

陈花 （江苏泰州市口岸中心小学）

2000年以来，OECD亚太经合组织每三年实施一轮PISA国际学生素养评价项目。随着时间的推移和科技的进步，PISA测评项目逐渐成为全球相同领域内最具影响力的项目之一，学生科学素养的培育也得到越来越广泛的重视。虽然PISA测评体系的考察对象是15岁初中生，但是基于科学教育自娃娃抓起的共识，在小学生科学素养培育工作中应用PISA测评体系极有必要，且收效良好。

一、建树严谨的科学态度

科学教育应该为学生提供好的、由浅入深的“棋谱”，要依据“大概念”进行实施。在PISA科学素养测评体系中，不同个体学生在科学态度上的差异，主要体现在科学兴趣持久性、科学关注及时性、科学判断严谨性的强弱。想要培育和增强小学生的科学素养，必须走好端正科学态度的第一步。在“大概念”视域下，科学教师首先应重视激发学生对于各种信息、观点、现象、问题的好奇心和灵敏度；其次应引导学生重视前提条件，寻找支撑证据，大胆假设多种可能，并进行直觉判断和逻辑推理；第三应启发学生综合各类信息和证据，调动各种资源和匹配技能，以鉴别信息的真伪，分析现象背后的本质，并尝试解决现实中的问题。

在教学苏教版小学科学五年级第10册第3单元“它们是怎样延续后代的”这一章节时，科学教师没有局限于教材内容，而是引入时事热点——2020年6月和2021年3月《写真地理》杂志刊发的“熟蛋返生”相关的论文，组织学生进行讨论、判断和评价。当11岁小学生看到多媒体屏幕投影的2篇论文时，无不感到诧异甚至诡异，普遍表示匪夷所思、不敢想象。经仔细阅读，学生发现第1篇论文宣称，实验中运用超心理意识能量的办法，成功返生40多个蛋白、蛋黄分明的鸡蛋；第2篇论文宣称，煮熟返生后的鸡蛋可以孵化出新的小鸡，且与其他生鸡蛋一样具有生命力。教师以“熟蛋返生，为什么不可能发生”“真科学、伪科学，借我一双慧眼”为话题，引导学生结合教材内容寻找科学的依据，用以支撑自己的科学观点。通过讨论和推理，学生对于卵生、胎生两种动物的繁殖方式，以及生命是不可逆转的论断有了更加深刻的理解。在课内知识与课外时事的交互作用下，学生表示坚决反对披着科学外衣、违背科学原理的一切言行，树立关注科学热点、遵循科学规律、尊重客观证据、严密逻辑推理的科学态度。

二、储备丰富的科学知识

科学知识是PISA科学素养测评体系的基础支撑，如果缺乏足够的、丰富的科学知识储备，青少年学生科学能力的培育将成为无源之水。科学知识学习、科学认知发展、科学能力培养，不是一蹴而就的，而是个循序渐进的过程。《义务教育小学科学课程标准（2017版）》从内容性知识的角度，提出青少年学生需要学习物质科学、生命科学、技术与工程科学、地球与宇宙科学4个领域的科学知识，并在1-2、3-4、5-6不同年级段细化了具体的、有梯次的目标任务。除了课程标准所提的内容性科学知识，PISA测评体系又提出了认识性、程序性两类科学知识，从逻辑起点、生产过程的另两个角度明晰了科学知识的分类。

在教学苏教版小学科学六年级第11册第2单元“物质在变化”这一章节时，科学教师一方面可以采取实验演示的办法，引领学生观察物质的形态变化和新物质的产生，从烧杯顶部由无到有的水滴、内壁由清变浑的石灰水、底部由白变黑的瓷片等现象中加以分析，得出蜡烛完全燃烧、不完全燃烧分别产生二氧化碳、游离碳的实验结论，并补充小麦磨成面粉、面粉发酵为馒头等生活中的物质科学现象，帮助学生由此及彼、由表及里，总结得出没有新物质产生的形态变化、有新物质产生的属性变化。另一方面可以采取“1+X”的群文阅读办法，由教材中的蜡烛燃烧拓展到生活生产中的生理盐水配比、工业废水处理等现象，初步熟悉固态、液态、气态三种物质形态，初步接触物理反应、化学反应、生物反应三种反应方式，初步了解不同物质、不同能量之间的变化和转换，帮助学生举一反三、触类旁通，进一步充实物质科学知识的库存总量。

三、发展多样的科学能力

科学能力是PISA科学素养测评体系的核心指标，主要包括解释科学现象、开展科学探究活动、评估科学证据与数据三个方面的能力。据2015年、2018年两个轮次的PISA 测评结果显示，在OECD亚太经合组织成员国、成员地区的参测学生中，仅有13%的学生科学素养达到优异的水平，有20%的学生低于合格的底线。可见，培育青少年学生科学能力的任务多么艰巨、责任多么重大。《义务教育小学科学课程标准（2017版）》更是将科学能力，整合到“科学探究目标”当中。在设计科学探究活动时，教师既要充分考虑探究问题的难易程度和学生对相关知识的掌握程度，也要充分考虑教学辅助材料的丰富程度以及探究时间的充分程度等多方面因素。

在教学苏教版小学科学五年级第9册第3单元“电和磁”这一章节时，科学教师首先发放实验材料，布置学生组装四年级学过的小灯泡简单电路，复习闭合电路环境下的电流特点。接着让学生动手操作，推演通电导线让指南针出现偏转的几种情形，感知加强电流、加多线圈让偏转角度有所增大。在操作过程中，针对短路一方面加大了指南针的偏转角度、另一方面短路烧掉了用电器这两种实验现象，组织学生汇报交流实验的成败得失，说明即触即放、控制时长的必要性。最后，再把电流产生磁性的实验结论运用到新一轮的探究活动之中。由学生将新的电池换成废旧电池，根据指南针是否出现偏转判断废旧电池是否还有电量，无形中将小灯泡的闭合电路转换为检测电流大小、判断电池有无电量的仪器。在整个探究过程中，学生经历了发现问题、作出假设、寻找证据、讨论交流、得出结论、反思评价等环节，在解释科学现象、开展科学探究活动、评估科学证据与数据三个方面获得了不同程度的发展。

四、创设真实的科学情境

PISA科学素养测评体系中的科学情境，涉及个体化情境、区域化情境和全球化情境共三类应用空间。离开真实而具体的科学情境，科学态度、科学认知与科学能力的转化应用将失去“用武之地”。PISA测评体系，考查的重点不在于科学态度、科学认知与科学能力方面的复述、演示和实验，而在于现实生产生活中科学态度、科学认知和科学能力方面的应用、推广和创新。随着云科技、机器人、VR虚拟技术、生物技术等科技的快速发展，青少年学生科学素养的培育面临着更加复杂的应用情境。因此，科学教师应积极创设解决问题的真实情境，给予学生综合运用科学认知、磨砺科学能力的更多机会，继而活跃学生在具体情境中的科学应用。

在执教苏教版小学科学四年级第7册第5单元“假设与搜集证据”这一章节时，科学教师以“鸟类的迁徙”为话题布置学生开展科学微调研、撰写科学小论文。鸟类迁徙是在国家情境甚至全球情境下发生的生命科学事件，学生自己设计任务清单，组建研讨小组，发挥想象进行大胆的假设，又基于事实进行小心的求证。通过观察记录、搜集资料、浏览网络、观看专题影视、访谈鸟类专家等科学研究的过程，让学生全面、辩证地看待问题，严谨、完整地采信可靠证据有了更加深刻的切身体会。在小论文中，学生阐述了气候变化和食物短缺是鸟类迁徙的主要因由，讲解了由南往北的春季迁徙、由北往南的冬季迁徙两种迁徙行为，还搜集到全球共有8条候鸟迁徙的路线，且我国候鸟以“东亚—澳大利亚”这一条路线为主，论证了结伴飞行、定点休养、把控节奏、合理作息等迁徙成功的要素，并提出了动态监测不同鸟类的分布区域，选取候鸟落脚海岛设立保护区等好的建议。通过“鸟类的迁徙”这样真实的科学情境和项目化任务，学生不知不觉中培养了科学头脑，增强了在具体情境中解决现实问题、解释自然现象的科学素养。

PISA国际学生素养评价项目还将继续，PISA科学测评体系随之也将不断完善。因此，应用PISA测评体系，指导小学生科学素养培育工作是一项常议常新的话题，需要基层科学教育工作者执着探索、智慧实践，精心培养具有现代化科学素养的有用人才。