对化学实验考试结果效度的分析与讨论

刘金翠

摘要：  以江苏省普通高中学业水平化学实验考试的样卷为例，运用认知需求框架四个维度、六个层级对当前化学实验考试的设计进行分析，结合实验考试的具体实施程序对其效度进行讨论和反思，并对未来的考试设计提出建议。

关键词：  普通高中学业水平考试; 化学实验考试; 效度; 评价

文章編号：  1005 6629（2022）08 0084 06

中图分类号：  G633.8

文献标识码：  B

2019年，教育部发布了《关于加强和改进中小学实验教学的意见》，希望通过实验教学扭转中小学忽视实验教学的倾向， 提升学生的观察能力、动手实践能力、创造性思维能力和团队合作能力，培养学生兴趣爱好、创新精神、科学素养和意志品质，并建议有条件的地区在普通高中学业水平考试中将理化生实验操作纳入省级统一考试[1]。2020年江苏省教育厅发布了《省教育厅关于全省普通高中艺术（音乐、美术）、体育与健康、通用技术、理科实验学业水平考试的实施意见》（下文简称“实施意见”），明确了理科实验考试指导思想、基本原则、考试性质、实施要求及组织保障等具体要求。化学实验考试是否发挥了其设计之初的功能？评价的有效性究竟如何？在实验考试实施两年之际，对这些问题进行理性的思考和分析，希望能够对未来实验考试的设计提供思路。

1 实施情况

“实施意见”规定，理科实验考试是检测高中学 生在理科相关必修课程学习 中应具备的基本实验技能和实验素养的现场操作测试，属合格性考试。考试由各区市教育局负责组织，各区市根据相关要求具体制定本市的实施方案，各普通高中依据本区市的实施方案具体实施考查[2]。

1.1 考试内容与要求

“实施意见”中规定了化学学科实验考试的考查内容与考查要求（见表1）。

1.2 考试样卷与评分表

“实施意见”中提供了三套试题及评分表的样卷，下面以其中一份试题（见表2）及评分表（见表3）为例，对实验考试的效度进行分析。

2 分析评价

实验考试的效度如何？是否能够起到考查学生通过必修课程的学习应具备的基本实验技能和实验 素养的作用？下面以Edwards和DallAlba的认知需求框架为工具对表2、表3所示样卷与评分表进行分析。

2.1 评价框架

Edwards和DallAlba的认知需求框架是对科学课程评价项目进行分析而开发的一个工具，该框架从复杂性、开放性、隐含性和抽象程度四个维度对评价任务的认知需求进行分析，每个维度中的认知需求包含6个层级（见表4）[3]。

为了对学习目标所建议和评价任务所设定的认知需求进行分析，认知需求框架使用了一系列行为动词来描述学生执行任务的过程（见表5）。

评价项目认知需求的最终水平层次是由各维度的相互作用决定的，其中位于最高水平层级的认知需求维度是决定评价项目最终整体水平的主要因素。

2.2 运用框架进行分析

从试题及评分样表可见，江苏省实验考试的设计关注了实验原理理解、方案选择、操作细节、现象观察、结果记录以及实验过程的规范与习惯。下面运用认知需求框架从复杂性、开放性、隐含性和抽象程度四个维度对表2、表3试题及评分表进行评价，结果见表6。

由表6结果可见，从试题与评分细则的设计来看，完成该实验所需的认知水平要求并不低。以认知需求各维度的最高层级为代表，该实验考试的复杂性要求为第3层级，开放性要求为第1层级，隐含性要求为第4层级，抽象程度要求为第3层级。然而值得一提的是，表6分析是基于该实验对学生而言是一个陌生情境进行分析的结果。

事实上，实验考试的实施方式对其认知需求的水平层次产生了极大的影响。因“实施意见”要求学校准备和布置考场，会提前下发从表1的考查内容中选择的四个实验及评分细则，因此，各校在考前已经作了有针对性的训练，学生也清楚地知道这些实验的操作步骤及评分细则，实验考试能够测量出的认知水平也就没有那么高了。根据实验考试的实际实施情况，以认知需求框架对该内容再次进行分析会发现，经过针对性训练以后，考试所测量的复杂性是“操作仪器与设备”的第2层级，开放性、隐含性和抽象程度均为“回忆细节、简单操作、遵循一组简单指令、观察”的第1层级。

3 反思与建议

建立有利于落实高中课程标准中关于实验教学的有效评价体系，使其对教师的教与学生的学起到促进和驱动作用，这应该是设计实验考试的目的和初衷。然而实践与研究发现，评价的方式对教育产生了非常重要的影响，批判性能力的低水平发展和窄化的评价方法导致了学习的简化与异化[4]。

3.1 实验考试的效度存在局限性

从考查内容上看，江苏省普通高中化学实验考试的内容首先围绕课程标准中规定的9个必做实验展开，希望能够促进各高中学校在实验教学中落实课程标准的要求。普通高中化学课程的目标是，能发现和提出有探究价值的问题，能根据探究目的设计并优化探究方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论[5]。这些要求与特征应该在课程的评价体系中得以体现，也就是说，在课程目标中设计的教育愿景必须得到评价体系的支持。从目前多数学校采用的应对实验考试的方法来看，所鼓励的只是学生对可能考到的四个实验的简单记忆，所关注的只是如何让学生用最少的时间代价通过实验考试，而没有鼓励学校在课程实施中使用促进学生学科理解的实验学习方法。

评价与学习的脱节导致实验教学在内容与方法上的窄化，会产生这样的问题： 只有那些会被考查的学习内容才会在教学中被认为是重要的，学生会将通过考试视为学习最重要的目标。然而，即使是这些被窄化的学习内容，也没有因此以本应该可以较为轻松有趣与合乎学科逻辑的方式达成学习效果[6]。面对课程理念和考试要求，教师往往同时持有两种矛盾的态度： 既希望从化学学科学习的本质特征出发，能够有足够的时间和空间在真实的情境中通过活动和探究过程来发展学生的学科素养，又认为学生完全可以通过记忆所学的知识内容和一定量的练习通过考试。事实上，可以用古德哈特定律来解释实验考试对高中实验教学的影响。简单地说，该定律指出，当任何一项为有利于实现目标而采取的措施变成目标时，它就不再是有效措施，因为人们的行为只会追逐这个措施，而忽略其引入该措施的真正目标。实验考试的方法与程序决定了经过短期训练以通过考试的方法是否会被广泛使用，未能有效设计的实验考试可能会影响到学生的学习体验，使得对既定考试任务的练习取代了应有的实验学习过程，原本设定的为提高学习质量的实验考试行为便失去了其对于促进学习有效性的目标。

3.2 考试要素需根据课程愿景设计

如何提供与预设的课程学习目标密切相关的评价，具有较高效度和信度地评价高阶思维过程，从而有效评价高中化学课程的学习内容，应该是值得实验考试设计者与实施者进一步思考和关注的问题。课程的设计者应致力于为学生提供高品质的通过实验展开学习的体验，致力于促进学生发展、深化并应用其学习的知识与技能，培养他们反思自己学习的能力。各级教育行政部门以及学校必须致力于开发能够激励学生在实验中学习的教学方法、学习方式和评价模式，以支持教育愿景的落实。要衡量学生是否完成了课程标准所设置的学习目标，更需要评价的是他们的高阶思维能力与问题解决能力。因此，考试内容和任务的设计必须不同于学生已做过的实验，需要求学生应用所学的知识、能力与技能去处理不熟悉的情境与问题。

为了提高实验考试的有效性，首先必须根据课程标准的要求明确考试的维度，包括建立假设、实验研究、寻找证据和沟通交流;其次需要分析在这些维度中包含的概念理解、程序理解以及实践技能的具体维度。以程序理解为例，它是指隐含于实验操作背后的基本观念与素养，如决定要进行多少次实验测量？在什么范围内进行实验？用什么作为样本？如何控制条件？如何解释实验数据？因此，实验考试的设计应该根据一系列与化学课程中实验教学目的相关维度和要素展开，其有效性的标准也应随着时代与教育的发展而变化。表7为化学实验考试的设计要素。

3.3 建议

要解决这些问题并提高考试的质量需要一系列的行动，改变可以从以下五点出发。

一是建立评价框架。课程设计者与考试组织者需要加强合作，共同构建一个评价框架，整体界定评价的范围、维度和要素，并阐明其各组成之间的关系，阐述如何使实验考试能更有效地推动课堂教学中实验学习方法的运用。

二是使实验考试与课程学习目标相一致。在课程实施中通过一定的教学方法与行为来体现课程的教育目标。这一点要在考试中体现出来难度是很大的，需要特别关注实验考试是促进课程学习这一目的。

三是关注课堂教学方法的改进以及促进教师专业化发展。如果实验考试的目的是为了提升学生的学习品质，提高学生的学习能力，那么实验考试应该设定为实现这一目的。从教师到实验考试的设计者和组织者，所有参与考试的人员都需要有一个更广阔的评价视野，充分认识、理解并认同考试是如何产生支持学习的作用的。

四是有效使用考试结果。尽管实验考试提供了有关学生实验学习能力的基本信息，但它有可能将课程学习缩小为仅仅是 考试的范围，从而扭曲教育过程， 使得其对于促进学生发展的功能受到限制。 因此，对 评价进行充分的设计、审慎的实施非常重要，需尽力将评价的负面影响最小化。

五是以学生为中心。实验考试的设计与过程须关注学生的真实学习，需超越学科领域的实验操作技能，将更宽泛的学科素养包含在内，如学生的批判性思维能力、学习参与度等。

新西兰的高中科学 实践能力考查在这方面进行 了一些尝试，他们要求学生在开放式的探究活动中解决相应的研究问题。以化学考查为例，考试组织者设计了这样的考查任务： 研究在不同条件下游泳池水中次氯酸钠的浓度（如紫外线照射、pH或不同浓度的氯稳定剂），完成考查任务的时间大约为两到三周的课堂学习时间。任课教师根据学生在实践活动中的行为表现以及他们提交的研究报告进行评分，教育行政部门负责对评价结果进行核查与审定。应该说，这一考试设计关注了化学学科学习的关键技能，创新了考试的内容与方式，一定程度上兼顾了知识与技能之间的平衡，值得实验考试设计者研究与借鉴。

4 结语

评价是一个系统化的工程。评价方法、评价任务以及提供评价报告的方式，都在向学校和学生传递着具有相当影响力的信息。这些信息不仅能够反映学生的学习状况，也体现了学科学习的特点与性质。实验考试承担着促进学校、教师和学生对化学实验学习方法的认识、理解与信念的重任，如果将实验考试方式与课程学习方法割裂开来，考试也就失去了促进学生学习的巨大功能。正因为如此，改变实验教学与考试的思维模式以及开发新的评价工具以支持这种改变，是目前普通高中实验考试进一步改革的关键。

参考文献：

[ 1 ] 教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见[DB/OL]（2019 11 30）http：//www.gov.cn/xinwen/201911/30/content_5457115.htm.

[ 2 ] 省教育廳关于全省普通高中艺术（音乐、美术）、体育与健康、通用技术、理科实验学业水平考试的实施意见[DB/OL]（2020 06 02）http：//www.xinghua.gov.cn/art/2020/6/2/art_49674_2760508.html.

[ 3 ]  王峰. 核心素养导向的高中化学教师课程实践力提升路径研究[D]. 上海： 华东师范大学博士学位论文， 2020： 16.

[ 4 ] NCCA/HEA. （2011）. From Transaction to Transition： Outcomes of the Conference on the Transition from Second to ThirdLevel Education in Ireland. In Transition from Second to Third Level Education in Ireland [R]. Retrieved from http：//www.transition.ie/files/HEA_NCCA_Transitions.pdf.

[ 5 ]  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2020年修订） [S]. 北京： 人民教育出版社， 2020.

[ 6 ] Wiliam D.. Education： The meanings and consequences of educational assessments [J]. Critical Quarterly， 2000， 42（1）： 105～127.