评价科学核心素养的试题设计思路与方法

王俊民 谢颖 黄婕

本文系重庆市社会科学规划课题“建设健康中国背景下重庆中小学生社会情感能力监测研究”（课题编号：2023NDYB146）的研究成果。

① “试题单元”指围绕一个事件或事物设置总背景，在该背景下设计多个小题，形成一个围绕特定主题的多问题试题群，针对每个小题还可以进一步设置背景和问题。

【摘   要】科学课程中的核心素养包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面。评价科学核心素养的试题设计也应从这些方面入手。具体评价过程中，教师应“关注不同知识，渗透科学观念；聚焦模型、证据和创新，发展科学思维；倡导表现性评价，助力探究实践；关注过程性体验，强化态度责任”，以此发挥评价的价值。

【关键词】小学科学；核心素养；评价；课程标准

2022年4月，《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“《课程标准》”）正式颁布，强调了科学课程对于培养学生核心素养的重要性。《课程标准》明确要求，科学评价需涵盖科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面，确保学生的核心素养得到全面发展。那么，评价科学核心素养的试题该如何设计？本研究通过案例分析，深入探讨科学核心素养评价的思路与方法，以期为科学评价提供参考。

一、关注不同知识，渗透科学观念

科学观念包括对核心概念、跨学科概念、科学本质和“科学、技术、社会与环境的关系”的认识与应用。以往的科学核心素养评价多关注与核心概念相关的内容知识，对与科学探究和工程实践相关的程序性知识及与科学本质相关的认识论知识的关注较少。《课程标准》要求对科学观念的评价须着重关注学生对这两类知识的识别与应用，加深学生对科学本质的认识。

（一）考查识别不同知识的能力

为了考查学生对程序性知识和认识论知识的识别能力，教师可以设置一定的情境，引入相关术语。比如，变量和测试改进等是程序性知识，假设、证据等则为认识论知识。案例1是围绕“科学家弗莱明发明青霉素”设计的一个“试题单元”①，其中第1题旨在让学生在特定情境下认识“预测”的含义，正确区分预测、解释、证据和观察这些专业术语。因此，此类试题属于对认识论知识的考查。

【案例1】

1928年，英国科学家弗莱明在培育细菌时意外发现了青霉素（又名盘尼西林）。当时科学家已经知道，细菌是一种微小的生命体，需要借助显微镜才能观察。弗莱明让细菌在盛有果子冻的玻璃器皿中生长。几天后，他观察到其中一个玻璃器皿上长出了霉菌（如图1）。

1.细菌会引起疾病。根据观察到的现象，弗莱明作出以下陈述：“我认为利用霉菌可以帮助治疗由细菌引起的疾病。”这一陈述属于（   ）

A.解释       B.预测       C.证据       D.观察

2.观察到玻璃器皿上长出霉菌后，弗莱明还多次重复了同样的实验。为什么他要重复实验？

（二）考查对不同知识作出科学解释的能力

进行科学解释时，学生的“回忆”与“识别”至关重要。学生要准确回想并辨识相关的科学概念或原理。在此基础上，学生还要基于已有知识进行“解释”或“预测”。比如，解释常见实验中进行搅拌的目的、重复实验的目的等。案例1中第2题要求学生解释重复实验的目的，考查的是程序性知识。

二、聚焦模型、证据和创新，发展科学思维

科学思维，主要包括模型建构、推理论证以及创新思维等。其中，模型建构是对客观事物进行抽象和概括，推理论证是基于证据与逻辑建立证据与解释之间的关系并提出合理见解，创新思维运用则是从不同角度分析、思考问题并提出新颖而有价值的观点，以及解决问题的方法。科学思维的评价应聚焦模型、证据和创新，考查分析、综合、评价等高阶思维的发展情况。评价方式应尽可能多样化，包括纸笔测验、表现性评价、访谈法和基于计算机的测评等。通过详细记录学生的行为过程，教师可分析其思维活动，了解其作出某种判断、选择背后的原因。

（一）立足常见模型，考查建构和应用模型的能力

对模型建构的考查可以从《课程标准》、教材以及生活中常见的事物入手，关注学生能否建模并应用模型。案例2是以“太阳-地球-月球”模型为主题的试题单元。第1题要求学生选择合适的水果，初步建立太阳、地球和月球的模型。学生依据三者的形状和大小关系作出选择。若要进一步考查，还可以要求学生画出水果的位置或说明它们之间的关系。第2题考查学生的模型建构能力，要求学生利用地球自转模型进行推理，最后确定时间。通过这样的考查，教师能够全面、准确地评估学生在模型建构和应用方面的能力。

【案例2】

周林同学想用水果做一个模型，模拟宇宙中的太阳、地球和月球。他找来了6种水果（如图2）。

1.请你根据太阳、地球和月球的形状与大小，选择合适的水果分别代表它们，填在横线上。

代表太阳的水果为             ，代表地球的水果為             ，代表月球的水果为             。

2.周林用手电筒模拟太阳，他用打开的手电筒照射一个地球仪，模拟白天和黑夜（如图3）。已知从地球北极上方来看，地球自西向东逆时针转动。假如图中Q点现在是下午3点，那么R点可能是（    ）。

A.午夜12点  B.中午12点

C.下午6点   D.早上6点

（二）关注联系和证据，考查推理论证能力

科学推理的核心在于建立联系，而科学论证则重在基于证据加以支持或进行反驳。因此，评价推理论证能力时应关注学生建立联系和应用证据的能力。案例3是以“池塘的深度”为主题的试题单元。其中，第1题要求学生从表格中获取信息，判断哪一天可能下雨，并列举自己的证据，考查学生基于证据作出判断的能力。第2题要求学生根据表中的数据，描述空气温度和池塘水深之间的关系，考查学生分析数据，建立事物之间联系的能力。

【案例3】

星期一，老师带着李欢和班上的同学去学校的池塘边进行户外学习。中午，老师测量池塘水的深度，李欢和同学们测量空气的温度。他们连续五天都在同一个地方进行测量，测量记录的数据具体如下（见表1）。

1.李欢记得这五天里有一天早晨下雨了。请你根据收集的数据，作出判断。

（1）下雨的是星期         。

（2）请说明你的理由：

2.根据表中的数据，描述空气温度和池塘水深之间的关系。

（三）聚焦差异，评价创新思维发展情况

创新思维体现为不同角度分析、思考问题，提出新颖而有价值的观点和解决问题的方法。评价创新思维的试题往往具有开放性特征。这对试题的情境主题选择和任务设计提出了很高的要求。为了评价创新思维的发展情况，教师可从PISA创造性思维的实践中汲取经验。任务情境可以是对某一科学现象的观察、完成一个开放性的工程任務、建构一个可以提升效率的技术系统。教师可以关注以下几个方面：学生能否提出不同问题？能否用不同思路解释同一现象？能否完成发明创造？能否得出不同结论？

三、倡导表现性评价，助力探究实践

探究实践主要包括科学探究能力、技术与工程实践能力和自主学习能力。其中，科学探究能力和技术与工程实践能力属于过程性能力，包括多个子技能。教师应重视表现性评价，即关注学习者在操作过程中对子技能的展现与运用情况，全面了解学习者的真实水平。要评价学习者的自主学习能力，同样需要在实践过程中进行观察与评估。

（一）从评价子技能到关注探究全过程

科学探究能力的评价路径可概括为三种。第一种是聚焦科学探究中的某一子技能，比如通过纸笔测验考查学生能否提出可探究的问题，能否从图表中获取信息，等等。第二种是关注科学探究的整个过程，突出设计方案的能力，比如在纸笔测验中要求学生设计一个完整方案，探究植物生长所需的条件。第三种是模拟或现场完成操作任务，需要学生控制变量或选择实验器材进行操作，收集数据或观察现象并得出结论，比如探究影响篮球弹起高度的因素。教师可以通过现场观察或设计计算机交互试题等方式开展评价。

（二）强化对工程设计意识的考查

鉴于技术与工程实践能力具有过程性特点，评价可以表现性评价为主，并以纸笔测验为辅。组织开展期末测试或学业水平考试时，可以安排学生以小组为单位完成某一作品，并在此过程中对学生的表现进行评价，具体包括课堂观察、访谈、学生自评与互评、作品展示等。技术与工程实践能力的考查应关注工程设计能力，强化学生的工程设计意识。图4是面向小学生的一个表现性评价样例，明确了学生需要完成的任务，要求学生以小组为单位设计方案，选择合适的工具和材料，然后进行制作、测试、改进等。教师可以采用录像和现场观察结合的方式收集数据，包括学生的记录单、作品以及学生在操作过程中的表现。

（三）评估自我调节与监控能力

在评估学生的自主学习能力时，应重视其在探究实践过程中的自我调节与监控能力。目前，国际上普遍采用的评价工具主要有三种，分别是个人报告调查工具、结构访谈调查工具和教师判断工具。评价方法主要有问卷调查法、访谈法、观察法和学习分析法等。在日常教学中，教师可以使用这些工具，通过观察、访谈等方法，全面收集信息，对学生的自主学习能力进行客观、准确的评价。

四、关注过程性体验，强化态度责任

态度责任，主要涵盖科学态度与社会责任两个维度。其中，科学态度聚焦探究兴趣、实事求是、质疑创新、合作分享等方面，社会责任涉及珍爱生命、保护环境、价值判断、伦理道德、家国情怀等方面。教师应关注学生在实践活动中的实际体验，鼓励并引导学生在日常生活中积极行动。教师可以采用量表或问卷调查等方式进行评价，也可以通过观察、档案袋记录等方式方法开展评价。

（一）多种方式收集信息作为评价依据

科学态度量表作为一种常用的评价工具，已被广泛应用于测量学生的科学态度。这一量表可作为学情诊断、期末评价和学业水平考试的工具。此外，教师还可采用观察法、访谈法、组内互评等方法收集有关学生科学态度的信息。比如：课堂中是否表现出对某些实验的探究兴趣？能否实事求是地记录数据和描述现象？是否敢于质疑同学和老师的观点？对这些信息进行整理有助于形成对学生科学态度的全面认识，也将为进一步改进科学教学提供参考。

（二）重视对过程与体验的评价

在核心素养框架中，社会责任是一个重要的维度，表现为个体对家庭、社会、人类群体等的认知、情感。对于科学课程中的社会责任评价，可围绕责任认知、责任情感和责任能力等方面构建测评框架。鉴于社会责任具有情感属性，教师要关注学生社会责任的形成过程。因此，有必要加强过程性评价。一方面，教师可以在课前准备、课堂教学、作业设计与批改等环节设计特定主题，通过观察、倾听学生口头报告、小组互评等方式收集证据，依据学业质量标准评定学生的社会责任水平。

比如在教学小学科学的“动物”“植物”等内容时，教师可以关注学生对动植物的认识和保护动植物的意识，了解学生的社会责任形成情况。同时，教师也可以引导学生制作有关动植物生活习性的手抄报，设计保护动植物的宣传单。此外，教师还应充分利用校内外科技活动，收集反映学生社会责任水平的信息并开展评价。比如在“水火箭设计与制作”活动中，可以调查学生对航空航天知识的了解情况和关注度，并通过演讲、小论文比赛等形式评价学生对该领域的认识深度。

总体而言，对科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面的评价应基于一定的情境，设计具体的问题，让学生在情境中解决问题，提升素养。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］王俊民，林长春.核心素养评价的基本问题探析［J］.中小学教师培训，2018（11）：28-32.

［3］李川.PISA 2021创造性思维的评价内容及其启示［J］.比较教育学报，2020（3）：74-90.

［4］孙佳林，郑长龙.自主学习能力评价的国际研究：现状、趋势与启示［J］.比较教育学报，2021（1）：67-84.

［5］黄四林，林崇德.社会责任素养的内涵与结构［J］.北京师范大学学报（社会科学版），2018（1）：27-33.

（重庆师范大学初等教育学院）