于學(xué)清

學(xué)科教育旨在傳授學(xué)科知識并發(fā)展學(xué)生特定心理能力，即培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科能力?？茖W(xué)學(xué)科能力，即是在科學(xué)學(xué)科教育的認(rèn)知活動(dòng)中形成和發(fā)展，并在學(xué)科認(rèn)知活動(dòng)中運(yùn)用的特殊能力，是個(gè)體在學(xué)校科學(xué)課程活動(dòng)中所習(xí)得并運(yùn)用的認(rèn)知能力。重視小學(xué)生科學(xué)學(xué)科能力的培養(yǎng)是基礎(chǔ)教育改革和發(fā)展的必然要求，對改進(jìn)我國小學(xué)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐和提高評價(jià)水平具有重要意義。

一、國外科學(xué)學(xué)科能力研究

國外對科學(xué)學(xué)科能力的研究主要聚焦在其表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)及其評價(jià)研究上。

（一）基于課程目標(biāo)及表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的研究

美國對學(xué)生科學(xué)學(xué)科能力的研究具有代表意義。1985年，美國促進(jìn)科學(xué)協(xié)會(huì)聯(lián)合美國科學(xué)院、聯(lián)邦教育部等12個(gè)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)的一項(xiàng)面向21世紀(jì)、致力于科學(xué)知識普及的中小學(xué)課程改革工程“2061計(jì)劃”，它代表著美國基礎(chǔ)教育課程和教學(xué)改革的趨勢。計(jì)劃中不僅繪制了科學(xué)素養(yǎng)的進(jìn)展圖，對不同年段學(xué)生應(yīng)具備的基本學(xué)科能力進(jìn)行了描述，還鼓勵(lì)教師采用更多的圖形化教學(xué)方式，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)學(xué)科能力。

強(qiáng)調(diào)科學(xué)探索要建立在搜集證據(jù)和邏輯推理的相互作用上，指出學(xué)生們應(yīng)該能夠?qū)κ挛镞M(jìn)行準(zhǔn)確的觀察和描述，并了解為什么它們對科學(xué)探索十分重要。①

加拿大安大略省科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)把科學(xué)學(xué)科能力劃分為實(shí)驗(yàn)技能、研究技能和技術(shù)問題解決技能三個(gè)維度，②并借助學(xué)習(xí)進(jìn)程理論對能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了細(xì)化。③此外，新加坡《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2008）》鼓勵(lì)教師提供機(jī)會(huì)讓學(xué)生運(yùn)用科學(xué)概念、技能，對身邊的科學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行探究活動(dòng)，把小學(xué)生科學(xué)能力細(xì)分為觀察、比較、分類、使用儀器和工具、交流、推理、預(yù)測、分析、形成可能性、評價(jià)和形成假說等十一個(gè)能力要素。④

澳大利亞課程標(biāo)準(zhǔn)按照學(xué)生所處低、中、高的不同年段，把學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容和技能發(fā)展分為六個(gè)由低到高的水平，其中水平六為拓展性學(xué)習(xí)結(jié)果。⑤

（二）基于科學(xué)評測框架的研究

“國際學(xué)生評估項(xiàng)目（PISA）”、“美國國家教育進(jìn)程評估（NAEP）”及“國際數(shù)學(xué)和科學(xué)趨勢研究（TIMSS）”是國際上涵蓋科學(xué)學(xué)科的三大教育評價(jià)項(xiàng)目，具有獨(dú)特的測試框架，依據(jù)不同的評價(jià)理念，采取不同的評估方式來實(shí)現(xiàn)對學(xué)生科學(xué)學(xué)科能力的發(fā)展評估。

1. PISA。PISA針對15歲兒童的閱讀素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行評估，每3年一次。在大多數(shù)OECD成員國，這個(gè)年齡的學(xué)生正處于義務(wù)教育末期，用所學(xué)知識適應(yīng)未來社會(huì)是他們的主要任務(wù)。所以PISA側(cè)重對學(xué)生能力、態(tài)度等方面的評價(jià)，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用已學(xué)知識和已具備的技能、態(tài)度去解決問題的能力。這種運(yùn)用已學(xué)知識、態(tài)度和技能去解決不同情境中問題的能力也被稱為“素養(yǎng)”。以PISA2006⑥為例，框架把學(xué)生應(yīng)用科學(xué)知識的能力分為識別科學(xué)議題、解釋科學(xué)現(xiàn)象、基于證據(jù)得出科學(xué)結(jié)論三個(gè)維度。

2. NAEP。NAEP是一項(xiàng)只在美國本土進(jìn)行的評價(jià)項(xiàng)目，因此有關(guān)該測試框架的文獻(xiàn)較少。它是由美國教育統(tǒng)計(jì)中心開展的全國學(xué)生學(xué)業(yè)成就評價(jià)體系，旨在衡量美國教育目標(biāo)達(dá)成與否，在全美范圍內(nèi)具有一定的權(quán)威性?？茖W(xué)部分評估以科學(xué)內(nèi)容和科學(xué)實(shí)踐為內(nèi)容來獲得學(xué)生科學(xué)學(xué)科能力的信息，評測對象為四、八及十二年級學(xué)生。NAEP很好地反映了《美國國家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中的理念。

3. TIMSS。TIMSS是由國際教育成就評價(jià)協(xié)會(huì)（IEA）主辦的國際測試項(xiàng)目，每四年一個(gè)周期，考察對象為四年級和八年級學(xué)生，其框架由內(nèi)容和認(rèn)知兩個(gè)維度構(gòu)成。以TIMSS2011四年級框架為例，內(nèi)容維度包括生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)以及地球科學(xué)，認(rèn)知能力則包括知道、應(yīng)用和推理?！爸馈敝笇W(xué)生需要知道的科學(xué)事實(shí)、過程和概念；“應(yīng)用”指學(xué)生在問題情境中應(yīng)具備的知識應(yīng)用和概念理解的能力；“推理”指學(xué)生針對新情境、復(fù)雜關(guān)系或多步驟的問題提出非常規(guī)的解決方案的能力⑦。

二、國內(nèi)科學(xué)學(xué)科能力研究

國內(nèi)學(xué)者的研究主要集中在學(xué)科能力的界定、學(xué)科能力要素構(gòu)建和借助結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行評價(jià)研究，有關(guān)中學(xué)生的科學(xué)學(xué)科能力研究比重較大，小學(xué)生的相關(guān)研究則較少提及。

（一）學(xué)科能力界定、要素建構(gòu)及評價(jià)

曹琦明等提出并構(gòu)建了中學(xué)化學(xué)學(xué)科能力的三維模型（內(nèi)容、過程以及情境維度）及其層級模型，并通過信度和效度檢驗(yàn)了模型的有效性⑧。陳花蕊結(jié)合當(dāng)前中學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)理論和科學(xué)教育研究的趨勢，強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過學(xué)習(xí)理解科學(xué)知識事實(shí)、技能過程，逐漸形成科學(xué)實(shí)踐的能力，并參考國際科學(xué)評估項(xiàng)目的理論框架，把中學(xué)生科學(xué)能力的構(gòu)成要素劃分為科學(xué)概念、科學(xué)符號、科學(xué)模型、科學(xué)定量和科學(xué)實(shí)驗(yàn)五個(gè)維度⑨。胡衛(wèi)平認(rèn)為中學(xué)生基本的科學(xué)能力是觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)思維能力⑩。抽象思維能力、形象思維能力是科學(xué)思維能力的兩大基本成分，二者的有機(jī)結(jié)合構(gòu)成直覺思維能力。同時(shí)，研究還建立了中學(xué)生基本的三維科學(xué)學(xué)科能力結(jié)構(gòu)模型。

黃星艷等人借助Rasch模型對學(xué)科能力評估的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使評測的評分更加精確，為評測提供信效度信息，在編制學(xué)科能力評測框架或試題以及改進(jìn)測試評分標(biāo)準(zhǔn)方面提供了有價(jià)值的信息{11}。

（二）小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的小學(xué)科學(xué)學(xué)科能力

《科學(xué)（3～6年級）課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究的重要性，認(rèn)為科學(xué)探究是科學(xué)學(xué)習(xí)的中心環(huán)節(jié)，科學(xué)學(xué)科能力的形成依賴于學(xué)生的學(xué)習(xí)和探究活動(dòng)，并制定了科學(xué)探究的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)部分指出“科學(xué)探究不僅涉及提出問題、猜想問題、制定計(jì)劃、觀察、實(shí)驗(yàn)、制作、搜集證據(jù)、進(jìn)行解釋、表達(dá)與交流等活動(dòng)，還涉及對科學(xué)探究的認(rèn)識，如科學(xué)探究的特征”。盡管《課標(biāo)》中未明確提出學(xué)科能力，但是細(xì)化了科學(xué)探究的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)：認(rèn)識科學(xué)探究，提出問題，猜想與假設(shè)，制定計(jì)劃，觀察、實(shí)驗(yàn)、制作，搜集整理信息，思考與結(jié)論，表達(dá)與交流八個(gè)要素，可解讀為小學(xué)生科學(xué)學(xué)科能力。

三、國內(nèi)外科學(xué)學(xué)科能力研究比較

通過對上述資料的梳理，不難發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外科學(xué)教育都重視能力的培養(yǎng)。國外課程標(biāo)準(zhǔn)中制定了較為細(xì)致的能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，對于學(xué)生需要達(dá)到的認(rèn)知能力做了具體規(guī)定，比較細(xì)致，操作性很強(qiáng)；有的還針對不同年段學(xué)生劃分了學(xué)習(xí)進(jìn)程，學(xué)生在什么年級，學(xué)科能力發(fā)展到何種階段，都有具體描述。同時(shí)，國外重視科學(xué)評估項(xiàng)目的開發(fā)和研究，其框架設(shè)計(jì)關(guān)注內(nèi)容和認(rèn)知兩個(gè)領(lǐng)域都強(qiáng)調(diào)探究的重要，對探究過程中學(xué)生所要發(fā)展的學(xué)科能力進(jìn)行了維度上的劃分，各維度有更細(xì)致的能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。但此類研究還缺乏結(jié)合課程并適應(yīng)不同學(xué)段課程學(xué)習(xí)的具體框架，其評價(jià)結(jié)果主要面向社會(huì)或進(jìn)行國際比較。

四、啟示

依據(jù)以上分析并借鑒已有研究成果，對研究者及一線教師有如下啟示：

（一）借鑒國際科學(xué)測評框架研究

國外研究普遍認(rèn)為科學(xué)學(xué)科能力能夠利用內(nèi)容及認(rèn)知的二維框架進(jìn)行界定和構(gòu)建，不同評價(jià)機(jī)構(gòu)基于不同的研究視角及評測理念，通過多次大規(guī)模評測，建立了具有可操作、可測評的標(biāo)準(zhǔn)。因此，國際測試框架不僅已經(jīng)成為研究科學(xué)教育公平性、科學(xué)教育的效果等熱點(diǎn)問題的有力工具，也為研究我國科學(xué)教育體系的質(zhì)量、公平和效率提供重要參考。由于框架在試卷結(jié)構(gòu)、難度、對科學(xué)探究的考察程度、對學(xué)生科學(xué)概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程的考察等各方面的合理性，所建構(gòu)的能力維度及要素所顯示出較高的科學(xué)性和穩(wěn)定性，為研究者和一線教師提供了重要參考。

（二）科學(xué)探究是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科能力的重要途徑

能力是學(xué)生的心理能力和技能，是其思維過程，因此學(xué)科能力不能被直接觀察到，必須通過學(xué)生在具體活動(dòng)中的表現(xiàn)來評價(jià)?？茖W(xué)探究對發(fā)展學(xué)生的科學(xué)學(xué)科能力具有不可替代的作用，是學(xué)生積極主動(dòng)地獲取科學(xué)知識、認(rèn)識和解決科學(xué)問題的重要實(shí)踐活動(dòng)。科學(xué)探究具有一般規(guī)律和一定的方法和步驟，多種探究活動(dòng)的實(shí)施不僅培養(yǎng)、發(fā)展學(xué)生的學(xué)科能力，也是學(xué)生的多項(xiàng)學(xué)科能力共同參與的體現(xiàn)。科學(xué)探究是一個(gè)受多種因素影響的、多層面的、多種實(shí)現(xiàn)方式的、不斷循環(huán)和上升的復(fù)雜過程，是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、獲取科學(xué)知識的主要過程和方法。探究活動(dòng)中學(xué)生像科學(xué)家那樣進(jìn)行研究和解釋自然世界的活動(dòng)，充分理解科學(xué)知識并獲得科學(xué)家那樣系統(tǒng)的探究科學(xué)本質(zhì)的方法，掌握了探究活動(dòng)的一般規(guī)律，針對具體的活動(dòng)提出問題并通過合理的假設(shè)、方法的設(shè)計(jì)，逐步解決并得出結(jié)論，逐步穩(wěn)定形成學(xué)生的科學(xué)學(xué)科能力。

注釋：

①美國科學(xué)促進(jìn)會(huì).科學(xué)素養(yǎng)的導(dǎo)航圖[M].北京：科學(xué)普及出版社，2008.

②王祖浩.國內(nèi)外科學(xué)學(xué)科能力體系的建構(gòu)研究及其啟示[J].全球教育展望，2013（10）：96-108.

③Science and Technology（The Ontario Curriculum Grades 1-8）[M].Queen's Printer for Ontario，2007.

④Science Syllabus Primary [M]. Singapore Ministry of Education，2008.

⑤叢立新，章燕主編譯.澳大利亞課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2005.

⑥Pavinee Sothayapetch. A comparative analysis of PISA scientific literacy framework in Finnish and Thai science curricula[J]. Science Education International， 2013（1）：78-97.

⑦Ina V.S. Mullis， TIMSS 2011 Assessment Frameworks[M].TIMSS & PIRLS International Study Center， 2009.

⑧曹琦明.中學(xué)化學(xué)學(xué)科能力考查模型的構(gòu)建及應(yīng)用[J].考試與招生，2013（6）：49-55.

⑨陳花蕊.中學(xué)生科學(xué)學(xué)科能力的框（下轉(zhuǎn) 87頁）（上接 14頁）架建構(gòu)與測量研究[D].華東師范大學(xué)，2012.

{10}胡衛(wèi)平.論中學(xué)生科學(xué)能力的結(jié)構(gòu)[J].中國教育學(xué)刊，2001（6）：20-23.

{11}黃星艷.代測驗(yàn)多面Rasch技術(shù)在學(xué)科能力測評中的應(yīng)用[D].浙江師范大學(xué)，2011.