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全国教育科学“十一五”教育部重点课题“中小学生实验活动与实践能力关系的研究”,必须获取学生参与实验活动的经历和学生目前所具有的实践能力这两方面的信息和数据,进行相关性研究。如何获取学生实践能力的信息和数据,也就是说如何对学生实践能力进行测验,测验的效度和信度如何,直接关系到课题结论的质量。
一、实践能力测验的定位
首先,必须明确,该课题实践能力是指学生的科学实践能力。科学实践能力是一种专项的实践能力。按照实践能力的结构,实践能力由一般实践能力和专项实践能力构成。“一般实践能力因素具有普遍性和概括性,专项实践能力因素则具有具体性和针对性,因此专项实践能力因素较一般能力因素更易测量和评估。其次,一般实践能力因素与专项实践能力因素还存在密切的联系。一般实践能力因素是专项实践能力因素的前提和基础。一般而言,如果个体的一般实践能力因素有缺陷或发展水平不高,那么其专项实践能力因素发展必须受到限制或影响。” [1]由此可见,科学实践能力强的个体能够反映出他的一般实践能力也是强的。
“所谓科学实践能力是运用科学知识和技术方法解决实际问题的能力,包括科学探究能力、技术设计能力、实践操作能力、知识应用能力、成果评价能力和合作交流能力等等。”[2]在科学技术已经成为第一生产力的今天,在科学技术的影响越来越广泛和深入的时代,在科学技术飞速发展的当今社会,“百分之八十增长最快的职位需要数学和科学作为基础”。[3]科学实践能力应当成为公民的核心能力。
科学实践能力的测验,只能在科学实践活动中进行。我们所进行的科学实践能力的测验和国际上流行的TIMSS,PISA和NAEP既有相同之处,也存在一定差别。
TIMSS是国际教育成就评估协会(International Association for the Evaluation of Educational Achievement,简称IEA)主持的一个对学生数学和科学成绩的大型国际比较项目。第一次国际数学与科学教育成就调查于1970年举行,第二次国际数学与科学教育成就调查(SIMSS)于1980年进行。1995年实施的TIMSS是“第三次国际数学与科学调查”(The Third International Mathematics and Science Study-Repeat, TIMSS-R)。2003年,TIMSS更名为“国际数学与科学趋势调查”(The Trend of International Mathematics and Science Study, TIMSS)。目前,该项目每4年实施一次,由美国波士顿学院TIMSS国际研究中心设计和组织实施。[4]
“国际学生评价项目”(Programme for International Student Assessment,简称PISA),是由经济合作与发展组织(Organization for Economic Cooperation and Development, OECD)委托实施的,对成员国家和部分伙伴国家(或地区)15岁学生的阅读素养、科学素养和数学素养进行持续、定期抽样和比较的研究,是继TIMSS之后的又一项国际性学生学习质量比较研究项目。[5]
美国国家教育进展评估(National Assessment of Educational Progress,简称NAEP),又称为国家教育报告(The Nations’ Report Card),是美国目前最权威的全国性学业成就评估体系。它以评价4、8、12年级学生在阅读、数学、科学、写作等领域的学业成就和学习能力为主,首要目标是据此向美国公众报告美国学生的教育状况。[6]
TIMSS、PISA、NAEP有许多共同的主题,使用的题型大致相同,都注重解难题中的思考技能。“在评优目标上,NAEP、TIMSS是要了解学生课程基础之上掌握的科学和数学的知识和技能的情况,主要测评学生对知识、技能、观点的掌握程度;而PISA则是要了解学生在临近初中毕业时数学和科学方面的知识和能力,包括科学的推理和思考的能力、阅读和解释可能在报纸或其他传媒中看到的文章、图像或图形等的能力,目标在于评估学生科学和数学的素养,测量的是教育系统的‘积累成果’,即学生在数字化的文化社会中,在成人生活的情境中生存并发挥作用的能力,而不是学生对各个具体课程内容的掌握。”[7]
我们进行的科学实践能力测验,在内容上与TIMSS、PISA、NAEP是相通的。因为学生的科学实践能力首先来自于对科学知识、原理的认识和理解,然后是学以致用,在应用中加深理解,直至掌握。科学实践能力的强弱实际上是学生个人对科学知识掌握程度的一种体现。在形式上,TIMSS、PISA均用纸笔进行测验,NAEP主要是笔试,但“NAEP为了进一步考查学生的综合理解、科学研究技能,每生必须完成30分钟附加的交互式计算机任务或动手操作任务”。[8]“NAEP最直接的目的是为了获得学生的科学素养信息。”[9]NEAP2009测验包括两个方面:科学内容(Science Content)和科学实践(Science Practices)。科学内容领域包括:物理科学、生命科学、地球和空间科学。科学实践层次包括:识别科学原理、应用科学原理、实施科学探究和进行科学设计。我们的科学实践能力的测验与NAEP的对科学实践的测验具有较高的相似性。
二、科学实践能力既覆盖实验操作技能,也覆盖实验能力
“操作一词的含义较广,大致有三层意义。首先,最狭义的操作概念是指实验操作技能,如学生是否能独立而安全的使用实验的器具,完成实验。其次,操作概念还指学生的表演或非书面的表达技能,如学生的体育与艺术(音乐、美术)才能,学生的演讲(母语和外语)才能等。最后,最广义的操作概念是指学生的实践能力,如解决实际问题的能力、组织能力等。” [10]
解决实际问题(包括进行技术设计)一般应包括下列过程。
a.对问题认识和把握:明确解决问题的目标,问题产生的原因和环境,解决问题的意义和作用;
b.如何来解决这个问题:
解决这种问题有哪几种途径和方法,现有的方法中,哪一种是最佳的方法?
c.现场提供了哪些条件?这些条件是否满足利用某种解决问题的方法?
d.确定方案,选择器具;
e.进行操作,获取信息;
f.分析数据,取得证据;
g.综合判断,得出结论;
h.反思检验,评价结论;
i.表达结果(交流)。
当然,对于不同的问题,解决的过程有简有繁,要具体情况具体分析。不同的人,对同一问题的解决会采取不同的方法。
三、科学实践能力测验试题出题思考
1.关于测验试题考核的维度。
全面地测验学生的科学实践能力,必须从三个维度来进行考查:操作技能、认知程度和综合评价。三者都应该占有适当的权重。
得分的高低可以从综合评价问题解决程度、知识点认知程度和操作技能掌握程度来判断(如图2)。
由此来制定科学实践能力测验的试题双向细目表。
每个评分点可以分为“基本要求、稍高要求和较高要求”三个等级得分。
2.测验内容的选取。
从解决实际问题入手,依据现行课程标准,参考过去的教学大纲,参考“八五”教育部重点课题“学生实验能力调查”课题的测验试题,把最基础的、通用的基础知识、基本方法和基本技能作为测验内容,同时要注意把由于城乡差别、地区差别的影响降到最低,也要注意现有学校实验室的配备条件。
初始出题时其数量可以适当扩大。理、化、生学科,初高中各出5套题,每套题由3个试题组成。高中技术和小学科学分别提交5套题,每套题由3个试题组成。每套题中的3个试题,可以形成分别侧重考核操作技能、实验能力和科学实践能力的结构性测验试题。
初定测试时间,小学生60分钟,初、高中生90分钟。
3.关于测验试题的效度、信度和平均难度。
效度是判断测验试题质量的最重要的技术指标。它是指测验结果的有效性。换句话说,它反映测验是否测量我们想要测量的东西。
信度也是判断测验试题质量的最重要的技术指标。它是指测验试题指标(或工具、结果)的可靠性、一致性和稳定性程度。
效度与信度可以类比误差理论中的准确度和精密度。如图3。
其中,图3 (a) 效度、信度均低;(b) 效度低,信度高;(c) 效度高,信度低;(d) 效度、信度均高。
科学实践能力的测验试题,应当保证其具有较高的效度和信度,尤其是各套试题之间的可靠性和一致性。
试题的平均难度与测量的目的有关。“我国高考难度一般定在0.5～0.6之间,以提高高考的选拔性;而高中毕业会考的试题平均难度一般在0.7～0.8之间,以保证会考的合格率。”[12]科学实践能力的测验试题平均难度为0.6～0.7较为合适。
科学实践能力测量是一种标准参考测试,既要有区分度,也要有同课程标准对照的预期合格率。
四、关于学生实验活动经历调查表
学生实验活动经历调查表的编制应当坚持简便、可靠、高效的原则。其基本内容由学生的基本信息、曾参与实验活动的信息和验证性信息组成。凡课程标准和教学大纲的“交集”中项目均可摘取。
参考文献
[1]刘磊,付维利.实践能力:含义、结构及培养对策[J].教育科学,2005(2)
[2][4][5][6][7][8][9]吴俊明,等.科学教育基础[M].第1版.北京:科学出版社,2008
[3]王晓卫.美国总统候选人奥巴马阐述教育理念[A].2008
[10][12]袁振国,金娣,王刚.教育评价与测量[J].北京:教育科学出版社,2007
[11]李春密.物理实验操作能力的结构模型初探[J].学科教育,2002(6)
一、实践能力测验的定位
首先,必须明确,该课题实践能力是指学生的科学实践能力。科学实践能力是一种专项的实践能力。按照实践能力的结构,实践能力由一般实践能力和专项实践能力构成。“一般实践能力因素具有普遍性和概括性,专项实践能力因素则具有具体性和针对性,因此专项实践能力因素较一般能力因素更易测量和评估。其次,一般实践能力因素与专项实践能力因素还存在密切的联系。一般实践能力因素是专项实践能力因素的前提和基础。一般而言,如果个体的一般实践能力因素有缺陷或发展水平不高,那么其专项实践能力因素发展必须受到限制或影响。” [1]由此可见,科学实践能力强的个体能够反映出他的一般实践能力也是强的。
“所谓科学实践能力是运用科学知识和技术方法解决实际问题的能力,包括科学探究能力、技术设计能力、实践操作能力、知识应用能力、成果评价能力和合作交流能力等等。”[2]在科学技术已经成为第一生产力的今天,在科学技术的影响越来越广泛和深入的时代,在科学技术飞速发展的当今社会,“百分之八十增长最快的职位需要数学和科学作为基础”。[3]科学实践能力应当成为公民的核心能力。
科学实践能力的测验,只能在科学实践活动中进行。我们所进行的科学实践能力的测验和国际上流行的TIMSS,PISA和NAEP既有相同之处,也存在一定差别。
TIMSS是国际教育成就评估协会(International Association for the Evaluation of Educational Achievement,简称IEA)主持的一个对学生数学和科学成绩的大型国际比较项目。第一次国际数学与科学教育成就调查于1970年举行,第二次国际数学与科学教育成就调查(SIMSS)于1980年进行。1995年实施的TIMSS是“第三次国际数学与科学调查”(The Third International Mathematics and Science Study-Repeat, TIMSS-R)。2003年,TIMSS更名为“国际数学与科学趋势调查”(The Trend of International Mathematics and Science Study, TIMSS)。目前,该项目每4年实施一次,由美国波士顿学院TIMSS国际研究中心设计和组织实施。[4]
“国际学生评价项目”(Programme for International Student Assessment,简称PISA),是由经济合作与发展组织(Organization for Economic Cooperation and Development, OECD)委托实施的,对成员国家和部分伙伴国家(或地区)15岁学生的阅读素养、科学素养和数学素养进行持续、定期抽样和比较的研究,是继TIMSS之后的又一项国际性学生学习质量比较研究项目。[5]
美国国家教育进展评估(National Assessment of Educational Progress,简称NAEP),又称为国家教育报告(The Nations’ Report Card),是美国目前最权威的全国性学业成就评估体系。它以评价4、8、12年级学生在阅读、数学、科学、写作等领域的学业成就和学习能力为主,首要目标是据此向美国公众报告美国学生的教育状况。[6]
TIMSS、PISA、NAEP有许多共同的主题,使用的题型大致相同,都注重解难题中的思考技能。“在评优目标上,NAEP、TIMSS是要了解学生课程基础之上掌握的科学和数学的知识和技能的情况,主要测评学生对知识、技能、观点的掌握程度;而PISA则是要了解学生在临近初中毕业时数学和科学方面的知识和能力,包括科学的推理和思考的能力、阅读和解释可能在报纸或其他传媒中看到的文章、图像或图形等的能力,目标在于评估学生科学和数学的素养,测量的是教育系统的‘积累成果’,即学生在数字化的文化社会中,在成人生活的情境中生存并发挥作用的能力,而不是学生对各个具体课程内容的掌握。”[7]
我们进行的科学实践能力测验,在内容上与TIMSS、PISA、NAEP是相通的。因为学生的科学实践能力首先来自于对科学知识、原理的认识和理解,然后是学以致用,在应用中加深理解,直至掌握。科学实践能力的强弱实际上是学生个人对科学知识掌握程度的一种体现。在形式上,TIMSS、PISA均用纸笔进行测验,NAEP主要是笔试,但“NAEP为了进一步考查学生的综合理解、科学研究技能,每生必须完成30分钟附加的交互式计算机任务或动手操作任务”。[8]“NAEP最直接的目的是为了获得学生的科学素养信息。”[9]NEAP2009测验包括两个方面:科学内容(Science Content)和科学实践(Science Practices)。科学内容领域包括:物理科学、生命科学、地球和空间科学。科学实践层次包括:识别科学原理、应用科学原理、实施科学探究和进行科学设计。我们的科学实践能力的测验与NAEP的对科学实践的测验具有较高的相似性。
二、科学实践能力既覆盖实验操作技能,也覆盖实验能力
“操作一词的含义较广,大致有三层意义。首先,最狭义的操作概念是指实验操作技能,如学生是否能独立而安全的使用实验的器具,完成实验。其次,操作概念还指学生的表演或非书面的表达技能,如学生的体育与艺术(音乐、美术)才能,学生的演讲(母语和外语)才能等。最后,最广义的操作概念是指学生的实践能力,如解决实际问题的能力、组织能力等。” [10]
解决实际问题(包括进行技术设计)一般应包括下列过程。
a.对问题认识和把握:明确解决问题的目标,问题产生的原因和环境,解决问题的意义和作用;
b.如何来解决这个问题:
解决这种问题有哪几种途径和方法,现有的方法中,哪一种是最佳的方法?
c.现场提供了哪些条件?这些条件是否满足利用某种解决问题的方法?
d.确定方案,选择器具;
e.进行操作,获取信息;
f.分析数据,取得证据;
g.综合判断,得出结论;
h.反思检验,评价结论;
i.表达结果(交流)。
当然,对于不同的问题,解决的过程有简有繁,要具体情况具体分析。不同的人,对同一问题的解决会采取不同的方法。
三、科学实践能力测验试题出题思考
1.关于测验试题考核的维度。
全面地测验学生的科学实践能力,必须从三个维度来进行考查:操作技能、认知程度和综合评价。三者都应该占有适当的权重。
得分的高低可以从综合评价问题解决程度、知识点认知程度和操作技能掌握程度来判断(如图2)。
由此来制定科学实践能力测验的试题双向细目表。
每个评分点可以分为“基本要求、稍高要求和较高要求”三个等级得分。
2.测验内容的选取。
从解决实际问题入手,依据现行课程标准,参考过去的教学大纲,参考“八五”教育部重点课题“学生实验能力调查”课题的测验试题,把最基础的、通用的基础知识、基本方法和基本技能作为测验内容,同时要注意把由于城乡差别、地区差别的影响降到最低,也要注意现有学校实验室的配备条件。
初始出题时其数量可以适当扩大。理、化、生学科,初高中各出5套题,每套题由3个试题组成。高中技术和小学科学分别提交5套题,每套题由3个试题组成。每套题中的3个试题,可以形成分别侧重考核操作技能、实验能力和科学实践能力的结构性测验试题。
初定测试时间,小学生60分钟,初、高中生90分钟。
3.关于测验试题的效度、信度和平均难度。
效度是判断测验试题质量的最重要的技术指标。它是指测验结果的有效性。换句话说,它反映测验是否测量我们想要测量的东西。
信度也是判断测验试题质量的最重要的技术指标。它是指测验试题指标(或工具、结果)的可靠性、一致性和稳定性程度。
效度与信度可以类比误差理论中的准确度和精密度。如图3。
其中,图3 (a) 效度、信度均低;(b) 效度低,信度高;(c) 效度高,信度低;(d) 效度、信度均高。
科学实践能力的测验试题,应当保证其具有较高的效度和信度,尤其是各套试题之间的可靠性和一致性。
试题的平均难度与测量的目的有关。“我国高考难度一般定在0.5～0.6之间,以提高高考的选拔性;而高中毕业会考的试题平均难度一般在0.7～0.8之间,以保证会考的合格率。”[12]科学实践能力的测验试题平均难度为0.6～0.7较为合适。
科学实践能力测量是一种标准参考测试,既要有区分度,也要有同课程标准对照的预期合格率。
四、关于学生实验活动经历调查表
学生实验活动经历调查表的编制应当坚持简便、可靠、高效的原则。其基本内容由学生的基本信息、曾参与实验活动的信息和验证性信息组成。凡课程标准和教学大纲的“交集”中项目均可摘取。
参考文献
[1]刘磊,付维利.实践能力:含义、结构及培养对策[J].教育科学,2005(2)
[2][4][5][6][7][8][9]吴俊明,等.科学教育基础[M].第1版.北京:科学出版社,2008
[3]王晓卫.美国总统候选人奥巴马阐述教育理念[A].2008
[10][12]袁振国,金娣,王刚.教育评价与测量[J].北京:教育科学出版社,2007
[11]李春密.物理实验操作能力的结构模型初探[J].学科教育,2002(6)