基于课程标准的科学探究能力的评价

如何评价学生的科学探究能力始终是广大教师关注的问题.我国的义务教育物理课程标准中,把科学探究定为重要的课程内容和教学方式.因此,科学探究在中学物理教学中日益得到重视,科学探究的评价所存在的问题也日益突出,如纸笔测试是否能够准确地反映学生真实的科学探究能力.基于课程标准的物理科学探究能力的评价,笔者谈谈对这一问题的思考.

1《课程标准》对科学探究能力目标的要求

《课程标准》在“过程与方法”维度中制订了5条具体的目标.其中涵盖了观察能力、提出问题能力、科学探究能力、运用知识分析解决物理问题的能力、自主学习能力等方面,并且强调这些能力的培养与形成,必须是在学生经历与探究的过程中,在方法的获得过程中加以落实.特别是对于科学探究能力的要求,提出了要通过参与科学探究过程,使学生经历拟定计划和实验方案、通过实验收集数据、分析概括以及信息交流等重点探究要素,落实科学探究能力.

需要说明的是,在这个维度中所涉及的各种能力与“知识与技能”维度中的能力是有区别的,“知识与技能”中的能力更侧重于具体的操作,而“过程与方法”中所提到的能力则侧重于心智技能或心智思维.

科学探究比简单的观察事物、总结规律及解释现象要复杂得多,也比通常认为的按照固定的逻辑顺序开展科学研究要灵活得多.真正的科学探究应像科学家一样观察自然,理解自然并做出科学探究,对建立的模型做出解释说明和进行评价,对同一观察结果提出不止一个解释.也就是说科学探究远不是“程序化的科学”,更多的是建立在“心智思维”层面.

2当前科学探究能力评价中主要存在的问题

2.1科学探究试题编制模式化、标签化

例题在综合实践活动中,某兴趣小组的同学利用纸锥和小金属球来研究“空气阻力和速度的关系”.取三个相同的纸锥,每个纸锥的质量为m,并编号为甲、乙、丙,其中在乙纸锥内固定质量为3m的小金属球,在丙纸锥内固定质量为8m的小金属球.然后让它们从不同高度分别自由落下,并以竖直砖墙为背景,当进入竖直砖墙的区域时,用照相机通过每隔相等的时间一次的方法记录纸锥的运动过程,图1是其中一段的示意图.请根据图示回答下列问题：

（1）对于图中的这段运动过程,下列说法正确的是

A.只有甲做匀速直线运动

B.只有乙做匀速直线运动

C.只有丙做匀速直线运动

D.甲、乙、丙都做匀速直线运动

（2）对于图中的这段运动过程,甲、乙、丙三个纸锥的速度之比是；它们所受的空气阻力之比是；由此可以得出的实验结论是.

这类试题的主要特点是给定了实验器材和实验方案或步骤.除此之处,还有的科学探究题是要求学生叙述经典实验方案和步骤,或是设计好方案和步骤后让学生选择,这失去了科学探究应具有的发散性思维的精髓,显然,这类探究题考察的仍然是学生对前人经验的积累程度,而非对于科学研究方法的体验水平.科学探究应重点考察学生理解科学方法与过程,而非让学生照固定模式化步骤重复前人的“科学方法”.

另外,该题的背景尽管较新,用闪频研究物体的运动,但由于考查的问题通过程序性知识即可解答,答题的方式又是选择题或填空题,缺少心智技能（或心智思维）,没有体现探究性,是一道典型“科学探究”的标签题.

2.2科学探究试题背景陈旧化、问题知识化

例题小华在“探究凸透镜成像规律的实验”中发现像高与像距、物距之间有一定的关系,为了进一步探究,他将5 cm长的发光体放在一个竖直支架上作为光源进行实验.

（1）实验开始前,首先在光具座上依次安装发光体、凸透镜和光屏并进行调节,使它们的中心在.

（2）表1是小华同学实验时记录的几组数据：

表1实验次数 物距u/cm 像距v/cm 物高l/cm 像高h/cm1 35 14 5 22 30 15 5 2.53 20 20 5 54 15 30 5 105 12 60 5 25根据表中数据,完成下列问题：

①该凸透镜的焦距为cm.

②从表中的数据可以看出,当像距小于物距时,像高与物高的比值1（选填“大于”或“小于”）；当像距大于物距时,像高与物高的比值1（选填“大于”或“小于”）.

③小华通过进一步分析实验数据,又得出了像高与物高的比值和像距与物距之间的具体关系.他的结论是.

这类试题的特点是问题背景通常是学生所研究过的,或熟悉的,物理原理非常清楚,研究的方法也很熟悉,所以,完全失去探究的价值.问题的设置基本上是知识性的,只要物理基础知识扎实,即可解决,根本达不到考查学生科学探究能力的目标.

3基于课程目标的科学探究试题的特征

课程标准强调科学能力的培养与形成,必须是在学生经历与探究的过程中,同样,学生的科学探究能力的考查也必须是在真实的问题背景实例中进行.下面以淮安市2013年一道中考物理科学探究试题为例,分析说明科学探究试题的编制应具有的特点：

例题某兴趣小组在研究冰熔化实验时,发现冰熔化时有快有慢.他们想知道影响冰熔化速度的因素,于是提出了以下两种猜想：

猜想1：环境温度可能会影响冰熔化速度.

猜想2：冰的形状可能会影响其熔化速度.

（1）请你列举生活中一个实例说明“猜想1” 的合理性：.

（2）小丽同学对“猜想2”有自己的想法,为了验证“猜想2”,小丽设计了如下实验方案：

（a）量出50 mL蒸馏水3份,分别倒入容积都为50 mL的长方体、正方体和球体塑料模型盒中.

（b）倒入模型盒中时确保没有水溅出.

（c）把模型盒放到冰箱冷冻室里,冷冻足够长时间.

（d）用字母A、B、C分别给3个烧杯做标注. （e）把模型盒从冰箱里拿出来,迅速将每个冰块放入对应的烧杯中.

（f）观察并记录三冰块完全熔化所用的时间.

请你回答下列问题：

①该实验方案中步骤（a）、（b）的设计目的是：.

②小丽通过实验分析,验证了冰的形状会影响冰块熔化速度.依据小丽的分析结果,在这三种形状的冰块中,熔化最慢的,并说出理由：.

3.1试题的评价目标明确,具有一致性

试题的设置形式以建构――反映测验题（通常称主观题）为主.课程标准规定了学生必须达到掌握的科学内容（包括“知识与技能”、“过程与方法”、“情感、态度与价值观”）,基于课程标准的评价,是实现课程目标的基石,试题评价目标的一致性是评价的核心、关键和要求.建构――反映测验题的最大优点是它能引出学生更贴时生活的行为反应,而这种反应正是学生必须自己独立解决问题的能力.所以,建构――反映测验题能有效评价学生的科学探究能力.

如该题考查了科学探究中7个目标中的3个,测试目标分别是：依据实例或经验提出检测设的能力目标――通过生活实例说明“猜想1”的合理性；理解有助于选择适合的研究策略和方法目标――说明设计方案中设计的目的；能基于证据对结论进行解释和应用的能力目标――解释冰的形状影响冰熔化快慢的原因.

3.2试题的情境信息应是全新的

试题情境信息具有真实性、新颖性,贴近学生生活,适切学生的经验基础.适当的情境信息可将科学概念置于全面的真实的环境中,科学探究能力的考查,需要学生在没有遇到过的全新的物理问题情境下进行,这就要求科学探究试题需要与学生的生活联系紧密,并问题又要符合学生的认知经验基础,才能有效发挥学生的创新才能.

如该试题的情境源于学生实验,但探究的内容又不是学生所知的,真实而新颖,在生活中也是常见的现象,非常亲切.并涉及到的知识基础与研究水的蒸发类似,所不同的是由平面蒸发转向到立体熔化,便于学生能力迁移,有利创新.

3.3试题通常采用集束型的形式

试题能较全面考查科学探究能力的各个目标.科学探究能力的要素有7个方面,如何在一道测验题中尽可能全面考查到,采用集束型的问题形式是最有效的.集束型问题的特点是各个问题关联度低,不会因为第一个问题答不出或答错,影响到下一个问题的解决,同时考查的面较大,问题设置也比较灵活.

如本题通过2组3个问题,集中一个探究问题,考查了3个课程目标,信度和效度较高.

3.4试题语言简单明了,问题指向明确

科学探究测验题的考查目标是为了解学生的科学探究能力,而不能因阅读成为考查学生科学探究能力的障碍.所以,科学探究测验题要求语言结构简单,避免用双重否定词语,问题直接明了.