对科学探究能力表现性评价的研究
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本研究采用基于表现性评价的工作单来评价初二学生的科学探究能力，并根据存在的问题讨论相应的教学和评价建议。
二、方法
（一）对象
两个学校初二年级的各一个班（使用人教版初中物理课标教材），共115人。
（二）程序
1．探究：探究内容为“电流大小与电压、电阻的关系”（按正常教学进度，这是下节课的教学内容）。把学生分别安排在各自学校的两个教室里，每个教室一个监考教师。学生每人用一套器材进行独立探究，在结构式工作单（表1）留空处写上过程和结果，时间45分钟。
表1结构式工作单
探究电流大小与电压、电阻的关系
一、你的桌面有：定值电阻3只、滑动变阻器1只、电流表和电压表各1只、电池2节、开关1个、导线若干。请核实，如不够请举手。
二、你的探究问题：电流大小与电压、电阻有什么关系？
三、下面是你应该做的：
1．根据你的知识和经验，假设电流大小与电压、电阻的关系。
2．对你的假设制订探究方案。（连接实物图，并说明你打算如何探究）
3．按照你的方案做实验，并把数据记录在你设计的表格中。
4．根据表格中的数据得出可靠结论。
2．设计评分量规：由笔者和两名初中物理骨干教师事先设计评分量表；然后，对一些学生工作单样本进行编码分析；最后，根据编码修订评分量表，以便评分量表能识别学生工作单可能出现的各种典型情况。
3．评分：由参与设计的两名教师先对5个学生的工作单进行预评，协商两者评价不一致的地方后，再评另5个学生的工作单，进一步统一意见后才对所有学生的工作单进行评分。各个步骤的评分者一致性系数在82%~95%之间。
（二）方案
方案对探究成功至关重要，因此分值较高，分别对实物图连接和控制变量进行评分。
表3实物图得分情况
分数
标准
百分比
实物图连接正确
51.3%
2
实物图连接基本正确
20.9%
1
实物图连接错误较多
20.9%
0
实物图连接错误太多，难以完成
6.9%
表3是学生连接实物图（图1）的得分情况。约51%的学生连接正确。约21%的连接基本正确，但存在一些问题，如电压表量程选择太大，读数误差大；或电压表与变阻器并联，没有直接测量定值电阻两端的电压。约21%的连接错误较多，如滑动变阻器的连接没有起到变阻作用，无法改变定值电阻的电流，或电压表与电源并联，无法测量定值电阻两端电压等。7%的学生连接错误太多，如电流表并联接入电路或电压表串联接入电路等。以上错误说明探究水平不仅跟一般的方法有关，还跟具体知识、技能有关。
三、结果和分析
下面是对学生工作单中的假设、方案、图表及数据、分析数据逐项进行评分的结果和分析。
（一）假设
表2假设的得分情况
分数
标准
百分比
3
猜对电流与电压以及电流与电阻的关系，理由合理
78.3%
2
猜对电流与电压以及电流与电阻的关系，理由部分不合理
13%
1
猜对电流与电压或电流与电阻的关系，理由合理
8.7%
表4控制变量得分情况
分数
标准
百分比
2
改变电压或电阻时，都分别控制了其他变量
49.6%
1
改变电压或电阻时，不完全控制变量
34.8%
0
改变电压或电阻时，都没有控制变量
15.6%
表4是学生在实物图基础上进行控制变量的得分情况。为了使实验可靠、公平，在改变一个自变量时，必须保持其他自变量不变。约50%的学生能较好做到。35%不能完全做到，主要是改变电阻时没有控制变量，如“每改变一次电阻时，读取电流表的读数”，就没有提到电压是否保持不变。16%根本没有提到控制变量。这些错误情况表明一些学生还缺乏设计公平实验的意识和能力，在处理一个以上的自变量时容易忽略控制变量。［3］值得注意的是，学生所用的教材有多处明确提到控制变量，通过与教师的交谈也了解到教师经常强调控制变量，但仍然有许多学生没有控制变量，说明了讲授法对控制变量这种程序性知识很难奏效。要把陈述性知识转化成程序性知识，需要在具体情境中多次实践，才能内化为一般能力并迁移到复杂情境中去。［4］
一、引言
我国新课程改革时至今日，探究教学面临诸多困难，重要原因之一是缺乏与科学探究相适应的评价方法，教师还是通过纸笔测验来评价学生的实践探究能力，这种用旧评价方法来评价科学探究能力就像用旧尺子衡量新事物，窄化和异化了探究教学。因此，我们需要开发合适的评价方法，以促进探究教学的开展。
从20世纪60年代至今，国际科学教育界一直在探索科学探究能力的评价形式。按效度高低排列，主要有观察、工作单、计算机模拟、纸笔测验等方式。［1］其中，观察方式就是教师通过观察学生做科学探究而进行评价；工作单方式也是让学生动手探究，但把过程和结果写在工作单上，然后教师对工作单进行评价。由于这两种评价方式与纸笔测验相对立，也称另类评价（alternative assessment），又称属于表现性评价（performance assessment）。由于观察方式成本高，难以在大规模高利害评价中实施，而工作单方式具有更好的成本和效度平衡性，因此更受青睐，如国际上三次大规模的科学成就研究（简称FISS、SISS、TIMSS）、英国的表现评价单元（APU）、美国的国家教育进步评价（NAEP）等都采用工作单方式来评价科学探究能力。［2］
表2是学生假设和假设理由的得分情况。约78%的学生猜对了电流与电压以及电流与电阻的关系，既有定量关系也有定性关系，并且理由也合理。13%的学生猜对了电流与电压以及电流与电阻的关系，理由部分不合理，主要对电流与电压关系的解释较模糊。9%学生猜对一个关系，猜错的另一个关系主要是电流与电压关系。
与意料一样，假设成功率较高，理由也大多合理，这是因为学生刚学了电压和电阻概念，从这两个概念并不难推测电流与电压、电流与电阻的关系。同时也注意到，错误的假设大多发生在电流与电压的关系，较少发生在电流与电阻的关系，这是因为电压较电阻抽象，而且学生在上节刚探究了“电阻的大小与什么因素有关”，已经有了电阻改变导致电流改变的亲身体验。这些结果证实了建构主义的观点“对事物意义的建构取决于先前知识和经验”以及物理课程标准的要求“根据知识和经验进行假设”是合理的。显然，如果学生不具备必要的知识和经验，一味要求假设，不仅这种评价对学生不公平，而且还会使探究教学程式化。
对科学探究能力表现性评价的研究
摘要：运用表现性评价方法来评价科学探究能力，学生在探究时把过程和结果写在结构式工作单上，然后教师根据工作单评价学生的探究能力。结果表明，学生在假设和分析数据方面表现较好，但在制订方案、构建图表、获取数据方面表现较差。最后，针对存在的问题讨论了相应的教学和评价建议。
关键词：科学探究能力；纸笔测验；表现性评价；结构式工作单
二、方法
（一）对象
两个学校初二年级的各一个班（使用人教版初中物理课标教材），共115人。
（二）程序
1．探究：探究内容为“电流大小与电压、电阻的关系”（按正常教学进度，这是下节课的教学内容）。把学生分别安排在各自学校的两个教室里，每个教室一个监考教师。学生每人用一套器材进行独立探究，在结构式工作单（表1）留空处写上过程和结果，时间45分钟。
表1结构式工作单
探究电流大小与电压、电阻的关系
一、你的桌面有：定值电阻3只、滑动变阻器1只、电流表和电压表各1只、电池2节、开关1个、导线若干。请核实，如不够请举手。
二、你的探究问题：电流大小与电压、电阻有什么关系？
三、下面是你应该做的：
1．根据你的知识和经验，假设电流大小与电压、电阻的关系。
2．对你的假设制订探究方案。（连接实物图，并说明你打算如何探究）
3．按照你的方案做实验，并把数据记录在你设计的表格中。
4．根据表格中的数据得出可靠结论。
2．设计评分量规：由笔者和两名初中物理骨干教师事先设计评分量表；然后，对一些学生工作单样本进行编码分析；最后，根据编码修订评分量表，以便评分量表能识别学生工作单可能出现的各种典型情况。
3．评分：由参与设计的两名教师先对5个学生的工作单进行预评，协商两者评价不一致的地方后，再评另5个学生的工作单，进一步统一意见后才对所有学生的工作单进行评分。各个步骤的评分者一致性系数在82%~95%之间。
（二）方案
方案对探究成功至关重要，因此分值较高，分别对实物图连接和控制变量进行评分。
表3实物图得分情况
分数
标准
百分比
实物图连接正确
51.3%
2
实物图连接基本正确
20.9%
1
实物图连接错误较多
20.9%
0
实物图连接错误太多，难以完成
6.9%
表3是学生连接实物图（图1）的得分情况。约51%的学生连接正确。约21%的连接基本正确，但存在一些问题，如电压表量程选择太大，读数误差大；或电压表与变阻器并联，没有直接测量定值电阻两端的电压。约21%的连接错误较多，如滑动变阻器的连接没有起到变阻作用，无法改变定值电阻的电流，或电压表与电源并联，无法测量定值电阻两端电压等。7%的学生连接错误太多，如电流表并联接入电路或电压表串联接入电路等。以上错误说明探究水平不仅跟一般的方法有关，还跟具体知识、技能有关。
三、结果和分析
下面是对学生工作单中的假设、方案、图表及数据、分析数据逐项进行评分的结果和分析。
（一）假设
表2假设的得分情况
分数
标准
百分比
3
猜对电流与电压以及电流与电阻的关系，理由合理
78.3%
2
猜对电流与电压以及电流与电阻的关系，理由部分不合理
13%
1
猜对电流与电压或电流与电阻的关系，理由合理
8.7%
表4控制变量得分情况
分数
标准
百分比
2
改变电压或电阻时，都分别控制了其他变量
49.6%
1
改变电压或电阻时，不完全控制变量
34.8%
0
改变电压或电阻时，都没有控制变量
15.6%
表4是学生在实物图基础上进行控制变量的得分情况。为了使实验可靠、公平，在改变一个自变量时，必须保持其他自变量不变。约50%的学生能较好做到。35%不能完全做到，主要是改变电阻时没有控制变量，如“每改变一次电阻时，读取电流表的读数”，就没有提到电压是否保持不变。16%根本没有提到控制变量。这些错误情况表明一些学生还缺乏设计公平实验的意识和能力，在处理一个以上的自变量时容易忽略控制变量。［3］值得注意的是，学生所用的教材有多处明确提到控制变量，通过与教师的交谈也了解到教师经常强调控制变量，但仍然有许多学生没有控制变量，说明了讲授法对控制变量这种程序性知识很难奏效。要把陈述性知识转化成程序性知识，需要在具体情境中多次实践，才能内化为一般能力并迁移到复杂情境中去。［4］
一、引言
我国新课程改革时至今日，探究教学面临诸多困难，重要原因之一是缺乏与科学探究相适应的评价方法，教师还是通过纸笔测验来评价学生的实践探究能力，这种用旧评价方法来评价科学探究能力就像用旧尺子衡量新事物，窄化和异化了探究教学。因此，我们需要开发合适的评价方法，以促进探究教学的开展。
从20世纪60年代至今，国际科学教育界一直在探索科学探究能力的评价形式。按效度高低排列，主要有观察、工作单、计算机模拟、纸笔测验等方式。［1］其中，观察方式就是教师通过观察学生做科学探究而进行评价；工作单方式也是让学生动手探究，但把过程和结果写在工作单上，然后教师对工作单进行评价。由于这两种评价方式与纸笔测验相对立，也称另类评价（alternative assessment），又称属于表现性评价（performance assessment）。由于观察方式成本高，难以在大规模高利害评价中实施，而工作单方式具有更好的成本和效度平衡性，因此更受青睐，如国际上三次大规模的科学成就研究（简称FISS、SISS、TIMSS）、英国的表现评价单元（APU）、美国的国家教育进步评价（NAEP）等都采用工作单方式来评价科学探究能力。［2］
表2是学生假设和假设理由的得分情况。约78%的学生猜对了电流与电压以及电流与电阻的关系，既有定量关系也有定性关系，并且理由也合理。13%的学生猜对了电流与电压以及电流与电阻的关系，理由部分不合理，主要对电流与电压关系的解释较模糊。9%学生猜对一个关系，猜错的另一个关系主要是电流与电压关系。
与意料一样，假设成功率较高，理由也大多合理，这是因为学生刚学了电压和电阻概念，从这两个概念并不难推测电流与电压、电流与电阻的关系。同时也注意到，错误的假设大多发生在电流与电压的关系，较少发生在电流与电阻的关系，这是因为电压较电阻抽象，而且学生在上节刚探究了“电阻的大小与什么因素有关”，已经有了电阻改变导致电流改变的亲身体验。这些结果证实了建构主义的观点“对事物意义的建构取决于先前知识和经验”以及物理课程标准的要求“根据知识和经验进行假设”是合理的。显然，如果学生不具备必要的知识和经验，一味要求假设，不仅这种评价对学生不公平，而且还会使探究教学程式化。
对科学探究能力表现性评价的研究
摘要：运用表现性评价方法来评价科学探究能力，学生在探究时把过程和结果写在结构式工作单上，然后教师根据工作单评价学生的探究能力。结果表明，学生在假设和分析数据方面表现较好，但在制订方案、构建图表、获取数据方面表现较差。最后，针对存在的问题讨论了相应的教学和评价建议。
关键词：科学探究能力；纸笔测验；表现性评价；结构式工作单