孔燕 趙陽

2000—2015年國外科學素養(yǎng)測評情境研究熱點分析

孔燕 趙陽

本研究應用可視化軟件CiteSpaceⅢ對2000—2015年ISI Web of Science數(shù)據(jù)庫中的國外科學素養(yǎng)測評情境文獻進行關鍵詞共現(xiàn)分析。結(jié)果表明，國外科學素養(yǎng)測評情境研究可劃分為四個階段：2000—2005年為萌芽階段，借國際大型科學測評項目實施之機，測評成為關鍵詞，研究聚焦于課程及學生課堂表現(xiàn)；2006—2009年為初始階段，科學素養(yǎng)測評情境研究開始成為熱點，但此階段偏重效度，忽視信度，相關測評不能真實反映出學生的科學素養(yǎng)水平；2010—2012年為深化階段，在政策影響下，測評情境研究增加，跨學科知識融入其中；2013—2015年為全球化階段，情境式命題成為全球趨勢。

情境測評；科學素養(yǎng)；科學素養(yǎng)測評；研究熱點分析

1 引言

國際上普遍將科學素養(yǎng)概括為三個組成部分，即對于科學知識達到基本的了解程度、對于科學的研究過程和方法達到基本的了解程度以及對于科學技術(shù)對社會和個人所產(chǎn)生的影響達到基本的了解程度?？茖W教育的目標在于提高學生的科學素養(yǎng)[1]。約翰·米勒（Jon D.Miller）早在1983年就提出了科學素養(yǎng)的三維模型：科學知識、科學方法和科學對社會的作用。國際學生評估項目（PISA）借鑒此模型后把科學素養(yǎng)分為知識、過程和情境三個維度，主要反映現(xiàn)在及未來真實生活中可能遇到的問題和情況[2]。PISA中的情境通常會用“situation”或“context”表達，而“situation”在心理學中一般是指情境，在其他學科中表示地點和背景，還包括作者撰寫文本的用途。盡管大部分文本閱讀屬于個人活動，但還是具有社會性。閱讀還會涉及作者、話題等。情境包括提及的人和（在工作中閱讀時）與閱讀有關的物[3]。在PISA中，“context”這個詞更符合我們提到的情境，“situation”只是情境的一種形式。PISA非常強調(diào)情境的真實性，這也是情境設置的最大特點。美國教育進展評價（NAEP）在對閱讀的界定中專門提到了情境。閱讀情境往往決定讀者準備和完成任務的方式。他們會考慮為什么閱讀，他們對這個主題了解多少，以及他們將花多少時間閱讀[4]。國外大型國際教育評價項目對情境的定義各不相同，含義廣泛，學生閱讀文本的用途和閱讀目的都包含其中，但情境的真實性是必要條件，問題的呈現(xiàn)主要依賴情境的設置。

2 研究方法

2.1 研究工具

采用CiteSpaceⅢ軟件進行知識圖譜分析，它是用年輪環(huán)的方式表示分析對象在不同時間段內(nèi)的被引頻次。其中分析對象用節(jié)點來表示。節(jié)點越大，該對象在整個時間跨度內(nèi)被引用次數(shù)越多。兩個節(jié)點之間的連線表示兩者存在共同被引用的關系，連線的長短和粗細表示了兩個節(jié)點之間聯(lián)系的強度[5]。

2.2 數(shù)據(jù)來源

文獻檢索的質(zhì)量直接決定了知識圖譜分析的準確性。筆者在ISI Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫中使用主體詞“science education test”和“context”檢索到文獻記錄共159條。發(fā)表時間為2000—2015年。按CiteSpaceⅢ要求的全格式進行保存。數(shù)據(jù)下載日期是2016年5月13日。

軟件設置上，時間跨度選為2000—2015年，設置Time Slice為每年一個階段，節(jié)點類型選擇為Ti?tle、Abstract、Keywords。由于搜索主題詞是“scien?tific education test”和“context”，筆者在關鍵節(jié)點節(jié)選中篩除了關鍵詞“test”“science”“students”這類大型相關節(jié)點以及與“context”無關聯(lián)的節(jié)點。節(jié)點與節(jié)點之間的連線表示兩者有著密切聯(lián)系。運行CiteSpaceⅢ軟件后，得到國外科學素養(yǎng)測評情境關鍵詞共現(xiàn)知識圖譜。

3 國外科學素養(yǎng)測評情境關鍵詞研究熱點共現(xiàn)分析

關鍵詞是對文獻內(nèi)容的高度提煉。根據(jù)2000—2015年國外科學素養(yǎng)測評情境研究關鍵詞共現(xiàn)知識圖譜，筆者將國外科學素養(yǎng)測評情境研究劃分為萌芽、初始、深化、全球化四個階段。

3.1 2000—2005年：萌芽階段，測評成為關鍵詞，研究聚焦于課程及學生課堂表現(xiàn)

2000年，PISA等國際大型評價項目開始出現(xiàn)，帶動了對測評研究的相關文獻的出現(xiàn)，但并未發(fā)現(xiàn)有關情境的研究文獻。研究總是具有滯后性，這一階段出現(xiàn)的文獻組成的知識圖譜中，“curriculum”“attitudes”“decision-making”等關鍵詞自成一個模塊，關鍵詞“gender”“performance”等形成一個模塊。從這兩大模塊中大致可以看出，這一階段的相關研究仍聚焦于課程及不同性別的學生課堂表現(xiàn)。雖然相關文獻中并未出現(xiàn)關鍵詞“context”，但相關學科知識如“physics”等在2002年開始出現(xiàn)，并延續(xù)到2015年的關鍵詞中，這也表明了物理學科是最早介入情境研究并被持續(xù)關注的學科。2004年，PISA等國際大型評價項目經(jīng)歷了一次以3年為一周期的評核，情境研究文獻中開始出現(xiàn)“assess?ment”“students”等關鍵詞，學界開始關注測評對象及對學生學習成果的評估體系，而這些都是測評情境的構(gòu)成要素。這一階段也可以稱之為情境前測評階段。

3.2 2006—2009年：初始階段，情境研究開始成為熱點

從圖1中可以看出，2006年，研究熱點中開始出現(xiàn)“context”這一關鍵詞，這也表明學界研究的重心由學生課堂表現(xiàn)轉(zhuǎn)向情境教學。其背景與PISA的改革有關。2006年，PISA對科學素養(yǎng)進行了重新界定，強調(diào)基于情境的測試是要在一定真實的生活情境中，而不僅僅局限于學校生活。當年PISA就大量采用情境化試題，并著重于應用。受測學生必須靈活運用學科知識與認知技能，針對情境化的問題自行建構(gòu)答案。這種把問題融入情境中的新型考查方式不僅容易激發(fā)學生的興趣，也讓學界開始關注情境試題在科學教育中的重要作用。

信度與效度作為情境測評研究的重要因子，為情境測評研究提供了統(tǒng)計學基礎。信度是一個測試能否在不同情況下得到所欲測量對象的一致結(jié)果。效度是一個測試能否測量所欲測量的對象，如測量人的智商、學生的科學素養(yǎng)。測評的信度與效度有著密切的關系。一般來說，只有信度較高的測評才能有較高的效度，但效度較高不能保證信度也一定較高。圖譜中，關鍵詞“validity”與“PISA”“scien?tific literacy”在2007年開始出現(xiàn)，但是同樣作為科學素養(yǎng)測評情境命題創(chuàng)設前提條件的“reliability”卻到2011年才出現(xiàn)。由于2007年測評情境試題缺乏信度，學界對當年科學素養(yǎng)測評情境的評價差強人意。

圖1 2006年關鍵詞共現(xiàn)知識圖譜

除此之外，多年一直占據(jù)重要位置的關鍵詞“knowledge”在2007年圖譜中同樣是一個很大的節(jié)點，這與測評的根本目的始終都是為了監(jiān)測學生掌握學科知識的水平和理解、建構(gòu)能力有關。

3.3 2010—2012年：深化階段，測評情境內(nèi)容研究增加，跨學科知識融入其中

2010年，測評情境研究熱點發(fā)生了重大變化。關鍵詞知識圖譜中節(jié)點明顯增多，顯示研究熱點在不斷增加，“science education”被聚焦研究。同時，關鍵詞“policy”和“United States”也開始出現(xiàn)。

有資料顯示，科學教育成為這一年的研究熱點與當時美國出臺的國家科學教育標準有很大關系。美國國家研究理事會（National Research Coun?cil）早在1996年就發(fā)布了《國家科學教育標準》（Na?tional Science Education Standards），強調(diào)需要讓學生在情境中而不是情境外掌握技能，在情境中學習學科知識。這一標準顯著影響了各國科學學習標準和相關考試，繼而大型教育評價項目（如PISA、TIMSS、NAEP等）開始引入試題情境[6]。然而學生在PISA項目中的表現(xiàn)較差和公民素養(yǎng)期望是2010年美國制定《新一代科學教育標準》（Next Generation Science Education Standards）的兩大外因，科學教育研究的進展、國際課程標準比較研究以及統(tǒng)一標準的運動是三大內(nèi)因[7]。新標準通過三個維度的整合拓展學生的知識與能力，即通過科學實踐培養(yǎng)學生研究自然世界的能力，通過工程設計培養(yǎng)解決實際問題的能力，通過聚焦核心概念掌握四個科學領域（物質(zhì)科學、生命科學、地球與空間科學以及工程、技術(shù)和應用科學）的重要知識。三維目標的核心是學科核心概念?？茖W與工程學實踐和跨學科共同概念一方面強化了學科核心概念，增強了學生的理解能力，另一方面也提升了學生的實踐能力[8]?？鐚W科知識的考查在PISA或TIMSS等測評情境中所占分量逐年上升。這一標準推動了科學教育的研究，這也是2010年“science education”這一關鍵詞凸顯的重要原因。到2013年年底，美國有一半以上的州已在實施或承諾實施該標準。自2010年至2015年，“science education”始終是研究熱點。

另外，2010年，關鍵詞“inquiry”“skills”“cogni?tion”也同時出現(xiàn)。TIMSS測評也把科學實踐（sci?ence practices）作為重要概念。科學實踐包括來自日常生活以及校內(nèi)學習的各種技能，這些技能有助于學生系統(tǒng)地進行科學探究。因此科學實踐是所有科學學科的基礎[9]。

表1展示了2010—2012年國外科學素養(yǎng)測評情境關鍵詞研究熱點的演變過程。關鍵詞“reliabil?ity”到2011年才成為熱點，成為科學素養(yǎng)測評情境命題創(chuàng)設的前提條件。效度與信度是優(yōu)質(zhì)教育評估的先決條件。要保證情境的真實性和科學性就必須要確保較高的信度與效度，兩者缺一不可。

隨著年代的推進，關鍵詞從“children”漸漸偏向“adolescents”。如TIMSS主要測試四年級和八年級學生的數(shù)學與科學學業(yè)成績以及達到課程目標的情況[7]。PISA主要對接近完成基礎教育的15歲學生進行評估，測試學生能否掌握社會所需要的知識與技能。NAEP中的全國評價和州評價至少每隔兩年對四年級和八年級閱讀、數(shù)學進行測試，其長期趨勢評價則繼續(xù)對9歲、13歲、17歲學生的閱讀和數(shù)學進行測試[10]。情境設置要求問題及答案語言簡潔，符合施測對象的心智水平。

表12010 -2012年國外科學素養(yǎng)測評情境關鍵詞研究熱點的演變

2010年，對測評情境的學科內(nèi)容研究熱點轉(zhuǎn)向包括物理在內(nèi)的生物、化學、數(shù)學等學科。除此之外，跨學科內(nèi)容首次成為熱點，這也說明了測評情境開始傾向于考查跨學科內(nèi)容。學科知識是情境的基礎和前提。在保證情境真實性和公平性的前提下，圍繞同一科學主題，某些單元情境的問題跨學科化，體現(xiàn)出不同學科領域知識點的融合。如PI?SA 2015年的氣候變化試題明顯具有生物與地理學科交叉的特點。由于情境設問存在跨學科性，學生必須能夠?qū)⑺莆盏母鲗W科知識進行融會貫通。

“knowledge”“comprehension”“knowledge con?struction”“critical thinking”等關鍵詞是有關科學素養(yǎng)中學生能力考查的表述。從年份來看，有關認知維度的研究熱點也不同。早期更加關注學生對知識的掌握，因此在測評情境命題中，學科情境占大部分。2007年，知識成為研究熱點，側(cè)重關注學生學科知識的熟悉程度。自2010年，開始考查學生的知識理解與運用能力。到2011年，知識建構(gòu)及推理能力成為測評情境中的重點考查內(nèi)容。國外科學素養(yǎng)測評的情境能夠在結(jié)合學科知識的設問中考查學生的知識水平和知識建構(gòu)能力。PISA考查學生科學理解與應用、科學思維與實踐能力。TIMSS考查學生從認識到理解再到推理的能力[8]。在情境研究中，知識與理解主要考查的是學生較為基礎的科學理解與應用能力，而較高層次的科學思維與實踐能力則是需要學生做到知識遷移和知識建構(gòu)。

3.4 2013—2015年：全球化階段，情境式命題成為全球趨勢

關鍵詞“diversity”成為這一階段的熱點。早在2007年就有學者關注情境中的多樣性。2010年，“metatheory”也出現(xiàn)在熱詞中，并且在2015年再次成為研究熱點。這也說明了情境的多樣性對測評試題的重要性?？v觀2015年國外大型科學教育項目試題情境研究特點，可以發(fā)現(xiàn)：第一，情境導入部分趨向多樣化，包括生活化、故事化。以這種形式導入問題更能激發(fā)學生的答題興趣。第二，情境材料來源多樣化，多節(jié)選自科普網(wǎng)站或雜志和報紙、紀錄片、名人軼事、數(shù)據(jù)分析類權(quán)威科學報告及新聞報道。材料來源可靠且貼近生活[9]。第三，情境呈現(xiàn)方式多樣化，采用圖文并茂的方式，主要考查學生的讀圖能力和數(shù)據(jù)分析能力。第四，情境題型設置上，有一種新穎的態(tài)度題，多在實驗探究單元出現(xiàn)[10]。第五，評分標準開放，答案多元。情境中單選題側(cè)重于基礎知識點的考查，能力評估層級較低。問答題能力評估層次相對較高，且答案解讀分層次，有滿分、部分分、零分等不同層次，各個分級的評判標準多元化。這些多樣化的特點在這一階段情境研究文獻中均有提及。

學生較好的成績?yōu)榍榫呈矫}成為全球趨勢奠定了良好的基礎。早在2009年，來自上海的中學生首次參加PISA項目就取得驕人成績。韓國、芬蘭、中國香港、中國臺北、新加坡、日本成績也都不錯。2012年，中國香港和中國臺灣地區(qū)參加四年一屆的TIMSS項目，成績出色?！癵lobalization”在2013年自然成為研究熱點，表明科學素養(yǎng)測評情境式命題開始成為全球趨勢。

4 結(jié)論與展望

國外科學素養(yǎng)測評中沒有無情境的問題，也沒有無問題的情境。文獻關鍵詞共現(xiàn)圖譜揭示了不同年份國外科學素養(yǎng)測評情境的研究熱點，并呈現(xiàn)為四個階段。2000年至2005年為情境萌芽階段。由于國際大型科學測評項目自2000年開始實施，測評成為關鍵詞，研究聚焦于課程及學生課堂表現(xiàn)，但并未出現(xiàn)對情境研究的相關文獻。2006年至2009年為初始階段，情境開始成為測評研究的重點。但由于只重視效度，缺乏信度，不能真實反映出學生的科學素養(yǎng)水平。而信度與效度的考量為測評情境研究提供了統(tǒng)計學基礎，是情境設置的前提條件。2010年至2012年為深化階段，自美國《新一代科學教育標準》發(fā)布后，測評內(nèi)容維度研究增多，涵蓋生物、化學、物理、數(shù)學和技術(shù)，跨學科知識也融入其中。此外，自2009年，測評情境中開始考查學生的知識理解與運用能力。到2010年，知識建構(gòu)及推理能力成為測評情境中的重點考查內(nèi)容。

自2000年PISA首次對國際學生進行科學素養(yǎng)全面評價至2015年，在情境式命題逐漸全球化的大趨勢下，命題中的情境創(chuàng)設就顯得尤其重要。創(chuàng)設情境時，需要注意三個維度：情境陌生度、信息隱含度和知識復雜度。要求創(chuàng)設貼近學生生活的情境。另外，情境中所包含的學科知識不能過于復雜，以便讓學生較容易地提取信息從而解答問題。各國在借鑒他國情境設置時需要結(jié)合本國國情和教育現(xiàn)狀，創(chuàng)設適合本國學生的試題情境。以我國為例，南北地域文化差異較大，城市和農(nóng)村教育水平也不一樣，這決定了創(chuàng)設命題情境時需針對這些特殊情況采用不同層次的情境。如何在確保信度與效度前提下，創(chuàng)設符合青少年學科知識水平的試題，引領學生從小學會建構(gòu)和應用知識，引領教師重在培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，如何讓學生學會從情境中提取信息，并能進行知識遷移和知識建構(gòu)，以及如何編制能夠真正體現(xiàn)學生科學素養(yǎng)水平的情境試題等，都是需要我們深入探討的問題。

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A CiteSpaceⅢ-Based Analysis of International Hot Research Topics of Contextual Assessment of Science Literacy from 2000 to 2015

KONG Yan&ZHAO Yang

This study makes a CiteSpaceⅢ-based analysis of keywords co-occurrence in international studies of contextual assessment of science literacy from Web of Science from 2000 through 2015.Relevant research is divided into four stages,namely the embryonic stage（2000—2005）,the beginning stage（2006—2009）,the deepening stage（2010—2012）and the global stage（2013—2015）.With the promotion of large-scale science assessment projects,“assessment”emerged as a keyword during the embryonic stage,focusing on curriculum and students’academic performance in the classroom.Contextual assessment of science literacy became a hot research topic during the beginning stage.However,those assessments might not be accurate measures of students’science literacy due to lack of emphasis placed on reliability as compared with validity.In the deepening stage,influenced by policy,contextual assessment research increased significantly involving interdisciplinary knowledge as well.As a result,context-based assessment has become a global trend in recent years.

Contextual Assessment;Science Literacy;Science Literacy Assessment;Analysis of Hot Research Topics

G405

A

1005-8427（2016）10-0038-6

（責任編輯：陳寧）

本文系教育部基礎教育質(zhì)量監(jiān)測中心（中國基礎教育質(zhì)量檢測協(xié)同創(chuàng)新中心）項目“義務教育八年級科學教育質(zhì)量監(jiān)測工具研制”（項目編號：2016KX002-e）的階段性研究成果。

孔 燕，女，中國科學技術(shù)大學人文與社會科學學院，教授，博士生導師（合肥 230026）

趙 陽，女，中國科學技術(shù)大學人文與社會科學學院，在讀碩士（合肥 230026）