趙金玉 陳秉初

(浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院 金華 321004)

科學(xué)探究素養(yǎng)作為生物學(xué)核心素養(yǎng)之一，不僅揭示了生物學(xué)在探究活動中獲得知識的學(xué)科本質(zhì)，更強調(diào)在生物學(xué)課程的科學(xué)探究活動中通過自主學(xué)習(xí)培養(yǎng)關(guān)鍵能力和必備品格。科學(xué)探究素養(yǎng)在學(xué)生掌握生物學(xué)核心概念、參加生物學(xué)實踐活動，理解生物學(xué)本質(zhì)等方面都有重要的作用，有利于其成為獨立的探究者與思考者。建立科學(xué)探究素養(yǎng)的測評模型有助于教師更準確地了解學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的水平，采取有效策略提升科學(xué)探究素養(yǎng)。

1 科學(xué)探究素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)模型

科學(xué)探究素養(yǎng)是生物學(xué)知識、科學(xué)探究技能與情感態(tài)度價值觀的綜合能力，體現(xiàn)在真實科學(xué)的情境中解決實際問題時所表現(xiàn)出來的關(guān)鍵能力、高階思維以及價值觀念。在參考吉爾夫特的智力三維結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)科學(xué)探究素養(yǎng)的內(nèi)涵及其測量與評價的維度，試圖建立科學(xué)探究素養(yǎng)的三維結(jié)構(gòu)模型圖(圖1)。

從x軸(生物學(xué)知識)、y軸(科學(xué)探究技能)、z軸(情感態(tài)度與價值觀)構(gòu)建科學(xué)探究素養(yǎng)的測評模型。每一個維度都有不同的因素，生物學(xué)知識主要包括： “內(nèi)容性知識”“程序性知識”“認知性知識”三個要素；科學(xué)探究技能主要有： 提出問題、猜想和假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與獲取證據(jù)、分析與檢驗數(shù)據(jù)、評估交流與合作六個要素；情感態(tài)度與價值觀分為： 對生物學(xué)的興趣、參加科學(xué)探究活動的意愿、珍愛生命與樹立環(huán)保意識三個要素。這十二個要素形成不同的集合單元表現(xiàn)在球體中央或者球體表面上，各個集合單元代表不同的科學(xué)探究素養(yǎng)水平。

圖1 生物學(xué)科學(xué)探究素養(yǎng)測評模型

科學(xué)探究素養(yǎng)的測評模型具有以下特點： 首先，它具有整體性，科學(xué)探究素養(yǎng)是由生物學(xué)知識、科學(xué)探究技能、情感態(tài)度與價值觀三個維度及其各個維度上的十二個要素之間相互作用，共同發(fā)展而成的有機整體。學(xué)生基于情感態(tài)度與價值觀，運用生物學(xué)知識和科學(xué)探究技能進行探究性活動的同時，在探究性活動中深化生物學(xué)知識的理解，培養(yǎng)與提升科學(xué)探究技能，養(yǎng)成科學(xué)的情感態(tài)度與價值觀。其次，它具有靈活性，科學(xué)探究素養(yǎng)的各個要素之間是靈活可協(xié)調(diào)的?？茖W(xué)探究的步驟不是固定的，可以將后面的要素步驟提前進行或者交叉進行甚至有些要素可以省略[1]。最后，它還具有發(fā)展性，科學(xué)探究素養(yǎng)表現(xiàn)在不同能力要素中，并且各個能力要素在探究的過程中獲得發(fā)展?？茖W(xué)探究素養(yǎng)通過多種要素之間的調(diào)整，在不同的科學(xué)探究素養(yǎng)的集合單元中獲得持續(xù)性動態(tài)發(fā)展。

2 科學(xué)探究素養(yǎng)的測評內(nèi)容

2.1 生物學(xué)知識： 奠定素養(yǎng)的基礎(chǔ) 生物學(xué)知識是科學(xué)探究素養(yǎng)的基礎(chǔ)與支柱，學(xué)生擁有扎實的基礎(chǔ)知識才能游刃有余地進行深度的科學(xué)探究。生物學(xué)知識中的“內(nèi)容性知識”(content knowledge)指以生物學(xué)的既有知識為基礎(chǔ)的主要事實、概念、理論知識與生命觀念[2]。學(xué)生基于內(nèi)容性知識開展生物學(xué)探究活動，同時在親歷科學(xué)探究的過程中深化理解內(nèi)容性知識。“程序性知識”(procedural knowledge)是科學(xué)家用來獲得可靠和有效數(shù)據(jù)的知識，即科學(xué)家用來建立生物學(xué)知識的知識，如變量的控制、數(shù)據(jù)的分析等知識[3]。在生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)中，應(yīng)掌握科學(xué)家解釋物質(zhì)世界時所運用的程序性知識，經(jīng)歷類似科學(xué)家一般嚴謹?shù)目茖W(xué)探究活動的過程。“認知性知識”(epistemic knowledge)是指具體結(jié)構(gòu)以及規(guī)定性特征在知識建構(gòu)過程中的作用[2]。認知性知識主要包括科學(xué)的結(jié)構(gòu)與特征及其在建立生物學(xué)知識過程中的作用兩部分。

從知識的視角看，科學(xué)探究有雙重目標(biāo)： 一方面是探究、質(zhì)疑、獲得既定生物學(xué)知識(包括學(xué)習(xí)知識的方法等)，另一方面是學(xué)會創(chuàng)造新知識[4]。測評科學(xué)探究素養(yǎng)的過程中，不僅要考查學(xué)生能否利用已掌握的生物學(xué)知識進行探究活動，更要關(guān)注他們在探究活動的過程中能否發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造新知識。培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)是在鞏固間接生物學(xué)知識的基礎(chǔ)上，在科學(xué)探究過程中獲得直接經(jīng)驗，自主創(chuàng)造新知識，養(yǎng)成創(chuàng)造意識與創(chuàng)新精神。

2.2 探究技能： 建構(gòu)素養(yǎng)的核心 新課程雖然注重科學(xué)探究，但并不表示要忽視基礎(chǔ)知識和基本技能，而是在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生學(xué)會創(chuàng)造新知識、解決實際問題，發(fā)展更具綜合性、更高層次的能力[5]。科學(xué)探究技能是一種能力的發(fā)展，它不同于生物學(xué)知識，但是科學(xué)探究技能的提升又離不開生物學(xué)知識的依托。掌握生物學(xué)知識可以提高科學(xué)探究技能，同時科學(xué)探究技能的發(fā)展也為掌握生物學(xué)知識提供一定的途徑，兩者是相輔相成的關(guān)系。科學(xué)探究技能六個要素能力的有機整合構(gòu)成了科學(xué)探究素養(yǎng)的核心部分，在實際測評的過程中要根據(jù)科學(xué)探究技能的具體要求靈活、統(tǒng)整地測評?？茖W(xué)探究技能的行為表現(xiàn)可以顯性地反映科學(xué)探究素養(yǎng)的發(fā)展水平。

2.3 情感態(tài)度與價值觀： 提升素養(yǎng)的重點 生物學(xué)教學(xué)目標(biāo)之一是引導(dǎo)學(xué)生形成正確的情感態(tài)度與價值觀，它影響著學(xué)生的探究興趣與欲望，是否愿意關(guān)注并參與科學(xué)探究的活動。情感態(tài)度與價值觀相對生物學(xué)知識與科學(xué)探究技能來說是一種潛在的素養(yǎng)，影響科學(xué)探究的效率與質(zhì)量，是發(fā)展科學(xué)探究素養(yǎng)重要的非智力因素。

情感態(tài)度與價值觀主要表現(xiàn)在學(xué)生對生物學(xué)現(xiàn)象的興趣，參加生物學(xué)探究活動的意愿，關(guān)注社會議題、參與討論開展科學(xué)實踐的意愿，珍愛生命、保護環(huán)境的意識等幾個方面[3]。培養(yǎng)正確的情感態(tài)度與價值感必須在學(xué)習(xí)生物學(xué)知識、參與生物學(xué)探究的具體過程中得到體驗和強化，是一種內(nèi)化相融合的過程。情感態(tài)度與價值觀具有內(nèi)隱性，很難通過試卷來書面測評，需要綜合運用觀察、調(diào)查、訪談等質(zhì)性的測評方式多角度、多層面地測評情感態(tài)度與價值觀的水平。

3 科學(xué)探究素養(yǎng)的測評指標(biāo)

科學(xué)探究素養(yǎng)是長期培養(yǎng)起來，由多種要素構(gòu)成的動態(tài)進階的高階關(guān)鍵能力，不同的年齡和心理階段有不同層次的發(fā)展水平。為了使科學(xué)探究素養(yǎng)的測評具有較高的操作性和科學(xué)性，根據(jù)科學(xué)探究素養(yǎng)的構(gòu)成要素和不同層次的發(fā)展水平，初步制定測評科學(xué)探究素養(yǎng)的指標(biāo)。

生物學(xué)知識和情感態(tài)度與價值觀在生物學(xué)探究活動中相互交融與滲透，是培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)的內(nèi)化因素，而科學(xué)探究技能具有一定的外顯性，其具體的表現(xiàn)與行為是可描述、可視化的。因此，以科學(xué)探究技能為主要指標(biāo)，在描述科學(xué)探究技能各個要素的行為表現(xiàn)中，融入生物學(xué)知識和情感態(tài)度與價值觀的考量。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(實驗)》對知識性、技能性、情感性三種目標(biāo)有不同層次的劃分水平。知識性目標(biāo)一般劃分為了解、理解和應(yīng)用水平；技能型目標(biāo)分為模型和獨立操作水平；情感性目標(biāo)分為感受、認同和內(nèi)化水平[6]。綜合參考課程標(biāo)準的水平劃分與布魯姆的認知目標(biāo)分類學(xué)，我們將科學(xué)探究素養(yǎng)劃分為理解與掌握、分析與批判、應(yīng)用與創(chuàng)新三種進階水平，參考美國《新一代科學(xué)教育標(biāo)準》(NGSS)中關(guān)于科學(xué)探究技能要素的描述，制訂六因素三水平的進階水平表如表1所示。

初步構(gòu)建的科學(xué)探究素養(yǎng)測評指標(biāo)表涵蓋了普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準以及美國NGSS對于科學(xué)探究素養(yǎng)描述的大部分條目，將科學(xué)探究能力的各要素表述為可觀察、可描述、有層次變化的三種進階水平，可以較全面評估科學(xué)探究素養(yǎng)的水平。一定程度上幫助教師或?qū)W生根據(jù)此表施測或自測，了解科學(xué)探究素養(yǎng)處于哪個層級，也為一線教師制定不同年段的教學(xué)目標(biāo)提供參考依據(jù)。

表1 科學(xué)探究素養(yǎng)進階水平表