PISA科学素养评价项目化学评价案例及启示

作 者:

作者简介:
曹清,王后雄,华中师范大学化学教育研究所(430079)。

原文出处:
中学化学

内容提要:


期刊代号:G37
分类名称:中学化学教与学
复印期号:2011 年 06 期

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      国际学生评价项目(The Programme for International Student Assessment,简称PISA),是由经济合作及发展组织(简称OECD)策划,参与国联合开发的一套国际评价标准。评价对象为在校的15岁学生,通过纸笔测验、调查问卷等形式,旨在考察学生应用知识解决实际问题、应对未来生活挑战的能力。包含三个领域:阅读素养、数学素养和科学素养。从2000年起,每三年举办一次测试,每次侧重一个方面的能力评价,其中2006年为科学素养。

      笔者根据2009PISA科学素养评价框架报告,通过编译部分科学素养化学方面的评价案例,对其做简要分析,并与2006年评价框架做了对比。

      一、2009PISA科学素养评价简介

      2009年报告中对科学素养的定义仍然沿用了2006年的定义,即:“个体的科学知识及利用科学知识来识别问题,获取新知识,解释科学现象,并根据证据得出结论的能力;理解科学作为人类知识和探究的一种形式的典型特征;意识到科学和技术是如何塑造我们的物质、精神和文化的环境;作为一个有思想的公民,积极参与和科学有关的议题。”评价目的有四个内容:情境、知识、能力和态度。

      1.情境 识别隐含科学和技术的生活情境。

      2。能力 识别科学问题、科学解释现象、使用科学证据的能力。

      3.知识 从科学知识和关于科学的知识两方面来考察。

      4.态度 主要包括对科学问题的兴趣,是否支持科学研究以及对资源与环境的责任感。

      这四个评价目标是以“能力”评价为核心,以“情境”创设为背景,以“知识”和“态度”为影响能力形成的基础的科学评价框架。

      该评价强调了“科学知识”和“关于科学的知识”的区别,科学知识是指有关物理、化学、生物科学等领域的知识;而关于科学的知识主要指科学探究和科学解释。因此,PISA对于科学素养的评价既重知识本身,又重视过程与方法,并将其归为知识的范畴。

      二、评价案例简析

      笔者选取PISA中涉及化学学科科学素养评价的两个案例做简要分析,按照PISA的评分要求,从情境、知识、能力、态度、评分标准方面对其进行介绍和分析。

      [案例1] (2009年样题):阅读下文并回答问题。

      温室效应:事实还是幻想?

      “生物需要能量才能生存,而维持地球生命的能量来自太阳。太阳非常炽热,将能量辐射到太空中,但只有一小部分的能量会到达地球。”

      “地球表面的大气层,就像包裹着我们的星球表面的毯子一样,保护着地球,使它不会像真空的世界那样,有极端的温差变化。大部分来自太阳的辐射能量,会穿过大气层进入地球。地球吸收了部分能量,其他则由地球表面反射回去。部分反射回去的能量,会被大气层吸收。由于这个效应,地球表面的平均温度比没有大气层吸收能量时的温度高。大气层的作用就像温室一样,因此有了‘温室效应’一词。”

      “温室效应在20世纪越来越显著。事实表明,地球大气层的平均温度不断上升。报纸杂志上常说,二氧化碳排放量增加,是20世纪气温上升的主要原因。”

      学生甲有兴趣研究地球大气层的平均温度和地球上二氧化碳排放量之间的关系。见图1和图2(下页)。

      

      图1

      学生甲从这两幅图中得出二氧化碳的排放量定是导致全球气候平均气温上升的原因。

      问题1:图中什么能支持学生甲的观点?

      问题2:学生乙却不同意甲的结论。学生乙比较两幅曲线图,指出其中有些资料并不符合学生甲的结论。

      

      图2

      请从曲线图中举出一项不符合学生甲结论之处,并说明理由。

      问题3:学生甲坚持自己的结论,即地球平均温度的升高,是由于二氧化碳排放的增加而引起的,但学生乙则认为学生甲的结论太草率。学生乙说:“在接受这个结论之前,甲必须确定在大气层内其他会影响温室效应的因素维持不变。”

      请写出学生乙所指的其中一个因素。

      [案例2](2006年样题):发面包的时候,面包师将面粉、水、盐和酵母混合。混合后,面粉团被放在一个容器中几小时,致使发酵的过程得以发生。在发酵时,面粉团里发生了化学变化:酵母帮助将面粉中的淀粉和糖转化成二氧化碳和酒精。

      问题1:发酵使得面粉团膨胀。为什么面粉团会膨胀?

      A.因为产生了酒精,酒精变成了气体。

      B.因为单细胞的细菌在其中增殖。

      C.因为产生了一种气体,二氧化碳。

      D.因为发酵使得水变成了蒸汽。

      问题2:混合面团几小时后,面包师称量了面粉团,观察到它的质量减轻了。

      下面四个试验中(见图3、4、5、6)起初的面粉团是等量的。哪两个实验能证明酵母是质量减轻的原因?

      

      A.面包师应比较实验1和2。

      B.面包师应比较实验1和3。

      C.面包师应比较实验2和4。

      D.面包师应比较实验3和4。

      

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