浅议PISA科学素养评估的发展变化【完整版】

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1、浅议PISA科学素养评估的发展变化【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）浅议PISA科学素养评估的开展变化黄颖 吴俊明上海师范大学，上海，200234摘要：PISA对科学素养的评估自2000年开始已进行三次，历时九年。比拟分析PISA2000、PISA2003和PISA2006对科学素养的界定及其评估内容，反映出PISA认识科学素养内涵的开展过程；科学素养不仅仅包含能力要素，也应包含精神要素；对科学素养内涵的认识是决定科学素养评价模型的主要因素。关键词：PISA 科学素养PISAProgram for International Student Assess

2、ment工程是由经济合作与开展组织(Organization for Economic Cooperation and Development - OECD)筹划的一项国际性学生学习质量比拟研究工程，也是当今全球最主要的国际比拟教育研究工程之一。PISA对科学素养的评估从2000年开始，到2006年已经完成3次评估。第4次评估于今年举行，我国香港地区在5月30日已完成施测，评估报告将于2021年12月份发布。1PISA因其评估范围的广泛性、过程的科学性，而受到越来越多的关注。经过2000、2003和2006年3次实践，PISA对科学素养认识越来越全面和深入。一、PISA的科学素养评价模型及其演

3、变PISA评估对象是15岁的学生，评估目的在于考察他们为未来生活所做的准备如何。PISA首次评估对科学素养进行了界定：运用科学知识，确定问题和作出具有证据的结论的能力，并以此理解自然世界和通过人类活动对自然世界的改变，并有助于做出相关决策。其中，根本的科学知识那是经过一定教育年限所应该掌握的；根据一定的证据得出结论反映的是一种科学的思维方法，PISA2000在报告中指出作为未来的21世纪的公民，必将面临越来越多有关科学和技术的社会问题，科学的思维方法是每一个公民都应该具有的，而不仅仅是科学家；作出决策这是PISA2000对科学素养界定的最终落脚点，是针对有关科学和技术的社会问题作出自己的选择。

4、PISA2000借鉴了科学素养的米勒模型(J.Miller在1983年提出科学素养的三个维度：对科学原理和方法的理解；对重要科学术语和概念的理解；对科学技术的社会影响的意识和理解。8)，把科学素养处理为3个维度：知识、过程和应用来进行评估。过程维度即理解并掌握相关领域的方法和过程；知识维度就是要求具备一定的知识体系，并了解相关的原理和规律；应用维度就是识别应用知识、方法的情境、领域并理解形成这些人类活动情境或领域背后的原因。其中，应用维度的内容选择主要反映未来真实生活中可能遇到的问题和情况，涉及生活与健康、地球与环境、技术等3个领域，也涉及个人、社会、全球和历史等几个层次。科学素养在三个维度上

5、的评估内容具体见图表1。2过程维度知识维度应用维度识别某个问题是否能够通过科学探究来解决的过程；确认一个科学探究过程所需要的证据的过程；得出或推断结论的过程；交流有根据的结论的过程；展示对科学概念理解的过程物质的结构和性质；大气变化；化学和物理变化；能力转换；力与运动；形式与功能；人类生物学；生理变化；生物多样性科学在生活和健康领域；健康；疾病与营养；物种的保护和持续性使用；物质系统和生物系统的相互依耐性科学在地球和环境领域；污染；土壤；天气与气候科学在技术领域生物技术；原料使用和废物处理；能源使用；交通运输图表1：PISA2000科学素养评估内容PISA2003沿用2000年对科学素养的界定

6、，在具体的评估内容上稍做了改动。在知识维度增加了基因控制、生态系统、地球及其在宇宙中的地位、地理变化等几个内容。在过程维度上，调整为3个过程：描述、解释和预测科学现象的过程，即学生在特定情境运用科学知识的过程；理解科学探究的过程，包括识别能够通过科学探究解决的问题、知道科学探究过程中还需要哪些证据等；思考科学证据和结论的过程，包括评价来自科学的信息和基于科学信息得出结论并进行交流等过程。在应用情境维度上没有变化，仍然是科学应用于生活与健康、地球与环境、技术等相关内容。3PISA在2006年迎来了第一次对科学素养进行重点评估的时刻PISA评估工程是每3年一次，每次评估阅读、数学和科学3个领域。每

7、次评估有一个重点领域：2000年重点评估阅读，2003年是数学，2006年是科学。积累了2次大型的科学素养评估实践经验之后，此次PISA对科学素养的评估有了较大的变化。情境作为刺激物能力识别科学问题解释科学现象使用科学证据态度对待科学或技术事物的态度知识关于自然的知识关于科学的知识图表2： PISA2006科学素养评估框架PISA2006对科学素养进行了重新界定：一个人所掌握的科学知识以及运用科学知识来确定问题、获得新的知识、解释科学现象，得出有关科学争论的基于证据的结论；理解科学作为人类获取知识和探究问题形式的典型特征；知晓科学和技术如何形成我们的物质的、智力的和文化的环境；愿意做一个思考的

8、公民运用科学思想参与跟科学有关的争论。4新的界定指出了科学的典型特征、关注科学与文化的关系、还涉及到个人对待科学的态度。PISA2006发布了新的科学素养评估模型。新的评估模型中不再采用科学素养3维度，而是评估科学素养的4要素：知识、态度、能力和情境设置。PISA评估的宗旨指明能力是考察的最终指向，但学生能力的表现受到自身的知识和对待科学的态度这两个因素的影响。因此，能力是PISA2006科学素养评估的核心要素、知识是前提性要素、态度是影响最终行为的重要要素、情境的设置是运用知识，发挥能力，说明态度的舞台。PISA2006科学素养评估框架如图表2所示。5综上，PISA在3次科学素养评估中，都在

9、或多或少的变化，这些变化一方面反映了社会的需求，一方面也是在实践根底上的重新认识。下列图简单描述了PISA2000、2003、2006对科学素养的评估变化。知识knowledge涉及生物、物理、化学、地理、宇宙空间科学等学科的科学知识过程process识别问题;得到证据;得出结论;交流情境content生活与健康；地球与环境；技术PISA2000知识knowledge涉及的内容增加了基因控制、生态系统、地球及其在宇宙中的地位等过程(process)运用知识描述、解释和预测科学现象；理解科学探究的过程识别问题;得到证据;得出结论；思考科学证据和结论评价与交流PISA2003知识knowledge

10、关于自然界的知识；关于科学的知识；能力(competencies)识别科学问题；科学地解释现象；使用科学证据做出决定并交流。情境situations and context生活与健康、地球与环境、技术3个领域；个人、社会、全球3层次PISA2006科学态度(attitude toward science)对科学的兴趣；对科学探究的支持；对资源和环境的责任心情境content生活与健康；地球与环境；技术3维度4要素3维度图表3：PISA2000、2003、2006科学素养评估变化二，PISA对科学素养内涵的认识开展正如PISA委员会所说，PISA工程不是既定的，而是开展性的。PISA对科学素养的

11、界定一直是在开展的。在2000年首次施测时PISA选择用“literacy我国翻译为素养来评估15岁学生对未来生活的准备情况。“literacy一词最开始的意义仅仅是指一个人具备根本的读写能力，没有“literacy那就是“文盲。但是，随着社会的开展，科学、技术和数学在现代生活中占据着越来越重要的地位，人们仅仅具备读写能力已经不够了，也需要对“科学、“数学有根本的了解。然而，西方国家在过去的几个世纪的学校教育中，数学和科学课程都是为培养科学家、数学家、工程师而准备的专业性训练。一方面是社会需要，一方面是学校教育的缺失，因此“scientific literate, “mathematicall

12、y literate这样的词语就产生了，其意义就是要像具备根本的读写能力一样对科学、数学也有根本的了解。7PISA2000科学素养的评估就是基于这样的认识，选择科学素养的米勒模型，把科学素养处理为知识、过程和应用3个维度。然而，科学素养本质上应是人所具有的一种特质。人是复杂的、多种多样的，农民、工人、学生、知识分子、技术工程师、科学家等等，不同的人应该具有的科学素养也是多层次的。拜比R. W. By bee，1997以水平的名义提出科学素养的4个水平，分别是：浅薄的科学素养nominal scientific literacy，即仅仅知道一些科学的名词和短语；功能的科学素养functional

13、 literacy，即能够在有限的情境下运用一些科学词汇；概念和过程的科学素养conceptual and procedural scientific literacy，即能够理解科学的整体性，理解各个特定科学领域的概念体系，理解科学探究的知识和过程技能，能够把所学的科学知识、技能与实际生活相联系；最高层次的科学素养多维的科学素养multidimensional scientific literacy，即能够理解科学的本质，科学的历史以及科学在文化中的地位。PISA在2003年的报告中明确指出： PISA评估是面向未来公民，因此对科学素养的3维界定是接近拜比对科学素养界定的第3个水平。9从PI

14、SA2000到PISA2003，用科学知识、科学过程和科学应用3个维度来界定科学素养，这样的界定显然是有缺陷的。首先，它忽略“人作为认识的主体，行动的主体的重要性。仅仅强调应该掌握的知识、应该理解的过程、应该具备的能力，而无视了人作为一种能动性的生物体，有自己的意愿；其次，科学作为人类创造出的一种文化，对人类社会起着越来越重要的作用。PISA2000和2003关注科学产生的各种成果，科学的知识、方法，以及科学表现出来的对社会的影响等等。外表上，这种做法是在强调科学与社会的关系，其实是把科学从社会众多文化现象中别离出来。从历史的意义上看，科学本身就是人类创造的一种优秀的、重要的文化，科学就是社会

15、的一局部。强调科学与社会的联系，应该跳出科学，从社会学的视角去看待科学与社会中其他文化的关系，而不仅仅是从科学内部出发，单方向的联系社会。正所谓“不知庐山真面目，只缘身在此山中就是这个道理。要真正的认识科学、理解科学一定要从更广阔的社会学视角去看待科学。PISA2006科学素养的界定弥补了上述的缺陷。PISA2006首次提出“关于科学的知识knowledge about science, PISA选择了“科学探究和“科学解释两个指标。“科学探究指在科学探究的过程中一些重要的环节，如科学问题源于好奇心科学探究的起源、为了答复下列问题而寻找证据目的、不同的问题需要不同的科学研究实验和数据类型等等。

16、“科学解释是指科学的成果及其形成过程中的一些要素，如假说、理论、模型、定律等是科学进行解释的类型；数据的表述、创造力和想象力、逻辑是科学解释形成的要素。6从关注科学知识knowledge of science到关注关于科学的知识knowledge about science表达了将科学作为一个整体放在社会文化的大环境中来考虑的思想。科学是一种文化，这种文化与人类社会其他文化，如哲学、艺术、宗教等文化的区别就在于科学的特征。要真正地理解科学，就应该在社会大背景下理解科学文化的独特之处。我国学者吴俊明指出：“只重视科学知识、科学理智的科学教育是狭隘的，它不能使人防止偏离正确的方向，其根源在于片面地

17、追求所谓的纯粹科学，在于复原主义的科学观，剥离了科学的人文背景和文化内涵，人为地使科学跟人文割裂。11因此，理解科学的特征、科学的社会属性是科学素养的重要内涵。PISA2006科学素养评估首次参加对科学态度scientific attitude的阐述，这一举动意味着个人精神方面的因素也是科学素养的重要内容，表达了“以人为对象、以人为中心的人文精神，说明了PISA不仅仅重视能力开展，也开始关注主体“人的精神方面的内涵。PISA2006认为，一个人最终的行为受到个人态度的影响，因此科学素养应该包括一定的态度、信念、动机倾向、自我价值感、价值观和最终的行为表现。PISA2006选择“对科学的兴趣、“

18、对科学探究事业的支持、“对资源和环境的责任心等三个指标来实施对科学态度的评估。6对待科学的态度还仅仅是一种行为倾向，有了稳定的态度就能促进行为，从而进一步促进个体形成一定得价值观、科学思想等意识、精神层面的素养。我国学者吴俊明将科学素养分成四个层面：认知层面，即科学知识；情感层面，即对待科学的兴趣、态度和行动取向；行为层面，即科学方法过程、科学的行为习惯、科学实践的能力；意识精神层面，即科学思想、科学精神、科学价值观等观念。10鉴于PISA2006评估的对象是15岁的中学生，因此评估中提出的科学态度，比拟接近于上述情感层面的科学素养。PISA2006对科学素养的界定，对科学素养内涵的阐述标志着

19、对科学素养的新的认识：科学与人文的关系、科学与人类精神的关系是科学素养中的不可或缺的局部。三，对科学素养内涵的认识是决定科学素养评价模型的主要因素人类所有的实践活动都是受到人类认识的指导，科学素养的评估是建立在人类对科学素养概念、科学素养的内涵等的认识上，并由这个认识所指导的一个活动过程。对科学素养的认识决定了科学素养评估活动中对评估内容的操作性界定、进而影响了指标体系确实立、内容的选择、数据的分析等评估过程中的多个环节。因此，决定科学素养评价模型的主要因素就是对科学素养的理解，或者说是对科学素养概念及其内涵的理解。人类对科学素养的认识过程是科学素养概念的形成过程，同时也是人类的自我意识过程。

20、人能够把自己在一定社会历史条件下产生和形成的需要、本性、本质力量以及物质的和意识的活动本身也当作对象加以对待，形成关于自我的意识，这就是人的自我意识。13科学素养概念的形成正是源于这种自我意识。进入20世纪，科学对社会的影响越来越大，人类出于自身生存需要的原因，意识到科学不应该仅仅属于少数人，而应该让广阔公民，尤其是未来的公民对科学有根本的了解。各类学者开始从多方面、多角度讨论关于科学我们应该知道什么、掌握什么、怎样应用等等问题，并由此逐渐形成了不同的科学素养的概念以及相关内涵。如上文提到的米勒模型，拜比模型等等。人类对科学素养的认识追根溯源是来自人类的科学实践活动对社会生活产生的影响。人类在

21、探索大自然的过程中，形成了一个关于自然界的知识系统，关于如何探索自然界的一系列方法，还有探索活动中形成的求真、求实的科学精神。人类利用这些成果改造自然界并取得了巨大的成果，同时这些科学探究活动的成果又反过来对人类社会有了越来越强大的影响。大到宇宙空间，小到每一个人的衣食住行：宇宙空间的开发和利用和我们有关系吗？什么是转基因大豆油？吃了它有什么副作用吗？什么是纳米材料？纳米材料有自洁作用，这是真的吗？正是这些影响促进人类对自我进行反思，我们需要对科学有一定的了解这就是科学素养！上述科学探究过程、人类对科学素养的认识过程、科学素养评估过程，三者之间也是通过“人这个活动主体，互相产生影响。图表4中简

22、单表示三个过程及其相互关系。科学对人产生的影响促使人的自我认识，进而形成科学素养的概念，再指导科学素养评估活动。最后，科学素养评估结果可以促使科学素养概念的进一步深入，同时，评估活动本身可以促进人类自身力量的开展，从而促进未来科学事业。科学素 养概 念科学素养概念形成界定科学素养、制定评估框架、确定评估指标、选择评估内容、评估实施的具体措施、收集整理数据、评估结果的分析、报告科学素养评估活动指导影响图表4：科学探究过程、科学素养形成过程、科学素养评价过程的关系图影响科学探究人自然界科学知识科学方法科学精神实践活动形成产生重大影响自我意识过程形成科学活动至今，对科学素养的概念还没有到达统一的认识

23、，这是因为科学对不同的社会产生的影响是不一样的，不同的人对这个影响的反思认识也是基于不同的个人背景。中国科普研究所的学者李大光指出：“中国科学素养概念形成的过程与西方国家有所不同。西方国家对科学素养的讨论，是由于科学技术的开展引发了一系列问题，激发科学家、哲学家、社会学家进行广泛讨论，并由学术界将研究结果以学术报告的形式发表，从而进一步带动更深入的讨论。中国是在国家确定了建设小康社会的任务和目标，而意识到人的素质在到达这个目标时将起重要作用，同时感受到封建迷信思想根深蒂固的影响对建立科学世界观将产生负面影响，从而借鉴西方国家关于科学素养的思想和概念，逐步形成了中国对科学素养概念的理解。由于起点

24、不同，中国许多研究根本上是照搬西方模式进行的，导致对中国国情的研究不够深入，且缺乏必须的概念化过程。这种研究缺陷必定导致照搬西方国家的指标和测试问卷。12我国自1989年开始进行公众科学素养调查，已经经历了20年的实践。尤其在近十年，全国各地陆续开展科学素养调查工作，调查对象和调查内容之多样真是令人眼花缭乱。调查对象有幼儿、小学生、中学生、各学段、各学科的教师；公务员、领导干部；农村居民、城市居民；还有女性公民；科学素养的具体内容也被分类为生物科学素养、物理科学素养、化学科学素养等等。这样混乱的局面其根本原因就在于我们对科学素养概念及其内涵还没有足够的认识。科学对我国社会的影响怎样？我国的公民

25、应该对科学了解什么？我国人口众多，地域差距很大，人口的素质水平参差不齐等现实情况对科学素养的界定有何影响？类似这样的问题都是我们自己的问题，不是光靠“借鉴就能解决的。 PISA给我们带来的启示不仅仅是关于科学素养的开展变化，更应该是我国相关学术界的反思和警醒。参考文献:12OECD.MEASURING STUDENT KNOWLEDGE AND SKILLS-The PISA2000 Assessment of Reading, Mathematical and Scientific LiteracyM. Paris: OECD, 2000：76-783OECD. The PISA2003 A

26、ssessment Framework-Mathematics, Reading, Science and Problem Solving Knowledge and SkillsM. Paris: OECD, 2003:135-1394OECD. Assessing Scientific, Reading and Mathematical Literacy A Framework for PISA 2006M.Paris,OECD,2006:23-257 OECD.MEASURING STUDENT KNOWLEDGE AND SKILLS-The PISA2000 Assessment o

27、f Reading, Mathematical and Scientific LiteracyM. Paris: OECD, 2000:98Miller J. D. Scientific literacy: A conceptual and empirical review. Daedalus,1983,112(2):299OECD. The PISA2003 Assessment Framework-Mathematics, Reading, Science and Problem Solving Knowledge and SkillsM. Paris: OECD, 2003:13310吴

28、俊明等.科学教育根底M.北京：科学出版社，2021：5611吴俊明等.科学教育根底M.北京：科学出版社，2021：9712 13夏甄陶, 认识论引论M.北京：人民教育出版社，1986:81The development of scientific literacy assessment in PISAAbstract: Since 2000,PISA have already held scientific literacy assessment for three times, taking nine years. Comparing the definition of the scient

29、ific literacy and the content of the assessment, it will be clear that the course of the PISA realizing the connotation of scientific literacy. The scientific literacy should include not only the capability, but also the spiritual factor. The understanding to scientific literacys connotation will be the main factor to the assessment model.Key words: PISA scientific literacy