基于学科核心内容主题的小学科学学科能力表现测评研究

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《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》在“坚持能力为重”的指导思想下，提出“着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力”的要求。这三个能力维度具有逐渐递进的层次关系，符合学生认知发展的规律。由北京师范大学王磊教授主持的国家社会科学基金教育学重点课题“中小学生学科能力表现研究”，将基于知识理解的学习能力、基于知识应用的实践能力、基于推理想象迁移的创新能力，确立为各学科各年段共通的学科能力。在内容维度上，从“学科核心内容主题”和“学科特定能力活动”两个方面刻画学科能力表现。小学科学子课题组目前仅对基于学科核心内容主题的小学科学学科能力表现展开测评研究，并取得初步研究成果。

一、小学科学核心内容主题

小学科学课程是一门以培养学生科学素养为宗旨的基础性课程。小学科学课程的知识内容非常丰富，包含物理、化学、生物、地理、天文等很多领域的知识。按照现行《科学（3～6年级）课程标准（实验稿）》，科学知识包括生命世界、物质世界、地球与宇宙三大内容领域，每个领域又细致切分为3～4个二级主题

（见表1）。

二、小学科学学科能力表现测评框架

基于对国内外科学测试项目的分析，我们将科学学科基于核心内容主题的每一个水平维度又细分为具有递进关系的3个能力要素，由此构成基于学科核心内容主题的小学科学学科能力表现测评框架（见表2）。

三、测试工具的开发

1.试卷结构

命题力图覆盖生命世界、物质世界、地球与宇宙三个知识内容领域，覆盖学习理解、实践应用、迁移创造3个水平维度的9个能力要素（见表3）。

从测试点分布看，学习理解维度有14个考点；实践应用维度最多，有18个考点；迁移创造维度最少，有5个考点。从分值比例看，学习理解维度是基础，占36%；实践应用维度是考点，占52%；迁移创造维度难度最大，占12%。从内容领域看，物质世界分值最高，占40%，其他两个内容领域各占30%。

2.测试说明

测试对象为北京市海淀区15所小学六年级一个班的学生，共500人。15所学校中一类校、二类校、三类校各5所。其中一所二类校阅卷出现问题，视为无效数据，下面呈现的是14所学校、466名学生的测试结果及分析。

四、测试结果及分析

（一）总体表现

参与测试的14所学校的学生表现出的科学能力差异还是比较大的。

测试结果显示，学生在生命科学领域得分率最高，在地球与宇宙内容领域得分率最低。这个测试结果与教师感受到的教学难度是一致的。相对而言，小学科学课程中生命科学的内容最贴近儿童的生活，学习起来比较容易；而地球与宇宙领域中有些内容比较抽象，难度较大。不仅是学生，科学教师也普遍认为自己在地球与宇宙内容领域的专业知识匮乏，对这部分教学缺乏信心。

三类学校在三大内容领域的得分率呈逐级递减趋势，一类校和二类校差异不明显，三类校与前两类学校差异显著。

（二）各内容领域学科能力表现分析

1.物质科学领域能力表现

题目示例：科学教师拆开一个按钮式开关给学生看，构造如图2所示。图中C是按钮，D是外壳，A、B上各有接线柱与整个电路相连。其中（ ）

A.A、B是导体，C、D是绝缘体

B.C、D是导体，A、B是绝缘体

C.A、B、C是导体，D是绝缘体

D.A、B、D是导体，C是绝缘体

题目中出现的是一个学生比较陌生的按钮式开关的示意图，将符号化的图形在头脑中复原为实物需要一定的空间想象能力，还要在此基础上判断各部分结构材料的性质和功能，对五年级学生来说有一定难度。因此，我们将能力水平设定为实践应用之“B3设计应用”。

在课堂上，学生会亲自动手检测认识材料的导电性能，教师也会带着他们分析一些日用电器上材料的导电性，但大多是对实物进行分析，如电灯开关、电闸等，因为教学时间有限，很少有教师会拆开用电器让学生看它们的内部构造。

从测试数据看，12所学校的整体得分率达到或高于50%，说明多数学校在电学部分教学中联系实际方面做的还是比较好的，多数学生达到设计应用

水平。

2.生命科学领域能力表现

题目示例：将A、B、C三粒完整的绿豆种子，按图3所示捆在筷子上，放入有水的烧杯里，将烧杯置于向阳的窗台。

（1）5?7天后，哪一粒种子最有可能率先长出叶子？（ ）

A.甲杯中的B B.甲杯中的C

C.乙杯中的A D.乙杯中的B

（2）你的理由是（ ）

A.种子萌发需要充足的空气和阳光

B.种子萌发需要充足的空气和水分

C.种子萌发需要充足的水分和养料

D.种子萌发需要黑暗的环境和适量水分

在科学课中，学生已经学习了种子萌发需要适宜的温度、一定水分和充足的空气的知识。第1小题需要学生根据题目中设定的环境条件，运用生物与环境关系的知识，对种子生长的情况做出预测。从测试数据看，学生完成得较好，所有学校的整体得分率均高于50%，12所W校的得分率高于60%，8所学校的得分率高于70%。

第2小题是对第1小题的追问，需要学生说出预测的依据。正常情况下，只有学生知道植物与环境的关系才能对第1小题做出正确选择。然而测试数据显示，有8所学校第2小题的得分率明显低于第1小题，说明对第1小题的作答有经验、直觉等成分。而在第1小题中得分率最低的两所学校，第2小题得分率反而较高，说明这两所学校的学生学习理解能力较好，但实践应用能力有待提高。

3.地球与宇宙领域能力表现

题目示例：地球的概貌

（1）下面关于地球的描述错误的是（ ）

A.地球是球体

B.地球是太阳系的一颗行星

C.地球表面陆地约占1/4，海洋约占3/4

D.地球上陆地面积是海洋面积的3倍

（2）如果给你提供一个塑料充气地球仪，你能想办法研究地球上水陆分布的比例吗？把你的方法简要地写在下面。

第1小题考查的是学生对地球概貌的认识，属于事实性知识，因为课上学习过，所以将能力发展定位在“观察记忆”水平。从测试数据看，绝大多数学生表现良好，所有学校的整体得分率高于50%。其中，12所学校得分率高于60%，11所学校得分率高于70%。

大多数学生都知道地球表面水陆分布的大致比例，但却不知道这个数据是怎样测算出来的。因此，第2小题是一道开放性题目，对绝大多数学生而言是一个完全陌生的任务，需要用创造性思维解决问题。

第2小题与第1小题考查的是同一个知识点，但能力水平定位在“C3创新思维”。测试数据显示，绝大多数学校得分率大幅下滑。只有5所学校整体得分率达到或高于50%，5所学校得分率勉强达到或低于20%。数据说明绝大多数学校在创新思维培养方面显得不够成功。

五、结论与建议

（一）结论

1.不同能力水平表现概述

14所学校466名学生在A、B、C三个能力水平上的平均得分率分别为77%、63%和56%，呈逐级递减的趋势，即学习理解能力的发展好于实践应用能力，实践应用能力的发展好于迁移创造能力。

14所学校中，12所学校学生表现出

A水平能力发展好于B水平，B水平能力发展好于C水平。总体来看，要想实现学科能力全面发展的目标，我们的教学需要在实践应用、迁移创造能力的培养上多下

功夫。

14所学校A水平学科能力测试得分率均达到或超过60%，其中13所学校得分率超过70%。表明当前我们的教学在促进学生学习理解能力发展方面普遍做得较好。B水平学科能力表现略低于A水平，14所学校测试得分率均超过50%，其中10所学校得分率达到或超过60%。整体上看，我们的学生在科学实践应用能力上有待提高。C水平学科能力表现明显低于A水平和B水平，10所学校测试得分率达到或超过50%，其中6所学校得分率达到或超过60%。由此看出，我们的学生在迁移创造能力方面整体表现欠佳，提升空间较大。

2.不同类型学校能力值分析

测试数据显示，一类校科学学科能力发展优于二类校，但是没有显著差异。一类校科学学科能力发展明显优于三类校，二类校明显优于三类校。

在A水平能力发展方面，一类校与二类校没有显著差异，一类校和二类校明显优于三类校；在B水平能力发展方面，一类校明显优于二类校和三类校，二类校明显优于三类校；在C水平能力发展方面，一类校明显优于二类校和三类校，二类校与三类校差别不明显。

（二）建议

从上述分析可以看出，我们当前的科学课教学在学习理解能力培养方面效果显著，而在实践应用能力和迁移创造能力的培养方面有较大的提升空间。因此，我们教学改进的重点应该放在高阶能力的培养上面。

1.对科学教师的建议

（1）适当调整教学目标，突出学科能力培养

清晰的教学目标决定一节课的发展方向。我们在制定教学目标的时候，一定要认真思考学科能力的发展点，合理预设能力发展水平，并在教学内容的选取和教学活动的设计上紧紧围绕着教学目标，教学实施的过程始终指向教学目标。

例如，在摆的系列研究活动中，不能仅满足于完成探究发现摆的运动规律这样的学习理解目标，还要设定“会利用摆的运动规律设计制作简单的计时工具”这样的实践应用目标，这样在整个单元学习结束的时候才有可能达到迁移创造能力水平的发展目标。

（2）恰当选取教学内容，促进学科能力培养

教学内容是学科能力发展的载体，只有恰当的教学内容才能承载能力发展的目标。按钮式开关的示意图对学生而言有一定难度，但是因为所有教师都会选取分析真实电路中材料导电性能的教学内容，所以多数学生在面对陌生的电器的时候，也会正确分析电路的结构、材料及功能。

要发展学生的实践应用能力和迁移创造能力，必须为他们提供具有实践性和创造性的学习内容，并且具有联系的视角，能够综合运用所学知识创造性地解决问题。

（3）不断改进教学方式，创造能力发展空间

能力是在学习过程中发展起来的，教学方式决定能力发展水平。传统讲授式教学对学生学习理解能力的发展有很好的促进作用，然而要想发展学生的实践应用能力和迁移创造能力，这种教学方式显然是不恰当的。我们倡导探究式科学教育，就是希望学生在参与探究活动的过程中发展分析解释、推论预测、设计应用的实践应用能力和拓展迁移、综合运用、创新思维的迁移创造能力。

以探究为主的教学方式改变了学生被动学习的局面，更好地调动学生深度参与学习活动，为他们学科能力的发展创造更大的空间。以“地球的概貌”一题为例，如果教师不是简单告知学生“地球表面陆地约占1/4，海洋约占3/4”这个事实，而是鼓励学生自己寻求答案，他们会经历怎样的学习过程？他们会不会想到数学课中计算图形面积的知识？他们能想到用剪刀将地球仪上的陆地和海洋分开，然后用拼D的办法来解决问题吗？会不会有学生想到把地球仪撕开、摊平，然后在上面画出大小相同的格子，通过数格子的数量找到答案？或者，如果学生已经学习过概率的知识，他们根本不用破坏地球仪，只需将它抛起100次，记录一个手指落在陆地或海洋上的次数，就能获得海陆分布的大致比例……这样的开放式探究活动越多，学生的能力发展得越好、越快。

2.对学校的建议

（1）发现和解决个性化教学问题

测试数据显示，一类校整体表现不错，各项能力指标处在所有被试学校前列。学校需要根据测试数据找出个性化问题，有针对性地去改进教学。

从整体上看，4所二类校在科学学科能力发展上比较均衡，在A水平能力表现上与一类校相近，没有显著差异；B水平和C水平能力表现与一类校存在比较显著的差异，意味着需加强实践应用能力和迁移创造能力的培养。

三类校总体能力表现弱于前两类学校，但整体差距不是很大，问题是学校之间差距大。三类校在科学教学上存在的问题还是比较多的，需要我们认真寻找原因和解决办法。

换个视角，从三大内容领域的平均得分率来看每一所学校，会发现有的学校在三个内容板块得分率比较接近，有的学校相差悬殊，相差悬殊的学校需要分析一下原因，想办法提高相关领域的教学质量。

（2）总结和分享成功教学经验

在前面的数据分析中我们指出一些值得关注的学校，作为二类校和三类校，它们的学生在科学学科能力测试中整体表现优异，甚至毫不逊色于一类校的学生。还有一些学校，在实践应用能力的培养方面成效比较显著。希望这些学校能够认真总结教学的成功经验，适时向全区推广，促进海淀区小学科学教学水平的整体提高。

（作者单位：北京市海淀区教师进修学校）