“宏觀辨識與微觀探析”素養測評框架的構建

童文昭　楊季冬　王后雄

摘要： 基于PISA測評框架的理解，從測評目標、測評內容、測評路徑等三個角度闡述學科核心素養測評框架的構建思路，結合“高考評價體系”的解讀，界定以必備知識為基礎、以關鍵能力為重心的測評目標。根據課程標準對“宏觀辨識與微觀探析”素養的要求，從情境、知識、能力等三個維度厘清測評內容，構建價值、情境、知識、能力四位一體的測評路徑，并制訂“宏微結合”素養的相關評價指標。

關鍵詞： 核心素養; 測評框架; PISA; 高考評價體系; 宏觀辨識與微觀探析

文章編號： 10056629（2020）08007406

中圖分類號： G633 8

文獻標識碼： B

2017版課程標準的頒布意味著作為“另一只靴子”的核心素養評價如何落地成為當前亟待解決的問題，而2019年發布的“中國高考評價體系”，使得這一問題的解決有了明確導向。那么，核心素養測評要測什么？又該怎么測？一線教師對素養測評既有概念認識上的不解，也有實踐操作上的困惑。

1? 素養測評的國際經驗與測評框架

對于我們來說幾乎是“全新的”素養測評，國際上有一些較為成熟的評價項目和方案。就“科學素養”測評而言，常見的有國際學生評價項目（PISA）、國際數學和科學評測（TIMSS）、美國國家教育進展評估（NAEP）等。在測評的目的和內容上，TIMSS與NAEP較為類似，旨在評估課程的實施情況及學生的學業質量，重點測查與課程相關知識、技能和概念的掌握情況。PISA則突出對廣義“素養”的測量目的，側重于評估學生在解決日常生活情境中的問題時運用相關知識并做出良好判斷和科學決策的能力[1]。因此，PISA測評在知識背景和問題情境上要廣泛得多，不僅僅限于學校課程。由于本文背景是基于課程標準的素養測評，因此在測評內容的界定上與TIMSS、 NAEP的“基于課程”更為接近，但在測評目的上又更傾向于PISA的“基于真實情境的知識應用”，所以本文所述核心素養測評的內涵趨近于“基于學校課程的PISA測評”。實際上，此次課程標準的修訂也與PISA測試有密切的關聯，因此，PISA測評對探索學科核心素養測評有較高的參考和借鑒價值。

上述測評項目中，無論是PISA、 TIMSS還是NAEP，均提出了一個用于指導和完善整個項目評價體系構建的“測評框架”（framework）。這個測評框架的主要意義是“對評價的目的、測量的具體內容和要求的表述和界定”[2]，厘清所要測量的核心素養的維度和內涵，為后續測評工具的開發提供方向、原則和依據。以PISA2015測評框架為例，該框架從能力、知識、態度、情境等四個方面闡釋了科學素養的測評目標、測評內容、測評路徑（如圖1[3]所示）。框架首先將“科學素養”定義為“一個具有反思意識的公民參與科學事務并提出科學見解的能力”[4]。根據這一定義，框架又將科學素養分成三類科學能力（解釋現象、科學探究、解讀數據和證據），進而提出具備這些科學能力所需要的三類科學知識（內容性知識、程序性知識、認識論知識），并根據這些科學知識產生及應用的場景和價值，界定了情境維度和態度維度的測評內容。為了更準確地把握科學素養的測評目標，測評框架還對上述四項測評內容提出了具體的評價要求，特別是對“科學能力”和“科學知識”這兩項核心內容的測試要求進行了分門別類的描述（如表1[5]所示）。

科學地解釋現象（1） 回憶、應用適當的科學知識

（2） 識別、使用和形成解釋模型并表述

（3） 做出并證明合理的預測

（4） 提供解釋性假設

（5） 解釋科學（知識）對社會的潛在影響

2? “宏微結合”素養測評框架的構建

通過上述PISA測評框架的闡釋，我們不難發現若借鑒PISA構建學科核心素養測評框架，其關鍵是要界定并厘清學科核心素養在測評目標、測評內容、測評路徑三個方面的內容。下面以“宏觀辨識與微觀探析”素養（以下簡稱“宏微結合”）為例，對測評框架的構建進行分析和說明。

2.1? 測評目標

測評目標的界定是為了在概念認識上回答文章開頭提到的核心素養測評“測什么”的問題。因此，構建基于標準的素養測評框架，首先需要為之界定一個適合于量化評估的表述。對此，與PISA把“科學素養”轉化為易于量化評估的三類“科學能力”、“科學知識”類似，高考評價體系在關于“四層”考查內容的闡釋中將“學科素養”定義為“學習者在面對生活實踐或學習探索情境中的問題時，能合理運用科學思維方法，組織和調動相關學科知識、學科能力，高質量地認識、分析、解決問題的綜合品質”，并通過“四層”（核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識）之間的相互關系（見圖2），確定學科素養評價的兩個基礎支撐——關鍵能力和必備知識[6]。

由于關鍵能力和必備知識是“學習者在認識、分析、解決問題所必須具備的綜合學科能力和學科知識”，涉及廣泛而繁多。為此，高考評價體系將“關鍵能力”分為三類： 知識獲取能力、實踐操作能力、思維認知能力。為進一步明確這三類“關鍵能力”在化學學科領域的內涵，單旭峰[7]根據化學課程標準及教育測量理論，將高考評價體系中的學科素養、關鍵能力進行了學科梳理，最終把化學考試評價中的關鍵能力概括為四類： 理解與辨析能力、分析與推測能力、歸納與論證能力、探究與創新能力。這四類化學關鍵能力包括高考評價體系的關鍵能力和學科素養、課程標準中的核心素養之間的對應關系如圖3所示。基于以上認識，筆者

將“宏微結合”素養測評的主要目標界定為： 在測評情境的引導下，評價“宏微結合”素養的必備知識在理解與辨析、分析與推測、歸納與論證等方面的能力表現。

2.2? 測評內容

根據上述測評目標的分析和界定，可將學科素養的評價內容確定為情境、知識及能力三個維度。

2.2.1? 情境維度

化學學科的真實情境主要源自化學知識的產生和應用背景。從知識的產生背景看，學生的化學知識主要來自課程、化學史、化學前沿科研成果等;從知識的應用背景看，主要包括化學與生活、生產、科技、環境、社會等方面的關聯。由于“宏微結合”主要涉及物質結構、性質及變化等方面的知識，因此從知識的切合度考慮，學科情境主要圍繞上述知識進行挖掘。例如，從課程角度分析，與物質結構及變化相關的基本概念與原理、元素化合物知識、實驗探究，以及化學史中人類對物質性質和結構的認識歷程（如苯的結構發現史）等，都是承載“宏微結合”素養的真實情境素材。因此，綜合學科情境來源特點及測評設計的要求，根據學生對真實情境信息的實際感知，我們可將上述情境按陌生程度分成從熟悉到陌生的三類情境，即課程情境、生活情境、生產情境（見表2）。

需要指出的是，在情境內容的價值取向上，PISA和高考評價體系都提出了相應的要求。PISA強調在特定情境中進行能力與知識的評價，這些特定情境主要指科技在健康、資源、環境、危害、科技前沿等與現實生活密切相關的應用場景。而高考評價體系則從育人價值和功能的角度提出了要求： 一方面，要求情境必須反映學生在未來學習探索、生活實踐中可能遇到的需求，體現情境的真實性和實用性要求，這一點與PISA較為類似;另一方面，要求情境必須體現核心價值的引領作用（見圖2），確保在道德品質、科學思想、情感態度、價值觀念等方面的正確導向。根據這些要求，我們在進行測評設計時，應選擇那些與學生未來學習和生活緊密相關，且能體現學科“正能量”、突出化學“為人類所利用、造福人類”等學科價值的素材。

2.2.2? 知識維度

知識作為解決問題的工具，既是能力評價的基礎，也是素養評價的主要內容。由于字詞是構成文本內容意義的基本單元，為準確理解和把握文本內容的核心思想和內涵，厘清“宏微結合”素養所涵括的知識要義，本文采用詞頻分析法，對課程標準中與“宏微結合”素養有關的文本內容進行詞頻分析。分析結果顯示，“學科核心素養”“課程目標”“學業質量”和“附錄1”等四處關于“宏微結合”素養的描述文本合計1190字符、152個詞條，在剔除標點及無實際含義的詞條后，出現次數大于4的有26個詞條（見表3）。其中，宏觀、變化、性質、反應、現象合計58次;微觀、結構、組成、微粒、原子合計47次;認識、說明、運用、分析、描述、解釋、預測合計46次;符號、表征合計15次。

從上述詞頻結果可以看出，課程標準對“宏微結合”素養的知識維度內容可劃分為三大類： （1）宏觀變化類知識，主要包括反映物質及其變化的宏觀現象、特征;（2）微觀結構類知識，主要包括反映物質及其變化的微觀組成、結構;（3）符號表征類知識，主要包括反映物質及其變化的各類化學符號與表征方法。結合當前化學課程體系，可進一步梳理出這三類知識的具體內容（見表4）。

宏觀變化類微觀結構類符號表征類

●常見元素及其化合物（無機物、有機物）的性質，以及這些性質在實驗、生產、生活中所表現出的現象及特征

●基于元素周期律、氧化還原反應、離子反應等物質變化規律推斷物質的變化、產生的現象和結果●構成微粒： 分子、官能團、原子、離子、質子、中子、電子

●微粒間作用力： 核力、核對電子引力、化學鍵、分子間作用力、氫鍵

●微粒空間分布： 原子結構、核外電子排布、分子的空間構型、晶體的空間結構、晶胞●組成符號： 元素符號、離子符號、化學式、分子式

●結構符號： 原子結構示意圖、電子排布式、軌道表示式;電子式、結構式、結構簡式、結構模型、分子空間構型、價電子對構型;晶胞（圖）

●變化符號： 電離方程式、離子方程式、化學方程式

2.2.3? 能力維度

從圖3所示核心素養與關鍵能力的對應關系可知，不同核心素養對應的關鍵能力各有不同。例如，由圖3自上往下梳理，可知“宏微結合”素養對應的關鍵能力包括“理解與辨析、分析與推測、歸納與論證”三類。但若結合各類關鍵能力的內涵（見圖4[8]）分析，便會發現這些素養與能力的對應關系中又有所側重。例如，“分析與推測能力”主要針對物質結構、性質、反應、現象等方面的分析和推測，顯然這些內容與“宏微結合”素養內涵接近，側重于對該素養的考查。因此，關于“宏微結合”素養測評的關鍵能力維度內容，本文主

要以“分析與推測能力”為核心進行分析和梳理。

為能準確把握“宏微結合”素養的關鍵能力內涵，我們可從課程標準對該素養的描述進行分析。課程標準將“宏微結合”素養定義為“能從不同層次認識物質的多樣性，并對物質進行分類;能從元素和原子、分子水平認識物質的組成、結構、性質和變化，形成‘結構決定性質的觀念;能從宏觀和微觀相結合的視角分析與解決實際問題”[9]。這一定義分別從知識角度（物質的組成、結構、性質、變化）、思維角度（宏微結合）、觀念角度（結構決定性質）提出了考查要求。由于“宏微結合”是體現學科思維與觀念的核心素養，因此“宏微結合思維”與“結構決定性質觀念”應當是“分析與推測能力”的考查重點。

所謂“宏微結合”思維，就是要求能從“宏觀到微觀”“微觀到宏觀”兩個互逆的角度去認識物質及其變化，而“結構決定性質”觀念則是“宏微結合”思維的深度理解和綜合應用。因為學科觀念是對學科的總觀性認識，表現為一種“下意識”的自覺性思維，是體現學科本質的思維提煉的成果，具備分析、綜合、評價、創造等高階思維的特征。而“結構決定性質”體現的正是化學學科本質（認識物質和創造物質）的一種總觀性思維。因此，“結構決定性質”觀念的考查可通過提高“宏微結合”思維綜合程度的方式加以實現。例如，在測評任務中提高情境的陌生度、增加信息的來源和不確定性、增大問題的復雜度等等。基于以上認識，結合“分析與推測能力”內涵，可將“宏微結合”素養能力維度內容概括如表5所示。

思維類型能力表現

宏觀→微觀判斷結構： 能根據物質的宏觀變化和現象分析，判斷物質的微觀組成和結構

微觀→宏觀分析性質，預測現象，推斷結果： 能根據物質的微觀組成和結構，預測、推斷物質的性質、變化的現象和結果

宏微結合觀念性思維體現： 能基于“結構決定性質、性質反映結構”的觀念，綜合微觀和宏觀層面的認識，對物質結構、性質、變化、現象等方面的問題進行分析、解決和評價

2.3? 測評路徑

為更好地解決文章開頭提到的核心素養“怎么測”的問題，有必要基于前述的測評內容構建一個邏輯清晰的測評路徑，其核心則是厘清情境、知識、能力三者之間的關系，為測評設計提供邏輯上的解決方案。對此，筆者分別從PISA框架和高考評價體系兩個角度進行分析。

在PISA框架中，科學知識被視為科學能力的構筑基礎。根據解決問題時的實際需要，PISA將科學知識分為三類，它們與三類科學能力相對應且各有所側重。例如，“科學地解釋現象”這一科學能力所側重的更多是“內容性知識”基礎，而“設計與評價科學探究”和“科學地解釋數據和證據”這兩類科學能力則更多地依賴于“程序性知識”和“認識論知識”基礎。因此，知識的掌握情況將直接影響能力水平狀況。在情境與知識、能力的關系上，PISA將情境界定為知識應用的場景，用于展現被測者在特定情境中解決問題的能力表現，且不同類型的情境還與被測者的年齡、學段相關，即與能力層級相關。這說明，情境不僅要與知識應用緊密融合，還要與能力水平層級相對應。

在高考評價體系中，知識與能力的關系可從圖2所示的“四層”的關系上理解。如前所述，學科素養以關鍵能力和必備知識為支撐，而必備知識又是關鍵能力的基礎。因為只有先掌握知識，才可能運用知識去解決問題，此時才表現為能力。因此，在關鍵能力學科化的過程中，必然以學科知識為基礎。在情境與知識、能力的關系上，“四層”和“四翼”兩個方面都進行了說明：“四層”方面強調情境要融入核心價值觀念，以突顯學科本質價值、育人價值及社會價值的引領作用;“四翼”方面則從測量評價的角度，將情境的設計與考查要求（基礎性、綜合性、應用性、創新性）進行關聯。可以看出，情境既是將知識、能力、態度與價值觀聯結在一起的紐帶，也是實現“價值引導、素養導向、能力為重、知識為基”的綜合考查載體[10]。

此外，課程標準也提出了素養導向的命題原則——以真實情境為測試載體、以實際問題為測試任務、以化學知識為解決問題的工具[11]。這些原則既明確了素養測評任務的構成要素，也明確了情境、知識等要素在測評中的功能定位。通過上述分析，我們可將“宏微結合”素養測評的邏輯歸結為： 以核心價值引領的情境為載體，以“宏觀變化”“微觀結構”“符號表征”三類知識為支撐，通過特定情境中的物質結構及其變化問題，評估學生運用知識工具解決問題時所展現的關鍵能力水平。基于這一邏輯，我們可構建出如圖5所示的“宏微結合”素養測評路徑。

3? 基于測評框架評價指標的制定

評價指標的制訂是測評設計的關鍵一環，也是構建測評框架的主要目的之一。根據上述測評框架，“宏微結合”素養的評價指標分為能力、知識和情境三類指標。設計三類評價指標的目的，一方面是方便后續測評工具的設計，使得測評工具對素養的測查更為精準;另一方面是方便測評結果的解釋，由于能力是思維和知識的綜合體現，而知識既是能力的基礎，也是思維的載體。能力表現不佳，可能是思維方式存在問題，也可能是知識理解出了問題。因此，根據不同的評價指標可對素養測評的結果作進一步診斷和解讀。

課程標準中的“學業質量水平”是學業質量評價的主要依據，也是核心素養評價指標制訂的重要依據。為能更全面地把握核心素養各級水平的評價要求，本文在“學業質量水平”的基礎上，將課程標準附錄1中的“素養水平劃分”作為補充，融合應用。具體指標的制訂步驟如下。

步驟1： 形成素養評價細則文本。首先將“學業質量水平”各級水平中屬于“宏微結合”素養的內容剝離出來，然后再將“素養水平劃分”中“宏微結合”素養各級水平對應并入，形成一個四階水平的“宏微結合”素養評價細則文本。

步驟2： 確定能力評價指標。根據測評框架對能力維度內容的界定，從上述評價細則文本中，分宏觀→微觀、微觀→宏觀、宏微結合三類，挑出屬于“分析與推測能力”的表述，形成一個“三類四階”的能力評價指標。

步驟3： 確定知識評價指標。根據測評框架對知識維度內容的界定及上一步確定的能力指標，從評價細則文本中挑出宏觀、微觀、符號三類知識，并結合各級水平對應學段課程，挑選與三類知識相關的內容，形成一個“三類四階”的知識評價指標。

步驟4： 確定情境評價指標。情境指標主要是指與能力水平相匹配的情境活動指標。這里的“情境活動”，高考評價體系的定義為“在情境中解決問題或完成任務的活動”，根據情境的復雜程度分為簡單和復雜兩種類型[12]。由于如前所述，情境的陌生程度也是影響“在情境中解決問題”的主要因素，因此，在綜合考慮復雜度和陌生度的基礎上，本文將情境評價指標按水平1到水平4依次設置為“簡單熟悉”“簡單陌生”“復雜熟悉”“復雜陌生”。

根據上述步驟制訂的“宏微結合”素養評價指標體系如表6所示。

標宏觀能對常見物質及其變化進行宏觀描述，包括物質的組成、性質、宏觀特征、實驗現象、反應類型等能描述常見元素、典型物質的共性、特性、變化規律;能根據實驗現象歸納物質及其反應的類型能從組成、性質等方面說明無機物和有機物的多樣性;能從不同的宏觀視角對化學反應進行分類能基于物質性質提出物質在生產、生活和科學技術等方面應用的建議和意見

微觀能從質子、中子、電子、核力、核對電子引力、核外電子排布等方面描述原子結構模型能從構成微粒、官能團、化學鍵等方面對常見物質的微觀結構進行描述能從原子、分子、晶體等層面分析物質的構成微粒、微粒間作用力、微粒空間分布能從構成微粒、微粒間作用力、微粒空間分布等多個角度綜合分析、推測、描述和解釋物質的微觀結構

符號能運用化學符號描述常見物質及其變化能運用微粒結構圖示描述物質及其變化的過程能采用模型、符號等多種方式對物質的結構及其變化進行綜合表征能選擇簡明、合理的表征方式對化學變化的本質和規律進行描述和說明能力指標宏觀

↓

微觀能根據元素性質判斷原子結構及特征;能根據物質宏觀特征對物質及其反應進行微觀描述能根據元素性質遞變規律推斷原子結構的變化規律;能根據實驗現象，對典型物質及其變化的微觀原因進行分析和推測能從原子、分子水平分析常見物質及其反應的微觀結構及變化特征能在物質及其變化的情境中，依據需要選擇不同方法，從微觀角度對物質及其變化進行分析和推斷微觀

↓

宏觀能運用原子結構模型說明典型元素的性質;能聯系物質的組成和結構解釋宏觀現象能從原子結構角度說明元素的性質遞變規律;能從物質結構角度說明同類物質的共性和不同類物質性質差異的原因，解釋物質性質的變化規律能從物質的組成、官能團、結構微粒、微粒間作用力等多個視角說明物質性質的差異;能分析物質變化和能量轉化與物質微觀結構之間的關系能根據物質的類別、組成、微粒的結構、微粒間作用力等說明或預測物質的性質和可能發生的變化，評估所做說明或預測的合理性宏微。

結合能從物質組成、性質、構成微粒等多個方面解釋或說明化學變化的本質特征能從宏觀（組成、性質等）和微觀（構成微粒、官能團、化學鍵等）的角度說明化學變化的本質特征和規律能運用宏觀、微觀等方式描述、說明物質變化和能量轉化的本質和規律能從宏觀與微觀、定性與定量等角度對物質變化和能量變化進行分析和說明

參考文獻：

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[9][11]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 3， 78.