對化學實驗考試結果效度的分析與討論

劉金翠

摘要： ?以江蘇省普通高中學業水平化學實驗考試的樣卷為例，運用認知需求框架四個維度、六個層級對當前化學實驗考試的設計進行分析，結合實驗考試的具體實施程序對其效度進行討論和反思，并對未來的考試設計提出建議。

關鍵詞： ?普通高中學業水平考試; 化學實驗考試; 效度; 評價

文章編號： ?1005 6629（2022）08 0084 06

中圖分類號： ?G633.8

文獻標識碼： ?B

2019年，教育部發布了《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》，希望通過實驗教學扭轉中小學忽視實驗教學的傾向， 提升學生的觀察能力、動手實踐能力、創造性思維能力和團隊合作能力，培養學生興趣愛好、創新精神、科學素養和意志品質，并建議有條件的地區在普通高中學業水平考試中將理化生實驗操作納入省級統一考試[1]。2020年江蘇省教育廳發布了《省教育廳關于全省普通高中藝術（音樂、美術）、體育與健康、通用技術、理科實驗學業水平考試的實施意見》（下文簡稱“實施意見”），明確了理科實驗考試指導思想、基本原則、考試性質、實施要求及組織保障等具體要求。化學實驗考試是否發揮了其設計之初的功能？評價的有效性究竟如何？在實驗考試實施兩年之際，對這些問題進行理性的思考和分析，希望能夠對未來實驗考試的設計提供思路。

1 實施情況

“實施意見”規定，理科實驗考試是檢測高中學 生在理科相關必修課程學習 中應具備的基本實驗技能和實驗素養的現場操作測試，屬合格性考試。考試由各區市教育局負責組織，各區市根據相關要求具體制定本市的實施方案，各普通高中依據本區市的實施方案具體實施考查[2]。

1.1 考試內容與要求

“實施意見”中規定了化學學科實驗考試的考查內容與考查要求（見表1）。

1.2 考試樣卷與評分表

“實施意見”中提供了三套試題及評分表的樣卷，下面以其中一份試題（見表2）及評分表（見表3）為例，對實驗考試的效度進行分析。

2 分析評價

實驗考試的效度如何？是否能夠起到考查學生通過必修課程的學習應具備的基本實驗技能和實驗 素養的作用？下面以Edwards和DallAlba的認知需求框架為工具對表2、表3所示樣卷與評分表進行分析。

2.1 評價框架

Edwards和DallAlba的認知需求框架是對科學課程評價項目進行分析而開發的一個工具，該框架從復雜性、開放性、隱含性和抽象程度四個維度對評價任務的認知需求進行分析，每個維度中的認知需求包含6個層級（見表4）[3]。

為了對學習目標所建議和評價任務所設定的認知需求進行分析，認知需求框架使用了一系列行為動詞來描述學生執行任務的過程（見表5）。

評價項目認知需求的最終水平層次是由各維度的相互作用決定的，其中位于最高水平層級的認知需求維度是決定評價項目最終整體水平的主要因素。

2.2 運用框架進行分析

從試題及評分樣表可見，江蘇省實驗考試的設計關注了實驗原理理解、方案選擇、操作細節、現象觀察、結果記錄以及實驗過程的規范與習慣。下面運用認知需求框架從復雜性、開放性、隱含性和抽象程度四個維度對表2、表3試題及評分表進行評價，結果見表6。

由表6結果可見，從試題與評分細則的設計來看，完成該實驗所需的認知水平要求并不低。以認知需求各維度的最高層級為代表，該實驗考試的復雜性要求為第3層級，開放性要求為第1層級，隱含性要求為第4層級，抽象程度要求為第3層級。然而值得一提的是，表6分析是基于該實驗對學生而言是一個陌生情境進行分析的結果。

事實上，實驗考試的實施方式對其認知需求的水平層次產生了極大的影響。因“實施意見”要求學校準備和布置考場，會提前下發從表1的考查內容中選擇的四個實驗及評分細則，因此，各校在考前已經作了有針對性的訓練，學生也清楚地知道這些實驗的操作步驟及評分細則，實驗考試能夠測量出的認知水平也就沒有那么高了。根據實驗考試的實際實施情況，以認知需求框架對該內容再次進行分析會發現，經過針對性訓練以后，考試所測量的復雜性是“操作儀器與設備”的第2層級，開放性、隱含性和抽象程度均為“回憶細節、簡單操作、遵循一組簡單指令、觀察”的第1層級。

3 反思與建議

建立有利于落實高中課程標準中關于實驗教學的有效評價體系，使其對教師的教與學生的學起到促進和驅動作用，這應該是設計實驗考試的目的和初衷。然而實踐與研究發現，評價的方式對教育產生了非常重要的影響，批判性能力的低水平發展和窄化的評價方法導致了學習的簡化與異化[4]。

3.1 實驗考試的效度存在局限性

從考查內容上看，江蘇省普通高中化學實驗考試的內容首先圍繞課程標準中規定的9個必做實驗展開，希望能夠促進各高中學校在實驗教學中落實課程標準的要求。普通高中化學課程的目標是，能發現和提出有探究價值的問題，能根據探究目的設計并優化探究方案，完成實驗操作，能對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結論[5]。這些要求與特征應該在課程的評價體系中得以體現，也就是說，在課程目標中設計的教育愿景必須得到評價體系的支持。從目前多數學校采用的應對實驗考試的方法來看，所鼓勵的只是學生對可能考到的四個實驗的簡單記憶，所關注的只是如何讓學生用最少的時間代價通過實驗考試，而沒有鼓勵學校在課程實施中使用促進學生學科理解的實驗學習方法。

評價與學習的脫節導致實驗教學在內容與方法上的窄化，會產生這樣的問題： 只有那些會被考查的學習內容才會在教學中被認為是重要的，學生會將通過考試視為學習最重要的目標。然而，即使是這些被窄化的學習內容，也沒有因此以本應該可以較為輕松有趣與合乎學科邏輯的方式達成學習效果[6]。面對課程理念和考試要求，教師往往同時持有兩種矛盾的態度： 既希望從化學學科學習的本質特征出發，能夠有足夠的時間和空間在真實的情境中通過活動和探究過程來發展學生的學科素養，又認為學生完全可以通過記憶所學的知識內容和一定量的練習通過考試。事實上，可以用古德哈特定律來解釋實驗考試對高中實驗教學的影響。簡單地說，該定律指出，當任何一項為有利于實現目標而采取的措施變成目標時，它就不再是有效措施，因為人們的行為只會追逐這個措施，而忽略其引入該措施的真正目標。實驗考試的方法與程序決定了經過短期訓練以通過考試的方法是否會被廣泛使用，未能有效設計的實驗考試可能會影響到學生的學習體驗，使得對既定考試任務的練習取代了應有的實驗學習過程，原本設定的為提高學習質量的實驗考試行為便失去了其對于促進學習有效性的目標。

3.2 考試要素需根據課程愿景設計

如何提供與預設的課程學習目標密切相關的評價，具有較高效度和信度地評價高階思維過程，從而有效評價高中化學課程的學習內容，應該是值得實驗考試設計者與實施者進一步思考和關注的問題。課程的設計者應致力于為學生提供高品質的通過實驗展開學習的體驗，致力于促進學生發展、深化并應用其學習的知識與技能，培養他們反思自己學習的能力。各級教育行政部門以及學校必須致力于開發能夠激勵學生在實驗中學習的教學方法、學習方式和評價模式，以支持教育愿景的落實。要衡量學生是否完成了課程標準所設置的學習目標，更需要評價的是他們的高階思維能力與問題解決能力。因此，考試內容和任務的設計必須不同于學生已做過的實驗，需要求學生應用所學的知識、能力與技能去處理不熟悉的情境與問題。

為了提高實驗考試的有效性，首先必須根據課程標準的要求明確考試的維度，包括建立假設、實驗研究、尋找證據和溝通交流;其次需要分析在這些維度中包含的概念理解、程序理解以及實踐技能的具體維度。以程序理解為例，它是指隱含于實驗操作背后的基本觀念與素養，如決定要進行多少次實驗測量？在什么范圍內進行實驗？用什么作為樣本？如何控制條件？如何解釋實驗數據？因此，實驗考試的設計應該根據一系列與化學課程中實驗教學目的相關維度和要素展開，其有效性的標準也應隨著時代與教育的發展而變化。表7為化學實驗考試的設計要素。

3.3 建議

要解決這些問題并提高考試的質量需要一系列的行動，改變可以從以下五點出發。

一是建立評價框架。課程設計者與考試組織者需要加強合作，共同構建一個評價框架，整體界定評價的范圍、維度和要素，并闡明其各組成之間的關系，闡述如何使實驗考試能更有效地推動課堂教學中實驗學習方法的運用。

二是使實驗考試與課程學習目標相一致。在課程實施中通過一定的教學方法與行為來體現課程的教育目標。這一點要在考試中體現出來難度是很大的，需要特別關注實驗考試是促進課程學習這一目的。

三是關注課堂教學方法的改進以及促進教師專業化發展。如果實驗考試的目的是為了提升學生的學習品質，提高學生的學習能力，那么實驗考試應該設定為實現這一目的。從教師到實驗考試的設計者和組織者，所有參與考試的人員都需要有一個更廣闊的評價視野，充分認識、理解并認同考試是如何產生支持學習的作用的。

四是有效使用考試結果。盡管實驗考試提供了有關學生實驗學習能力的基本信息，但它有可能將課程學習縮小為僅僅是 考試的范圍，從而扭曲教育過程， 使得其對于促進學生發展的功能受到限制。 因此，對 評價進行充分的設計、審慎的實施非常重要，需盡力將評價的負面影響最小化。

五是以學生為中心。實驗考試的設計與過程須關注學生的真實學習，需超越學科領域的實驗操作技能，將更寬泛的學科素養包含在內，如學生的批判性思維能力、學習參與度等。

新西蘭的高中科學 實踐能力考查在這方面進行 了一些嘗試，他們要求學生在開放式的探究活動中解決相應的研究問題。以化學考查為例，考試組織者設計了這樣的考查任務： 研究在不同條件下游泳池水中次氯酸鈉的濃度（如紫外線照射、pH或不同濃度的氯穩定劑），完成考查任務的時間大約為兩到三周的課堂學習時間。任課教師根據學生在實踐活動中的行為表現以及他們提交的研究報告進行評分，教育行政部門負責對評價結果進行核查與審定。應該說，這一考試設計關注了化學學科學習的關鍵技能，創新了考試的內容與方式，一定程度上兼顧了知識與技能之間的平衡，值得實驗考試設計者研究與借鑒。

4 結語

評價是一個系統化的工程。評價方法、評價任務以及提供評價報告的方式，都在向學校和學生傳遞著具有相當影響力的信息。這些信息不僅能夠反映學生的學習狀況，也體現了學科學習的特點與性質。實驗考試承擔著促進學校、教師和學生對化學實驗學習方法的認識、理解與信念的重任，如果將實驗考試方式與課程學習方法割裂開來，考試也就失去了促進學生學習的巨大功能。正因為如此，改變實驗教學與考試的思維模式以及開發新的評價工具以支持這種改變，是目前普通高中實驗考試進一步改革的關鍵。

參考文獻：

[ 1 ] 教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見[DB/OL]（2019 11 30）http：//www.gov.cn/xinwen/201911/30/content_5457115.htm.

[ 2 ] 省教育廳關于全省普通高中藝術（音樂、美術）、體育與健康、通用技術、理科實驗學業水平考試的實施意見[DB/OL]（2020 06 02）http：//www.xinghua.gov.cn/art/2020/6/2/art_49674_2760508.html.

[ 3 ] ?王峰. 核心素養導向的高中化學教師課程實踐力提升路徑研究[D]. 上海： 華東師范大學博士學位論文， 2020： 16.

[ 4 ] NCCA/HEA. （2011）. From Transaction to Transition： Outcomes of the Conference on the Transition from Second to ThirdLevel Education in Ireland. In Transition from Second to Third Level Education in Ireland [R]. Retrieved from http：//www.transition.ie/files/HEA_NCCA_Transitions.pdf.

[ 5 ] ?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2020年修訂） [S]. 北京： 人民教育出版社， 2020.

[ 6 ] Wiliam D.. Education： The meanings and consequences of educational assessments [J]. Critical Quarterly， 2000， 42（1）： 105～127.