利用ECD模型對(duì)《壓縮空氣》教學(xué)進(jìn)行教育測(cè)評(píng)

〔摘""要〕"如何“充分發(fā)揮教育評(píng)價(jià)的指揮棒作用，引導(dǎo)確立科學(xué)的育人目標(biāo)，確保教育正確發(fā)展方向”是每個(gè)教育工作者最為關(guān)注的問題。通過一定的科學(xué)測(cè)評(píng)手段，可以為教育的有效性提供有價(jià)值的參考和指導(dǎo)。本文利用基于ECD模型的小學(xué)科學(xué)教育測(cè)評(píng)，檢測(cè)三年級(jí)學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)發(fā)展水平，可以為小學(xué)科學(xué)教育測(cè)評(píng)提供具有一定價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)和參考?！碴P(guān)鍵詞〕"小學(xué)科學(xué)；ECD模型；教育測(cè)評(píng)中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《深化新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革總體方案》明確指出：要充分發(fā)揮教育評(píng)價(jià)的指揮棒作用，引導(dǎo)確立科學(xué)的育人目標(biāo)，確保教育正確發(fā)展方向，堅(jiān)持科學(xué)有效，改進(jìn)結(jié)果評(píng)價(jià)，強(qiáng)化過程評(píng)價(jià)，探索增值評(píng)價(jià)，健全綜合評(píng)價(jià)，充分利用信息技術(shù)，提高教育評(píng)價(jià)的科學(xué)性、專業(yè)性、客觀性。采用較為科學(xué)和專業(yè)的評(píng)價(jià)方式，對(duì)小學(xué)科學(xué)教學(xué)進(jìn)行測(cè)評(píng)是小學(xué)教師確保自身教學(xué)正確性和有效性的必要手段。根據(jù)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》），廣大教師提出了各種各樣的教學(xué)方法，努力在《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指導(dǎo)下培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。那么，這些教學(xué)方法有沒有達(dá)到預(yù)定的教學(xué)目的？能否提高小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)？怎樣評(píng)價(jià)檢測(cè)？本文以檢測(cè)小學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)之一“科學(xué)思維”為例，利用ECD"模型檢測(cè)三年級(jí)上冊(cè)“空氣”單元中的《壓縮空氣》一課所體現(xiàn)的小學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)發(fā)展水平。一、教育測(cè)評(píng)實(shí)踐依據(jù)和框架設(shè)計(jì)（一）選取ECD框架的依據(jù)目前，國(guó)際上對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行評(píng)估的較為流行的方式有三種，即NAEP（美國(guó)國(guó)家教育進(jìn)展評(píng)估）、TIMSS（國(guó)際數(shù)學(xué)和科學(xué)成就趨勢(shì)研究）和"PISA（國(guó)際學(xué)生能力評(píng)估項(xiàng)目）。這三套科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估體系中都應(yīng)用了ECD模型。ECD（實(shí)證中心模型，Evidence-Centered"Design）模型，是由美國(guó)的梅斯雷弗等人提出的一種系統(tǒng)性、綜合性的評(píng)價(jià)模型，現(xiàn)已成為美國(guó)教育評(píng)估領(lǐng)域的主要研究方向和應(yīng)用模型之一。ECD模型強(qiáng)調(diào)“基于證據(jù)的推理”進(jìn)行評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)，非常契合現(xiàn)行課程標(biāo)準(zhǔn)所提倡的評(píng)價(jià)體系，即基于探究實(shí)踐、凝練科學(xué)概念，評(píng)價(jià)學(xué)生科學(xué)思維、態(tài)度責(zé)任等科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展程度，由此判斷學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)發(fā)展水平。因此，ECD模型非常適合對(duì)小學(xué)科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)行測(cè)評(píng)。同時(shí)，該模型先運(yùn)用檢測(cè)工具獲取證據(jù)，再用數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型對(duì)檢測(cè)目標(biāo)進(jìn)行基于證據(jù)的推理，具有科學(xué)性、專業(yè)性和客觀性。因此，本次實(shí)踐選取ECD模型進(jìn)行檢測(cè)。（二）選取學(xué)生模塊的理由筆者注意到，三大國(guó)際測(cè)評(píng)方式中TIMSS和NAEP均選擇了四年級(jí)的學(xué)生進(jìn)行能力評(píng)估。結(jié)合我國(guó)小學(xué)教育現(xiàn)狀，小學(xué)3～4年級(jí)在整個(gè)小學(xué)階段處于中段，是學(xué)生思維能力發(fā)展，尤其是從形象思維向抽象思維過渡的一個(gè)重要階段。學(xué)生的邏輯思維開始出現(xiàn)：從對(duì)事物外部的直觀形象特征的認(rèn)知，到進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)、理解事物內(nèi)部的本質(zhì)特征的認(rèn)知，開始了對(duì)事物本質(zhì)與非本質(zhì)的思考。因此，在學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展研究中，小學(xué)3～4年級(jí)是一個(gè)關(guān)鍵期，有必要在此階段對(duì)其科學(xué)思維能力發(fā)展進(jìn)行一定的檢測(cè)，為小學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)是否有效提供了一定的參考。結(jié)合我國(guó)現(xiàn)行的《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，本評(píng)測(cè)嘗試設(shè)計(jì)了適合我國(guó)小學(xué)3年級(jí)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)評(píng)測(cè)，以探索如何應(yīng)用"ECD模型進(jìn)行科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估設(shè)計(jì)，進(jìn)而為我國(guó)小學(xué)階段學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)估提供借鑒。同時(shí)，基于目前的教學(xué)現(xiàn)狀，本次檢測(cè)使用紙筆測(cè)驗(yàn)。利用ECD模型，以及教科版科學(xué)三年級(jí)上冊(cè)“空氣”單元中的《空氣能被壓縮》一課中涉及的探究實(shí)踐活動(dòng)，設(shè)計(jì)相關(guān)試題，收集由此得到的學(xué)生各項(xiàng)變量獲得的分?jǐn)?shù)等數(shù)據(jù)作為證據(jù)，推理評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)發(fā)展水平。（三）基于ECD模型設(shè)計(jì)檢測(cè)科學(xué)思維素養(yǎng)發(fā)展的試題的依據(jù)ECD模型的概念性評(píng)價(jià)框架，一般由學(xué)生模型、證據(jù)模型、任務(wù)模型、組合模型和呈現(xiàn)模型５個(gè)模塊構(gòu)成。其中，前三個(gè)模型是比較關(guān)鍵的基礎(chǔ)模塊，后兩個(gè)是以前三個(gè)模塊為基礎(chǔ)的組合以及呈現(xiàn)方式。1.學(xué)生模型。本模塊是明確檢測(cè)目標(biāo)和檢測(cè)內(nèi)容。根據(jù)本學(xué)科確定概念的選擇、情境的設(shè)計(jì)、試題的編制、評(píng)價(jià)的實(shí)施等各個(gè)環(huán)節(jié)。通過確定學(xué)生模型變量即各項(xiàng)檢測(cè)目標(biāo)，以及目標(biāo)對(duì)應(yīng)的不同層級(jí)的分值，能反映出學(xué)生的某一素養(yǎng)達(dá)到的水平。在檢測(cè)學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)發(fā)展水平時(shí)，學(xué)生模型變量的選擇主要根據(jù)《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中的學(xué)業(yè)質(zhì)量要求和核心素養(yǎng)水平描述?？茖W(xué)思維素養(yǎng)檢測(cè)的學(xué)生模型變量主要包括“模型建構(gòu)”“推理論證”“創(chuàng)新思維”等。2.證據(jù)模型。證據(jù)模型是確定檢測(cè)方法，包含證據(jù)規(guī)則和檢測(cè)模型。本模塊在證據(jù)模型設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)一步詳細(xì)描述學(xué)生在完成某種任務(wù)或者情境中，所表現(xiàn)的獲得分值或者達(dá)到程度，以表征某種能力的發(fā)展水平。證據(jù)規(guī)則描述的是在共同的解釋框架下，學(xué)生在任務(wù)（試題）上的行為表現(xiàn)（答案）的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中的學(xué)業(yè)質(zhì)量要求和核心素養(yǎng)水平描述，科學(xué)思維發(fā)展水平證據(jù)規(guī)則分為0～4五個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)的判定細(xì)則基本都是“不能完成”到“基本完成”，再到“較好完成”“完美完成”，最后達(dá)到“超越完成”。3.任務(wù)模型。本模塊是明確具體用什么檢測(cè)。主要是設(shè)置具體情境、在情境中設(shè)計(jì)任務(wù)或提出問題，收集學(xué)生在完成任務(wù)或者解答問題過程中的各種表現(xiàn)，以此獲得證據(jù)模型所需的各種證據(jù)。本模塊的設(shè)計(jì)緊緊圍繞著上述設(shè)計(jì)的學(xué)生模型和證據(jù)模型，將各個(gè)任務(wù)或問題嚴(yán)格細(xì)化為在小學(xué)生能理解的情境中的一系列連貫的、有關(guān)聯(lián)的具體任務(wù)，使測(cè)試者能夠篩選出具體變量對(duì)應(yīng)的不同能力或?qū)哟?。二、教育測(cè)評(píng)實(shí)踐實(shí)施路徑設(shè)計(jì)《壓縮空氣》一課中實(shí)踐活動(dòng)的紙筆測(cè)試的依據(jù)如下。1.教學(xué)目標(biāo)。根據(jù)《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》以及教科版教材、三年級(jí)學(xué)生學(xué)情，確定教學(xué)目標(biāo)如下：科學(xué)觀念：通過注射器壓縮空氣活動(dòng)，知道空氣占據(jù)的空間可被壓縮或擴(kuò)張，認(rèn)識(shí)到壓縮的空氣是有彈性的。科學(xué)思維：用比較的方法，區(qū)分空氣和水在相同條件下被壓縮時(shí)的不同特點(diǎn)。探究實(shí)踐：通過探究壓縮空氣和水的活動(dòng)，能用圖畫來記錄壓縮的現(xiàn)象，分析空氣容易被壓縮的原理。在教師引導(dǎo)下，能借助模擬實(shí)驗(yàn)從空氣微粒角度解釋空氣可以被壓縮和被擴(kuò)張的現(xiàn)象。態(tài)度責(zé)任：感悟科技對(duì)生活的影響，壓縮的空氣可以制成玩具氣槍、空氣注射器等。2.設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)。首先設(shè)置真實(shí)情境，觀察氣球打氣筒在抽拉過程中如果被堵住一端的氣孔，再進(jìn)行抽拉，封閉氣筒內(nèi)的空氣會(huì)如何變化。根據(jù)關(guān)鍵教學(xué)目標(biāo)——科學(xué)思維發(fā)展，設(shè)計(jì)系列關(guān)聯(lián)問題：推活塞空氣如何變化？拉活塞空氣如何變化？密閉空氣為什么能容易壓縮？建立空氣微粒模型，并分析推理空氣為什么能容易壓縮。3.設(shè)計(jì)任務(wù)模型?；贓CD模型任務(wù)的證據(jù)規(guī)則，根據(jù)ECD模型分析以及具體課時(shí)內(nèi)容等設(shè)計(jì)任務(wù)模型，設(shè)計(jì)如下：（1）設(shè)定課堂任務(wù)1：考查“模型建構(gòu)”思維發(fā)展。建構(gòu)出封閉注射器內(nèi)被壓縮與拉伸的空氣微粒模型。對(duì)應(yīng)五個(gè)不同等級(jí)（從0"～"4分），分別是：不能在教師指導(dǎo)下，初步認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單模型的構(gòu)成要素；能在教師指導(dǎo)下，初步認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單模型的構(gòu)成要素，空氣可以看成是由空氣微粒構(gòu)成的；能在教師指導(dǎo)下，初步認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單模型的構(gòu)成要素，了解可以使用模型表達(dá)要素間的關(guān)系，做出科學(xué)解釋，即空氣微粒、密閉空間內(nèi)數(shù)量恒定；能在教師指導(dǎo)下，初步認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單模型的構(gòu)成要素，了解可以使用模型表述要素間的關(guān)系，做出科學(xué)解釋，即密閉空間內(nèi)數(shù)量恒定的空氣微粒能移動(dòng)；能分析、解釋簡(jiǎn)單模型涉及的各個(gè)要素及結(jié)構(gòu)，通過分析、比較、綜合等方法，抓住簡(jiǎn)單事物的本質(zhì)特征，認(rèn)識(shí)密閉空間內(nèi)數(shù)量恒定的空氣微粒之間有不固定的距離。（2）設(shè)定課堂任務(wù)2：考查“推理論證”思維發(fā)展?；诳諝馕⒘ＤＰ偷目臻g體積變化的證據(jù)，運(yùn)用分析與綜合、比較與分類、歸納與演繹等思維方法，建立證據(jù)與解釋之間的關(guān)系，并提出合理見解。對(duì)應(yīng)五個(gè)不同等級(jí)（從0～4分），分別是：不能在教師指導(dǎo)下分清觀點(diǎn)與事實(shí)，不具備提供證據(jù)的意識(shí)；能在教師指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)空氣被壓縮或拉伸時(shí)是由于空氣微粒本身發(fā)生了變化；能在教師引導(dǎo)下給予一定的證據(jù)，提出發(fā)現(xiàn)空氣被壓縮或拉伸時(shí)是空氣微粒本身沒有發(fā)生變化；能在教師引導(dǎo)下建立事實(shí)與觀點(diǎn)之間的聯(lián)系，根據(jù)研究問題提出假設(shè)或觀點(diǎn)，即空氣被壓縮或拉伸時(shí)是由于空氣微粒間發(fā)生了變化；能給予充足的證據(jù)，提出自己的假設(shè)和觀點(diǎn)，利用分析、比較、歸納、演繹等方法建立證據(jù)、觀點(diǎn)之間的聯(lián)系，有邏輯清晰的推理過程，即空氣被壓縮或拉伸時(shí)是由于空氣微粒間距離發(fā)生了變化。（3）設(shè)定課堂任務(wù)3：考查“創(chuàng)新思維”思維發(fā)展。能聯(lián)系實(shí)際生活，找到1～2種壓縮空氣原理在生活中的應(yīng)用例子；能學(xué)以致用，利用壓縮空氣原理設(shè)計(jì)制作產(chǎn)品。對(duì)應(yīng)不同等級(jí)（從0～4分），分別是：不具有從多角度提出觀點(diǎn)的意識(shí)；初步具有從多角度提出觀點(diǎn)的意識(shí)；能針對(duì)事物的外在特征提出多種想法，其中個(gè)別想法具有新穎性，知道利用壓縮空氣可以制作產(chǎn)品，如打氣筒、噴壺等；初步掌握重組思維、發(fā)散性思維、突出突破定勢(shì)等創(chuàng)造性思維的基本方法；能針對(duì)事物的外在特征提出新穎合理的觀點(diǎn)，如無針頭胰島素注射器；掌握創(chuàng)造性思維的基本方法，能基于所學(xué)的科學(xué)原理提出有一定新穎性、合理性的觀點(diǎn)，開展初步的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，如壓縮空氣禮花。三、測(cè)量實(shí)踐與反思根據(jù)ECD模型和本實(shí)踐的實(shí)際情況，最后的呈現(xiàn)形式，就是紙筆計(jì)量學(xué)生得分后統(tǒng)計(jì)各個(gè)變量得分總和，以此為證據(jù)分析測(cè)評(píng)學(xué)生行為表現(xiàn)呈現(xiàn)出來的三種科學(xué)思維素養(yǎng)發(fā)展水平。經(jīng)過三年級(jí)5個(gè)班級(jí)（共200人）的樣本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：有11%的學(xué)生沒有