PISA素养测试导向下的小学科学作业设计策略研究

【摘 要】本文剖析PISA科学素养测试的知识架构和能力体系，进一步挖掘PISA科学素养测试对小学科学作业设计的启示，探究培养学生科学核心素养的作业设计策略。

【关键词】PISA科学素养测试 小学科学 作业设计 核心素养

一、PISA科学素养测试的借鉴意义

PISA科学测试是最早将评价融入测试中的，评价精细严谨且注重学生学习过程、学习兴趣、学习态度。PISA科学素养测试题主要考查学生三项能力：（1）能运用所掌握的知识解释与科学技术相关的现象；（2）评价科学探究方式是否恰当，找出有效解决的方法，并能设计出科学合理的探究方案；（3）基于知识和科学逻辑思维对数据进行解释或对证据进行评价。

将PISA测试的科学素养与《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）提出的科学核心素养进行分析比较，我们发现PISA的科学素养测试与目前我国科学学科提倡的培养学生核心素养导向的学业质量检测与评价方式相吻合。因此，PISA科学素养测试体系对小学科学作业设计具有借鉴意义。

二、借鉴PISA科学素养测试的小学科学作业设计策略

为了进一步推动小学科学教学的改革和发展，促进小学生科学素养的有效培育，我们必须深入研究小学科学作业的设计。通过少而专的作业设计，在保护学生科学好奇心的前提下，助力学生科学概念的建立与运用，并且在完成作业的过程中，让学生得到探究能力的培养，引发学生科学核心素养的发展。依托PISA科学素养测试的启示，结合《课程标准》中的学业质量标准优化作业设计，笔者提出以下几点策略。

1.贴合真实情境，挖掘本土资源。

借鉴PISA科学素养测试多情景的特点，作业设计可从学生熟悉的生活入手，联系本土文化特色，创设学生熟悉的生活情境，增加科学阅读量。以“地球系统”核心概念中的“研究土壤”为例，教师可结合本地特色的地理环境——福建的平潭岛是风景优美、地质特殊的岛屿，以此为情境设计作业，让学生在完成作业的过程中更了解自己的家乡文化。

样例一：

平潭岛是福建第一大海岛，拥有秀丽迷人的海域风光。“平潭岛，光长石头不长草，风沙满地跑，房子像碉堡……”古老的民谣是往日平潭岛的生动写照。不过，经过几代人的努力，现在的平潭岛已经从一个“种不了草，开不了花”的“石岛”蜕变成了鸟语花香、景色宜人的“绿岛”。来自平潭的小科想利用假期探究哪种土壤最合适种植西瓜。小科采集了福州与平潭的三种土壤，做了“渗水比赛”实验，还上网查找了西瓜的种植条件，记录的情况如下所示。

1.早些年“光长石头不长草”的平潭岛是哪一类型的土壤呢？（ ）

A.沙质土 B.黏质土 C.壤土

2.小科用手摸和捻，不能观察土壤的（ ）。

A.湿度 B.颗粒大小 C.渗水性

3.通过实验探究及查找的种植资料，你认为小科应该选择（ ）土壤种植西瓜。

A.沙质土 B.黏质土 C.壤土

本题选择福建著名的旅游景点平潭岛作为出题背景。一是考虑到平潭岛的土壤特点比较特殊，与“土壤”这一科学知识的关系密切；二是挖掘本土特色，贴合生活实际。本题考查学生设计“比较三种类型的土壤的渗水性”实验的科学探究能力，以图文结合的方式打破“背实验，记步骤”的传统教学弊端。通过“观察土壤”和“扇闻”的两个基本实验规范操作的考查，摸底学生的科学探究的核心素养是否得到有效的建构。第3小题考查不同的土壤具有不同特点，能满足不同植物的生长需求。学生通过阅读、提取、处理表格中的实验数据，分析判断出不同土壤的特性，再通过图片中西瓜的生长习性，建立证据与解释之间的关系，运用科学知识迁移并解决实际问题的能力，做出正确选择。

2.跨学科情境问题，内化科学知识。

借鉴PISA科学素养测试中注重跨学科的深度融合范式，我们认为，真实情境中的问题往往不是单一的，而是复杂的、多样态的，需要学生从多角度思考，将所学的各学科知识运用在解决问题中。在作业设计中融入多学科视角，引导学生在跨学科情境中运用结构和功能、系统和模型等多样态思维方式思考问题，对其在现实中解决真实问题有所助益。

样例二：

把不同形状的图形相互拼接，有的可以密铺（如下图，以一个点为中心，图形环绕平铺成360°），有的无法密铺。请你计算出正三角形、正四边形、正五边形、正六边形拼接时哪些是可以密铺的。

1.通过计算我们发现，可以密铺的图形为（ ）。

A.正三角形 B.正四边形

C.正五边形 D.正六边形

2.假如用3种面积相同的图形建蜂巢（如下图所示），会得到以下数据：

通过表格，我们发现用 密铺的蜂巢最好，因为它容积 ；密铺后蜂巢臂总长 ，使用的蜂蜡量 。选择（ ）。

A.正六边形，最大，最短，少

B.正方形，最大，最长，少

C.正三角形，最短，最大，多

本题以科学“仿生学”为载体，结合数学学科的图形角度、面积、图表等知识，设计跨学科作业，将分科的教学课程与学生的现实生活相链接，让学生体会到我们的学习是不分科的。

3.科技创新试题，点燃创新意识。

PISA科学素养测试倡导以生为本训练素养，与《课程标准》强调要挖掘学生的创新思维有不谋而合之处。但目前，科学作业设计中涉及考查“科学思维与创新”的内容是较少的。因此，在作业设计中，教师不妨在纸笔测试中增加这类习题，训练学生从不同角度分析问题的创新意识。

样例三：

请你从可操作性和合理性出发，用尽可能多的方法改进实验设备，使它更加美观和多功能（可以画设计图说明或者用文字表述）。可以将制作过程或者结果以视频或者照片的形式，扫码上传。

这样的试题，让学生提出新颖、有价值且可操作的创新方案。如此涉及课外实践活动的开放性试题可增加多元化、过程性评价单，鼓励学生将设想付诸行动。

综上所述，结合PISA科学素养测试的启示，试题应该设计成需要学生主动思考、探索和创新的形式，以便评估和培养学生的创新思维和实践能力。同时，试题的认知要求应该与学生的年龄、学习阶段和学科特点相匹配，以确保评估的准确性和有效性。

参考文献

［1］黄鸣春，杨洁，魏昕，杨文源.2000-2018年PISA科学素养测评体系及其启示［J］.教学与管理，2020（24）：112-116.

［2］张莉娜.PISA2015科学素养测评对我国中小学科学教学与评价的启示［J］.全球教育展望，2016，45（03）：15-24.