大概念统领的科学综合评价试题命制分析

摘    要：综合评价试题是评价学生的重要工具，往往以大概念统领为统领，并有机融入情境、创新、开放、提升、数据、跨学科等元素。命题者应以大概念为统领，按照配比分析大概念、建立素材文库、制订命题依据、进行思维加工、研讨精细打磨、设立量化评价六个环节，基于情境设计能够评价并引导学生高阶思维能力的科学学科综合评价试题。综合评价试题还应注重引导性、跨学科性以及综合性，以最大效度地考查学生的科学素养。

关键词：大概念；科学学科综合评价试题；试题命制

新课改要求深化考试内容改革，试题设计应更强调导向、评价和甄别功能。而要实现从“解出试题”向“解决实际问题”、从评价“知识记忆”向甄别“素养表现”、从“掌握不同学科基础知识”向“运用跨学科知识解决实际问题”的转变，则整合“问题—试题”的有效呈现方式，赋予“概念—素材—情境—问题—试题”的过程框架是有效路径［1］。与以往的“拼凑式”综合试题不同，大概念统领的综合评价试题更侧重引导学生运用所学知识表现分析、解决、批判、创造等高阶思维能力［2］。

一、大概念统领的科学综合评价试题分析

综合评价试题已经成为评价学生的重要工具。笔者认为，判断综合评价试题的标准是其能否让学生知道学了什么以及用了什么解决了什么问题。传统的命题过程往往是从新颖的情境和基础知识出发，将多道题目打散、拼凑、转换、嵌入，然后完成命题工作。这样的评价更多的是一些零散知识的拼凑，评价结果也仅仅停留在基础知识和基础能力这一层次。而核心素养下的科学教学，要求引导学生将零散知识提炼升华至观念层次，也就是培养学生从科学视角对物理、地理、生物等学科进行综合性统筹认知，进而解释自然现象、解决实际问题的能力。学科大概念作为观念与知识之间的纽带和连接，能够很好地引导学生实现从知识到观念的过渡，进而使学生养成以大概念的视角去看待和解决生活实际问题的习惯。因此，命题评价的起点和终点都应基于情境并连接大概念（前者是表象表征，后者是理论依据），在评价中引导学生融合、运用和提炼相关知识。

笔者结合多年命题经验，对近几年浙江省各地市的科学学科综合评价试题进行了深入分析，发现一个好的综合评价试题往往以大概念为统领，将情境、创新、开放、提升、数据、跨学科等元素有机整合，能有效发挥试题的评价整合功能。笔者认为，这些元素各自有着不同的功能：情境创设，培养解决真实问题的能力；试题创新，培养创新意识；试题开放，培养以概念为核心的多元视角解决问题能力；试题提升，培养自主提升能力；数据融合，培养数字素养；跨学科设计，培养综合能力。而在大概念的统领下，这些功能又相辅相成，共同促进对学生核心素养的培育。大概念统领的科学综合评价试题分析详见图1。

二、大概念统领的科学综合评价试题的命题框架及其解析

笔者结合多年命题经验，建构了大概念统领的科学综合评价试题的命题框架（详见图2）。

（一）配比分析大概念，结构化知识内容

笔者在充分研读《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“《课程标准》”）之后，进一步梳理和明确十三个核心概念与四个跨学科概念，分析这些概念所统摄的科学知识和能力水平要求，如“例题”（见下文）以“工程、技术与社会”实现统领，概念中包含工程技术对人类生产生活的影响及科学技术与社会发展之间的两难问题。基于对《课程标准》相关内容的解读，命题时以大概念作为起点，可以帮助学生找到自我学习的出发点和终结点，将浅层学习转变为深度学习。

（二）架设学知桥梁，建立素材文库

素材文库的建立一般以热点新闻或生活问题为起点，但这样的热点新闻很多是为了吸引流量，其真实程度有待研究。比如“例题”是对“我国科学家突破人工合成淀粉技术”新闻报道的思考，nature上的论文给予该例题充分的科学依据。

（三）课程标准引领，制订命题依据

舍弃考试大纲作为命题标准需要考虑双重影响：一方面，伴随着考试大纲的取消，基于知识层面的考试评价会改变为基于素养的综合评价；另一方面，双基和三维目标已经渗入一线教师的观念之中，若以素养方式展开评价，而不给出具体、可操作的方案和框架，一线教学的深度和广度只会呈现教师对素养的不同理解，这在某种程度上会增加学生的学习负担。因此，命题者需要深刻解读学科核心素养，以立德树人总目标为引领，以《课程标准》相关理念指导综合评价试题的命制，并深度理解《课程标准》涵盖的十三个核心概念与四个跨学科概念，如此才能对学生的学业成就具体表现实现全面、整体、综合的刻画。

（四）降阶素材难点，进行思维加工

前沿资料的优势在于其具备浓缩性和极强的科学性，但同时也会存在脱离学生最近发展区的问题［3］，因此找到合适的科学性素材之后，需要将其进行思维加工和难度降阶，以便让学生既能走得进又能出得去。如“人工合成淀粉”这一问题，就是从nature上选取反应原理图，再进行适当删减，将复杂的原理图转换成“材料1”（见下文）中的反应流程图。在科学综合评价试题命制的过程中，命题者既需要对资料进行详细的解读、删减、加工，也需要对资料进行适当补充，比如该题后续补充了淀粉热量和电量之间转换的相关数据，帮助学生理解工程技术的核心能耗问题，理解技术、科学、社会三者之间的关系。

（五）研讨精细打磨，迭代问题方式

问题的核心目的是让学生从被动接受转变为主动学习，学会思考并自主建构大概念，因此打磨提问方式尤为重要。下面介绍“例题”中的第4、5问（见下文）的命制过程。版本1命制好之后，教师团队研讨发现：第4问缺少思维含量，无法引导学生实现主动判断；第5问引导性过强，学生的思维将会被局限。经研讨得出版本2，但版本2中的第4问比较长且对第5问有较强的暗示作用，不利于学生形成“能量守恒”这一大概念。于是考虑将第4问精简，直接从“能量守恒”角度思考问题本质。其修改过程详见图3。

（六）多元赋分理论，设立量化评价

SOLO分类理论指导教师从回答的整体观点出发对学生实现综合评价，而PISA赋分理论更强调学生对于实际问题的解释和应对方式。兼用二者进行评价，需要有机且协调地处理评价过程。综合评价试题的一个功能是对学生的综合素养实现量化评价，例如对第5问（见下文）的赋分，既兼顾SOLO分类理论的整体分析模式［4］，又运用PISA赋分原理［5］，在保证学生整体分析的流畅程度及对科学理论进行分析和应用的同时，也关注学生对实际情况的分析和解决手段。也就是说，命题者应关注学生对“情境—模型—解释”这三者之间的关系处理，发挥综合评价试题应有的功能。

三、大概念统领的科学综合评价试题例题分析

以下，笔者借助命题框架，阐述“例题”的命制过程。

【例题】（大概念：工程、技术与社会）

材料1：2021年9月23日，天津工业生物技术研究所发布，其实验室将工业尾气排放的高浓度二氧化碳和利用太阳能电解水提供的氢气作为原料，在催化剂的条件下转化成甲醇（CH4O）和水，再进一步合成淀粉。其原理可简化为：

材料2：已知完全氧化1克淀粉释放的能量为16.8千焦，在实验室中人工合成1千克淀粉大约需要消耗10度电。科研人员对人工合成淀粉进行分析，发现人工合成淀粉和自然生产的淀粉微粒相同。

1.科研人员认为人工合成淀粉和自然生产的淀粉相同，下列能作为其判断依据的是

（    ）

A.都是粉末状固体

B.具有相同的密度

C.都能为生物体提供能量

D.遇碘都能变蓝色

2.图4是食物经过人体消化道时，脂肪被化学消化的程度。请在图中大致画出人工淀粉在人体内的含量变化曲线。

3.请写出原理反应①的化学方程式：_______________________________。

4.人工合成淀粉过程中涉及的能量转化是： ___________________________________。

5.结合材料，有人认为虽然能人工合成淀粉，但每千克淀粉大约需要消耗10度电，综合考虑不支持大量合成人工淀粉。你是否认同他的观点，请阐述理由___________________________________。

命题意图：该例题统摄于“工程、技术与社会”大概念，旨在引导学生整合三者，对前沿技术给社会和环境带来的利弊进行辩证分析，并在对前沿技术的分析中掌握物质的结构及其变化、能量的变化等交叉概念。在该例题中，关键信息以文本形式呈现，引入“人工合成淀粉”这一发表在nature上的前沿科技知识点作为命题背景，将复杂的前沿理论进行简化，以简练、精准且科学的文字表述该技术及其原理。同时将物质的结构、性质及人体消化等零散的知识点有机整合，借助图像绘制这一支架实现对简单知识的思维进阶评价。

四、科学综合评价试题的命制建议与反思

（一）建议

建议一：科学综合评价试题需要注重情境真实、新颖，贴近社会生活，注重知识与生活实际相联系，不能局限于单一教学目标和内容，可选择相关联的同一学科领域不同主题的多个知识点或不同学科领域的多个知识点，将情境刺激指向这些概念群，评价学生对概念群的建构、理解和应用。此外，科学综合评价试题还要有机整合跨学科领域的知识，拓展评价的广度，即所评价知识的覆盖面要广，知识间要有内在的联系。它是一种有机整合，而不是简单的“拼盘”。

建议二：多设计开放性试题，这更有利于评价学生该课程的素养水平。命题者可通过素材选取、问题设计、答题思维等开放途径，评价并引导学生提升分析、批判、辩证、创造等高阶思维能力。开放性试题还要具有层次化的问题设计梯度，并基于某个核心概念串联零碎知识，这样能够对不同层次的学生或是同一学生的不同概念角度实现有效评价。

建议三：试题的呈现方式应尽量多样化，文字表述应简洁明了，设问应难易有度。命题者应编制规范的参考答案与评分细则，以保障评价的公正和可操作性。参考答案与评分细则的编制，要严格按照科学的赋分原理，以实现对学生思维能力的精准评价，进而有效分层，精准指导后续教学活动。

（二）反思

科学综合评价试题将会是日后评定学生是否具备合格科学素养的重要方式。对于当前的考试而言，如何分配综合评价试题的比例和题型，如何配比核心概念作为命题依据，如何实现综合评价与跨学科实践的有机融合，是命题者需要不断思考的问题。

参考文献：

［1］王耀村.培育科学素养：初中综合科学课程建设的浙江探索［J］.全球教育展望，2021（12）：115-128.

［2］李刚，吕立杰，杨曼.科学教育中的能量大概念：内容释义、哲学内涵与课程设计［J］.首都师范大学学报（社会科学版），2020（5）：159-171.

［3］［4］李珊珊.利用SOLO分类理论进行科学探究的表现型评价［J］.中学生物教学，2019（1）：64-66.

［5］陈红君，田曼钰，于海波.PISA科学素养测试题的分析与启示［J］.物理教师，2021（12）：72-74.