科学学科能力建构及测评研究

本书是在华东师范大学课程与教学研究所教育部人文社科重点研究基地重大项目“义务教育段科学学科能力模型与测评框架研究”的成果基础上形成的。该项目研究历时多年，深入探讨了我国中学生科学学科能力的特征及发展的基本规律。本书从多个视角尝试建构一个适合我国初高中学生面向未来综合或分科形态的科学课程背景下的学科能力框架;结合实际阐述科学学科能力测评工具开发的原理和运用Rasch模型进行质量优化的具体思路，探讨测评数据的分析模式和科学学科能力的影响因素，旨在提出与核心素养“接轨”的改进科学教学质量、提升学生科学学科能力水平的具体路径。本书融科学学科能力测评的理论、方法为一体，并穿插丰富的案例，希望能对广大读者有所启发。

王祖浩，男，教授，博士生导师，国务院政府特殊津贴获得者。1958年5月生。现任华东师范大学化学系教授，博士生导师，专长化学课程与教学论研究。教育部初高中化学国家课程标准研制组组长。曾获曾宪梓优秀教师奖等多项荣誉。

第一章 科学学科能力表现及测评研究概述 1
第一节 研究背景 1
一、科学素养：科学教育转型的标志 2
二、能力培养：教育改革的重要目标 4
三、能力发展：终身学习的永恒追求 6
四、能力表现：学业成就标准的核心 8
五、能力教学：有效教学的实践诉求 9
六、能力评价：教育评价的本质回归 11
第二节 研究综述 13
一、关于学科能力界定的研究 13
二、关于能力及其测量的研究 15
三、关于学科能力表现标准的研究 20
四、国际科学能力测评模型简介 22
五、我国关于学科能力的相关研究 33
第三节 研究价值 48
一、对国内外研究文献的评述 48
二、科学学科能力测评研究的意义 50
第二章 科学学科能力研究的理论和方法基础 55
第一节 科学学科能力相关概念解析 55
一、学科能力 55
二、科学学科能力 57
三、科学学科能力与知识、技能的关系 59
四、科学学科能力与思维的关系 65
五、科学过程能力 66
六、证据推理科学能力 69
第二节 科学学科能力测评的理论支撑 72
一、学习进程理论 72
二、Rasch测量理论 76
第三节 科学学科能力测评研究的目标与方法 87
一、研究目标 87
二、研究方法 89
第三章 科学学科能力建构：综合与分科视角 90
第一节 初中科学学科能力要素分析 90
一、我国初中科学课程标准中能力要求分析 90
二、各国科学课程中学科能力要素比较及启示 93
三、科学学业水平测试的能力因素分析 101
第二节 初中科学学科能力测评框架建构 110
一、科学学科能力要素的确定原则 110
二、科学学科能力要素的筛选 110
三、科学学科能力水平层次界定 113
第三节 高中化学学科能力要素确定 122
一、化学学科能力要素分析 122
二、化学学科本质及特殊要求分析 134
三、化学学科能力模型与要素 136
第四节 高中化学学科能力学习进程建构 138
一、符号表征能力学习进程建构 138
二、实验认知能力学习进程建构 142
三、模型思维能力学习进程建构 145
四、定量化能力学习进程建构 150
第四章 科学学科能力测评工具开发及优化 155
第一节 初中科学学科能力测评工具 155
一、测验工具的开发程序 155
二、测验工具的编制过程 158
三、测验工具的质量检验与优化 162
第二节 高中化学学科能力测评工具 183
一、测验工具项目的设计 183
二、测验工具的质量检验及优化 187
三、其他三种能力两轮测试数据对比 201
第五章 初中科学学科能力测评及差异研究 222
第一节 初中科学学科能力的总体分析 222
一、测试的基本情况 222
二、不同年级学生总体科学学科能力比较 224
三、两地学生总体科学学科能力比较 226
四、不同性别学生科学学科能力比较分析 228
第二节 初中科学学科能力分项的年级比较 230
一、不同年级学生科学概念理解能力比较 231
二、不同年级学生科学符号表征能力比较 235
三、不同年级学生科学模型建构能力比较 239
四、不同年级学生科学实验思维能力比较 243
五、不同年级学生科学定量计算能力比较 250
第三节 初中科学学科能力分项的地区比较 253
一、两地学生科学概念理解能力比较 253
二、两地学生科学符号表征能力比较 256
三、两地学生科学模型建构能力比较 259
四、两地学生科学实验思维能力比较 262
五、两地学生科学定量计算能力比较 265
第六章 高中化学学科能力测评及差异研究 269
第一节 高中化学学科能力的总体分析 269
一、化学学科能力测评研究的被试 269
二、不同年级学生化学学科能力比较 270
三、不同性别学生化学学科能力比较 271
四、不同层次学校学生化学学科能力比较 271
第二节 高中化学学科能力分项的年级比较 272
一、符号表征能力比较 272
二、实验认知能力比较 278
三、模型思维能力比较 284
四、定量化能力比较 292
第三节 高中化学学科能力分项的性别与学校层次比较 299
一、不同性别学生测试成绩比较分析 299
二、不同层次学校学生测试成绩比较分析 300
第七章 科学过程能力的表现性测评工具开发 303
第一节 科学过程能力的研究框架 303
一、科学过程能力测评的研究视角 304
二、科学过程能力测评的研究思路 304
三、科学过程能力测评的研究框架 305
第二节 科学过程能力的发展进程研究 307
一、理论基础：学习进程的研究 307
二、科学过程能力发展进程的构建 311
第三节 科学过程能力测评工具的开发 317
一、科学过程能力前测工具开发的思路 318
二、第一轮试测结果：工具质量分析 320
三、测试工具的修正与再试测 328
第四节 科学过程能力测评工具设计 332
一、科学过程能力测试的内容载体 333
二、科学过程能力的主要测评工具 334
第八章 科学过程能力的表现性评价及差异研究 346
第一节 学生科学过程能力的初始水平 346
一、学生提出科学问题的能力的初始水平 346
二、学生探究过程设计的能力的初始水平 348
三、学生运用材料和工具的能力的初始水平 354
四、学生基于证据解释的能力的初始水平 365
第二节 基于科学过程能力发展进程的教学干预模式 372
一、SPADP教学模式的特征 372
二、SPADP教学模式的结构 374
三、教学干预工具的构建 375
四、教学内容载体的选择 378
五、教学组织形式的设计 380
六、SPADP教学模式与常规教学模式的区别 381
七、SPADP教学模式的案例分析 381
第三节 学生科学过程能力的发展水平 393
一、科学过程能力及其子能力的发展路径 394
二、SPADP教学干预效果分析 398
第四节 科学过程能力的表现性评价研究总结与启示 404
一、研究结论 405
二、研究启示 406
第九章 证据推理科学能力测评及影响因素研究 409
第一节 证据推理科学能力框架模型构建 410
一、 证据推理科学能力框架的初步构建 410
二、证据推理科学能力框架的修正 415
第二节 证据推理科学能力测评工具研制 417
一、测评工具的研制思路 418
二、测评项目的设计 418
三、测评工具的检验 422
四、测评工具的修正 429
第三节 证据推理科学能力表现特征的分析 434
一、证据推理科学能力测评的过程 434
二、证据推理科学能力测评研究结果 436
第四节 证据推理科学能力影响因素模型的开发与评估 454
一、证据推理科学能力影响因素研究设计 454
二、证据推理科学能力的两大影响因素 457
三、证据推理科学能力影响因素的模型界定 458
四、证据推理科学能力影响因素的测查 462
五、测量模型的参数估计与适配检验 469
第五节 证据推理科学能力影响因素模型的修正与应用 481
一、模型修正与模型质量 481
二、模型的复核效化 489
三、模型的调节效应 492
第六节 证据推理科学能力测评研究总结及启示 494
一、研究结论 495
二、研究启示 497