指向核心素養的高中物理教學評價
——來自NGSA 的經驗與啟示

周悅琪，肖 洋，熊建文

華南師范大學物理學院，廣州 510006

新一輪課程改革特別強調對學科核心素養進行有效評價?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標準（2017年版2020 年修訂）》（以下簡稱《課標》）特別指出：“要加強旨在培養物理學科核心素養的物理學科評價方法研究與創新”［1］。然而，傳統評價往往局限于認知領域，并且常造成知識與技能的割裂，難以滿足對核心素養整體性與綜合性評價的需求［2-3］。如何落實課程標準的要求、實施核心素養導向的教學評價，是當下物理教學亟待解決的一個關鍵問題。

美國《新一代科學評價》（Next Generation Science Assessment，簡稱NGSA）的頒布，為落實學科核心概念（Disciplinary Core Ideas，DCI）、科學與工程實踐（Science and Engineering Practices,SEP）、跨學科概念（Crosscutting Concepts，CC）三維整合學習的評價提供了依據。本文通過分析該文件落實三維整合的評價設計，為我國高中物理教學實施核心素養導向的評價提供啟示。

1 NGSA 的產生背景與核心主張

21 世紀以來，美國基礎教育階段的學生在國際大型科學教育測評中的表現不佳，被歸結于國家層面的標準與地區層面課程、教學和評估的不一致［4］。為此，美國國家研究理事會在2011 年頒布了《K－12 年級科學教育框架：實踐、跨學科概念和核心概念》（以下簡稱《框架》），首次正式提出學科核心概念、跨學科概念、科學與工程實踐三維整合與連貫發展理念［5］?；诖?，2013年頒布的《新一代科學標準》（Next Generation Science Standards，簡稱NGSS）進一步以表現期望為核心實現了橫向的三維整合，闡明學生在完成各階段學習后掌握所學內容應表現出的外顯行為［6］。在此基礎上，基于NGSS 的課程開發、教師專業發展、教學和評價受到了持續關注［4，7］。但由于《框架》僅描述了各階段的評價目標，NGSS 僅提出劃清測評標準的評估界限，2014 年頒布的《開發新一代科學標準的評價》厘清了實施符合《框架》與NGSS 愿景評價的現狀，指出了科學學業評估系統的改革應持續努力的方向［8］。最終，2018 年頒布的《新一代科學評價》（NGSA）系統地提出了符合《框架》與NGSS 愿景的評價開發流程、課堂評價任務案例，為有效測量學生在三維整合表現期望的達成程度提供了指引［9］。

在上述背景下產生的NGSA 主張以“可用知識”為核心理念，采用“以證據為中心”的評價任務設計模式，實施三維整合評價?！翱捎弥R”是指學生對知識的深入理解及應用于情境實踐解決問題的能力，對于應用科學思想解決現實問題具有至關重要的作用［10-14］。在“可用知識”的指導下，NGSS 概括出學生應知道什么及能做什么，并明確表述為三維整合的表現期望，指引著NGSA有效實施三維整合評價［14］?！耙宰C據為中心”的設計模式以“評價是基于證據的推理過程”為基礎，強調要推斷出學生知道什么以及程度如何，需要以學生所說、所做的具體表現作為證據支持［15］?；谶@一模式，NGSA 系統地將表現期望拆解為一條或一系列學習表現，提供了更多可作為證據的細節，指導了評價任務的設計［16］。最終創建出的評價任務可在教學過程中使用，并獲得效度較高的證據，以證明學生正逐步達到NGSS 中的表現期望，實現“教－學－評”一致性［9］。

2 NGSA 中評價任務的設計過程

“以證據為中心”的設計模式指向三大核心問題：測評什么、如何測評以及使用什么測評。圍繞上述問題，NGSA 將評價任務的設計過程分為6 個步驟（圖1）。首先，評價目標的確定往往以具體的目標表現期望為依據，回答了“測評什么”（步驟①）。其次，“如何測評”要求在分析如何建立學生外顯行為表現與測評目標水平之間聯系的基礎上，具體闡明能證明學生外顯行為表現的證據（即領域分析階段）。這一階段將NGSS 中的表現期望拆解后（步驟②），構建整合圖清晰地描繪三個維度的詳細關系（步驟③）。最后，“使用什么測評”涉及到評價任務和評分量規的設計與開發?；陬I域分析的結果，重構具體的學習表現，制訂相應的評價任務設計模式，描述提供給學生的任務情境，以引發能作為證據的學生行為表現，依此設計評價任務及評分量規，對應步驟④至步驟⑥。

圖1 NGSA 中評價任務的設計過程

2.1 對照NGSS，確定目標表現期望

目標表現期望通?？蛇x取NGSS 中的一個或一系列表現期望作為依據。本文以初中（MS）物質科學領域“物質及其相互作用”學科核心概念（PS1）的第4 點要求（MS－PS1－4）為例，介紹評價任務的設計過程。該條目的表現期望為：構建模型來預測描述粒子運動、溫度和純凈物物態如何隨熱能的變化而變化。

2.2 拆解表現期望，重構三維整合

表現期望是對三維橫向整合的概括性描述，缺乏開發評價任務的細節指引，因此需要拆解表現期望［13］。拆解一般應以文獻、教材或教學經驗為依據，明確表現期望涉及各維度的具體要素［17］。分析可知，MS－PS1－4 涉及“物質的結構與性質”和“能量的定義”次級核心概念、“構建和使用模型”的實踐、“因果關系”的跨學科概念。

在此基礎上對各維度的要素進行進一步的具體解構。表1 為MS－PS1－4 學科核心概念維度的具體解構情況。首先，應準確界定并細化“物質的結構與性質”和“能量的定義”，如細化“物質的結構與性質”包括“物質是由不同類型的原子組成的……”。然后，明確學生學習該概念后應達到的理解水平，如學生應學習到“物質是由原子和分子構成的”。接著，確定評價邊界，即學生只需要知道什么或不需要知道什么，如明確指出學生不需要知道熱量和溫度之間的關系。最后，基于已有的文獻、調查或教學經驗，判斷學生需要掌握的先前知識、認知難點，如學生已經能建立模型來描述物質的微觀組成，但可能會持有“只有溫熱的物體才有能量”的前概念。類似的，對科學與工程實踐和跨學科概念兩個維度也主要依據其核心要素的定義或要求進行具體解構，從而闡明使用該核心要素需要的知識、技能、能力（knowledge、skills、abilities，KSAs），并確定其與其他要素的交集，在此省略［9，12］。

表1 對MS－PS1－4 在學科核心概念維度上的具體解構情況

從三個維度對目標表現期望展開的具體解構，奠定了構建維度整合圖的基礎。維度整合圖以學科核心概念下屬概念間的關系為線索，以整合的方式說明了三個維度的具體內容。如圖2 所示，“物態”概念需要“粒子間距離和相對位置”概念的支持，在學科核心概念上需要知道同一物質的不同狀態是因為其粒子間距離和相對位置不同；在實踐維度上需要能構建、使用和評估物質的微觀粒子模型；在跨學科概念維度上需要知道模式的異同?？梢?，維度整合圖進一步闡釋了表現期望的豐富內涵，在整合各個維度的基礎上連貫表征目標表現期望。

圖2 MS－PS1－4 的維度整合圖

2.3 重構學習表現，制訂任務設計模式

NGSA 提出的學習表現（learning performance，LP）是在維度整合圖的基礎上構造出可用于指導測評與教學的細節信息?；贛S－PS1－4 的維度整合圖，可構造出多個逐漸復雜的學習表現。如表2 所示，LP1 描述了學習“物態”和“粒子間距離和相對位置”兩個下屬概念及其三維內容的綜合表述，能基于粒子性質來區別不同物態；LP2要求學生考慮物態不變時熱能和粒子運動變化的關系；LP3 在LP1 和LP2 的基礎上要求考慮由于熱能變化而引起的物態變化，難度逐漸提高，由簡單到復雜，從而描述出學生逐步達到表現期望的具體表現。

表2 MS－PS1－4 的學習表現

針對每個學習表現需要制訂對應的設計模式，從而為設計評價任務提供更詳細的指引。如表3 所示，針對LP2 的評價任務設計模式主要包括四個方面。一是主要考查的知識、技能、能力（KSAs）及相應的證據表述，其中KSAs 明確了復雜的學習表現中需要重點關注的方面，證據表述則是在此基礎上形成的對學生外顯行為表現特征的描述。二是其他知識、技能和能力，即學習表現不要求、卻是達成學習表現所必須的，包括先前掌握的學科知識、熟悉特定的科學表征，如學生要能夠構建模型進行解釋，必須知道模型是一種解釋現象發生原因或機制的表征。三是評價任務的設計特征，包括必備特征和可變特征，前者保證任務能為評價學生在目標學習表現上的成就水平提供證據，后者則為適合特定需要的學生調控任務難度提供了可能。如必備特征限定了物態不變的條件并提示學生構建模型，可變特征則指出可以選用不同的物態。四是彰顯評價的公平公正，確保任務對不同社會和文化背景的學生是公平公正的。如必備特征指出任務的情境要能適合不同文化背景和經歷的學生，語言要通俗易懂以適應不同語言能力的學生。

表3 針對LP2 的評價任務設計模式

2.4 設計評價任務，制訂評分量規

設計模式為設計符合學習表現的評價任務提供了指南，通過改變任務特征可設計不同評價任務。NGSA 任務中可作為評價學生的證據非常豐富，如學生作答時的表述、圖畫、模擬交互。為收集這些多元的證據，任務往往基于技術在計算機或手持設備上完成，教師不僅更容易實施評價，還可以通過計算機自動化評分即時診斷學生情況，在此基礎上進行補救［18］。

圖3 是針對LP2 的評價任務示例，通過視頻展示了染料在不同溫度的水中以不同速度擴散的現象，要求學生在計算機輔助下構建模型描述水粒子和染料粒子的變化（簡稱“染料擴散”）。該任務體現了必備特征和可變特征的要求，所呈現的擴散現象不涉及物態變化，提示學生為模型加上圖例或標簽。

針對特定任務所設計的評分量規呈現了教師實施評價時應重點關注的要素（即主要的KSAs）及評價要點。表4 呈現了“染料擴散”任務中兩個要素的評分量規：要素1 側重考查學生能否構建模型（實踐）解釋熱傳遞和粒子運動速度的關系（核心概念），展示溫度對粒子運動的影響機制（跨學科概念）；要素2 側重考查學生能否將熱傳遞與溫度變化、粒子的運動聯系起來（核心概念），使用所構建的粒子模型（實踐）描述它們的關系（跨學科概念）?？梢?，量規對每個要素的評價也一貫采用三維整合的方式，一般分為從初級到熟練3 個水平，體現各維度達成情況的同時，為解讀學生的發展情況提供了一個便于解釋的總分。

表4 針對LP2“染料擴散”任務的評分量規

3 NGSA 對我國高中物理教學評價的啟示

針對《框架》和NGSS 中三維整合與連貫發展的“教-學-評”一致性的愿景，NGSA 提供的設計過程呈現出四方面的特點。第一，保持與《框架》和NGSS 的高度一致，以表現期望為起點進行評價設計。第二，創造性地提出了學習表現，細致地描繪出學生在相應表現期望下逐漸進階發展的過程，為實施三維整合評價提供了具有高度操作性的抓手。第三，重視真實情境創設，引發學生展現其概念理解和實踐能力。第四，設計與三維整合相一致的詳細評分量規，賦予分數高度的解釋效力，使診斷學生在特定學習表現下的發展水平成為可能。NGSA 的上述特點，為我國高中物理教學實施學科核心素養導向的評價提供了若干啟示。

3.1 以課程標準為依據，明確細化評價內容

NGSA 始終以NGSS 中的表現期望為依據，以三維整合及其連貫發展為理念，對表現期望進行拆解，詳細闡明具體的評價內容。與三維整合的表現期望相對應的是，我國《課標》中的內容要求明確提出了對物理學科核心素養四個方面的整合學習要求，并通過學業質量水平描述學生素養發展過程中的關鍵特征。

我國核心素養導向的高中物理教學評價可以借鑒NGSA 的設計模式，圍繞內容要求和學業質量水平從四個方面進行拆解，明確細化評價內容。以《課標》中必修二2.2.2 關于“平拋運動”的內容要求為例，可結合學業質量水平的要求，從物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面明確細化評價內容，如圖4 所示［1］。例如，針對內容要求“通過實驗，探究并認識平拋運動的規律”，結合科學探究方面水平3 的學業質量描述“能分析數據，發現特點，形成結論，嘗試用已有的物理知識進行解釋”，細化科學探究方面的評價內容應包括“能通過相等時間間隔物體下落高度、水平位移的實驗數據，發現平拋運動豎直方向及水平方向運動的特點”。細化后的評價內容可作為后續評價任務的設計基礎。

圖4 基于課程標準的“平拋運動”評價內容

3.2 以學習表現為中心，細致刻畫達標證據

NGSA 將表現期望解構后重構出學習表現，描繪了能推斷學生三維整合表現的證據，向上承接了表現期望的要求，向下指引了具體評價任務的設計。我國《課標》同樣要求“具體描述要體現學生在具體學習活動中的行為表現”［1］。為回應這一要求，核心素養導向的高中物理教學評價也可以借鑒NGSA 的學習表現，以細致刻畫學科核心素養的達標證據。具言之，可以從學業質量水平對學生學業發展不同階段典型特征的刻畫出發，結合具體的內容要求，清晰界定所考查的知識、能力和素養，構建一系列的學習表現。如選擇圖4 中的“認識平拋運動的規律”“認識到平拋運動是一種理想化模型”和“能明確平拋運動實驗中需要測量的物理量，由此設計實驗方案”作為評價內容，構建出學生達成“平拋運動”的學習表現之一：“學生利用平拋運動模型設計方案解決實際問題”，作為推斷學生能否將實際問題與平拋運動規律（物理觀念）聯系起來，認識到平拋運動這一理想化模型與實際情況的區別（科學思維），并利用平拋運動模型設計方案解決實際問題（科學探究）的證據，從而能較準確地判斷學生的核心素養發展水平。

3.3 以真實情境為載體，全面有效考查素養發展

NGSA 在每個評價任務中嵌入真實情境，通過試題特征調控任務難度，以期全面考查學生的素養表現。我國《課標》中同樣明確強調了“問題情境”，指出要在情境中對學生進行評價［1］?！吨袊呖荚u價體系》也規定以情境作為高考的考查載體，承載學科素養、關鍵能力等“四層”考查內容［19］。

可見，全面考查素養發展離不開真實情境，且需要通過不同復雜程度的真實情境引發學生展現出不同水平的素養表現，以全面考查學生物理學科核心素養的進階發展。如圖5 呈現了粵教版高中物理必修第二冊“平拋運動”中的三道習題，均采用了真實情境，且復雜程度逐漸提高，可用于評價學生逐漸發展的素養水平［20］。套圈游戲對學生而言屬于熟悉情境，學生只需在該情境中簡單應用常見的平拋運動模型。射擊模擬訓練情境則相對復雜，學生需要綜合應用平拋運動及豎直上拋運動等物理知識解決實際問題，經過分析和推理判斷能否擊中目標。農田灌溉屬于較復雜的實際問題情境，學生需要將這一復雜情境中的對象（如“某一段水”）的運動過程轉換為物理模型（如“平拋運動”模型），結合已有的平拋運動知識設計方案，估算單位時間內的出水量。因此，通過不同復雜度的情境任務，對標學業質量不同水平，可全面考查學生物理學科核心素養的發展。

圖5 不同復雜程度的真實情境及所考查的素養水平

4 結束語

NGSA 中對三維整合的評價設計過程強調與NGSS 保持高度一致，并通過學習表現將學生的能力外顯化，提供更多的評價證據，在情境中考查學生的三維能力表現。這對我國高中物理教學實施素養導向的評價提供了很好的經驗與啟示：在高中物理課程標準的指導下，明確細化評價內容；依據學業質量水平，針對具體評價內容，構造學習表現，以細致刻畫達標證據；并以真實情境為載體，設計相應的評價任務、具體化評分標準，從而全面有效地實施以素養為本的評價。這要求教師在評價時要重視課程標準，重視學生能力表現的真實外顯化，提供更多的證據，以期實現全面考查學生物理學科核心素養的發展。