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| 編輯推薦： |
紧跟科学课程，建构科学学科核心素养
《科学学科能力建构及测评研究》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。
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| 內容簡介： |
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《科学学科能力建构及测评研究》以中国当前综合、分科两种不同形态的科学课程为背景，重点探讨：科学学科能力是什么；用什么工具能有效测出学生的科学学科能力；科学学科能力发展现状和问题是什么；在教学中怎样更好地培养学生的科学学科能力等。上述一系列研究将为我国科学课程标准的进一步修订、科学学科能力的测评、“能力取向”的科学课堂教学改革、科学学业水平标准建构及质量监测提供方法论依据，有助于促进我国基础教育科学课程和教学质量的提升，为我国中学科学教育中学科素养的研究和实践提供决策依据。
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| 關於作者： |
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王祖浩，华东师范大学二级教授，教师教育学院博士生导师，课程与教学研究所兼职研究员，长期从事化学课程研制与科学能力测评研究。先后担任第一、二届国家基础教育课程教材专家工作委员会委员；教育 部初、高中化学课程标准研制组组长，初中化学课程标准修订组核心成员，高中化学课程标准修订组组长；全国初、高中化学教科书主编；教育 部中考化学命题质量评估组组长；中国化学会《化学教育》杂志副主编；中国教育学会化学教学专业委员会学术委员会主任，全国化学教师教育研究中心副主任，上海市化学教学专业委员会副理事长等职。曾获国务院政府特殊津贴，第八届高等学校科学研究优秀成果（人文社科）二等奖，上海市哲学社会科学优秀成果一等奖，上海市基础教育教学成果一等奖等多项荣誉。在国内外刊物发表论文170余篇，出版专著、教材40余部。
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| 目錄：
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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
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| 內容試閱：
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促进学生的全面发展是学校教育的根本任务，其中能力的培养占据了其核心的地位。今天，培养学生能力已成为全球基础教育改革与发展的共同趋势。近30年来，我国出台的多项教育改革政策和文件均昭示了培养学生能力这一理念的演进。
1999年发布的《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中明确指出教育应转变观念，改进人才培养模式，提高学生信息处理、新知识获取、问题分析与解决、语言文字表达以及团队协作与社会参与等多方面的能力，并特别强调高考改革应更加注重能力与综合素质的考查。这标志着“培养学生能力”成为素质教育的核心策略之一。2010年颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》亦强调了能力培养的重要性，明确提出坚持能力为重，优化知识结构，丰富社会实践，强化能力培养，着力提高学生的学习能力、实践能力与创新能力，确保学生能够主动学习，为其适应社会、开创美好未来打下坚实基础，并要求考试招生制度改革应重视综合素质和能力的评价。
2023年，教育 部等十八部门印发了《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，再次强调了科学教育中能力培养的重要性，提倡启发式、探究式教学方法，提升作业设计水平，培养学生深度思维能力;探索项目式、跨学科学习以增强学生的问题解决能力。这不仅是国家应对全球挑战、追求未来发展的战略需求，也是对素质教育深远意义的再认识。
相应地，我国的课程标准制订也有力地响应了通过素质教育培养能力的要求。2001年颁布的全日制义务教育阶段(7—9年级)的科学课程标准(实验稿)中，明确提出了“培养学生的科学探究能力”。这一目标涵盖了观察现象并提出问题、提出猜想并形成假设、制订计划并实施实验、收集并处理信息、科学解释和评价等多种能力。经过十年的课程改革实践后，2012年颁布的修订版义务教育课程标准进一步突出了物理、化学、生物学等学科实验教学的重要性，强调“科学探究能力”对学生全面发展的深远影响。
到了2022年，再次修订的义务教育课程标准颁布。这次修订将“科学思维”“科学探究”或“探究实践”作为科学、物理、化学、生物学等课程的核心素养，并进一步细化了“证据推理”“模型建构”“科学论证”“科学解释”“技术与工程实践能力”以及“信息加工的自主学习能力”等具体能力要求。高中各理科分科的课程标准修订，能力培养同样被视为教学的重要目标和长期任务。这些标准的修订不仅反映了我国基础教育对全球科学教育趋势的关注，也体现了我国对培养具有国际竞争力的新一代人才的坚定决心。
回溯过去的30年，我国中小学科学教育经历了从“科学知识本位”到“能力发展导向”，再到“提升科学素养”的重要转型，标志着当代科学教育的发展进入了一个新阶段。新颁的科学课程标准不仅涵盖了科学知识和科学观念，更重要的是提出了一系列针对学生核心素养发展的新要求。这些要求包括创新能力、批判性思维、问题解决能力、数据分析能力以及团队合作能力等关键能力，目的是为学生在21世纪全球化社会中取得成功奠定坚实的基础。
然而，在长期的学校科学教育实践中，学生能力培养被片面理解为对试题的反复演练，而科学思维能力和科学探究能力的教学往往流于形式，缺乏有效的实施策略。尽管在理论层面，各学段的科学教育均强调科学本质对特定能力倾向的需求，但在能力的整体设计与具体分析上尚存在不足，导致科学教育在能力培养方面缺少清晰的方向和具体方法。鉴于此，对国家课程体系内学生的科学学科能力模型进行深入研究显得尤为关键。这不仅能指导科学教师将教学重心转向能力培养，而且有助于开发出学生科学知识掌握程度和应用知识解决问题能力的测评工具。这就要求我们探索如何确保这些工具的信效度和实用性，如何处理和解释大量的测评数据，以及如何将测评结果转化为促进教学改进的具体策略等，这些问题是当前科学教育研究者和实践者必须直面的挑战，也正是本书作者开展研究的价值所在。
本书基于作者主持的教育 部人文社会科学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”(11JJD880024)历时十余年研究的基础上精心编撰而成。本研究深植于中国当代科学教育的具体实践，特别是针对综合与分科两类科学课程的并行存在，相应构建了适应两种形态的科学学科能力框架。通过开发和优化测评工具，进行了大规模的能力测试，构建了数据分析模型，据此得出了一系列促进学生科学能力培养及教学改进的重要结论。研究探索了两种测评方式:一种是以纸笔测试为主的测评;另一种是以活动表现评价为主的测评。这两种方式分别从不同视角对学生的科学学科能力进行测评。本研究成果不仅展现了科学学科能力测评的前沿性、系统性，也强调了其对实践的重要指导价值。
纵观全书，主要从五个方面开展研究:
科学学科能力及其测评的理论基础(第一、二章)。本文在分析科学学科能力及测评研究文献的基础上，对相关概念进行了系统梳理，深入探讨了科学学科能力、科学过程能力、证据推理能力等关键概念的定义，明确了这些概念的涵义和范畴。此外，还详细介绍了支撑科学学科能力测评研究的两大理论:学习进程理论(LearningProgressions，LPs)和Rasch测量模型，为开发科学学科能力测评工具奠定了坚实的理论基础，以确保测评工作的科学性。
科学学科能力框架建构和测评工具开发(第三、四章)。通过对国内外科学课程标准和考试大纲中科学学科能力要求的系统深入研究，并结合国内科学学业水平测试的本土化分析，本研究立足于综合科学(7—9年级)和分科化学(10—12年级)两个学段，分别探讨了学科本质及其特殊能力要求。在此基础上，分别提炼和筛选出学科能力的关键要素，构建了针对初中科学、高中化学的学科能力框架，并对各子能力的水平层次进行了划分(即学习进程)。同时，编制了相应的能力测评工具，并通过预测试和利用Rasch模型对工具质量进行了优化，以保证测评工具有良好的信效度。
初中科学与高中化学学科能力的测评及差异分析(第五、六章)。本研究利用经过信效度检验的能力测评工具，分别对初中生的科学学科能力和高中生的化学学科能力进行了测评，不仅从整体上诊断了学生的学科能力水平，还揭示了不同地区、学校、年级、性别的学生在科学学科能力各分项上的发展趋势与差异。上述数据和分析结果能为教学提供有价值的反馈和指导。
科学过程能力框架建构及表现性测评工具开发及实施(第七、八章)。科学过程能力是指学生在解决实际问题过程中所展现的科学领域特有的能力。研究表明，对于科学过程能力的测评，表现性评价是相对更为有效的方法。研究建立了科学过程能力框架，划分了学习进程，开发出测评学生科学过程能力的表现性任务和工具，并经预测试和利用Rasch模型优化了表现性任务和工具。本研究设计了对照组和实验组，分别采用常规教学和SPADP教学模式。结果显示，在SPADP教学模式使实验组学生的科学过程能力显著提升，验证了表现性测评工具和教学模式的有效性。
五、“证据推理”科学能力测评及影响因素研究(第九章)。依据文献和科学学科特征，初步建构了“证据推理”科学能力(SERA)框架，并通过专家调查对其进行修正。基于这一框架开发并运用Rasch模型优化了“证据推理”科学能力的测试工具。运用测评工具，测查了不同年级、性别和学业等级的初中生“证据推理”科学能力的表现及其差异。借助相关理论初步提取了影响学生“证据推理”科学能力的若干因素，并构建了影响因素的关系模型;通过采用恰当的统计方法和技术路径对模型进行修正，揭示出影响初中生“证据推理”科学能力的因素。
科学学科能力的测评是一个新的研究领域，涉及科学和分科的物理、化学、生物学、教育学、心理学、统计学等多个学科，研究有一定的复杂性。本书通过多维度分析和研究，引入了新颖、实用的研究方法，采取从科学能力要素提取与筛选、能力框架的构建、测评工具开发与优化，到大规模施测、数据分析和结果解释这一系列纵向推进的思路开展研究，为科学学科能力测评提供一个系统的、操作性强的研究范式。期望本书的出版，能为致力于学习和研究科学学科能力测评的读者们提供方法论依据。
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