青少年科学素质测评方法

自20世纪60年代以来，评价个人或群体的科学素质一直是科学素质研究的焦点之一。科学质量评价涉及以下几个方面:评价对象、评价工具和抽样方法。

一、评价对象

总结一些学者开发的常用国际科学质量评估工具，如表1所示。

注意:李克特量表是李克特的中文翻译，通常用于检查态度。这些话题被表达为“非常喜欢”、“喜欢”、“不喜欢”、“非常不喜欢”等等。大多数是三点法(三度)或五点法(五度)。

上述为青少年开发的评估工具主要针对高中生、大学生和初中生。在一些国家，高中的第一年是学生必须学习科学的最后一年(新西兰、中国等)。)，对高中生的测试反映了学生在学校科学学习的强制完成阶段的科学素质。PISA测试15岁的学生，看他们在义务教育结束后对未来生活准备得如何。TIMSS(数学和科学学习国际评估)测试四年级和八年级的学生。NAEP(美国国家评估计划)也测试4年级和8年级的学生，以及12年级的学生。这两种评价工具主要用于衡量学校科学课程的效果以及学生掌握的基本科学知识和概念。因此，小学四年级被选为代表小学的科学素质。

二、评价工具的主要内容

对表1中评估工具的分析表明，大多数评估工具仅衡量科学质量的一个方面，尤其是科学的本质、态度和内容。有些人还关注科学与社会的关系。Laugksch& Spargo(1996)编制的基本科学素养测验问卷主要包括三个部分:科学内容(生命科学、材料科学、地球与空间科学、健康科学)、科学本质和科学与社会的关系。韩国学者在2015年发布的全球科学素养问卷(GSLQ)包括五个维度:内容知识(科学领域的核心概念)、思维习惯(科学实践)、特征和价值观、作为人类事业的科学和元认知以及自我指导。经合组织制定的PISA(2006)测试中的科学素质评价包括四个维度:情境、科学知识、科学能力和科学态度。TIMSS(2007)的科学素质评价包括三个维度:科学内容、科学认知和综合维度。NAEP(2009)科学素质测试包括科学知识和科学能力两部分。

一般来说，科学内容和科学能力(科学探究)已经成为典型的科学质量评估工具的核心要素。此外，根据不同的研究目的，增加对科学本质(科学与社会的关系)和科学态度的理解。

三、评价工具的主要形式

大多数科学质量评估工具是纸笔测验，主要有封闭式选择题、李克特量表(3或5分)和对错题。对于科学本质和态度的测量，李克特量表是最常用的。它主要探讨主体的观点和态度。每个主题通常只属于一个评价维度。劳格施&斯皮戈开发的基本科学素质测验采用真问题和假问题的方法，每个问题只属于一个评价维度。在PISA和TIMSS测试中，科学素质问题主要是封闭的多项选择题，主要用于在一定背景下和基于科学内容载体的科学能力测试。这是一种相对复杂的命题方法。PISA的态度测试采用李克特量表。大多数测量工具采用评分法，通过测量被测对象的总分来衡量其科学素质水平。

四.抽样方法

科学质量评估对象的抽样主要有两种类型。一个是大规模调查，如PISA和TIMSS，属于大规模抽样。一般来说，抽样方法分为几个阶段:第一阶段随机选择学校，第二阶段随机选择学生。第二个是典型的调查。在更多的研究者开发出他们自己的评估工具后，他们对一所或几所学校的学生进行评估。典型的调查抽样基本上是随机抽样和方便抽样。大规模抽样侧重于群体层面。典型的调查抽样可以关注特定的个人，同时关注整体。

PISA已经在中国进行了大规模的测试，因此将会详细介绍。国际学生评估项目中国测试研究采用两阶段分层随机抽样设计，符合国际学生评估项目标准。第一阶段，完成学校层面的抽样，选取五个分层变量:学习阶段，包括初中和高中；学校的地理位置包括三类:市区、县城(县*所在地的城镇)和农村地区。学校的性质，包括公立学校和私立学校；学校类型，包括普通中学、职业学校、特殊教育学校和中等专业学校；学校的年级包括普通高中、示范高中、普通初中和基础薄弱的初中。根据这五个维度，设计了抽样框架，试点地区报告了该地区所有学校的统计信息，包括15岁学生。教育部考试中心在第一阶段抽取150所样本学校，然后在第二阶段按照完全随机抽样的原则抽取每所学校的35名15岁学生。共有来自试点地区150所中学的5000多名学生被纳入样本，这实际上代表了试点地区近1200所学校的16万多名15岁学生，其中近一半学生在农村学校。五.摘要

(一)关于科学质量评价对象

为了评价年轻学生，首先要考虑的问题是评价哪个年级的学生或者哪个年龄组的学生。基于对现有工具的研究和分析，评价对象的选择应从科学学习阶段开始，建议从以下三个阶段进行选择，即小学完成科学学习的学生、初中完成科学学习的学生和高中完成必修科学课程的学生。主要原因如下:第一，在我国，小学科学是一门综合性教学，全国小学生从小学四年级到六年级都有科学课，在小学阶段完成科学学习。就科学知识而言，这一阶段的科学学习是全面的。校内的正式科学学习和校外的非正式科学学习都是相对*和自主的，有更多的机会进行相对完整的科学研究。第二，我国大部分地区的初中科学教学都采用学科教学方法。因此，在初中科学学习中，学生可以对各种学科体系有一个初步的了解和认识，而我国初中是义务教育阶段，通过对学生科学素质的调查，可以全面地反映出我们这个时代青年的科学素质水平。第三，对完成高中必修科学课程的高中生进行科学素质评价。这一阶段的学生已经完成了基础教育阶段的必修科学课程，属于科学学习阶段。科学素质水平在一定状态下是相对稳定的。

此外，基于高级学习理论，学生在不同的认知阶段对科学有不同的理解深度和广度。因此，研究者应该在开发评价工具的过程中，基于这一理论基础，为不同认知水平的学生开发不同的评价工具。由于我国学习先进理论的研究和实践尚处于起步阶段，开发科学的低年龄群体素质测评工具具有很大的挑战性。世界上常用的民间学者开发的评价工具也大多是针对初中生和大学生的。主要国际组织开发的评估工具包括小学四年级的量表。不同等级的天平是不同的，对测试过程有很高的要求。

(二)评估工具的主要内容和形式

评价工具的主要内容与研究者对科学素质结构的理解密切相关，也与科学素质评价的目的密切相关。综合分析为青年学生开发的国际科学质量评估工具科学内容(知识和概念维度)、科学能力(科学探究和过程维度)和科学态度(科学态度和对科学本质的理解维度)是科学质量评估的核心要素。其他要素，如自我认知，可以扩展或包含在上述三个维度中。

评估工具的主题形式可分为三类:李克特类型、选择题、真或假题和开放题。李克特公式一般采用三分或五分，并通过不同程度的打分进行统计计算。正确或错误的问题和多项选择题都根据正确答案得分和不正确答案不得分的方式来计算分数。开放式问题通常通过评估量表或评估指南进行评估，根据答案的正确程度给出不同的分数。一般来说，科学态度是用李克特量表来评价的。评价科学内容和科学能力有多种方法。由于科学能力的复杂性，对科学能力的评价大多以选择题和开放题的形式进行。开放式问题和多项选择题的评估指南或评估量表同时检查各种科学内容和科学能力，这给开发人员带来了巨大的挑战。

(3)抽样形式

学校是第一个抽样单位，班级是第二个。在初步调查中，通常根据典型性和代表性原则抽取样本。如果在国家一级进行调查，省级行政单位为一级单位，县(区、市)为二级单位，学校为三级单位。抽样时，应注意城乡、教育发达地区和欠发达地区等因素，并综合考虑抽样。