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摘要：通过介绍NAEP科学框架试题编制的一般流程，结合POE策略的特点，探讨初中物理实验试题命制的一般流程，以期为初中物理实验试题编制提供新的思路和方法。
关键词：POE；NAEP；初中物理；实验命题
POE(Predict-Observe-Explain)策略自提出以来，一直作为教学策略应用于教学实践的模式探讨过程中。美国“国家教育进步评价”(NAEP)在2009年首次将POE项目集作为科学框架新增的试题类型，同时各种试题类型也可运用POE策略进行设置[1]。实验试题是初中物理考试的重要部分，现有的实验试题的题型包括选择题、填空题、作图连线、简答题等，以填空题和简答题为主。本文借鉴NAEP中的POE试题的特点，探究将POE策略应用于初中物理实验试题的编制。
一、POE策略发展概述
1980年，为揭示学生前概念，Champagne，Klopfer，Anderson提出用演示、观察、解释(Demonstrate-Observe-Explain，缩写为DOE)来探查学生对运动学的理解。1981年，Cunstone和White把DOE改为预测、观察、解释(Predict-Observe-Explain，缩写为POE)。1985年，Champagne等把POE作为教学策略应用于自由落体的教学中。1992年，Gunstone和White正式提出了POE教学策略，并把这一策略分为预测、观察和解释三个阶段，作为一种用于探查学生对科学理解程度的研究方法。在教学实践中，人们不断对这一策略进行尝试和改进。例如，Ranne和Kolari把POE策略扩展为PDEODE[2]，即预测、讨论、解释、观察、讨论、解释六个阶段。在国内，POE策略在物理、化学、生物等学科上也有较多应用研究。而POE策略不仅可作为一种教学策略应用在教学设计和教学过程中，NAEP还将这一策略应用于科学试题的设计，NAEP2009年科学框架新增加的试题类型POE项目集正是这一策略在命题设计上应用的典型案例，各种试题类型也可运用POE策略进行设置[1]。表1是NAEP科学框架[3]对POE的说明，以运用POE项目集来体现科学探究的过程。
二、基于POE策略的初中物理实验试题编制流程
在NAEP试题编制的过程中，主要通过科学内容和科学实践从不同维度来确定课时的表现期望，进而以表现期望为中心，引出学生反应，再根据学生的反应判断学生“知道什么和能做什么”，即判断学生在科学领域具体掌握了哪些方面的内容，以此作为科学素养评判的依据[4]。本文结合雷新勇的著作中命题与评价的要求[5]，参考NAEP试题编制的流程，总结出基于POE策略的初中物理实验命题流程，以此为初中物理实验命题提供可操作性指引，如图1所示。POE命题策略表示学生在实验探究过程中对某一现象做出预测(判断)、观察、解释(论证)的一种命题模式，预测、观察、解释三个环节可以单独使用也可以组合使用，题型可以是选择题、建构反应题或者是组合题。内容领域即考查的内容范围，能力水平则是考查的不同能力维度，参考NAEP科学实践的四个能力维度，可将我国初中物理实验试题的能力水平要求划分为“识别实验原理”“运用实验原理”“进行实验探究”三个维度。因纸笔测试和操作考试的侧重点不同，因此考查的能力水平也不同。“进行实验探究”的能力在笔试中较难全面考查，而POE的特点是对实验现象、实验结果预测或判断，观察实验现象或实验结果，分析解释实验现象产生的原因，解释实验结论等，因此尝试采用预测、观察、解释来概括POE试题的考试行为目标，表2为POE策略应用于实验笔试的具体表现要求。在操作考试方面，考查目标应该侧重在“进行实验探究”方面。NAEP科学框架指明可以运用预测、观察、解释项目集来体现科学探究过程。因此，为体现POE的特色，有必要将“进行实验探究”这一过程再细分。结合新课程标准中科学探究的七个要素及POE各环节在科学探究方面的说明，尝试将实验考查的要素分为预测与设计、观察与实验、解释与评估三个方面，显然这里将POE的各个环节进行拓展，表3为其对应的表现要求。实际操作任务的编制在观察环节也不仅仅是实验现象结果的观察，还涉及实验过程的具体操作、数据收集和处理，因此对POE策略应灵活运用，不能模式化。
三、基于POE策略的初中物理实验试题编制
以纸笔测试为例，选择探究动能大小与哪些因素有关实验为考查内容，具体试题编制需制订该实验的表现水平(见表4)、实验试题(见表5)、制订评分细则。试题源于2013年广东中考试卷第22题，该题采用控制变量法和转化法对实验内容进行定性探究。原题总体上较注重实验结论的考查而忽视实验过程的考查，因此将其改编为两道建构反应题，通过E2的考查，侧重于考查学生根据观察的结果分析推导出结论，属于POE的解释环节。回答解释这两道题目，学生需要明确实验的目的，知道实验的方法，会比较观察实验的结果，从而分析得出结论，由此能考查到实验的过程而不仅仅是实验结论。表6为第1问的评分细则，采用SOLO(StructureoftheObservedLearningOutcome)分类评价法，使用评分量规[6](ScoringRubric)制订详细的评分细则。第2问的评分细则与第1问类似，限于篇幅，不再赘述。在C市某中学两个平行班进行测试，共发放105份试卷，有效回收试卷103份(包括其他4道试题)，测试后对各题目测试结果进行克隆巴赫系数分析，SPSS软件分析显示克隆巴赫系数为0.856，测试结果可信。再通过测试成绩与学生的物理成绩的相关性来分析测试的效度。由SPSS软件的斯皮尔曼(Spearman)等级相关系数分析，二者的相关系数为0.921，相关性较强，说明测试结果是比较有效的。该试题两小问满分各为2分，总计4分。测试结果表明，61%的学生只能获得1分及以下，从学生的答题内容来看，学生不知道实验中的对比实验，不会分辨控制哪个变量变化，往往停留在实验的表面，只能从势能、摆球角度、高度、滑动距离等内容答题，无法意会转化法在该实验中的应用。有29%的学生获得2分，这部分学生知道实验要探究的内容，知道动能大小的影响因素有物体质量和速度，能直接给出结论，但无法根据实验结果的观察给出合理的解释。此外，仅有9%的学生获得3分，4%的学生获得满分。此题设计意图在于通过学生的推导过程和表述考查学生对实验方法及实验过程的掌握情况，由此判断学生的实验能力。此题也反映出学生的实验能力还较弱，特别是对实验方法、实验过程的理解方法有明显的不足，因此在教学过程中应加强这方面的引导。本试题是以考查POE策略中的解释环节的要求进行编制，若选择表4的不同表现水平进行组合，则可以编制更加灵活多样的试题及试题类型。
四、结语
借鉴NAEP科学框架的命题流程，基于POE策略的初中物理实验考试命题具有可操作性，本文给出一般的命题流程和试题编制过程，以期为初中物理实验试题编制提供新的思路和方法。从POE策略的特点可知POE策略下的试题编制侧重于对学生的预测和解释能力，尤其是解释能力的考查。但是，POE策略并非可以应用于所有的实验试题编制，POE试题比较适用于探究性实验的考查，笔试试题侧重于“运用实验原理”的考查。POE策略应用于初中物理实验试题编制是一种新的尝试，其适用性和更为深刻的内涵仍需进一步挖掘。物理教师在一线教学过程中，既可以将POE策略作为教学策略应用于实验探究教学，还可以将其作为命题策略应用于试题编制的过程。教师在教学过程中的各种教学策略能否与试题编制相联系，如何将教学策略与命题策略结合来提高课堂的教学效率、优化课程结构等问题，仍需进一步探讨与研究。
作者:丁格曼 张军朋 单位:华南师范大学物理与电信工程学院
