通過介紹NAEP科學框架試題編制的一般流程，結合POE策略的特點，探討初中物理實驗試題命制的一般流程，以期為初中物理實驗試題編制提供新的思路和方法。
POE(Predict-Observe-Explain)策略自提出以來，一直作為教學策略應用於教學實踐的模式探討過程中。美國「國家教育進步評價」(NAEP)在2009年首次將POE項目集作為科學框架新增的試題類型，同時各種試題類型也可運用POE策略進行設置。實驗試題是初中物理考試的重要部分，現有的實驗試題的題型包括選擇題、填空題、作圖連線、簡答題等，以填空題和簡答題為主。本文借鑑NAEP中的POE試題的特點，探究將POE策略應用於初中物理實驗試題的編制。
1980年，為揭示學生前概念，Champagne，Klopfer，Anderson提出用演示、觀察、解釋(Demonstrate-Observe-Explain，縮寫為DOE)來探查學生對運動學的理解。1981年，Cunstone和White把DOE改為預測、觀察、解釋(Predict-Observe-Explain，縮寫為POE)。1985年，Champagne等把POE作為教學策略應用於自由落體的教學中。1992年，Gunstone和White正式提出了POE教學策略，並把這一策略分為預測、觀察和解釋三個階段，作為一種用於探查學生對科學理解程度的研究方法。在教學實踐中，人們不斷對這一策略進行嘗試和改進。例如，Ranne和Kolari把POE策略擴展為PDEODE，即預測、討論、解釋、觀察、討論、解釋六個階段。在國內，POE策略在物理、化學、生物等學科上也有較多應用研究。而POE策略不僅可作為一種教學策略應用在教學設計和教學過程中，NAEP還將這一策略應用於科學試題的設計，NAEP2009年科學框架新增加的試題類型POE項目集正是這一策略在命題設計上應用的典型案例，各種試題類型也可運用POE策略進行設置。表1是NAEP科學框架對POE的說明，以運用POE項目集來體現科學探究的過程。
表1 POE各環節的說明
在NAEP試題編制的過程中，主要通過科學內容和科學實踐從不同維度來確定課時的表現期望，進而以表現期望為中心，引出學生反應，再根據學生的反應判斷學生「知道什麼和能做什麼」，即判斷學生在科學領域具體掌握了哪些方面的內容，以此作為科學素養評判的依據。本文結合雷新勇的著作中命題與評價的要求，參考NAEP試題編制的流程，總結出基於POE策略的初中物理實驗命題流程，以此為初中物理實驗命題提供可操作性指引，如圖1所示。POE命題策略表示學生在實驗探究過程中對某一現象做出預測(判斷)、觀察、解釋(論證)的一種命題模式，預測、觀察、解釋三個環節可以單獨使用也可以組合使用，題型可以是選擇題、建構反應題或者是組合題。
圖1 基於POE策略的初中物理實驗命題流程
內容領域即考查的內容範圍，能力水平則是考查的不同能力維度，參考NAEP科學實踐的四個能力維度，可將我國初中物理實驗試題的能力水平要求劃分為「識別實驗原理」「運用實驗原理」「進行實驗探究」三個維度。因紙筆測試和操作考試的側重點不同，因此考查的能力水平也不同。
「進行實驗探究」的能力在筆試中較難全面考查，而POE的特點是對實驗現象、實驗結果預測或判斷，觀察實驗現象或實驗結果，分析解釋實驗現象產生的原因，解釋實驗結論等，因此嘗試採用預測、觀察、解釋來概括POE試題的考試行為目標，表2為POE策略應用於實驗筆試的具體表現要求。
表2 初中物理實驗POE筆試具體的表現要求
在操作考試方面，考查目標應該側重在「進行實驗探究」方面。NAEP科學框架指明可以運用預測、觀察、解釋項目集來體現科學探究過程。因此，為體現POE的特色，有必要將「進行實驗探究」這一過程再細分。結合新課程標準中科學探究的七個要素及POE各環節在科學探究方面的說明，嘗試將實驗考查的要素分為預測與設計、觀察與實驗、解釋與評估三個方面，顯然這裡將POE的各個環節進行拓展，表3為其對應的表現要求。實際操作任務的編制在觀察環節也不僅僅是實驗現象結果的觀察，還涉及實驗過程的具體操作、數據收集和處理，因此對POE策略應靈活運用，不能模式化。
表3 初中物理實驗POE操作考試表現要求
以紙筆測試為例，選擇探究動能大小與哪些因素有關實驗為考查內容，具體試題編制需制訂該實驗的表現水平(見表4)、實驗試題(見表5)、制訂評分細則。
表4 基於POE策略探究動能大小與哪些因素有關實驗的表現水平
表5 基於POE策略探究動能大小與哪些因素有關的實驗試題
試題源於2013年廣東中考試卷第22題，該題採用控制變量法和轉化法對實驗內容進行定性探究。原題總體上較注重實驗結論的考查而忽視實驗過程的考查，因此將其改編為兩道建構反應題，通過E2的考查，側重於考查學生根據觀察的結果分析推導出結論，屬於POE的解釋環節。回答解釋這兩道題目，學生需要明確實驗的目的，知道實驗的方法，會比較觀察實驗的結果，從而分析得出結論，由此能考查到實驗的過程而不僅僅是實驗結論。表6為第1問的評分細則，採用SOLO(Structure of the Observed Learning Outcome)分類評價法，使用評分量規(Scoring Rubric)制訂詳細的評分細則。第2問的評分細則與第1問類似，限於篇幅，不再贅述。評分細則見表6。
表6 基於POE策略探究動能大小與哪些因素有關實驗試題第1問的評分細則
在C市某中學兩個平行班進行測試，共發放105份試卷，有效回收試卷103份(包括其他4道試題)，測試後對各題目測試結果進行克隆巴赫係數分析，SPSS軟體分析顯示克隆巴赫係數為0.856，測試結果可信。再通過測試成績與學生的物理成績的相關性來分析測試的效度。由SPSS軟體的斯皮爾曼(Spearman)等級相關係數分析，二者的相關係數為0.921，相關性較強，說明測試結果是比較有效的。該試題兩小問滿分各為2分，總計4分。測試結果表明，61%的學生只能獲得1分及以下，從學生的答題內容來看，學生不知道實驗中的對比實驗，不會分辨控制哪個變量變化，往往停留在實驗的表面，只能從勢能、擺球角度、高度、滑動距離等內容答題，無法意會轉化法在該實驗中的應用。有29%的學生獲得2分，這部分學生知道實驗要探究的內容，知道動能大小的影響因素有物體質量和速度，能直接給出結論，但無法根據實驗結果的觀察給出合理的解釋。此外，僅有9%的學生獲得3分，4%的學生獲得滿分。此題設計意圖在於通過學生的推導過程和表述考查學生對實驗方法及實驗過程的掌握情況，由此判斷學生的實驗能力。此題也反映出學生的實驗能力還較弱，特別是對實驗方法、實驗過程的理解方法有明顯的不足，因此在教學過程中應加強這方面的引導。
本試題是以考查POE策略中的解釋環節的要求進行編制，若選擇表4的不同表現水平進行組合，則可以編制更加靈活多樣的試題及試題類型。
借鑑NAEP科學框架的命題流程，基於POE策略的初中物理實驗考試命題具有可操作性，本文給出一般的命題流程和試題編制過程，以期為初中物理實驗試題編制提供新的思路和方法。從POE策略的特點可知POE策略下的試題編制側重於對學生的預測和解釋能力，尤其是解釋能力的考查。但是，POE策略並非可以應用於所有的實驗試題編制，POE試題比較適用於探究性實驗的考查，筆試試題側重於「運用實驗原理」的考查。POE策略應用於初中物理實驗試題編制是一種新的嘗試，其適用性和更為深刻的內涵仍需進一步挖掘。物理教師在一線教學過程中，既可以將POE策略作為教學策略應用於實驗探究教學，還可以將其作為命題策略應用於試題編制的過程。教師在教學過程中的各種教學策略能否與試題編制相聯繫，如何將教學策略與命題策略結合來提高課堂的教學效率、優化課程結構等問題，仍需進一步探討與研究。
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作者簡介：丁格曼，碩士，助理實驗師；張軍朋，碩士，教授。華南師範大學物理與電信工程學院，510006。
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原文刊發於《中國現代教育裝備》雜誌2020年第16期。
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