作者：庄纯珍东南大学脑与学习科学系
研究生导师：柏毅 夏小俊
生命科学教师在基于探究的教学中
非正式形成性评估的实践
【推荐摘要】：这项研究探讨了五名生命科学教师在实施探究式教学的形成性评估实践。ESRU周期（教师激发学生回应；学生回应；教师认可学生的回应；然后使用收集到的信息来支持学生学习）被用作分析涉及教师和学习者之间交流的发言轮次的编码系统。通过跟踪教师在ESRU周期中使用的策略，我们捕捉了五名教师在探究科学课上的评估实践差异。分析结果揭示了教师-学习者互动模式为IRE（激发、回应、评价），这些模式暗示着“不完整”的ESRU周期。在评估对话中，缺少使用学生学习信息来支持学生构建知识的关键步骤。研究结果表明，教师的形成性评估实践方面的专业发展需要支持。这一发展可以采取研讨会的形式，重点关注形成性评估战略，例如ESRU框架中包含的战略。还建议将形成性评估的最佳做法作为模型给教师学习。
1 介绍
过去二十年来，科学教育的全球改革强调了通过探究教科学的重要性（Crawford，Citation2014；Gillis & Nichols，Citation2015；Lederman & Lederman，Citation2019；Ramnarain，Citation2016）。然而，有效实施探究教学对老师来说具有挑战性。Anderson（2007）将探究式学习描述为建构主义学习的同义词。这意味着教师需要持续监控学生当前的理解水平，然后修改他们的教学，以支持学生的概念形成（Mosher，2011）。形成性评估是收集学生进步和问题的证据，并根据证据采取行动以调整和支持学生的学习过程（Furtak等人，Citation2014）。然而，人们对教师在采用基于探究的教学法时如何进行形成性评估知之甚少（Duschl，Citation2003）。在此背景下，本研究探讨了形成性评估在探究式生命科学教学中的作用。研究问题如下：
在基于探究的教学中生命科学教师的形成性评估实践是什么？
为了解决这个问题，设定了以下目标：
1. 描述生命科学教师在探究式教学背景下的形成性评估实践。
2. 根据形成性评估周期的完整性，将形成性评估实践分为几个等级。
1.1形成性评估和科学探究
形成性评估（FA）是收集学生进步和问题的证据，并根据证据采取行动修改教学和支持学生的过程（Furtak等人，Citation2014，Citation2017；Harlen，Citation2004）。形成性评估在支持学习方面具有关键功能，因为它是在教学过程中进行的（Dini等人，Citation2020）。在课程计划中，形成性评估可以是正式的，课堂活动和测验可以作为证据；教师和学生在日常学习时的互动时，形成性评估是非正式的（Bell & Cowie，Citation2001）。形成性评估探究式教学中很重要，因为它让教师有机会在学生做实验或学习特定内容时向他们提问。
1.2在非正式形成性评估中构建评估对话
这项研究采用了Ruiz-Primo和Furtak开发的ESRU框架。ESRU周期是专门为探究学习而设计的，该框架由四个元素组成，其中教师激发回应，学生回应，教师认可学生的回应，然后使用收集的信息支持学生学习（见图1）。ESRU周期可以是完整的，也可以是不完整的（例如激发、学生回应和认可；或仅激发和学生回应）。在形成性评估期间，周期越完整，课程就越有效。
图1.ESRU周期。资料来源：Ruiz-Primo和Furtak（2006）
在这个框架中，评估对话（即ESRU周期）在三个综合领域进行分析，即认知、概念和社交（Driver等人，Citation1996；Duschl，Citation2002，Citation2003）。认知框架用于发展和评估科学推理，并涉及科学过程（观察、假设、实验和使用证据、逻辑和知识来构建解释），而概念框架涉及对概念和原则的深刻理解（Duschl，Citation2003）。科学探究需要将这些概念和原则纳入知识，使学生能够在适当情况下有效地使用这些知识。社交过程是指学生在进行科学探究时所需的科学交流；可以是口头、书面或
（Ruiz-Primo & Furtak，引文2007）。
2 方法
这项研究是一种通用的定性方法，调查了五名生命科学教师的非正式形成性评估实践。该研究采用了案例研究方法，在这种情况下，它允许研究人员观察教师在探究式科学教学中的形成性评估。
2.1数据收集
每个老师都上了一课。课程持续了45到55分钟。这些课程涵盖了生命科学的各种主题。研究人员在课程中整理了现场笔记。这些课程也被录制成视频，然后转录下来进行分析。两节课的主题是“根据相似特征对动物进行分类”，另外两节课是“脉搏率”，第五节课是关于“三种不同类型土壤的保水性”。选择课程的标准是，课程的主题适合探究性学习。例如，关于土壤类型的保水性课程，Sithole先生设定了课程目标，学习者将收集土壤类型，然后制定计划并进行实验，以比较沙质、壤土和粘土的保水能力。在课程中，学习者分4人一组收集数据，进行计算并绘制图表，确定最适合耕作的土壤类型。在探究的各个阶段，学习者都受到了老师的指导，主要是通过探究、解析和提出问题。
2.2参与者简介和课程观察
根据学科的教学情况有目的地选择了五名生命科学教师，所有五名教师都经历了教育部组织的专业发展，教育部以研讨会的形式提供专业发展。向教师介绍探究式学习背景下形成性评估的作用，并举例说明。同样，教师在探究式学习和教学方面经历了持续的专业发展，为课程改革做好准备，课程改革转向以学习者为中心的探究式实践。因此，所有五位教师都具有教学探究能力。表1下面是五位老师的简介。
表1 教师的简介
2.3数据分析
第一轮数据分析的重点是根据ESRU周期的要素对“发言轮次”进行编码。且分析确定了每一要素的策略。表2按维度划分了ESRU周期的策略。第一列是激发策略，激发学生的回答。第二列是认可策略，用于认可学生的答案。最后一列是使用策略。教师运用这些策略来判断如何使用学生的回应，促进学习（Ruiz Primo&Furtak，2006年，2007年）。根据ESRU框架，使用策略被认为是最重要的，也是最后一个被认为是完整周期的策略。对课程进行编码和分析，创建了编码本。
表2 按维度划分的ESRU周期策略
第二轮分析涉及根据完整的周期（即激发、学生反应、识别和使用）和不完整的周期（例如激发、学生响应和识别；或仅激发和学生反应）来编码发言轮次。本轮重点完全放在教师的实践上，因此捕获和分析教师的策略。本分析的重点是了解教师如何激发问题、认可学生的回应并使用学生的回答来促进学习（Ruiz Primo&Furtak，2007）。如果老师问了一个问题，学生回答了，老师转到下一个问题时，该问题被编码为ES。当老师问了问题，学生回应了，老师认可了学生的回答，然后转到下一问题时，它被编码为ESR。当一位老师问了一个问题，一位学生做出了回答，并且老师认可并使用了学生的回答时，该回答被编码为ESRU。
根据认知和概念维度分析了激发策略。还根据每个老师有多少个完整和不完整的周期对课程进行了分析。教师的周期越完整，促进的学习就越多，也就越有助于学生实现学习目标（Sezen-Barrie & Kelly，Citation2017）。通过让另一位研究人员对这些转录本独立编码，确定了课程转录本编码中的编码器间可靠性；然后计算编码器间可靠性系数。评估者间的信度计算为91%。
3 结果
3.1 E、R和U策略在认知和概念维度上的应用
本节讨论所有教师在认知和概念层面应用的E、R和U（激发、认可和使用）策略。重点是看看教师在课程中如何使用每种策略。表3显示了五名教师使用这些策略的频率。
表3 教师使用策略的频率
3.1.1激发策略
从表3中可以明显看出，激发是所有五位教师最常用的策略。教师采用了多种激发策略。口头提问被认为是激发学生思考的最佳策略之一（Davoudi&Sadeghi，2015）。总的来说，在研究激发策略时，观察到的频率最高的是认知维度，占观察到的激发策略总数的60%，其次是概念维度，占19%，其余问题是非探究性的。表4总结了教师在认知和概念维度上采用的激发策略。
表4 在认知和概念维度的激发策略
在认知维度，比较/对比学生的想法是最常用的策略，占所有激发策略的40%。这很重要，因为比较和对比可以引导学生根据现有证据构建和评估自己的解释（Ruiz Primo，2011）。例如，在Kubaya女士的课上，学生们必须调查运动对脉搏率的影响，学生们被要求解释为什么他们的脉搏率不同。这在表5的转录本第9行（第1-10行）中进行了说明。
表5 Kubaya女士班上的转录本摘录
第二个最常见的激发策略（24%）是提供数据/观察。这一点在Sithole先生10年级课程的课程记录中有所说明，学生们研究了三种不同类型土壤的保水性。在第41行中，当水倒入沙质土壤时，他激发了学生对观察的反应。如下表第37-41行的转录本所示（表6）。
表6 Sithole先生班上的转录本摘录
在概念维度中中最常见的是检查学生的理解（67%），其次是检查学生理解概念结构（33%）。例如，Thwala女士在她关于生物分类的课程中采用了这种策略，当时她要求学生解释如何根据植物的相似性对植物进行分类。根据Ruiz Primo和Furtak（2007）的说法，这些概念维度在科学教育中非常重要，因为它们“涉及到作为更大科学概念方案的一部分的概念和原则的深入理解”（第62页）。
3.1.2认可策略
在五名教师中，认可策略是第二常用的策略（28.8%）。澄清和阐述学生的答案以及重复学生的话是教师最常用的认可策略——占总数的30%（见表7）。在大多数情况下，重复学生话语的策略仅仅是对学生反应的确认。例如，在Kubayi女士的课堂上，当对脉搏率进行调查时，她问学生为什么他们的脉搏率不同。Lerato回答说，“不同的体型”是一个原因。Kubayi女士认可或者识别了这一反应，她说：“所以，我们的体型不同？”在澄清和阐述学生的答案时，Sithole先生问学生，预测是否可以被视为事实。学生们齐声回答“不”。随后，他详细阐述了这一回应：“这不是事实，因为预测是基于调查的”。
表7 认可策略的频率
教师有时会通过提问要求学生填空，或者简单地回答是或否。在五名教师中，只有三名教师采用了这种策略，Kubeka女士采用这种策略的比例为46%，Thwala女士为31%，Sithole先生为23%。
3.1.3使用策略
在所有ESRU策略中，使用是所有教师使用最少的策略，为13.7%。最常用的策略是通过要求学生详细说明他们的回答来促进他们的思维，这占所有使用策略的70%。Sibiya先生在课程中没有用使用策略。表8显示每位教师使用策略的频率。
表8 使用策略的频率
Sithole先生和他的学生之间的以下交流说明了通过要求学生详细阐述他们的回答作为使用策略，促进了学生思考的应用（表9）。在本次交流中，Sithole先生要求学生详细阐述他们对“什么土壤类型在园艺中具有理想的保水能力”的回答。在促进他们对这一问题的思考时，他问道：“为什么你认为壤土必须释放一些并保留一些？”除此之外，当Mandy回答说它有“良好的保水能力”时，他要求她详细说明：“你还能说什么？”
表9 Sithole先生班上的转录本摘录
3.1.4五位教师的评估对话周期
我们现在介绍所有在分析的评估对话中观察到的每种周期频率的结果。我们在认知和概念维度确定了完整和不完整的非正式形成评估（ESRU）周期。这些周期包括ES和ESR（不完整周期）和ESRU（完整周期）。表10根据对五名教师进行的所有评估对话中观察到的探究维度，列出了每种周期的频率。
表10 按探究维度分列的非正式形成性评估周期的频率
观察到不完整的周期（66%）比完整的周期（21%）的频率更高。ESR是最普遍的周期，占所有教师观察到的总周期的50.4%。在所有教师中，ES和ESRU的比例几乎相同，ES为25.6%，ESRU为24%。在认知维度和概念维度上，ESR是四位教师中最常观察到的周期，Kubayi女士的摘录，她在认知维度上的ESRU周期最高。与其他四位教师相比，Sibiya先生在认知和概念维度上的ES和ESR周期最少。需要注意的是，表格中还记录了非探究周期，教师给出指示，检查学生是否遵守指示，询问填空问题，或询问是或否回答问题（13%）。
认知维度中ESR周期的一个例子是Sithole先生关于土壤类型保水性的课程中发生的以下对话（表11）。他通过要求学生确定要调查的变量来激发回应。Dube的回应是将水确定为自变量。Sithole先生通过澄清学生的反应来回应。因为他没有使用回答要求学生详细说明，所以这个循环仍然不完整。对教师的课程分析表明，在某些情况下，教师可以通过应用使用策略来完成周期，从而扩展对话。在下面的对话中，Sithole先生可以通过使用“通过问如何/为什么问题来促进学生思考”的策略来扩展互动。例如，他可以利用Dube对水作为自变量的回应，要求他提供理由，从而促进思考。
相反，在Kubayi女士的课堂上，在讨论控制变量（锻炼）对脉搏率的影响时，观察到了一个完整循环的例子（表12）。在这一互动中，老师使用Nhlaki的回答邀请Puleng做出另一种解释。她回答说：“是的，我们可以再做一遍，以确保每件事都是准确的”。通过这种方式，交流得以扩展。与前一次交流中的ESR周期不同，Kubayi女士没有通过评估学生的回应来结束这一轮。
表12 Kubayi女士班上的转录本摘录
4 讨论
本研究从评估对话的四个组成部分（教师激发回应、学生回应、教师认可学生的回应，然后使用收集的信息支持学生学习）和与科学探究相关的三个领域（认知框架、概念结构和社交过程），调查了生命科学教师的非正式形成性评估实践。课程分析表明，所有五位老师都能够激发和认可学生的答案，但他们并不经常使用学生的答案来支持学习。这与Ruiz Primo和Furtak（2007）以及Masuku和Simelane（2019）的研究结果相似。因此，绝大多数评估周期被归类为不完整。本研究的结果与Ruiz Primo和Furtak（2006年）和Almuntashiri（2016年）的研究结果非常一致。尽管在增强教师制定形成性评估实践的能力方面做出了专业发展努力，但很明显，教师仍被困在实施IRE/IRF模式的实践中。
据观察，在三名女教师的案例中，师生互动更加频繁，形成性评估实践的证据也更多。由于样本量小，教师性别与形成性评估实践之间的关系还不无法判断，但可以对这一关系进一步研究。
在缺乏使用学生学习信息的关键步骤的情况下，教师遵循类似于IRE/F序列的不完整ESRU周期。在某些情况下，当学生推迟回答时，老师回答了自己的问题，而没有留出足够的等待时间。这限制了学生的参与，剥夺了他们思考和充分参与课堂的机会（Shirley，2009）。
此外，当涉及到激发策略时，所有五位教师都将问题集中在认知维度而非概念层面。在概念维度上缺乏问题也表明，学生对所调查现象的概念理解不够深入。对学生进行科学探究提出的一个基本原理是，通过提出问题、获取和解释证据，并将其与理论相协调，学生被认为能够培养智力技能，从而他们能够构建新知识（Chan、Burtis和Bereiter，1997）。然而，由于教师在学生学习中没有发挥调解作用，科学探究的这一任务没有得到解决。这在本研究中观察到的课程中变得非常明显，即计划学生探究的课程没有让学生在概念维度上从实践活动中构建他们的想法。这可以通过教师更有效地应用使用策略来推动学习者实现这一目标。这项研究强调，在科学探究过程中，对现象进行科学解释的过程中，作为“缺失环节”的替代性评估的重要性。
5 结论
尽管这项研究侧重于一小群教师，但这项研究的结果表明，科学教师需要在非正式的形成性评估中经历专业发展。一种有效的方法是使用视频案例分析来说明传统IRE/F序列（教师的反应是评估性的）和ESRU周期（教师采取行动支持学生学习以实现其学习目标）之间的区别。视频案例分析可以帮助教师理解简单提问和期望背诵答案以及提问促进学习之间的区别。在视频案例分析中，可以向教师强调使用此类策略的最佳实践。未来的研究可以侧重于教师在接受ESRU框架使用培训后的实践变化；未来的研究还可以调查形成性评估实践与学习结果之间的关系。
查阅原文：Umesh Ramnarain, Thandiwe Dlamini, Garima Bansal & Thasmai Dhurumraj International Journal of Science Education
DOI：10.1080/09500693.2022.2150986
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