《教育强国建设规划纲要（2024—2035年）》指明要完善拔尖创新人才发现和培养机制
［1］。《关于加强中小学科技教育的意见》强调要推进评价改革，重点关注学生在科学探究等活动中的观察、记录、分析与表达等学习行为以及表现出来的知识结构、创新思维和迭代能力等关键素养。因此，对于拔尖创新人才的评价方案，可以结合学生的实验操作表现，在此过程中评价学生的实验兴趣、科学思维等能力
［2］。实验操作考试是衡量初中毕业学生是否达到义务教育阶段课程标准中学生实验要求的水平性实验操作测试，具有促进教学、提升学生能力等作用
［3］。该考试侧重考查学生的观察、操作和思维等科学能力，并融入对实验原理理解、探究方案设计等方面的评价
［4］。我国实验操作考试经过20多年的摸索与改革，目前已取得了较大成效。当前，我国各地区实验操作考试普遍存在区分度低、考试时间短、考试项目少等不足
［5］。因此，如何更好地考查学生的科学能力，以发挥实验操作考试的价值，需要进一步探索与实践。
笔者发现，PISA 2025科学素养测评框架中对科学能力的要求、新加坡O-Level生物学实验操作考试对我国初中生物学实验操作考试有较高的参考价值。
1 PISA 2025科学素养测评框架
1.1 框架内容
PISA 2025科学素养测评框架提出了3个测评维度，分别是科学能力、科学知识与科学身份。其中，测评框架以科学能力为核心，情境、科学知识与科学身份均指向并服务于科学能力。具体如
图1所示。
1.2 对科学能力的要求
PISA 2025科学素养测评框架将科学能力进一步划分为3种子能力：科学地解释现象；构建和评估科学探究设计，批判性地解释科学数据和证据；研究、评估和使用科学信息，以作出决策和采取行动。具体要求如
表1所示。
2 实验操作考试情况
2.1 深圳市初中生物学实验操作考试
深圳市初中生物学实验操作考试（以下简称“深圳实验考试”）是初二年级学生现场完成生物学实验操作的考试，考试总时长为5 min，考试总分5分，占生物学会考总分值的10%，考试成绩不计入中考总分，但计入生物学与地理（合卷）总成绩。在考试前将会公开考题，考试当天学生通过抽签的方式选题考试。
2025年深圳实验考试有3套试题，每套试题包含一道实验操作考试题目，分别为：观察绿色植物合成淀粉的主要结构（A）、观察玉米种子储存淀粉的主要结构（B）与探究淀粉能不能被淀粉酶分解（C）。由于篇幅限制，笔者仅列举第三套卷的“探究淀粉能不能被淀粉酶分解”一题。
探究淀粉能不能被淀粉酶分解
淀粉是粮食的主要成分之一，能为生命活动提供能量。自然界中淀粉合成过程复杂，我国科学家首次实现从二氧化碳到淀粉的人工合成，合成速率高于自然生物过程，并可根据需要定向调控。
淀粉能不能被淀粉酶分解？请按要求完成实验。
一 材料用具
淀粉溶液，淀粉酶溶液，碘液，清水，巴氏吸管（移液吸管），试管，试管架，大烧杯，废液缸，抹布。
二 实验步骤
（1） 用巴氏吸管向两支试管各注入2毫升淀粉溶液。
（2） 向一支试管注入1毫升清水，另一支试管注入等量淀粉酶溶液，振荡20次以上，使其充分反应。
（3） 向两支试管各滴2滴碘液，摇匀，观察现象并展示实验结果，在电子记录卡中勾选对应的实验结论。
三 实验态度
实验结束，将废液倒入废液缸，试管放入大烧杯，整理实验用具，清洁桌面。
在屏幕上点击“实验结束”，离开实验室。
本题主要考查学生对课本实验的熟悉程度与基本实验操作能力。以人工合成淀粉作为背景素材，引出“淀粉能不能被淀粉酶分解”的问题，让学生通过实验进行探究。对于科学能力的考查，在科学解释现象方面，本题需要学生回忆并运用适当的科学知识，同时运用课本中“馒头在口腔中的变化”这一实验的知识，去完成试题需要探究的问题。在构建和评估科学探究设计、批判性地解释科学数据和证据方面，本题需要学生在完成实验后观察实验结果，总结出实验结论，考查学生从数据中得出适当结论的能力。但本题并未考查学生研究、评估和使用科学信息，以作出决策和采取行动的科学能力，对另外两个子能力的考查也较为片面，仅分别涉及一个要求。
2 2 新加坡O-Level生物学实验操作考试
新加坡O-Level生物学实验操作考试（以下简称新加坡O-Level考试）是适用于14~16岁学生的剑桥国际普通中等教育证书课程的考试，分为4套试卷，其中生物学实验操作考试为卷3部分内容。新加坡O-Level考试总时长为90 min，全卷共3题，考试总分40分，占生物学考试总分值的25%。考试前不公开试题，仅在考试大纲中公布学生所需要熟悉的实验。以2024年冬季新加坡O-Level考试卷3第一题为例，介绍新加坡实验操作考试。
碳水化合物以淀粉和糖（如葡萄糖和麦芽糖）的形式存在于不同的植物器官中。
你们将对两种植物的两个不同器官是否存在淀粉和糖进行测试。你们得到一块土豆和一块苹果。
（a） （i）说明你将使用哪种试剂进行淀粉试验，并描述如何使用。不需要提供可能结果的详细信息。
（ii）对苹果和土豆的切片进行淀粉试验，记录观察结果和由此得出的结论，见
表2。
（b） 使用本尼迪克特溶液检测土豆和苹果中的糖分。
操作说明：切下1 cm×1 cm×1 cm的土豆块；将立方体切成小块，放入一支大试管中；标记试管；加入4 cm3蒸馏水，用搅拌棒轻轻压碎碎片，并将其与水混合；清洁瓷砖、切割装置和搅拌杆；使用干净的试管对苹果重复上述步骤；向两支试管中各加入8 cm3的本尼迪克特溶液；举起手，监考员会往你的水浴里加热水。注意，水会很烫。
（i）开始时记录水浴的温度。
起始温度：___。将两支试管放入水浴，静置 10 min。
（ii）水浴10 min后，在
表3中记录观察结果和结论。
（iii）请说明这为什么很重要：
每个植物器官使用一个1 cm×1 cm×1 cm的立方体：________。把每个方块切成小块：__________。把小块粉碎，和水混合：__________。
（iv）说明在处理土豆后为什么要清洁瓷砖、切割装置和搅拌杆。
（c） 描述如何对苹果进行蛋白质检测，并说明如果存在和不存在蛋白质，你将观察到什么。
试验：__________。
蛋白质存在：__________。
蛋白质不存在：__________。
新加坡O-Level考试试题具有开放性强、分析实验全面、思考有深度等特点。本题围绕两种植物两个不同器官中的淀粉和糖让学生通过实验进行探究。本题对于科学能力的考查，在科学地解释现象方面，需要能回忆并运用适当的科学知识，即让学生运用课本中检验糖和淀粉的相关知识，去完成试题需要探究的问题；（c）问需要学生提出在检测苹果中的蛋白质实验时可能出现的现象，即考查学生针对一个问题提出适当的科学预测的能力。在构建和评估科学探究设计，批判性地解释科学数据和证据方面，本题（a）的（ii）问和（b）的（ii）问均考查学生对实验结果记录的能力和从实验结果中概括实验结论的能力；（c）问需要学生提出检测苹果中的蛋白质的实验设计。在研究、评估和使用科学信息，以作出决策和采取行动方面，本题（b）的（ii）问和（iii）问需要学生使用课本知识评估实验操作的优点与必要性，以证明这些操作对实验成功的重要意义或价值。因此，本题对科学能力的3个子能力均有考查，对其余科学能力的要求在实验操作考试另外两道大题中考查，未在此题中体现。
2 3 试题对比
根据PISA 2025科学素养测评框架，2025年深圳实验考试三道题与2024年冬季新加坡O-Level考试全卷对科学能力的考查情况如
表1所示。
多数子能力的要求可通过实验操作考试的试题进行考查，例如，在科学地解释现象方面，深圳实验考试与新加坡O-Level考试均涉及回忆并运用适当的科学知识这一能力要求。随着考试时间的延长，小题量相应增多，每一道试题可考查科学能力的要求也会增加，例如新加坡O-Level考试对科学能力的3个子能力均考查，而深圳实验考试仅分别对1~2个子能力的一个具体要求进行考查。同时，试题的思维量也会增加，例如，与深圳实验考试仅关注实验结果不同，新加坡O-Level考试会进一步让学生结合实验操作做出合理的科学预测、设计新的实验方案等。但在当前的实验操作考试中，难以在一道题中考查科学能力的所有要求，通常会考查3~5个具体要求。
3 启示
3.1 注重探究实践过程
探究实践是创新型人才的重要标志，主要包括发现问题或提出任务、制订方案、实施方案、分析证据或改进设计等环节
［6］。实验操作考试是考查学生探究实践能力的一个关键途径，尽可能地在考查中覆盖探究实践的每个环节更能增强考试的筛选和导向功能。由于考试时间有限，深圳实验考试只能聚焦于学生的操作能力，而忽视了提出问题、制订方案、迭代优化等环节。反之，新加坡O-Level考试时间较长，能给予学生在考试中完整经历探究实践全过程的机会，并在这个过程中全方位展现自己的科学能力，这有利于识别具有创新潜质的学生。
因此，我国实验操作考试可以结合PISA 2025科学素养测评框架中的科学能力，在考试中增加探究实践的环节。譬如，可以让学生在实验前围绕一个科学问题提出适当的实验设计，在实验后利用认识论与程序知识对科学相关论证中的标准缺陷进行批判等，以期全面考查学生的科学能力，选拔具有创新潜质的学生。
3 2 延长实验考试时间
考试应增加学生深度思考的时间，让具有创新潜能的学生能够脱颖而出
［7］。实验操作考试作为初中学业水平考试的一部分，具有选拔的功能，但由于学生考试科目多、实验室资源紧张、评分任务重等原因，深圳市实验操作考试时长仅为5 min。而新加坡O-Level考试时间为90 min，给予学生充足的时间完成实验操作、分析实验现象、反思实验步骤、改进实验设计等，以期达到既关注学生的实际操作，又考查学生科学地解释现象、构建和评估科学探究设计、批判性地解释科学数据和证据，研究、评估和使用科学信息等科学能力，进而提高考试的区分度，达到选拔人才的考试目的。
可以适当延长实验操作考试的考试时间，让学生有充足的时间去设计、操作及分析反思实验。各市可以尝试将实验操作考试时长延长至30 min，增加分析与反思实验的题目，同时结合PISA 2025科学素养测评框架的要求，深入考查学生的科学能力，从中挑选具有创新潜能、科学能力突出的学生，助力我国拔尖创新人才的选拔。
3 3 聚焦高阶思维考查
高阶思维指向布鲁姆教育目标分类中的３个高层次目标，即分析、评价、综合，因此，高阶思维试题可分为分析类、评价类与创造类试题，对应考查学生的分析能力、批判性思维以及价值判断能力与创造性
［8］。有别于深圳市实验考试仅考查学生对实验现象的描述，新加坡O-Level试题设置了较多高阶思维试题，以全面考查学生的科学能力。通过分析类试题，学生作出假设、提出猜想、设计方案等，考查其科学地解释现象的能力；通过评价类试题，学生确定实验目的、提出并评价实验设计等，考查其构建和评估科学探究设计、批判性地解释科学数据和证据的能力；通过创造类试题，学生针对某一现象或问题，提出并佐证自己的观点与设计改进方案等，考查其研究、评估和使用科学信息，以作出决策和采取行动的能力。
概而言之，我国实验操作考试可以增设分析类、评价类与创造类等高阶思维试题，围绕PISA 2025科学素养测评框架，考查学生的科学能力，以期在关注学生操作规范性的同时，让学生多维度、全方位深入思考、分析与评价实验，而并非机械地完成实验操作。聚焦高阶思维考查有助于优化我国拔尖创新人才的选拔机制。
诚然，实验操作考试的改革并非一蹴而就。当前，我国部分地区仍存在组织考试成本高、实验室资源有限、教师评分负担重等方面的现实约束，故囿于地区差异，难以在全省或全国同时改革实验操作考试。实验操作考试是由地市自行组织实施的，因此，可以先在部分经费预算充足、资源储备丰富的城市，摸索出成熟的范式再在全省或全国范围内推广。此外，在生成式人工智能快速发展的背景下，可以尝试在实验操作考试中引入AI智能赋分系统
［9］，在减轻评分负担的同时以期实现评分客观化。
2025年度广东省教育科学规划课题（教育综合改革专项）“初中学考自然科学类科目依标命题与价值引领的广东探索与研究”(2025JKZG076)
京公网安备11010202008535号
PDF
(488KB)
