基于Excel VBA的S-P表測評系統(tǒng)的改進與應(yīng)用
——以一次物理測驗為例

歐陽映

（華東師范大學(xué)物理系 上海 200241）

S-P表（Student-Problem chart）即學(xué)生 －問題分數(shù)分布圖，是日本學(xué)者佐藤隆博（Takahiro Sato）于20世紀70年代開創(chuàng)的一種教學(xué)評價方法［1］.它根據(jù)學(xué)生對各問題的反應(yīng)情況，把學(xué)生和問題得分聯(lián)合排列在一個圖表上，從而得到學(xué)生集體和問題組的總傾向，以及顯示出個別學(xué)生和問題對總傾向的偏離程度.S-P表評價法，將學(xué)生和問題特性以視覺化的圖表進行結(jié)構(gòu)化分析，簡便、直觀，便于教師理解與掌握，教師可以借助S-P表的統(tǒng)計指標來診斷學(xué)生表現(xiàn)、試題品質(zhì)和教學(xué)成果，并作為改進教學(xué)、命題與輔導(dǎo)學(xué)生的參考［2］.

1 當前S-P表法技術(shù)存在的問題

國內(nèi)外現(xiàn)有很多應(yīng)用S-P表評價法的研究，例如，S-P表法在職業(yè)技術(shù)學(xué)校招生考試中的應(yīng)用模型［3］，整合運用項目反映理論和S-P表法評估學(xué)生基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境的學(xué)習(xí)能力［4］，還有像文獻［5］及文獻［6］運用Excel VBA技術(shù)建立S-P表法考試分析系統(tǒng)等.這些S-P表評價法的應(yīng)用研究都是以一定標準將學(xué)生的成績“0，1”化，對于分析客觀題很有效，但卻減少了記分題中學(xué)生成績的部分信息.為了更好地解決上述問題，文獻［7］將模糊數(shù)學(xué)的理論引入S-P表中，形成模糊S-P表法理論，能較好地評價學(xué)生在記分題中的答對程度，拓展了S-P表的使用范圍.因此，將傳統(tǒng)S-P表法理論和模糊S-P表法理論相結(jié)合，并利用Excel VBA技術(shù)實現(xiàn)S-P表自動化分析的改進系統(tǒng)，有著實際的研究價值.

2 基于Excel VBA的S-P表測評系統(tǒng)的改進設(shè)計

改進后的S-P表測評系統(tǒng)利用Excel中的宏命令功能，并根據(jù)傳統(tǒng)S-P表的分析方法和步驟，吸收模糊S-P表法思想，設(shè)計了試卷信息采集，S-P表自動處理，數(shù)據(jù)分析3個功能模塊.改進后的S-P表測評系統(tǒng)的所有功能如表1所示.

表1 改進后的S-P表測評系統(tǒng)的功能概覽

2.1 試卷信息采集模塊

采集試卷的基本信息，并要求用戶將學(xué)生的應(yīng)答信息逐一錄入到搭建好的S-P表框架中.系統(tǒng)允許用戶以三種形式錄入學(xué)生應(yīng)答信息，突破傳統(tǒng)的S-P表只能輸入“0”或者“1”的限制.

（1）適用于選擇題等客觀題的傳統(tǒng)S-P表，只錄入“0”和“1”.學(xué)生應(yīng)答正確則錄入“1”，學(xué)生應(yīng)答錯誤則錄入“0”.

（2）適用于對單項選擇題作深入分析的新S-P表，錄入“1”和字母A，B，C，D等.學(xué)生應(yīng)答正確則錄入“1”，學(xué)生應(yīng)答錯誤則錄入“錯誤選項／正確選項”，比如錄入“C／A”，則表示該題正確答案為A，但是該學(xué)生錯答為C.

（3）適用于記分題的新S-P表，先在相應(yīng)位置錄入每題的滿分值Kj，再錄入學(xué)生的原始得分Cij.

2.2 S-P表自動處理模塊

根據(jù)改進的S-P表法理論，按步驟進行初步統(tǒng)計計算、排序、繪制S曲線和P曲線等，自動化處理菜單如圖1所示.

圖1 S-P表自動化處理菜單（記分題）

若為客觀題，錄入S-P表的數(shù)據(jù)為“0”“1”或字母，系統(tǒng)將錄入的字母默認為0或1來處理.系統(tǒng)先根據(jù)每個學(xué)生總分的高低，將學(xué)生依次由上至下排列，再根據(jù)每個問題答對學(xué)生人數(shù)的多少，將問題依次從左至右排列（若學(xué)生得分或問題的答對人數(shù)相同，則根據(jù)協(xié)方差［2］進行部分修正）.然后，依照每位學(xué)生的得分數(shù)繪制S曲線，即S線左邊的問題數(shù)等于該學(xué)生的得分數(shù)，依照每題的正答數(shù)繪制P曲線，即橫線上方的學(xué)生數(shù)等于該問題的正答人數(shù).

若為記分題，錄入S-P表的數(shù)據(jù)首先經(jīng)計算機處理后，自動轉(zhuǎn)換為0到1之間取任意值，即答對率yij，為錄入題目分數(shù)與題目總分的比值，即yij＝.系統(tǒng)對記分題的處理和客觀題類似，學(xué)生S按i各題答對率之和的高低自上而下排列，題目Pj按學(xué)生在該題答對率之和的高低自左到右排列，最后將s和p小數(shù)后第一位按四舍五入取整，再用同樣方法繪出S線和P線.

2.3 數(shù)據(jù)分析模塊

完成S-P表自動化處理后，系統(tǒng)將生成針對整個考試的整體評價參數(shù)和針對學(xué)生個體的評價參數(shù).

2.3.1整體評價參數(shù)

系統(tǒng)采用下列公式計算測試的整體評價參數(shù)即差異系數(shù)D＊［2］.

差異系數(shù)表示S曲線和P曲線的不一致程度的重要參數(shù).若差異系數(shù)D＊＜0.25，可認為測試問題有較好的等質(zhì)性.一般在綜合性測試中，差異系數(shù)D＊＝0.5為標準值，D＊＞0.6要注意.在小型測試中，差異系數(shù)D＊＝0.4為標準值，D＊＞0.5要注意.

2.3.2 個體評價參數(shù)

對于客觀題，系統(tǒng)分別計算學(xué)生注意系數(shù)CS（caution index for students）與問題注意系數(shù)CP（caution index for problems）［1，2］，來判斷學(xué)生或試題在反應(yīng)型中是否有異?，F(xiàn)象.當注意系數(shù)0.5＜CS（CP）≤0.75時，就要引起注意，在S-P表中以“！”標識，若注意系數(shù)超過0.75，在S-P表中以“！！”標識.但如果某些學(xué)生成績很好，其正答率超過85%，則可以認為該學(xué)生已經(jīng)達到學(xué)習(xí)目標，即使注意系數(shù)超過注意標準，也無須注意.為了更直觀地反映學(xué)生學(xué)習(xí)情況或試題的難易程度，本系統(tǒng)在已有研究［5］的基礎(chǔ)上，增加A＋類學(xué)生類型（劃分區(qū)間為學(xué)生正答率超過85%），共將學(xué)生分類診斷為7類，即A＋，A，A＊，B，B＊，C，C＊，問題分類診斷為4類，即 A，A＊，B，B＊.

對于記分題，系統(tǒng)分別計算學(xué)生鑒別指數(shù)DS（discrimination index for student）［7］和標準化考試中的指標 —— 問題鑒別指數(shù)DP（discrimination index for problem）.

式中s值代表學(xué)生Si各題答對率之和，PH代表參加測驗的高分組學(xué)生的答對率（占總體比例的27%），PL代表參加測驗的低分組學(xué)生的答對率（占總體比例的27%）.

當DS＞0.3，就應(yīng)引起注意，在S-P表中以“！”標識；DS＞0.5則應(yīng)特別注意，以“?。　睒俗R；DP≥0，則測驗項目正常；DP＜0，則不正常，在S-P表中以“?。　睒俗R.根據(jù)正答率和鑒別指數(shù)的分布情況，也對學(xué)生和問題進行診斷分類，同樣將學(xué)生分類診斷為7類 A＋，A，A＊，B，B＊，C，C＊；問題分類診斷為4類A，A＊，B，B＊.

3 應(yīng)用舉例

現(xiàn)運用一個具體的例子對改進后的S-P表法測評系統(tǒng)的使用作進一步說明.本文選取某中學(xué)的一次物理小測驗做整理（限于篇幅，隨機抽取10名學(xué)生的6道單項選擇題和5道記分題，記分題中P1，P2，P3，P4，P5的滿分值分別為8，10，10，10，12分），得到一個未經(jīng)處理的學(xué)生 －問題原始得分表（表2）.

表2 學(xué)生 －問題原始得分表

3.1 分析處理單項選擇題

對于單項選擇題，可采取傳統(tǒng)S-P表的0-1錄入方式，或選擇改進后的錄入方式，錄入“1”和字母A，B，C，D等.此處以錄入“1”和字母A，B，C，D等的情況為例，經(jīng)系統(tǒng)自動化分析處理后，得到S-P表如表3所示.

表3顯示，總體差異系數(shù)為0.43，表明此項目考核基本符合等質(zhì)性要求，學(xué)生在該考核項目的學(xué)習(xí)表現(xiàn)較穩(wěn)定.本例中，S線沒有較長的橫幅，說明學(xué)生的能力分布較正常，P線沒有較長的縱幅，說明題目的難易搭配較合理，各題目的注意系數(shù)均未超過注意標準，屬A類題，可以用來區(qū)分低成績者和其他學(xué)生.但是P4屬于容易題，應(yīng)重新調(diào)整其在試卷中的位置，學(xué)生S2正答率超過0.85，表現(xiàn)優(yōu)秀，屬于A＋類型，學(xué)生S4和S8均超過注意標準，屬于B＊類型，說明兩學(xué)生學(xué)習(xí)準備不充分，粗心大意，答錯了試卷中相對容易的題，教師應(yīng)激勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)并注意培養(yǎng)其“耐心”的品質(zhì).

點擊S-P表自動化處理菜單中的“分析單項選擇題作答情況”，系統(tǒng)即可生成表4.

表3 系統(tǒng)對單項選擇題分析處理

表4 學(xué)生誤答分析

教師可從此表中了解各題選項的干擾性大小以及學(xué)生對問題的反映分布情況.從表4可觀察到，題P3錯選C以及題P5錯選A的人數(shù)較多，這兩個選項的干擾性較大，教師需要加強學(xué)生辨析該方面知識的能力.

3.2 分析處理記分題

在S-P系統(tǒng)中選擇以非客觀題形式錄入數(shù)據(jù)，經(jīng)系統(tǒng)自動處理后，可得到如表5所示的S-P表.

表5 系統(tǒng)對記分題分析處理

4 結(jié)語

本次基于Excel VBA開發(fā)的S-P表法分析評價系統(tǒng)，分析范圍更廣，更具實用性，且操作簡單，便于在教師中推廣使用.但是在運用S-P表評價系統(tǒng)對教學(xué)進行評價時也存在一些局限性，比如，它只能按一個主題、一個單元地使用S-P表進行分析，不適合做大樣本數(shù)據(jù)的分析，它可對客觀題和記分題進行處理，也能較好地分析學(xué)生對單項選擇題的反映分布情況，但還不能將此推廣應(yīng)用于多項選擇題等.針對S-P表的小樣本分析局限性問題，教師可因勢利導(dǎo)，采取一一對應(yīng)的方式來應(yīng)對，即一個S-P表對應(yīng)一個班級學(xué)生的一個項目測評，這樣，既條理分明又一目了然.針對S-P表分析多項選擇題存在局限性的問題，主要在于學(xué)生多項選擇題的得分與對問題選項的反應(yīng)均存在多樣性，教師若不需要了解學(xué)生對問題選項的反應(yīng)分布，則可將其作為記分題來處理也未嘗不可.教學(xué)評價是一項系統(tǒng)的、繁復(fù)的工程，目前S-P表測評系統(tǒng)所給出的學(xué)生學(xué)習(xí)類型和問題類型分類標準是建立在前人研究的基礎(chǔ)上的，分類標準的再細化問題還有待繼續(xù)研究.

1 Sato Takahiro.The S-P Chart and the Caution Index.NEC Educational Information Bulletin 80-1，1980

2 傅德榮，章慧敏.教育信息處理.北京：北京師范大學(xué)出版社，2001.151～165

3 Chien Y.Dai，Jung-Kai Cheng，Jo-Kuang Sung，Chiu-pai Ho.An Applied Model of SP Chart in the Technological and Vocational Schools Entrance Examination.Nanyang Technological University，2005

4 Wen-Chih Chang，Hsuan-Che Yang，Timothy K.Shih，and Mao-Fan Li.Integrating IRT to Estimate Learning Ability with S-P Chart in Web Based Learning Environment.Lecture Notes in Computer Science，2008（5 328）：133～145

5 萬巖.S-P表在教學(xué)評價中的應(yīng)用及其計算機實現(xiàn)：［學(xué)位論文］.武漢：華中師范大學(xué)，2008

6 郭孝存，王文忠，那木拉，陶紅平.基于Excel VBA的S－P表試卷分析系統(tǒng)設(shè)計.陰山學(xué)刊，2011，25（2）：46～48

7 張曉晞，徐堅，張鑒.模糊S-P表在學(xué)生測驗結(jié)果評價中的應(yīng)用.北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報，2007，21（2）：4～6