TIMSS-A2008物理學(xué)業(yè)成就評價(jià)分析及其啟示

傅 嬌 熊建文

(華南師范大學(xué) 廣東 廣州 510006)

1 引言

TIMSS(Trends in International Mathematics and Science Study)是國際數(shù)學(xué)與科學(xué)成就發(fā)展趨勢研究，是由IEA(The International Association for the Evaluation of Educational Achievement)國際教育成就評估協(xié)會(huì)實(shí)施的一項(xiàng)國際比較研究項(xiàng)目[1]．它包含兩大系列的學(xué)生學(xué)業(yè)成就評價(jià)，一系列是以四年級(jí)和八年級(jí)學(xué)生為研究對象進(jìn)行數(shù)學(xué)和科學(xué)學(xué)業(yè)成就評價(jià)，每隔4年進(jìn)行一次；另一系列是以各國中學(xué)階段最高年級(jí)學(xué)生(一般為十二年級(jí))為對象進(jìn)行數(shù)學(xué)和物理學(xué)業(yè)成就評價(jià)，分別在1995年和2008年進(jìn)行了評價(jià)．TIMMS系列研究不僅受到各國教育界的高度重視，還在一些國家掀起教育改革的浪潮．

TIMSS Advanced 2008,簡稱TIMSS-A 2008是對中學(xué)階段最高年級(jí)學(xué)生進(jìn)行的數(shù)學(xué)和物理學(xué)業(yè)成就評價(jià)，這些學(xué)生的數(shù)學(xué)和物理學(xué)業(yè)成就關(guān)系到學(xué)生升學(xué)和未來發(fā)展，同時(shí)也關(guān)系到一個(gè)國家的科學(xué)能力以及經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力[2]．通過TIMSS-A 2008測評，參與國可以知道本國學(xué)生在國際背景下的學(xué)業(yè)成就，并由此改善教育政策和教學(xué)實(shí)踐．本文在TIMSS-A 2008物理學(xué)業(yè)成就評價(jià)框架的基礎(chǔ)上，分析了測試試題特點(diǎn)及其評分標(biāo)準(zhǔn)，以期對我國基礎(chǔ)教育的學(xué)業(yè)成就評價(jià)提供借鑒和參考．

2 TIMSS-A 2008物理學(xué)業(yè)測評框架

TIMSS-A 2008評價(jià)框架是在各參與國物理課程標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，由TIMSS&PIRLS研究中心經(jīng)過廣泛討論，反復(fù)修訂與審議后才確定下來，框架對評價(jià)的內(nèi)容范圍和認(rèn)知能力進(jìn)行了統(tǒng)一及詳細(xì)的說明．

2.1 內(nèi)容維度

內(nèi)容維度是對測評內(nèi)容范圍的明確界定，包括力學(xué)、電與磁、熱和溫度以及原子物理與核物理4個(gè)主題內(nèi)容，每一個(gè)主題又有對主題評價(jià)的具體目標(biāo)，這些目標(biāo)表明了測評期望學(xué)生在這些內(nèi)容領(lǐng)域中所要達(dá)到的行為要求和能力表現(xiàn)．

例如在電與磁這個(gè)主題中，TIMSS-A 2008物理學(xué)業(yè)成就測評期望學(xué)生達(dá)到的目標(biāo)有：

(1)用庫侖定理計(jì)算孤立帶電粒子之間的靜電力；預(yù)測帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的受力情況及運(yùn)動(dòng)路徑；

(2)證明對電路的徹底掌握，包括在簡單或復(fù)雜電路中對歐姆定律和焦耳定律的應(yīng)用；

(3)分析帶電粒子在磁場中受力情況，證明對電導(dǎo)體、電磁鐵和電磁感應(yīng)周圍磁場的理解，應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)和楞次定律解決問題；

(4)證明對電磁波的理解，通過波長和頻率來識(shí)別波的類型．

TIMSS-A 2008物理學(xué)業(yè)成就測評框架還確定了內(nèi)容維度各個(gè)主題所占的比例．其中對力學(xué)和電與磁這兩部分內(nèi)容的測評較多，各占了30%，而熱與溫度和原子物理與核物理占的比例各為20%[3]．

2.2 認(rèn)知維度

TIMSS-A 2008物理測評不僅僅要對物理內(nèi)容進(jìn)行檢測，同時(shí)還要測評學(xué)生所具備的認(rèn)知技能，在測試物理內(nèi)容時(shí)，要體現(xiàn)出對學(xué)生認(rèn)知能力的評價(jià)[4]．框架中的認(rèn)知維度描述了學(xué)生應(yīng)該達(dá)到的認(rèn)知水平．

認(rèn)知維度分為三個(gè)部分：一是理解，指學(xué)生對所學(xué)物理事實(shí)、方法、概念和過程等的掌握；二是應(yīng)用，指在簡單的情景中，學(xué)生能應(yīng)用所學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行問題表征和問題解決；三是推理，指在不熟悉或是更加復(fù)雜的問題中，利用所學(xué)知識(shí)來解決問題．

每一個(gè)認(rèn)知維度都劃分為若干個(gè)認(rèn)知層次，“理解”包括回憶、描述；“應(yīng)用”有聯(lián)系、利用模式、找出解決方法以及解釋說明；“推理”則包括分析、推廣、綜合、證明、假設(shè)和得出結(jié)論．而每個(gè)認(rèn)知層次都有相應(yīng)的行為描述，例如理解維度中的“回憶”的行為表現(xiàn)為：準(zhǔn)確表述科學(xué)事實(shí)、聯(lián)系、過程和概念；在相關(guān)背景下識(shí)別并應(yīng)用科學(xué)術(shù)語、符號(hào)，縮略符，單位以及數(shù)值．

測評中對三個(gè)認(rèn)知能力的考查比例也有描述，具體比例如表1所示．

表1 內(nèi)容維度和認(rèn)知維度的百分比

3 對應(yīng)不同基準(zhǔn)等級(jí)的物理測評試題

TIMSS-A 2008物理試題的設(shè)計(jì)是在框架確定的基礎(chǔ)上，為了能描述各個(gè)分?jǐn)?shù)點(diǎn)的學(xué)生成就水平，IEA采用了定錨法制定了三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)(國際平均標(biāo)準(zhǔn)分為500分)：先進(jìn)國際基準(zhǔn)(625分)，高等國際基準(zhǔn)(550分)和中等國際基準(zhǔn)(475)[5]．每個(gè)基準(zhǔn)都有相應(yīng)的知識(shí)和能力要求，不同的試題由于考查的知識(shí)和能力要求不同，就對應(yīng)不同的基準(zhǔn)．

(1)先進(jìn)國際基準(zhǔn)(625分)：這個(gè)基準(zhǔn)要求學(xué)生能夠把不同物理概念和定律聯(lián)系起來，并加以應(yīng)用來解決復(fù)雜的物理問題．具體說有以下方面：學(xué)生能通過對概念的理解，繼而推導(dǎo)、計(jì)算來解決問題；能夠從圖表中提取出有用的數(shù)據(jù)進(jìn)而加以利用；對力學(xué)概念和定律的應(yīng)用；復(fù)雜電路中的歐姆定律等等．

(2)高等國際基準(zhǔn)(550分)：這個(gè)基準(zhǔn)要求學(xué)生對基本的物理定律的掌握．包括對豎直方向上的圓周運(yùn)動(dòng)、彈簧的壓縮、物體碰撞和繩子拉力問題的解決，對原子及其原子核相對尺度的理解，放射性同位素半衰期問題，比熱容知識(shí)的應(yīng)用，對聲波現(xiàn)象的理解．

(3)中等國際基準(zhǔn)(475分)：此基準(zhǔn)主要針對的是日常生活中存在的一些物理知識(shí)，有對自由落體、圓周運(yùn)動(dòng)和波動(dòng)中的基本規(guī)律的應(yīng)用，對熱傳遞、溫室效應(yīng)和壓強(qiáng)的應(yīng)用，讀懂簡單的電路圖，知道不同電磁輻射和波長關(guān)系等．

例如題目：一個(gè)質(zhì)量為2.0 kg的物塊以2.5 m/s的水平速度向一個(gè)輕質(zhì)彈簧運(yùn)動(dòng)，彈簧的勁度系數(shù)為800 N/m．當(dāng)物塊撞到彈簧后，物塊的速度減小，并且彈簧被壓縮．彈簧壓縮的最大形變量是多少？(忽略摩擦和空氣阻力．)

這個(gè)題目在內(nèi)容主題上是力學(xué)的內(nèi)容，認(rèn)知層面屬于應(yīng)用，考查的是對物理碰撞和彈簧壓縮問題的理解和應(yīng)用，對應(yīng)成就水平，它應(yīng)該歸屬于高等國際基準(zhǔn)范圍．

4 測試試題的評分標(biāo)準(zhǔn)

測評中使用了兩種試題類型：多項(xiàng)選擇題(multiple-choice items)和建構(gòu)反應(yīng)試題(constructed-response items)．多項(xiàng)選擇題的分值為1分，它不需要學(xué)生提供解釋和支持性陳述，而且不太適合評估較為復(fù)雜的解釋和評價(jià)能力．建構(gòu)反應(yīng)試題是沒有提供待選項(xiàng)的，需要學(xué)生自己建構(gòu)答案．根據(jù)完成試題的性質(zhì)及所需的技能，建構(gòu)反應(yīng)試題的分值為1到2分[1]．

多項(xiàng)選擇題型和建構(gòu)反應(yīng)題型的評分處理方法是不一樣的．對于多項(xiàng)選擇題型，評價(jià)方法比較簡單．評分時(shí)會(huì)用數(shù)字1～5來分別表示選項(xiàng)A～E．而數(shù)字1～5所代表的分值就由該題目的正確答案決定，例如試題的正確答案為A，則數(shù)字1就代表了分值1，其他的數(shù)字的分值則為零．這樣不僅可以獲得學(xué)生在該題的得分情況，還可以知道學(xué)生選擇不同選項(xiàng)的概率，掌握學(xué)生整體情況．

學(xué)生在解答建構(gòu)反應(yīng)題目時(shí)，需要自己建構(gòu)答案．由于每個(gè)學(xué)生的思維方式不太一樣，導(dǎo)致學(xué)生的答案會(huì)有很多種類型．為了保證評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)與公正，每個(gè)建構(gòu)反應(yīng)題都有一個(gè)相應(yīng)的二維細(xì)目表評分指南，用來提供診斷信息和參考答案．在對測試學(xué)生進(jìn)行評分前，TIMSS對評分者還進(jìn)行了相應(yīng)的評分培訓(xùn)，保證了評分標(biāo)準(zhǔn)一致．

二維細(xì)目表中的一個(gè)維度是診斷性代碼，另一維是與代碼對應(yīng)的學(xué)生對題目的理解和解題情況．評分指南包括了學(xué)生正確解題，不完全正確解題以及完全錯(cuò)誤的情況，把學(xué)生解題時(shí)所用的方法、策略或通常發(fā)生的錯(cuò)誤等以答案樣本的形式呈現(xiàn)出來，給評分者提供重要的參考．

以上面出現(xiàn)的例題為例，這是一個(gè)分值為1的題目，對應(yīng)的評分指南如表2.

表2 評分指南

評分指南把學(xué)生在解題過程中常出現(xiàn)的情況羅列出來，并用代碼表示．評分時(shí)，把學(xué)生做題情況對應(yīng)到相應(yīng)的代碼中，這樣不僅可以知道學(xué)生在這道題中的得分情況，還能了解到學(xué)生在解答問題時(shí)的思維過程．

5 TIMSS-A 2008物理測評的啟示

TIMSS-A 2008物理測評是對中學(xué)階段最高年級(jí)學(xué)生進(jìn)行的學(xué)業(yè)成就評價(jià)，這些被試學(xué)生很有可能在將來會(huì)繼續(xù)學(xué)習(xí)物理，在我國與TIMSS-A 2008類似的評價(jià)有高考．通過上面的分析介紹，認(rèn)為有些值得我們借鑒和學(xué)習(xí)的地方．

(1)加強(qiáng)與課程標(biāo)準(zhǔn)的緊密度，完善考試大綱的內(nèi)容

TIMSS-A測評框架的制定是以各個(gè)參與國的課程標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)制定出來的，并且框架內(nèi)容詳盡而清楚，各個(gè)考核部分的比例均衡、明確，可以很好地指導(dǎo)測試命題的編制．我國高考考試大綱也是用來指導(dǎo)考試實(shí)施和試題編制的，但考試大綱并沒能很好的與課程標(biāo)準(zhǔn)保持一致[6]．比如有些省的考試大綱就不包括選修3-5的內(nèi)容，這就導(dǎo)致那個(gè)省份的很多高中物理課程不講授這些內(nèi)容，這樣會(huì)阻礙素質(zhì)教育的實(shí)施和課程標(biāo)準(zhǔn)的落實(shí)．所以在制定考試大綱之前，我們一定要詳細(xì)分析課程標(biāo)準(zhǔn)，使考試大綱與課程標(biāo)準(zhǔn)的價(jià)值取向相一致．

另外考試大綱對認(rèn)知能力要求的描述過于簡單粗糙，只用兩個(gè)級(jí)別來區(qū)分認(rèn)知水平的要求．考試大綱對內(nèi)容和能力考核比例沒做要求，這就導(dǎo)致歷年高考試卷考查的知識(shí)廣度不夠?qū)?，主要集中在力學(xué)和電磁學(xué)上，對其他內(nèi)容考查得太少；考查的認(rèn)知水平也大多還是低水平層次[7]．故我們要完善考試大綱的內(nèi)容，將要考核的內(nèi)容和認(rèn)知水平描述盡量詳細(xì)、明確，使命題者在命題過程中有依可循．

(2)促進(jìn)評價(jià)功能的多樣化

我國是考試大國，對物理學(xué)業(yè)成就評價(jià)有很多，但大多測驗(yàn)后只知道學(xué)習(xí)結(jié)果，比如成績、排名，不會(huì)對其進(jìn)行深入的分析研究，評價(jià)后也沒有分析學(xué)生存在的學(xué)習(xí)障礙，進(jìn)而改進(jìn)教學(xué)．這樣的評價(jià)就失去了其本質(zhì)，評價(jià)不僅要檢測學(xué)習(xí)情況，還應(yīng)起到診斷、導(dǎo)向等作用．

在我國要發(fā)揮評價(jià)的多樣化功能，首先對于每次評價(jià)，我們都要建構(gòu)相應(yīng)的評分標(biāo)準(zhǔn)指南．評分指南中可以用代碼來區(qū)分學(xué)生解題情況，常見的正確解題方法和不正確解題方法分別用不同的代碼表示，這樣每個(gè)代碼反映了學(xué)生的思維方式和水平．按照評分指南進(jìn)行評分后，統(tǒng)計(jì)分析這些代碼，就能了解學(xué)生解題情況，診斷學(xué)生學(xué)習(xí)障礙，并能根據(jù)這些信息從而改善物理課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)評價(jià)的診斷、反饋功能．其次要培養(yǎng)專業(yè)的評價(jià)分析人員．對評價(jià)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)障礙是個(gè)復(fù)雜的過程，只有專業(yè)的評價(jià)者才能正確地分析出學(xué)生的情況，診斷學(xué)習(xí)效果，發(fā)現(xiàn)問題所在．另外建立一個(gè)完善的反饋機(jī)制．反饋機(jī)制是能根據(jù)評價(jià)結(jié)果，提出改善教學(xué)、促進(jìn)課程發(fā)展的措施．同時(shí)可以將歷年評價(jià)結(jié)果進(jìn)行比較，分析教學(xué)實(shí)施效果及課程改革的發(fā)展趨勢，這樣能使評價(jià)結(jié)果得到更廣泛深入的研究和利用．

參考文獻(xiàn)

1 Alka Arora ect.TIMSS Advanced 2008 Technical Report [EB/OL].http://timssandpirls.bc.edu/timss_advanced/tr.html/,2009

2 Pierre Foy,Alka Arora.TIMSS Advanced 2008 User Guide for the International Database[EB/OL].http://timssandpirls.bc.edu/timss_advanced/idb.html,2009

3 田慧生，王連照.國際學(xué)生學(xué)業(yè)成就評價(jià)項(xiàng)目比較研究.教育發(fā)展研究，2008(20)：37～40

4 Robert A.Garden ect.TIMSS Advance 2008 Assessment frameworks [EB/OL].http://timssandpirls.bc.edu/timss_advanced/frameworks.html, 2006

5 Ina V.S.Mullis,Michael O.Martin ect. TIMSS Advanced 2008 International Report[EB/OL].http://timssandpirls.bc.edu/timss_advanced/ir.html,2009

6 雷新勇.基于標(biāo)準(zhǔn)的教育考試.上海：科學(xué)教育出版社，20011.8

7 羅瑩，郭晨躍，李勇.高考物理命題的一致性研究及其對物理教育的啟示.課程·教材·教法，2012，32(11):105～111