填空題評分數(shù)字化探索的實證研究

羅瑩 郟超超 李列明

填空題評分數(shù)字化探索的實證研究

羅瑩 郟超超 李列明

互聯(lián)網(wǎng)與信息處理技術的快速發(fā)展給現(xiàn)代教育的進步與改革提供了強有力的技術支持，這些技術大大改變了科學教育的教學方法和測量形式。選擇題已被證實可以實現(xiàn)計算機評分。填空題和選擇題雖然有著一些共同的特點，但兩種題型并不能簡單地相互取代。本文對日常教學測量中利用電腦評分填空題進行了教學實踐研究，結果顯示填空題與選擇題都可以實現(xiàn)計算機評分。在此基礎上，文章對填空題評分數(shù)字化過程中存在的問題進行了分析，比較了測量相同物理內(nèi)容時選擇題與填空題測量正確率的差別，并給出了解決填空題數(shù)字化存在問題的建議。

填空題；數(shù)字化；電腦閱卷

一、前言

利用現(xiàn)代科學技術手段提高教學質(zhì)量和學習效率，是當前教育改革的重要內(nèi)容之一。隨著網(wǎng)絡和信息處理技術日新月異的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)給現(xiàn)代教育的進步與改革提供了強有力的技術支持，也為我們的學習和生活提供了一個內(nèi)容越來越豐富的平臺。其中網(wǎng)絡輔助教學——不管是課件設計、試題上傳、在線交流還是教學視頻共享，都為師生提供了方便。有些學校開通了網(wǎng)上教學平臺，學生課后可以通過網(wǎng)校進行學習，與教師進行在線交流，以進一步幫助學生學習。而對于一些主干課程，特別是數(shù)學、物理等理科課程，需要學生通過大量的練習才能掌握，因而課后作業(yè)和常規(guī)測試相對較多，對于這些課程的教師而言，作業(yè)批改、試卷評分的任務非常繁重。借助互聯(lián)網(wǎng)技術，教師在教學過程中可以實現(xiàn)師生間快速、方便地溝通與交流，也可以實現(xiàn)對學生的作業(yè)批改和試卷評分，大大提高了教學效率。

不過，目前，日常教學中使用的、能夠?qū)崿F(xiàn)計算機評分的測試題只有選擇題，顯然測量工具的形式過于單一。為此，本文通過對填空題評分的數(shù)字化探索，力圖豐富計算機評分的測量工具的形式，以期能夠更好地利用網(wǎng)絡技術來評價和跟蹤學生的學習過程。

二、選擇題與填空題的功能比較

既然計算機已經(jīng)能夠?qū)x擇題進行評分，還有必要實現(xiàn)計算機對填空題的評分嗎？能否用選擇題代替填空題？前者答案是肯定的，后者答案是否定的。這是因為，填空題和選擇題二者具有各自的特點和功能。填空題和選擇題作為試題呈現(xiàn)的兩大形式，有著某些共同的特點，如其試題的長度短小精悍，考查目標集中，答案簡短、明確、具體，不必填寫解答過程，評分客觀、公正、準確，等等。[1]

但是，填空題和選擇題在教育測量中有著各自不同的特點和功能。

選擇題具有嚴謹性強、信息量大、有猜測性等特點。選擇題在單位時間內(nèi)題量多、覆蓋面廣，有利于評價考生的知識范圍以及理解、分析、認識問題的能力，但不易于測量綜合、評價兩級認知目標。[2]其特點和功能主要為：（1）選擇題能在較大的知識范圍內(nèi)，實現(xiàn)對基礎知識、基本技能和基本思想方法的考查；（2）選擇題能比較準確地測試考生對概念、規(guī)律、性質(zhì)、公式的理解和掌握程度；（3）在一定程度上，選擇題能有效地考查學生的邏輯推理能力、空間想象能力以及靈活運用數(shù)學工具解決物理問題的能力（但要求一般不會太高）；（4）選擇題具有客觀性強、檢測的信息度高的優(yōu)點。[3]

不同于選擇題，填空題則具有以下特點。（1）填空題沒有備選項，故解答時既沒有誘誤的干擾，也沒有提示的幫助。這對考生獨立思考和求解，在能力要求上相對較高。長期以來，填空題的答對率一直低于選擇題的答對率，也許這就是一個重要的原因。（2）填空題的結構，往往是在一個正確的命題或斷言中，抽去其中的一些內(nèi)容（既可以是條件，也可以是結論），留下空位，讓考生獨立填上，考查方法靈活。（3）填空題只要填寫結果，省略過程，而且所填結果應力求簡練、概括和準確。

填空題的考點少、目標集中。填空題是介于選擇題與解答題之間的題型，具有其他題型不能替代的特點；能夠有效地考查學生自主的閱讀能力、觀察能力、分析能力和計算能力。填空題的這些功能是選擇題無法直接考查的。填空題不能取代傳統(tǒng)的選擇題，而是提供了一種額外的測試工具。一份試卷應包含多種試題形式，填空題也可以且應該是它們當中的一種。[4]以上分析顯示，盡管填空題和選擇題在某些方面有著共同的特點，但兩種題型是不能簡單地互相取代的，它們各自有其獨特的教學評價功能。

三、填空題評分數(shù)字化的實現(xiàn)方式研究

1.填空題評分數(shù)字化的實現(xiàn)方式

目前，國內(nèi)外對于填空題評分的數(shù)字化主要集中在英語教學中利用電腦批改填空題。[5]在計算機批改英文填空題的相關研究中，不僅探討了填空題的形式，也證實了電腦批改的結果與傳統(tǒng)的人工批改方式具有較高的相關性。但是，對于科學課程的教學中，有關填空題電腦批改的研究成果卻微乎其微。

本研究在清華大學李列明老師進行基于互聯(lián)網(wǎng)物理課程十年教學實踐的基礎上，分析研究提出了填空題評分數(shù)字化的實現(xiàn)方式所必須遵從的兩個原則：

（1）填空題的答案要求為數(shù)值，這樣電腦評分更為方便，更容易規(guī)范；

（2）對于答案的數(shù)值輸入給定要求，如數(shù)據(jù)的輸入采用由-1到1之間的數(shù)乘上10的n次方，并對每道題規(guī)定了有效數(shù)字的位數(shù)。

2.數(shù)值化填空題的實測結果與分析

為了比較計算機評分數(shù)值化填空題與選擇題之間的差別，本研究選擇了涉及不同內(nèi)容的、考查相同知識點的選擇題和填空題，對其實測后電腦評分的結果進行比較，以研究電腦批改填空題的可行性。首先采用網(wǎng)上作業(yè)的形式進行實測，每個學生同時參與填空題和選擇題的測試。在課堂教學前對學生進行的測試稱為預習；在課堂教學后對學生進行的測試稱為練習。

選取的考查相同知識點的選擇題和填空題的知識內(nèi)容及其實測結果，如表1所示。

表1 相同知識點的選擇題和填空題的知識內(nèi)容及其實測結果

表1中數(shù)據(jù)顯示，12道試題的平均結果顯示，預習時選擇題的正確率比填空題高18%，練習時選擇題的正確率也比填空題高出18%。就各題來看，多數(shù)的選擇題正確率高于填空題，問題2、3、9、11的選擇題正確率比填空題高出30%多，而問題7、8則為選擇題和填空題的正確率相差不大；問題12的選擇題正確率低于填空題。分析原因，我們可以發(fā)現(xiàn)，問題2、3、9、11、12在選擇題和填空題中涉及的物理內(nèi)容雖然是同一個知識點，但兩種類型試題考查的角度和概念的深度不同。問題2、3、9、11選擇題考查的概念的理解深度比填空題淺，而問題7、8選擇題考查的兩相干波疊加的概念比填空題考查得深些，故而有上述現(xiàn)象。也就是說，總體上講，相同知識內(nèi)容的選擇題的平均正確率要高于填空題，這與人工評分填空題的結果是一致的。通常來講，選擇題比填空題易回答，因為選擇題是在選項中選擇，有猜對的幾率，而填空題則沒有參考，需要答題者更多的思考。

比較預習和練習的正確率我們發(fā)現(xiàn)：課堂教學后，對于12個相同的知識點測量的結果顯示，選擇題的正確率提高了近5%（練習平均正確率55%與預習平均正確率50.8%的差），同樣填空題的正確率也提高了近5%左右（練習平均正確率73.4%與預習平均正確率68.1%的差）。這說明，用數(shù)字填空題測量教學效果與選擇題的測量結果是一致的。分析表1中的數(shù)據(jù)，去掉上面選擇題和填空題考查的物理內(nèi)容的角度和概念深度不同的問題，將剩余的問題，即第1、4、5、6和10題共5道問題的測量結果平均，得到對于填空題預習的正確率為47.33%、練習為53.25%；對于選擇題預習的正確率為63.27%、練習為70.93%。這表明，經(jīng)過課堂教學之后，選擇題的平均正確率增加了近6%，填空題的平均正確率增加了近7%，基本相一致。

以上的分析顯示，填空題的數(shù)字化是可行的，填空題和選擇題一樣，都可以用計算機進行評判。

3.填空題評分數(shù)字化后存在的問題及其解決方法

對實測的數(shù)據(jù)進行詳細分析后我們發(fā)現(xiàn)，填空題的正確率較低，與其數(shù)字化有一定的聯(lián)系。下面探討填空題數(shù)字化后存在的問題，以及針對這些問題的可能的校正策略和方法。

我們以某校學生的物理課程網(wǎng)上作業(yè)數(shù)據(jù)為主要分析對象，分析研究計算機評分填空題時可能產(chǎn)生的問題。這些數(shù)據(jù)的樣本為88人，共計33道數(shù)字化填空題，內(nèi)容涉及力學、振動與波、熱學以及現(xiàn)代物理等。

通過對該學期課程學生網(wǎng)上作業(yè)數(shù)據(jù)的分析，概括起來，計算機評分填空題時存在以下兩種問題。

（1）學生對數(shù)值輸入要求沒有細讀；

（2）學生對有效數(shù)字的要求沒有注意；

（3）學生在計算過程中所用常量的數(shù)值出現(xiàn)差異等。

（1）學生猜答案。有些題目的答案比較簡單，可能剛好為1等特殊數(shù)字，而學生碰巧猜對了。當然這種情況發(fā)生的概率不高，基本不會對平均正確率產(chǎn)生多大影響。

（2）學生應用的物理公式不對，但是答案碰巧一樣。

（1）對于問題1，可將學生的答案進行修正，把由于沒有按照規(guī)定輸入答案而實質(zhì)上是正確的答案進行統(tǒng)計，然后對填空題的答案進行處理，最后得到學生由于輸入格式原因?qū)е伦鲥e的平均比例，如表2所示：

表2 學生填空題習題由于輸入格式原因?qū)е伦鲥e的平均比例

表2的數(shù)據(jù)顯示，計算機評分數(shù)字填空題時，由于學生粗心，忽略有效數(shù)字的要求或者不按電腦要求的方式輸入而導致答錯的平均比例為3.57%。這個出錯率也間接地證明了數(shù)字化填空題是能夠測量學生的學習情況的，出錯字處在可以接受的范圍內(nèi)。若要減少這樣的錯誤，則在數(shù)字化的填空題設計上要盡量明確關于回答問題的格式要求，盡可能地將回答問題的方式規(guī)范化。

（2）對于問題2，即答案正確是否表示學生計算過程正確，還是學生可能猜對了答案，可以采用將一個題目分為多個小題，盡量做到每一個空對應一步計算過程，這樣就可以看出學生在哪一步出現(xiàn)問題，如果每空都對，則表明計算過程無誤。

四、結論與思考

（一）填空題評分數(shù)字化的可行性

以上的研究實踐和分析探討說明填空題的數(shù)字化是可行的，與選擇題一樣都可以用計算機進行評判。選擇題和數(shù)值化填空題的對比實測數(shù)據(jù)顯示：考查相同知識內(nèi)容的選擇題的正確率要高于填空題的正確率，這個結果和通常所認為的“填空題比選擇題難”的觀點是一致的。課堂教學前后的實測數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過課堂教學后，選擇題和填空題的預習正確率和練習正確率之差均在5%~7%之間。5%~7%之間相差2%，而2%則在實測誤差范圍之內(nèi)，所以可以認為，用選擇題和填空題分別以相同的角度和深度考查經(jīng)過課堂教學后的同樣的物理概念，其作用和效果是相同的。

（二）對設計數(shù)字化填空題的建議

本研究也顯示，填空題的數(shù)字化實踐過程還有待完善，例如會由于學生輸入不符合要求而出現(xiàn)誤判等。綜合以上的研究與實踐，要想實現(xiàn)填空題評分數(shù)字化，可以在命題和學生回答問題兩個方面采取相應措施。

1.在填空題命題方面，應盡可能地對試題進行規(guī)范化。包括：

（1）填空題的答案應盡可能為數(shù)值，這樣使得計算機能夠閱讀、評判。

（2）填空題答案為數(shù)值時，應注意在題目中給出準確的有效數(shù)字要求，規(guī)定數(shù)字輸入的規(guī)范。如：數(shù)據(jù)的輸入采用科學計數(shù)法（由-1到1之間的數(shù)乘上10的n次方），并對每道題規(guī)定有效數(shù)字的位數(shù)。

（3）題目計算涉及常數(shù)時，在題干給出物理常數(shù)的值，如重力加速度g等。

（4）設計填空題時，可以采用將一個問題分為多個小問題的方式，盡量做到每一個空對應一步計算過程，這樣可以看出學生在哪一步出現(xiàn)問題，如果每空都對，則表明計算過程無誤。

2.在學生回答問題方面，幫助學生明確任務和要求，增加回答問題時需要的技能。例如：

（1）明確告知學生填空題回答輸入要求的格式，使其嚴格按照要求輸入答案；

（2）對回答填空題必須需要的知識，如科學計數(shù)法等，給予學生適當?shù)难a充。

除此之外，在計算機評分方面，我們可以進一步開發(fā)計算機對填空題答案的判斷力，提高其辨別答案的能力。在此基礎上，也可以引入答案非數(shù)字的、其他形式的數(shù)字化填空題。以進一步增加數(shù)字化填空題的功能。

［1］牛愛玲，李士成.評析填空題的特點、功能及解法［J］.高中數(shù)理化（高三版），2008（4）：5～8.

［2］張曉濤，馬秀誼.選擇題的測試功能及其適用性分析［J］.中國考試，2008（2）：38～43.

［3］高考物理選擇題解題技巧.江蘇省豐縣宋樓中學高三物理組［EB/OL］.http://www.fxslzx.com/Article_Show. asp？ArticleID=606.

［4］Bensoussan，Marsha，Ramraz，Rachel.The Fill-In Test:Combining Multiple-Choice and Modified Cloze Techniques to Test English as a Foreign Language Reading Comprehension［D］.UniversityofHaifa，1982.

［5］Heinz，Peter J.Towards Enhanced Second Language ReadingComprehensionAssessmentComputerizedversusManualScoringofWrittenRecallProtocols［J］.ReadinginaForeign Language，2004（16）:97～124.

責任編輯/王彩霞

G424.75

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1674-1536（2014）08-0053-04

羅 瑩/北京師范大學物理系副教授，博士。（北京 100875）

郟超超/北京師范大學教育部基礎教育評價中心助理研究員，碩士。

李列明/清華大學物理系副教授，博士。