數(shù)感發(fā)展水平測評(píng)工具的設(shè)計(jì)與分析

閆云梅?龍娟娟

【摘 要】數(shù)感是人的一種基本的數(shù)學(xué)素養(yǎng)，近年來受到數(shù)學(xué)教育工作者的廣泛重視。2001年“數(shù)感”一詞出現(xiàn)在《全日制義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》中，時(shí)隔20年，我國學(xué)生數(shù)感發(fā)展水平的現(xiàn)狀如何？本文采用水平評(píng)價(jià)的方式，在分析數(shù)感內(nèi)涵和數(shù)感主要行為表現(xiàn)的基礎(chǔ)上，確定了評(píng)價(jià)數(shù)感的主要內(nèi)容和觀測點(diǎn)，開發(fā)設(shè)計(jì)了低年級(jí)學(xué)生數(shù)感發(fā)展水平測評(píng)工具。經(jīng)檢驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到測量學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，是一份科學(xué)的試卷。通過對(duì)300名學(xué)生的測試，得出一些初步的結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】測評(píng)工具 數(shù)感 小學(xué)低年級(jí)

一、問題的提出

《全日制義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》中將“數(shù)感”作為核心概念之首，自此，“數(shù)感”成為我國數(shù)學(xué)教育工作者耳熟能詳?shù)男g(shù)語，有關(guān)培養(yǎng)學(xué)生數(shù)感的方法與策略也應(yīng)運(yùn)而生。時(shí)隔20年，我國學(xué)生數(shù)感發(fā)展水平的現(xiàn)狀又是怎樣呢？筆者在中國知網(wǎng)上輸入“數(shù)感培養(yǎng)的策略”，共檢索到510條結(jié)果，而輸入“數(shù)感發(fā)展現(xiàn)狀”，則只檢索到21條結(jié)果。從兩項(xiàng)數(shù)據(jù)的對(duì)比可以看出，雖然教育工作者注重了數(shù)感的培養(yǎng)，但有關(guān)數(shù)感的評(píng)價(jià)還沒有得到應(yīng)有的重視。究其原因，一方面是由于數(shù)感雖然易于理解，但是很難界定;另一方面是我國對(duì)于數(shù)感水平的評(píng)估缺少明確的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的測評(píng)工具。因此，筆者試圖依據(jù)表現(xiàn)性評(píng)價(jià)的理論，開發(fā)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)學(xué)生數(shù)感發(fā)展水平的測評(píng)工具，以期更全面、客觀地了解學(xué)生數(shù)感發(fā)展水平的現(xiàn)狀。

二、小學(xué)生數(shù)感發(fā)展測評(píng)工具設(shè)計(jì)的理論依據(jù)

為了保證測評(píng)工具設(shè)計(jì)的科學(xué)性與普適性，我們以《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》中對(duì)“數(shù)感”的表述為依據(jù)：數(shù)感主要是指關(guān)于數(shù)與數(shù)量、數(shù)量關(guān)系、運(yùn)算結(jié)果估計(jì)等方面的感悟。筆者認(rèn)為，這里的“感悟”包含三方面內(nèi)容：數(shù)及數(shù)與數(shù)之間的關(guān)系、數(shù)量及數(shù)量之間的關(guān)系、問題解決（含運(yùn)算結(jié)果估計(jì)等）。

史寧中教授在《基本概念與運(yùn)算法則》一書中指出，數(shù)學(xué)的本質(zhì)是：在認(rèn)識(shí)數(shù)量的同時(shí)認(rèn)識(shí)數(shù)量之間的關(guān)系，在認(rèn)識(shí)數(shù)的同時(shí)認(rèn)識(shí)數(shù)之間的關(guān)系?；诖?，“數(shù)及數(shù)與數(shù)之間的關(guān)系”“數(shù)量及數(shù)量之間的關(guān)系”“問題解決”全面涵蓋了數(shù)感所涉及的內(nèi)容，可作為數(shù)感測評(píng)內(nèi)容維度的一級(jí)指標(biāo)。

在此基礎(chǔ)上，只有將上述三方面的“感悟”轉(zhuǎn)化為具體的行為表現(xiàn)，才能進(jìn)行數(shù)感的水平測評(píng)。那么，數(shù)感的主要表現(xiàn)是什么呢？

在《全日制義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》中，對(duì)數(shù)感的主要表現(xiàn)給出了這樣的描述：理解數(shù)的意義;能用多種方法表示數(shù);能在具體的情境中把握數(shù)的相對(duì)大小關(guān)系;能用數(shù)來表達(dá)和交流信息;能為解決問題而選擇適當(dāng)?shù)乃惴?能估計(jì)運(yùn)算的結(jié)果，并對(duì)結(jié)果的合理性做出解釋。

綜合《全日制義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》中數(shù)感的主要表現(xiàn)以及不同學(xué)者的觀點(diǎn)，筆者對(duì)數(shù)感測評(píng)內(nèi)容維度框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)。（詳見表1）

三、小學(xué)生數(shù)感測評(píng)主要觀測點(diǎn)與雙向細(xì)目表

有了測評(píng)框架，我們又在每個(gè)二級(jí)指標(biāo)下，進(jìn)行了主要觀測點(diǎn)的設(shè)計(jì)，用以研制測評(píng)試題。

1. 多種方法表示（表征）數(shù)

（1）數(shù)的多模型表征——用小棒、計(jì)數(shù)器等不同的模型表示數(shù);

（2）數(shù)的多模式表征——用不同的算式表示數(shù)，如50=25+25=10+10+10+10+10=60-10=70-20=100-50=10×5=2×25=…

2. 辨認(rèn)或表示數(shù)與數(shù)之間的關(guān)系

（1）數(shù)與數(shù)之間相差關(guān)系的辨認(rèn);

（2）對(duì)數(shù)自身特征的認(rèn)識(shí)，如平方數(shù)的辨認(rèn)。

3.估計(jì)數(shù)量的多少

（1）自選標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)整齊排列的物品數(shù)量的估計(jì);

（2）給出標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)無序排列的物品數(shù)量的估計(jì)。

4.估測物體的大小（包括長度、面積、質(zhì)量等）

（1）根據(jù)給出的標(biāo)準(zhǔn)估測物體的長短;

（2）根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)估測物體的質(zhì)量或長短。

5.辨認(rèn)或表示數(shù)量之間的關(guān)系

（1）發(fā)現(xiàn)并描述兩個(gè)（三個(gè)）數(shù)量間的相差關(guān)系;

（2）發(fā)現(xiàn)并描述數(shù)量間的倍數(shù)關(guān)系。

6.用數(shù)表達(dá)和交流信息

（1）根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活情境提取數(shù)學(xué)信息進(jìn)行交流;

（2）根據(jù)統(tǒng)計(jì)圖提取數(shù)學(xué)信息進(jìn)行交流，并關(guān)注到數(shù)量之間的關(guān)系。

7.為解決問題選擇適當(dāng)?shù)乃惴?/p>

（1）在計(jì)算題中根據(jù)數(shù)的特征選擇合適的算法;

（2）在實(shí)際問題中根據(jù)數(shù)的特征和問題情境選擇合適的方法（估算、計(jì)算或推理）解決問題。

8.估計(jì)運(yùn)算的結(jié)果，并對(duì)結(jié)果的合理性做出解釋

（1）估計(jì)算式的結(jié)果;

（2）用估算解決問題，并根據(jù)數(shù)的特征和情境做出解釋。

通過上述觀測點(diǎn)的確定，可以從不同角度了解學(xué)生數(shù)感發(fā)展的狀況，力求對(duì)學(xué)生做出全面客觀的評(píng)價(jià)。

在認(rèn)知維度方面，本測評(píng)工具不是單純依賴正確或錯(cuò)誤做出評(píng)判，而是根據(jù)學(xué)生作答情況，采用水平評(píng)價(jià)的方式，依據(jù)試題的難易度、開放度及學(xué)生試測過程中的表現(xiàn)，將試題分為水平1、水平2和水平3三個(gè)層次，水平3的難度最大。（詳見表2）

在題型設(shè)計(jì)方面，本測試設(shè)計(jì)選擇題、填空題、簡答題和解決問題共四個(gè)類型26道題目。其中簡答題和解決問題，根據(jù)學(xué)生的表達(dá)情況進(jìn)行水平判定，大多設(shè)計(jì)為水平2或水平3的題目;填空題和選擇題，大多設(shè)計(jì)為水平1或水平2的題目。

四、小學(xué)生數(shù)感發(fā)展水平的評(píng)價(jià)

為了便于統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，測試采用先進(jìn)行水平判定再賦值計(jì)分的方式。水平1的題目，根據(jù)學(xué)生作答情況分為水平A和水平B，分別計(jì)0分和1分;水平2的題目分為A，B，C三個(gè)水平，分別計(jì)0、1、2分，同理，水平3的題目根據(jù)學(xué)生作答情況分別計(jì)0、1、2、3分。

為了統(tǒng)一水平判定標(biāo)準(zhǔn)，每道試題都有明確的評(píng)價(jià)量規(guī)。先根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不同水平的劃分，再根據(jù)預(yù)測試中學(xué)生的作答情況進(jìn)行調(diào)整，最終以描述加案例的方式形成每道題的評(píng)價(jià)量規(guī)，便于教師評(píng)價(jià)使用。

案例一：選擇題

8.我們把樹干一周的長度叫做“樹圍”，圖1中的大樹被7個(gè)成年人合抱，你估計(jì)這棵樹的樹圍大約是（）米。

A.30 ? ? ? ? ? ?B.10 ? ? ? ? ? ?C.7 ? ? ? ? D.4

此題測試目的是測試學(xué)生能否根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)估測物體的長短，了解現(xiàn)實(shí)情境中數(shù)量的實(shí)際意義，為水平2的題目。

評(píng)價(jià)量規(guī)：

水平A：選A或D，說明學(xué)生對(duì)每個(gè)人1庹的長度缺乏清晰的認(rèn)識(shí)。

水平B：選C，說明學(xué)生對(duì)每個(gè)人1庹的長度有一定認(rèn)識(shí)，但不能依據(jù)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理的估。

水平C：選B，說明學(xué)生對(duì)每個(gè)人1庹的長度有一定認(rèn)識(shí)，并能依據(jù)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理的估測。

案例二：解決問題

23.學(xué)校組織三、四年級(jí)學(xué)生看電影，三年級(jí)有426人，四年級(jí)有313人。

影院有700個(gè)座位，你覺得這些座位夠坐嗎？請(qǐng)你用自己喜歡的方式（畫圖、算式、文字表達(dá)等）說明你的理由。

此題測試目的是測試學(xué)生能否依據(jù)問題情境和數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行靈活處理，估計(jì)運(yùn)算的結(jié)果并做出合理的解釋。

評(píng)價(jià)量規(guī)：

水平A：不作答或方法完全不正確。

水平B：沒有估算意識(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)沒有處理，采用計(jì)算的方法做出正確的判斷。（如圖2）

水平C：有估算的意識(shí)和方法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理并做出正確判斷，但方法不夠簡潔。（如圖3）

水平D：有估算的意識(shí)，能結(jié)合情境對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用簡潔的方法做出正確的判斷。（如圖4）

五、數(shù)感表現(xiàn)性評(píng)價(jià)測評(píng)工具的項(xiàng)目分析

本研究項(xiàng)目分析的主要內(nèi)容包括難度、鑒別度、獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)、信度和效度分析，調(diào)研人員為區(qū)域內(nèi)9所學(xué)校中隨機(jī)選擇的300名三年級(jí)學(xué)生（原二年級(jí)學(xué)生，因特殊原因，測試時(shí)間推遲到三年級(jí)開學(xué)）。

（一）難度和鑒別度指數(shù)

難度指的是本測量問卷的難易程度。一般而言，一份較佳的成績測驗(yàn)應(yīng)是大部分的試題的P值介于0.2至0.8之間。

鑒別度表示的是高分組答對(duì)的百分比與低分組答對(duì)百分比的差異值，主要目的是判別試題是否具有區(qū)別受試者能力高低的功能。一般認(rèn)為，鑒別度指標(biāo)值介于-1和1之間，當(dāng)為負(fù)值時(shí)表示該題不具鑒別度，當(dāng)為正值時(shí)且數(shù)值越大表示該題的鑒別度越高，最好在0.3以上。

結(jié)果顯示，本測試共26題，有21道題的難度在0.2至0.8之間，26道題的鑒別度指標(biāo)值均為正值且其中19道題的鑒別度在0.3以上?？梢钥闯?，本測試題難易適中，試題的鑒別度較好。

（二）臨界比

項(xiàng)目分析的判別指標(biāo)中，需要求出問卷個(gè)別題項(xiàng)的決斷值——CR值（又稱臨界比），最常用的是臨界比值法，此法又稱為極端值法。本研究測驗(yàn)總分為56分，將測驗(yàn)總分區(qū)分出高分組（≥41分）和低分組（≤31分），采取SPSS獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，求出高、低兩組在每個(gè)題項(xiàng)的平均數(shù)差異的顯著性。在量表項(xiàng)目分析中，若采用極端值的臨界比，一般將臨界比值的t統(tǒng)計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)為3.000，若是題項(xiàng)高、低分組差異的t統(tǒng)計(jì)量小于3.0000，則表示題項(xiàng)的鑒別度較差。

依據(jù)決斷值的指標(biāo)來判別，24道題的t值均大于3.0000，只有2道題的t值小于3.0000，說明此測試卷的鑒別度較好。

（三）信度

信度系數(shù)在項(xiàng)目分析中，可作為同質(zhì)性檢驗(yàn)的指標(biāo)之一。信度代表量表的一致性或穩(wěn)定性，一般采用克隆巴赫α系數(shù)。一般認(rèn)為，0.50≤α系數(shù)<0.60，表示可以接受;0.60≤α系數(shù)<0.70，表示尚佳;0.70≤α系數(shù)<0.80，表示佳，信度高;0.80≤α系數(shù)<0.90，表示甚佳，信度很高;α系數(shù)≥0.90，表示非常好。

按照分量表信度指標(biāo)值的判別準(zhǔn)則，此次測試的“數(shù)及數(shù)與數(shù)之間的關(guān)系”“數(shù)量及數(shù)量之間的關(guān)系”“問題解決”三個(gè)維度的信度分別為0.614、0.604和0.615，屬于尚可，可以接受;總的測試卷信度為0.815，表示該測試卷整體信度很高。

（四）效度

所謂效度，指的是能夠測得該測驗(yàn)所欲測心理或行為特質(zhì)到何種程度。本研究效度主要采取建構(gòu)效度，采用KMO統(tǒng)計(jì)量來判別題項(xiàng)間是否適合進(jìn)行因素分析。一般認(rèn)為，當(dāng)KMO指標(biāo)值大于0.80，表示題項(xiàng)變量間的關(guān)系是良好的，適合進(jìn)行因素分析。

此次測試的KMO值等于0.822，表示題項(xiàng)變量間的關(guān)系是良好的;Bartlett球形檢驗(yàn)的近似卡方分布為1252.652，自由度為325，顯著性概率值p=0.000<0.05，達(dá)到顯著性水平。

六、結(jié)論

1.本測試完成了低年級(jí)學(xué)生數(shù)感發(fā)展水平測評(píng)工具的設(shè)計(jì)與分析，在對(duì)整個(gè)測評(píng)工具的項(xiàng)目分析中得出，該工具的難度、鑒別度、獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)、信度和效度分析均達(dá)到測量學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，是一份科學(xué)的試卷。

2.通過水平評(píng)價(jià)的方式發(fā)現(xiàn)，不同學(xué)校學(xué)生數(shù)感發(fā)展水平在低年級(jí)已經(jīng)呈現(xiàn)出顯著差異，這說明盡管數(shù)感有先天的成分，但學(xué)生數(shù)感的發(fā)展與學(xué)校教育有密切的關(guān)系，低年級(jí)是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)感的關(guān)鍵期。

3.學(xué)生數(shù)感的發(fā)展水平與性別無關(guān)。

4.學(xué)生所有水平1試題滿分率的平均值為82.8%，水平2和水平3試題滿分率的平均值分別為55.3%和26.6%，說明該區(qū)域低年級(jí)學(xué)生數(shù)感發(fā)展尚處于中等水平，還有很大的成長空間。

5.學(xué)生在“數(shù)及數(shù)與數(shù)之間的關(guān)系”方面的滿分率明顯高于“數(shù)量及數(shù)量之間的關(guān)系”的滿分率，反映出“數(shù)量及數(shù)量關(guān)系”的學(xué)習(xí)沒有得到應(yīng)有的重視。在“問題解決”方面的滿分率最低，說明學(xué)生在實(shí)際情境中應(yīng)用數(shù)感靈活解決問題的能力有待提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]史寧中.基本概念與運(yùn)算法則[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2]吳明隆.問卷統(tǒng)計(jì)分析實(shí)務(wù)——SPSS操作與應(yīng)用[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2014.

注：本文系北京市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2017年度一般課題“基于數(shù)學(xué)素養(yǎng)，小學(xué)生‘?dāng)?shù)感發(fā)展的表現(xiàn)性評(píng)價(jià)與促進(jìn)研究”（課題編號(hào)：CDEB17318）研究成果之一。