TIMSS-A2008物理學業成就評價分析及其啟示

傅 嬌 熊建文

(華南師范大學 廣東 廣州 510006)

1 引言

TIMSS(Trends in International Mathematics and Science Study)是國際數學與科學成就發展趨勢研究，是由IEA(The International Association for the Evaluation of Educational Achievement)國際教育成就評估協會實施的一項國際比較研究項目[1]．它包含兩大系列的學生學業成就評價，一系列是以四年級和八年級學生為研究對象進行數學和科學學業成就評價，每隔4年進行一次；另一系列是以各國中學階段最高年級學生(一般為十二年級)為對象進行數學和物理學業成就評價，分別在1995年和2008年進行了評價．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是對中學階段最高年級學生進行的數學和物理學業成就評價，這些學生的數學和物理學業成就關系到學生升學和未來發展，同時也關系到一個國家的科學能力以及經濟生產力[2]．通過TIMSS-A 2008測評，參與國可以知道本國學生在國際背景下的學業成就，并由此改善教育政策和教學實踐．本文在TIMSS-A 2008物理學業成就評價框架的基礎上，分析了測試試題特點及其評分標準，以期對我國基礎教育的學業成就評價提供借鑒和參考．

2 TIMSS-A 2008物理學業測評框架

TIMSS-A 2008評價框架是在各參與國物理課程標準的基礎上，由TIMSS&PIRLS研究中心經過廣泛討論，反復修訂與審議后才確定下來，框架對評價的內容范圍和認知能力進行了統一及詳細的說明．

2.1 內容維度

內容維度是對測評內容范圍的明確界定，包括力學、電與磁、熱和溫度以及原子物理與核物理4個主題內容，每一個主題又有對主題評價的具體目標，這些目標表明了測評期望學生在這些內容領域中所要達到的行為要求和能力表現．

例如在電與磁這個主題中，TIMSS-A 2008物理學業成就測評期望學生達到的目標有：

(1)用庫侖定理計算孤立帶電粒子之間的靜電力；預測帶電粒子在勻強電場中的受力情況及運動路徑；

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

(3)分析帶電粒子在磁場中受力情況，證明對電導體、電磁鐵和電磁感應周圍磁場的理解，應用法拉第電磁感應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別波的類型．

TIMSS-A 2008物理學業成就測評框架還確定了內容維度各個主題所占的比例．其中對力學和電與磁這兩部分內容的測評較多，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 認知維度

TIMSS-A 2008物理測評不僅僅要對物理內容進行檢測，同時還要測評學生所具備的認知技能，在測試物理內容時，要體現出對學生認知能力的評價[4]．框架中的認知維度描述了學生應該達到的認知水平．

認知維度分為三個部分：一是理解，指學生對所學物理事實、方法、概念和過程等的掌握；二是應用，指在簡單的情景中，學生能應用所學物理知識進行問題表征和問題解決；三是推理，指在不熟悉或是更加復雜的問題中，利用所學知識來解決問題．

每一個認知維度都劃分為若干個認知層次，“理解”包括回憶、描述；“應用”有聯系、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、假設和得出結論．而每個認知層次都有相應的行為描述，例如理解維度中的“回憶”的行為表現為：準確表述科學事實、聯系、過程和概念；在相關背景下識別并應用科學術語、符號，縮略符，單位以及數值．

測評中對三個認知能力的考查比例也有描述，具體比例如表1所示．

表1 內容維度和認知維度的百分比

3 對應不同基準等級的物理測評試題

TIMSS-A 2008物理試題的設計是在框架確定的基礎上，為了能描述各個分數點的學生成就水平，IEA采用了定錨法制定了三個基準點(國際平均標準分為500分)：先進國際基準(625分)，高等國際基準(550分)和中等國際基準(475)[5]．每個基準都有相應的知識和能力要求，不同的試題由于考查的知識和能力要求不同，就對應不同的基準．

(1)先進國際基準(625分)：這個基準要求學生能夠把不同物理概念和定律聯系起來，并加以應用來解決復雜的物理問題．具體說有以下方面：學生能通過對概念的理解，繼而推導、計算來解決問題；能夠從圖表中提取出有用的數據進而加以利用；對力學概念和定律的應用；復雜電路中的歐姆定律等等．

(2)高等國際基準(550分)：這個基準要求學生對基本的物理定律的掌握．包括對豎直方向上的圓周運動、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，比熱容知識的應用，對聲波現象的理解．

(3)中等國際基準(475分)：此基準主要針對的是日常生活中存在的一些物理知識，有對自由落體、圓周運動和波動中的基本規律的應用，對熱傳遞、溫室效應和壓強的應用，讀懂簡單的電路圖，知道不同電磁輻射和波長關系等．

例如題目：一個質量為2.0 kg的物塊以2.5 m/s的水平速度向一個輕質彈簧運動，彈簧的勁度系數為800 N/m．當物塊撞到彈簧后，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．)

這個題目在內容主題上是力學的內容，認知層面屬于應用，考查的是對物理碰撞和彈簧壓縮問題的理解和應用，對應成就水平，它應該歸屬于高等國際基準范圍．

4 測試試題的評分標準

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

多項選擇題型和建構反應題型的評分處理方法是不一樣的．對于多項選擇題型，評價方法比較簡單．評分時會用數字1～5來分別表示選項A～E．而數字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，則數字1就代表了分值1，其他的數字的分值則為零．這樣不僅可以獲得學生在該題的得分情況，還可以知道學生選擇不同選項的概率，掌握學生整體情況．

學生在解答建構反應題目時，需要自己建構答案．由于每個學生的思維方式不太一樣，導致學生的答案會有很多種類型．為了保證評價的標準與公正，每個建構反應題都有一個相應的二維細目表評分指南，用來提供診斷信息和參考答案．在對測試學生進行評分前，TIMSS對評分者還進行了相應的評分培訓，保證了評分標準一致．

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

以上面出現的例題為例，這是一個分值為1的題目，對應的評分指南如表2.

表2 評分指南

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

5 TIMSS-A 2008物理測評的啟示

TIMSS-A 2008物理測評是對中學階段最高年級學生進行的學業成就評價，這些被試學生很有可能在將來會繼續學習物理，在我國與TIMSS-A 2008類似的評價有高考．通過上面的分析介紹，認為有些值得我們借鑒和學習的地方．

(1)加強與課程標準的緊密度，完善考試大綱的內容

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

另外考試大綱對認知能力要求的描述過于簡單粗糙，只用兩個級別來區分認知水平的要求．考試大綱對內容和能力考核比例沒做要求，這就導致歷年高考試卷考查的知識廣度不夠寬，主要集中在力學和電磁學上，對其他內容考查得太少；考查的認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容，將要考核的內容和認知水平描述盡量詳細、明確，使命題者在命題過程中有依可循．

(2)促進評價功能的多樣化

我國是考試大國，對物理學業成就評價有很多，但大多測驗后只知道學習結果，比如成績、排名，不會對其進行深入的分析研究，評價后也沒有分析學生存在的學習障礙，進而改進教學．這樣的評價就失去了其本質，評價不僅要檢測學習情況，還應起到診斷、導向等作用．

在我國要發揮評價的多樣化功能，首先對于每次評價，我們都要建構相應的評分標準指南．評分指南中可以用代碼來區分學生解題情況，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，這樣每個代碼反映了學生的思維方式和水平．按照評分指南進行評分后，統計分析這些代碼，就能了解學生解題情況，診斷學生學習障礙，并能根據這些信息從而改善物理課堂教學，實現評價的診斷、反饋功能．其次要培養專業的評價分析人員．對評價結果進行統計分析，診斷學生的學習障礙是個復雜的過程，只有專業的評價者才能正確地分析出學生的情況，診斷學習效果，發現問題所在．另外建立一個完善的反饋機制．反饋機制是能根據評價結果，提出改善教學、促進課程發展的措施．同時可以將歷年評價結果進行比較，分析教學實施效果及課程改革的發展趨勢，這樣能使評價結果得到更廣泛深入的研究和利用．

參考文獻

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.國際學生學業成就評價項目比較研究.教育發展研究，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.基于標準的教育考試.上海：科學教育出版社，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