陜西省初中生信息技術測試質量分析

李靖

（陜西師范大學附屬中學，陜西 西安 710062）

1 調查背景

受教育部基礎教育二司委托，北京師范大學林崇德教授牽頭組織的“我國基礎教育和高等教育階段學生核心素養總體框架研究”歷經3年時間，于2016年9月正式宣布結題。研究中提出的“學生發展核心素養”成為基礎教育領域搜索的“熱詞”。“學生發展核心素養”，主要是指學生應具備的能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，共分為文化基礎、自主發展、社會參與三個方面，綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新6大素養，細化為18個基本要點。基于該項研究教育部于2017年頒布了《普通中學信息技術課程標準》。在新課標中，不僅凝練了學科核心素養、更新了教學內容、研制了學業質量標準，同時也對學生提出了更高的要求。

那么，陜西初中學生的信息技術學科素養如何？學校教育對學生信息技術核心素養的培養還存在哪些欠缺和不足？研究者試圖通過本次調研尋找問題的答案和出路。

2 調研的組織與實施

2.1 測試對象與環境

測試選取陜南、陜北、關中共61所學校初二、初三在校學生參與測試，回收試卷共計6934份，其中，有效試卷6381份。測試在網絡機房實施，采取網絡答題方式，由一名教師監管整個測試過程，確保做到認真作答，無抄襲作弊行為。答題時長為30分鐘，測試時間由各校自行安排。

2.2 測試試題描述

根據信息技術課程標準以及學科核心素養的最新要求，和信息技術新課程標準，試卷設計圍繞信息系統、數據、算法、信息社會，四個學科大概念進行命題，突出信息技術學科核心概念、基本原理、重要方法，注重對學生信息技術意識、數字化學習與創新、計算思維、信息社會責任等核心素養的考察，弱化操作技術。在難易程度上，每個概念又分為中低難度試題和中高難度試題兩類，基本做到了全面覆蓋信息技術學科的四個學科大概念。試卷由20道試題組成，每題5分共計100分。

3 學生測試總體情況

3.1 難度

難度是指正確答案的比例或百分比。難度一般用字母P表示，P越大表示試題越簡單，P越小表示試題越難。其計算方式是：p=平均分/滿分值

各題目的難度值見表1，其中僅有第8題和第9題，難度低于0.3，其他題目難度均在0.3-0.66之間，平均難度為0.4289。試題整體難度適中，略微偏難。

表1 測試卷各題難度表

3.2 區分度

區分度是指試題對被試者分辨能力的大小。區分度指標的評價：-1.00≤D≤+1.00，區分度指數越高，試題的區分度就越強。一般認為，區分度指數高于0.3，試題便可以被接受。其計算方法是：

D代表區分度指數，H代表高分組答對題的人數，L代表低分組答對題的人數，N代表一個組的人數即高分組與低分組人數之和。

從表2中可以看出，初中試題的總體區分度屬于正常水平。但是區分度整體水平偏低。這與應試者的水平密切相關，試題難度只有等于或略低于應試者的實際能力時，區分性能才能充分顯現，從另一個側面說明學生沒有達到測試者預期的學習水平。

3.3 平均分標準差與正態分布

平均分計算公式

其中，-x表示平均分，xi表示每位學生的得分，N為參與測試人數。參加本次測試學生共計6381人，平均分為61.47分。

標準差計算公式

其中，σ表示標準差，-x表示平均分，xi表示每位學生的得分，N為參與測試人數。數據樣本標準差為16.11，可以接受。雖然，學生成績距離平均成績較為離散，但是對于學生學業水平檢測來講，更能夠說明學生的學業水平。

圖1 測試卷學生成績整體分布圖

圖1為學生成績分布情況，可以看出樣本數據基本呈現正態分布，但峰值微向左偏移，較高頻數低于平均分數，向低分段偏移，說明試題對于學生來講偏難，學生測試的整體水平偏低。

4 信息技術學業質量分析

4.1 信息系統

信息系統是指由用戶、硬件/軟件設施、信息構成的人機交互系統。合理設計和應用信息系統，可以更好地感知、傳遞、處理和應用信息。本模塊共設置了2道試題，主要考查學生對信息技術基本概念、原理的理解。

根據測試數據，本模塊題目平均難度0.32。第一題答對率為0.3498，第二題答對率為0.2885。該結果反映出學生理論基礎不扎實、對基本原理的理解不清晰。

第1題 本題考察馮?諾伊曼計算機體系結構基本要點，要求選出不是該體系結構的內容，答對率0.3498。該題正確選項為A（單個的計算機可以利用信號傳輸設備連接成網絡），但39%的學生選擇了選項B（計算機硬件由控制器、存儲器、運算器、輸入設備、輸入設備五大部分組成），超出正確選項4個百分點。

出現這個問題的原因一方面是學生對計算機基本結構的知識掌握不到位，另一方面，在互聯網時代學生們的潛意識中，認為計算機都是接入互聯網絡，由此臆斷計算機結構體系中需要包含計算機網絡的內容。再加上教師在教學中忽略了這方面的講解，導致學生的錯誤認識沒有得到及時糾正。

第16題 本題考察點是人工智能技術，需要學生根據人工智能的定義來判斷觀點的正誤。該題答對率為0.2885。該題正確選項為B（“二維碼掃描”采用了“機器視覺”技術），但2026人選擇D（戰勝眾多世界冠軍的AlphaGo程序依靠的是“機器學習”），比正確選項高出2.89個百分點。

人工智能，是開發用于模擬延伸和擴展人智能的理論、方法、技術以及應用系統的一門技術科學，是計算機技術的一個新興分支，主要包含模式識別和自然語言理解兩大領域。二維碼技術是一種新型的條碼技術，是對數據的處理和識別技術，而不是“模式識別技術”。

表2 測試卷各題區分度表

生活中人工智能應用廣泛，但學生容易把人工智能領域與信息技術的其他領域混淆。主要原因是，學生對人工智能的了解僅停留在對人工智能產品的體驗上，而并不清楚其核心概念和基本原理。而二維碼技術又憑借其強大的識別技術讓學生誤以為是機器智能性的體現。

4.2 信息社會

信息社會是通過創造、分配、使用、整合和處理信息進行社會經濟、政治和文化活動的社會形態。由于這部分內容與社會生活結合緊密，因此學生對該部分的內容比較熟悉、掌握程度相對較好。本模塊共設置了3道測試題。題目平均難度為0.4416。

第3題考察的是信息的基本特征，要求根據廣告信息，選擇出不準確的說法。本題答案為C（“8折優惠”表現了信息的時效性），答對率為0.3153。但是35.54%的學生選擇了D（一條廣告的宣傳效果是通過多種信息特征的綜合作用而實現的）。

信息是信息技術的基礎，信息的特征是理解信息的重要內容。本題從生活現象出發，考查學生對信息特征的理解和應用。學生在平時的學習中未能理論聯系實際，準確辨析信息的時效性特征，因此本題答對率較低。

對于概念性的內容，教師常常采用讓學生復述或者舉例的方式來檢驗學生的掌握程度。對于學生來講，這些概念是文字的、平面的、枯燥的，很難與實際生活聯系在一起，更談不上知識的遷移和應用。在教學中，教師往往舉例來分別講解信息的不同特征，容易讓學生對信息的特征產生誤解，認為某條信息只具有某一特征，實際上，信息的表達是多種特征共同作用的結果，只是在特定條件下，某種特征比較凸顯罷了。這也恰巧說明了35.54%的學生選擇D選項的原因。

第15題本題從密碼設置的角度考查學生對密碼學知識的簡單應用，要求找出強度最高的一組密碼。36.26%的學生選擇了正確選項D。但是有44%的學生選擇了選項C。

密碼是個人登錄網站、電子郵箱和銀行取款時的鑰匙，對于個人信息安全起著至關重要的作用。但是現實生活中學生往往沒有養成良好的密碼設置習慣，不清楚密碼的長度和復雜度直接決定了密碼的強度和安全性。

教師在處理信息安全這部分內容對于密碼強度往往點到為止，告知學生設置密碼需要組合數字、字母、下劃線等字符,，但很少涉及防止密碼破譯的方法。因此，學生并不理解為什么要用這種方式設置密碼，這就造成了44%的學生錯選。教師在教學中的“點到為止”，造成學生只知其一不知其二，只知表面，不懂原理的現象。

4.3 數據模塊分析

數據是描述事物的符號記錄，是信息的載體，是計算工具識別、存儲、加工的對象，例如圖像、聲音、字符、數值等。根據測試數據，本模塊共設置了9道小題，題目平均難度為0.4878。其中第4題、第7題，第19題答對率均低于平均答對率。

第4題本題考察的要點是學生對“關鍵詞進行搜索的技巧”的掌握。學會從復雜搜索意圖中提煉出最具代表性和指示性的關鍵詞，對提高信息查詢效率至關重要，這方面的技巧（或者說經驗）是搜索技巧的基礎。本題要求學生選出最為優化的關鍵詞，答對率僅為0.3553。該題正確選項為B（詩譯英法 翻譯家），但45.17%的學生選擇了選項A（書銷中外百余本，詩譯英法唯一人）。從答題的情況上來講，學生在日常生活中，并不注意如何提高檢索的效率。出現這樣的原因之一大部分學生認為只要把原句輸入搜索引擎即可以得到答案，而忽略了題目中所說的“最優化”的關鍵詞，原因之二是學生對這方面的內容掌握不夠，還需要通過比較、觀察、練習等方法體驗如何從不同的詞語中提煉最有效關鍵詞，教師還需要在理論講解的基礎上，讓學生通過較多的練習操作來體驗優化關鍵詞帶來的優勢。

第7題本題考察的要點是學生對“音頻的數字化”的掌握，從馮·諾依曼原理可知，在計算機內部，所有信息只能用二進制數表示，因此，只有將非數字信息轉換成數字信息，才能被計算機所接收和處理。

聲音的數字化需要經過采樣、量化和編碼三個階段。該題正確選項為A（采樣），其中錯選率最高的是38.7%左右的學生選B（量化），此外還有19.48%的學生選C（編碼），可見大部分的學生對聲音數字化的三個步驟理解不到位，導致無法從該題目給出的坐標圖中獲取有用信息。聲音的數字化只有在采樣階段才需要每隔一定的時間從聲音波形上讀取一個振幅的幅度值，而量化是用一定的二進制位數對振幅劃分等級，將原先的幅度值歸并到與其數值相近的等級中，最后把量化結果轉換為二進制代碼，即編碼的過程。教師在教學中要注意加強該知識點的講解，還要注意引導學生認真讀取表格及各種圖形，以便獲取更多有用的信息。

第19題本題考察的要點是學生使用word對文字數據進行綜合處理的能力。用word進行寫作，除了要通過遣詞造句來表達觀點外，還應該讓文字格式和段落格式清晰、規范、統一，有層次，有條理，使讀者容易閱讀和理解，同時文稿的版面要美觀大方，增加視覺美感和易讀性。該題正確選項為A（為保持版面緊湊并使閱讀更加舒適，應盡量減少各種空白），但有超過60%的學生選錯。

選錯原因之一是沒有正確區分傳統寫作和計算機寫作的區別，原因之二是學生在日常計算機寫作中沒有注意并遵循版面編排的四個基本原則。用計算機進行寫作是信息社會的一種常用寫作方式，它不僅改變了人們的書寫手段，還在寫作條件、寫作特點，以及文稿樣式、版面編排等方面，帶來了很大的變化，學生需要通過較多的任務練習來提高進行計算機寫作和排版的能力。

4.4 算法

計算思維是體現信息技術學科本質的核心素養。算法是信息技術學科四大概念之一，是對特定問題求步驟的一種描述。精確的算法是計算工具有效計算的前提條件。

算法與程序設計是初中信息技術選修模塊中的內容，要求從分析問題出發，設計確定解決問題的算法（流程圖），使用某種程序設計語言編程求解，實現算法解決的問題。本模塊題目主要考查學生對算法基本概念、基本思想、基本方法的理解與認識。

第8題本題考查學生對窮舉法的理解，要求學生在四個選項中，選擇關于窮舉法的說法中錯誤的一項。

窮舉法也叫枚舉法或列舉法。就是把所有可能的情況一一列舉出來，是一種常見的計算機解決問題的方法。該題正答率為28.41%，正確選項為A（當無法確定問題答案的取值范圍和個數時，最適合用窮舉法解決問題）。本題出錯率較高的原因主要是學生對窮舉法的認識不夠深刻，不能正確理解窮舉法的含義。

第9題本題考察的是選擇結構流程圖，給定算法，要求學生選出錯誤的選擇結構流程圖。流程圖就是使用圖形表示算法的思路，直觀形象，容易理解。要想準確地識別流程圖，需要知道繪制流程圖的相關圖形及符號。

從學生的答題情況來看，本題有“猜答案”的嫌疑，四個選項的選擇率均在25%左右。其中，正確選擇A的選擇率為28.22%。由此說明，學生對選擇結構、流程圖的理解不夠深刻，導致較難選出正確答案。知識點的學習還需要教師通過較多的練習，讓學生學習用圖來表達算法思想。

第10題本題考察的是賦值運算表達式（x=x+1）的含義解讀，賦值是將某一數值賦給某個變量的過程，將確定的數值賦給變量的語句叫作賦值語句。本題有26.48%的學生選擇了A（x的值與x+1的值相等），出錯的原因是將x=x+1完全看成了數學表達式，進入了數學思維模式，定位錯誤導致選擇錯誤。另有少部分同學選擇了B（將x+1的值修改為x）和D（x的值為1），此部分同學缺乏基本的計算思維能力，需要在未來的教學中重點關注。

第11題本題考察的是程序設計。給出了算法的語言描述，要求學生通過填空完成VB程序。課標要求學生體驗并初步學會通過程序設計解決問題的基本過程。本題學生的正答率為37.56%，另有36.34%的學生選擇了錯誤選項B，選擇A和D的學生比較少。本題看似在考程序，其實是在考算法，出現錯誤，一方面說明學生對本題涉及內容有一定的掌握，但知識的準確性不夠；另一方面也說明學生的算法基礎較弱，不會用算法思想解決問題。

第12題本題是算法與生物學科內容的結合，體現了跨學科學習的特質、強調問題的解決。題目給出了蜜蜂家族傳宗接代的方式，要求學生算出一只雄蜂上溯到第八代的蜜蜂只數。本題的正答率為41.4%，說明學生有較好的邏輯思維能力和推理能力，具備一定的計算思維品質，并能將其應用到實踐之中。

根據測試數據，本模塊題目平均難度為0.37。從總體上來說，學生對算法部分的理解與掌握是不夠的，本問卷涉及的5道算法相關題目，學生的正答率均不高。在未來的教學中，需要加強算法部分的教學，促進學生對算法思想的理解，培養學生運用計算思維識別、分析、解決問題的能力，提升學生的技術素養。

5 學生測試反映的突出問題

5.1 學生基本概念、原理理解不到位

當試題從應用的角度考查學生對信息技術基本概念、原理的理解，學生的普遍得分較低，如，計算機基本結構、信息的特征、人工智能等題目的答對率均低于0.35，且均出現了錯誤選項明顯高于正確答案的現象。學生所表現出的這種錯誤一致性，不僅僅是由于對概念的理解不深刻，而且還可能與教師的教學方式直接相關，比如：對概念原理不重視，不辨析、不舉例、采用不求甚解式的照本宣科。

信息技術學科的發展日新月異，這就要求教師和學生對信息技術保持較高的敏感度，需要關注信息技術發展的前沿和動向。雖然人工智能屬于信息技術的新興領域，但是其發展極為迅猛。短短幾年，它的應用已經深入到我們生活的很多方面。但是，由于教材內容更新較慢，根本沒有提及對這一部分內容。因此信息技術教師和學生需要具有較高的敏感度，對信息技術發展給予足夠的關注度。

5.2 數據分析能力較差

數據是信息技術學科大概念中非常重要的一個內容。在現有課標和教材中也涉及得最多，這部分內容貫穿于軟件工具的學習中。在學習時，學生偏重于技術軟件學習，不注重原理的探求，將信息技術與軟件工具畫等號。

數字化是計算機處理數據的前提條件，數字化過程也能幫助學生很好地理解為什么同一種信息形式會有不同的文件格式。但學生不了解數字化的基本過程。學生在學習時側重工具軟件和外顯技能的學習，而不注重概念的理解、綜合能力的提升。比如，學生對于電子表格數據處理、生成圖表非常清楚，但是判讀圖表信息的能力較弱。第18題要求判讀折線圖信息，有42%的學生對圖意的理解僅僅停留在較淺層次。

5.3 算法模塊知識點欠缺

本次測試發現，學生具備基本邏輯思維能力，但是對于算法的基本概念、結構形式、語言表達知識欠缺。由于算法的邏輯性和復雜性，這部分內容被安排在初三教材里。而現實情況是很多學校在初三并沒有開設信息技術課，所以導致這部分知識的缺失，大部分的同學對于程序算法幾乎一無所知。

5.4 對待信息技術學科不認真

由于信息技術不參與中考、高考，教師平時對學生多以考核的方式進行等多方面的原因，學生在面對信息技術學習時，存在游戲大于學習的心理。沒有考試壓力，學科內容陳舊、簡單、低幼化直接導致了學生對于學科學習的態度不夠認真。

在本調查測試卷數據清理階段發現，回收試卷6934份，其中有327份試卷在200秒以內答完提交。不到4分鐘時間將題目閱讀完畢尚且存在困難，更何況還需要思考作答。還有226份隨意選擇省份地市、胡亂填寫學校信息和個人姓名。在答題過程中，有些題目是由于學生不認真審題、不仔細推演而造成的正確率較低。學生對待信息技術考試尚且如此，平時信息技術學習的態度可見一斑。