學生問題解決能力的評價：在線伴隨的視角

【摘要】? 信息技術的發展創生出全新的數字化生存環境，這對學生的問題解決能力提出了新要求。當前，學校常采用的“實驗測評”“紙筆測試”“情境模擬測試”等評價方式已較難反映學生在數字化環境下的問題解決能力。本文借鑒國際前沿成果，從評價內容、過程以及環境開發等方面分析了問題解決能力評價的發展;設計伴隨評價方法，依托在線技術將問題解決能力評價嵌入學習過程;跟蹤、收集與分析學生問題解決過程中的指標數據;以評價報告方式反饋學生問題解決過程中的優勢與不足，通過實際案例展現“評價”伴隨“學習”的實施。

【關鍵詞】? 實驗測評;紙筆測試;情境模擬測試;伴隨評價;在線學習;能力簇;評價報告;案例應用

【中圖分類號】? G420? ? ? ?【文獻標識碼】? B? ? ? ?【文章編號】? 1009-458x（2019）8-00079-06

問題解決是人們適應生存環境、促進社會創新的一項重要能力。近十年來，信息技術發展創生出全新的數字化生存環境，現實與虛擬空間融合賦予了問題解決能力以新的特征。2012年經濟發展與合作組織（OECD）舉辦的PISA測評采用了基于計算機的測評方式，關注學生在數字化環境下的問題解決能力。相關測評結果顯示：盡管我國學生在數學、科學、閱讀等方面成績名列前茅，但在計算機模擬情境中解決問題的實際成績與期望成績落差很大，在43個參評國家（地區）中成績差異量排在第42位（Csapo & Funke， 2017），反映出我國學生在數字化環境下解決問題的能力不足。在新環境下如何改變傳統的評價模式，怎樣以評價促進學生問題解決能力的提升，這是我國基礎教育面臨的挑戰。

一、學生問題解決能力評價：現狀與挑戰

問題解決是指人們有目的指向性的一系列認知操作（Anderson， 1980， p. 21），培養學生的問題解決能力已成為學校教育的一項重要內容。對我國學校評價學生問題解決能力的方式進行調研，結果顯示，主要有實驗測評、紙筆測試和計算機模擬等方式。

（一）“實驗測評”方式

在實驗測評中，測評者通過設計實驗情境，采用過程觀察、口頭提問、要點記錄等方式測評學生在實驗情境中解決問題的能力，依據評價標準對學生的問題解決能力做出判斷。例如，中學物理課程中“測量定值電阻的阻值實驗”，測評人員在物理電路實驗情境中觀察學生處理實驗問題的過程，記錄學生解決實驗問題的方法與結果，對學生利用物理知識進行問題解決的能力做出判斷。“實驗測評”方式可以幫助評價者在真實情境中得到學生解決問題過程中的第一手信息，依據直接證據對學生的問題解決能力進行評價，便于將實驗測評結果應用于學習過程，及時指導學生學習。但是，在實驗測評的過程中，由于評價者主觀因素與實驗情境的影響，測評結果也存在著較大程度的不確定性。尤其是在評價過程中受限于評價者的個人偏好，評價結果容易出現以偏概全的“暈輪效應（halo effect）”（Popham， 2002， p. 150）。

（二）“紙筆測試”方式

在這種評價方式中，測評者設計指向問題解決的測試題，包括選擇、填空、問答、文本描述等題型，通過這些測試題間接反映出學生利用知識進行問題求解的能力。例如：為測試學生利用“勾股定理”解決相關問題的能力，設計一個房梁直角三角形支架的問題情境，已知支架兩個直角邊長度，分析另一邊至少需要多長的材料才能確保支架完成。采用“紙筆測試”方式時，評價者通常對問題解決能力的評價過程和評價內容進行了精細設計，評價結果具有一定的信度和效度，同時也可以進行大規模施測，提高了評價的效率與可操作性。但是受“紙筆測試”條件限制，在問題解決能力評價過程中學生缺少與具體問題情境的互動，所看到的以文本描述的情境性問題主要還是結構良好問題，已知條件與需要達成的結果相對比較清楚，較難反映出學生解決結構不良問題（或情境中變化的問題）的能力。這種評價方式也容易造成“盡管學生知識技能掌握得較好，但是在真實問題情境中應用知識技能的能力卻偏弱”的問題。

（三）“情境模擬”方式

為解決現實情境難以創設、紙筆測試又較難真實呈現情境的難題，利用計算機模擬問題解決情境，記錄學生在模擬情境中解決問題的過程，按照評價標準對學生相關解決問題的能力進行判斷，這是問題解決能力評價的一種新方式。例如：在生物學習評價中，通過計算機系統模擬“草原食物鏈”情境，學生觀察模擬情境，與模擬情境互動，分析食物鏈中的層級變量，設計保持食物鏈平衡的方法與策略，解決食物鏈平衡問題。“情境模擬”方式通過計算機系統能較真實地呈現問題解決情境，為學生提供與情境中各種問題要素互動的機會，學生在解決問題的過程中能比較真實地感受到各類問題的出現及變化，根據解決問題的需要調整策略，從而反映出學生解決問題的能力;計算機系統還可以較為全面地記錄學生問題解決的過程，對問題解決中的能力要點進行評價，依據評價結果給出學習建議。當然，受計算機系統和評價軟件運行保障等因素影響，“情境模擬”評價更多地還是應用于結果性評價當中，如何將“情境模擬”評價嵌入學習過程當中，怎樣通過在線方式及時呈現評價結果，從而指導學習者學習，這些還需要進一步研究。

二、學生問題解決能力評價：趨勢與特征

信息技術日益革新、經濟全球化深入發展對社會民眾在數字環境下的問題解決能力提出了新的要求。針對社會發展要求，對學生問題解決能力的評價也被賦予了新的特征。

（一）問題解決作為“能力簇”的評價

心理學研究認為，“問題”是在事物初始狀態和想要達到的目標狀態之間存在障礙的情境，問題解決是在具體情境中利用所需的知識技能掃除這些“障礙”（Roberston， 2004）。從知識應用維度來看，問題解決能力可以看作理解、應用與調控知識技能的認知連續體。例如：格拉澤等人從知覺模式、短時與長時記憶、執行能力、表征問題、自我監控等方面的差異分析“專家—新手”解決問題能力的異同，總結出陳述性知識、程序性知識和認知策略等對問題解決能力的影響（邵瑞珍， 1997）。從實施過程（process）維度來看，問題解決能力可以通過界定、分析、設計、實施與反思的行為連續體反映出來。再如：布蘭斯福特等人將問題解決劃分為五個階段，即發現（identify）問題與機會、界定（define）目標與表征問題、探索（explore）可能的問題解決策略、預期結果并實施（act on）策略、回顧（look at）與學習，建立了IDEAL問題解決一般過程模型（王小明， 2009）。

可見，無論是從知識應用還是從實施過程維度來看，問題解決能力均表現為一系列能力。尤其是在日趨復雜的數字化環境中，對學生問題解決能力的評價既不應完全脫離學科領域知識而只機械記錄應用行為，也不應剝離具體情境而只關注學科領域知識。應設計與學生的學習和生活相關的問題情境，將應用學科（或跨學科）領域知識分析、解決問題等方面的綜合素養細化為具體情境中的“能力簇”，學生在滲透了“能力簇”的情境下理解情境并解決問題的過程就反映出相關的一系列問題解決能力。2003年PISA在中學生問題解決能力評價中，通過“問題情境、跨學科知識、問題解決過程”等方面構建了包含問題解決“能力簇”的測試（OECD， 2003）。

（二）“在線伴隨”作為能力評價的新特征

近年來，教育評價沿著從“對學習結果的評價（assessment of learning）”到“促進學習的評價（assessment for learning）”再到“評價即學習（assessment as learning）”的脈絡持續發展，評價伴隨學習過程、通過評價提高學生的學習能力已成為教育評價的一項重要特征（Torrance， 2007）。從評價的功能來看，“在線伴隨評價”超越了傳統評價的甄別功能，教師可以利用在線評價結果及時指導學生學習。

在線伴隨評價的新特征主要表現在：

其一，伴隨在線學習歷程。在具體實施中，問題解決能力評價可以嵌入在線學習的開始階段，用以分析學生問題解決能力的基礎水平，從而有針對性地向學生提供學習支持，即“以評定學”;可以嵌入在學生學習結束后，用以判斷學生的學習成效，為補償性學習提供證據，即“以評促學”;可以將評價作為學習活動的一部分，學生通過完成問題解決能力評價任務來實現學習，即“以評助學”。“在線伴隨評價”貫穿于學習過程的始終，也成為學生在線自主學習的一種管理手段。

其二，采用多樣化的伴隨評價方式。在在線學習環境下，對問題解決能力的評價可以通過多種方式進行嵌入，可以是靜態的（static）問題情境，學生對情境中的問題信息進行分析和解釋，以此評價學生的分析、推理、判斷等能力;可以是交互式的問題情境，通過學生對交互情境中輸入、輸出變量的理解，評價學生的問題解決策略;可以通過“可穿戴設備”收集學生解決問題過程中大腦活動的數據，用以評價學生的思考狀態。多樣的評價形式能更充分地收集學生解決問題時所表現出來的能力證據。

其三，實時呈現伴隨評價結果。在在線伴隨評價過程中，通過信息技術工具可實時收集、分析有關學生問題解決能力的數據，將分析結果及時呈現出來，用以指導學生的學習。例如：通過在線追蹤技術可持續收集學生在解決問題過程中的表現數據;利用數據統計與分析技術可以按照教育評價特征進行數據分析;可以采用可視化方式呈現評價結果并實時反饋（Koc， liu， & Wachira， 2015， p. 7）。

（三）信息技術為開展伴隨評價創造了條件

將信息技術應用于問題解決能力的評價有助于豐富教育評價手段，從而將新的評價理念落實到評價實施中。可以利用信息技術創設問題情境、記錄過程以及實時反饋評價結果，這些功能都提高了問題解決能力評價的實效。

其一，創設在線問題情境。可以利用多媒體交互技術創設在線問題情境，滲透需要解決的問題，呈現隨機變化的問題場景，提供問題解決過程中的交互工具。例如，2012年PISA問題解決能力評價中所設計的“室溫控制”問題，利用多媒體交互技術創設控制器、溫度、濕度三者之間的要素關系，通過“應用”和“重設”這兩個交互按鈕，為學生提供探索“空調系統控制規則”的問題情境。

其二，連續記錄問題解決過程。在評價問題解決能力的過程中，信息技術工具不僅使得評價形式多樣，也可以通過記錄學生的應用行為來測量學生在解決問題過程中所采用的認知過程與實施策略，從而判斷學生在模擬情境中的問題解決能力。例如，美國自然科學基金支持開發的多媒體交互測試平臺（Interactive Multimedia Exercises， IMMEX）將問題解決能力測評過程與測評結果相結合，在學生解決問題的過程中測試平臺可記錄學生查看某個信息細節的順序、次數及思考時間，結合學生解決問題的結果繪制問題解決的思維路徑圖和效率效果圖，記錄不同學生的問題解決情況（Underdald， Cayetano， & Stevens， 2001）。

其三，全樣本描述相關評價指標。通過分析學生解決問題過程中的全樣本數據，一方面可以通過可視化方式描述影響學生問題解決能力的關鍵因素，為教師改進教學策略提供支持;另一方面可以利用學生的學習數據精準刻畫每位學生解決問題的情況，支持學生的個性化學習（U. S. A Department of Educaiton， 2017）。例如，可汗學院的在線評價系統對學生解決每個問題的過程都加以記錄并進行數據分析，依據數據分析結果向學生個性化推送學習資源和學習建議。利用可視化方式持續描述學生解決問題的過程，進而勾畫出學生解決問題過程中的思維過程，可以為判斷學生解決問題的能力提供證據。

三、學生問題解決能力評價：伴隨方式與策略

在線伴隨式學習評價（online accompanying assessment）是指在網絡學習環境中將評價內容嵌入學習過程，依據課程目標，伴隨學生在線學習歷程，有針對性、適時地進行反饋與干預的一種評價方式（李鋒， 王吉慶， 2018）。問題解決能力作為在線伴隨評價的一項評價內容，在評價設計、在線環境開發和評價結果呈現等方面也都有了新的特點。

（一）界定問題解決“能力簇”

在有關問題解決能力具體表現的研究中，認知心理學家安德森（Anderson， 1980， p. 21）認為問題解決是“指向有目的的問題解決，既表現在心理過程的操作序列上，同時也反映在問題解決的認知操作上”，其觀點既反映了問題解決過程中的知識技能應用，也強調了具體的操作過程;奧蘇伯爾和魯賓遜（AuSubel & Robinson， 1969）以“幾何問題”解決為原型描述問題解決的模式，他們“不僅描述問題解決的一般過程，也強調原有知識結構在問題解決中的作用”;2003年，PISA在跨學科問題解決測評框架中將問題解決過程和推理技能結合，以此判斷學生應用跨學科知識解決問題的能力（OECD， 2003）。IMMEX平臺利用“信息空間”與“解題路徑”方式構建“問題群”，通過分析學生對情境中“問題群”的處理判斷其問題解決能力。可見，在問題解決過程中“知識應用”與“實施過程”是相互交織于問題情境之中的，進而產生不同的能力要求。

從“知識應用”維度來看，既包括學科領域知識技能，也包括跨學科領域知識技能，當然不同學科領域的知識應用也表現出不同的特點。例如，2012年PISA測試在數學領域的內容包括“變化和關系”“空間和圖形”“數量”“不確定和數據”四個方面（OECD， 2012）。從“實施過程”維度來看，分析杜威、奧蘇伯爾、布蘭斯特等對問題解決過程的研究成果可知，問題解決過程主要表現為：分析與界定問題、表征與構思問題、制定與執行策略、檢查與反思結果等階段。結合“知識應用”與“實施過程”兩個維度，建立問題解決能力“二維評價結構框架”（如表1所示），其中每一個單元格（或進一步細化的單元格）表示問題解決的不同階段，學生應用相關知識解決問題所表示出的子能力構成了在線評價的“能力簇”，依據“能力簇”設計與之對應的評價“問題群”。

表1 問題解決能力評價設計的“二維框架”

[實施過程 學科（或跨學科）領域知識與技能 數學領域 科學領域 工程領域 技術領域 …… 分析與界定問題 表征與構思問題 制定與執行策略 檢查與反思結果 ]

（二）設計在線伴隨評價情境

認知心理學研究表明，“情境”決定人們對事件意義的理解和事件發生的可能性，影響著人們的知覺內容及學習方式（張華， 2000）。在問題解決過程中，“情境”作為呈現問題的載體，可以激發學生應用知識解決問題，有利于系統有針對性地對學生的相關能力做出判斷。在在線評價設計過程中，學生自身經驗、評價問題和在線環境等因素都影響著評價情境的設計。在線伴隨評價設計包括以下步驟：其一，分析學生的背景經驗。學生是情境性問題的解決者，情境設計要符合學生的背景經驗，與學生原有的認知結構相適應。例如：2012年PISA測試題中設計了“個人情境”的內容，該情境與學生個人的日常活動直接相關，是學生最常體驗、具體經驗最為豐富的內容。其二，滲透“問題群”。情境中的問題是學生要解決的關鍵點，依據所需評價的“能力簇”設計“問題群”，通過問題群將評價目標滲透到情境之中，反映出學生解決問題的相關能力。例如：描述微處理器控制的自動售貨機自動售貨流程的情境，“判斷幣值的條件是什么”“如何用流程圖描述處理過程”“購物失敗可能的原因是什么”等問題都反映了相關能力。其三，開發評價環境。在線技術豐富了評價問題解決能力的手段，在媒體呈現、互動手段、作品制作等方面提供了強有力的技術支持，情境呈現形式也更加多樣。常見的在線評價情境有靜態問題情境、互動問題情境、作品生成情境等。

（三）以報告形式呈現在線評價結果

在線環境為收集、處理和分析與學生問題解決能力相關的信息提供了技術支持。利用在線技術可及時生成學生問題解決能力評價報告、反饋學生的相關信息、有針對性地提供學習指導。例如：“可汗學院”在線學習平臺將對問題解決能力的評價嵌入學習過程中，用實時的評價結果調節學生的學習進程。從內容與結構來看，在線評價報告可包括事實描述、能力分析與判斷、學習建議等方面。其一，描述學生問題解決能力的事實。依據評價目標，通過在線工具記錄與描述各環節中問題解決的過程與結果。例如，學生在問題情境中思考各個子問題的時長、所使用到的信息、問題解決的具體結果等。為使描述內容直觀易讀，除了采用數據、文本進行描述外，還可根據需要以圖表等形式呈現。其二，判斷學生問題解決的相關能力。結合評價標準，對學生解決各個子問題的情況進行判斷，給出相關能力判斷結果。為使結果更具說服力，可采用評價標準、能力表現與結果判斷相互對照的方式進行呈現。其三，給出提高問題解決能力的建議。對照學生在問題解決過程中的表現，說明學生相關問題解決能力的“優勢”與“不足”，從知識技能實施過程、解決策略等方面給出發展建議，為學生進一步發展提供支持。

四、學生問題解決能力評價：一個在線伴隨評價的案例

問題解決能力作為學校教育的一項重要內容，在評價實施方面還存在較多困難。隨著信息技術的發展，通過在線工具將問題解決能力評價嵌入學習過程之中，利用情境模擬方式提高測評的真實性，有利于豐富測評手段，提高處理與反饋測評數據的質量。下面提供一個學生問題解決能力在線評價案例。

（一）案例背景

國家《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》必修課程中有“從生活實例出發，概述算法的概念與特征，運用恰當的描述方法和控制結構表示簡單算法”的學習要求，其中“能運用恰當的描述方法和控制結構表示簡單算法”是測評學生問題解決能力的一項內容。

（二）在線伴隨評價案例設計

1. 利用“二維框架”界定問題解決的“能力簇”

從課程標準對“算法內容”的學習要求來看，主要應用到的知識技能是“算法特征、算法描述方法、控制結構”等內容。從學生解決問題的實施過程來看，可確定為分析與界定問題、表征與構思問題、制定與執行策略、檢查與反思結果。按照“知識應用”和“實施過程”構建問題解決能力測評的二維框架，如表2所示。

依據二維框架中“知識應用”與“實施過程”交叉點的內容，將應用算法知識解決問題的“能力簇”設計為：

子能力1：依據算法特征分析該自動控制系統的特點，界定其實施條件與結果;

子能力2：分析該自動控制系統中的要素和結構，明確算法實現流程;

子能力3：用流程圖描述該自動控制系統中的算法;

子能力4：針對該自動控制系統的實施過程，判斷系統出現問題的可能原因。

2. 按任務需要設計在線評價情境

將對解決問題的“能力簇”的評價滲透到具體問題情境中。依據學生的生活與學習經驗，設計“微處理器控制的自動售貨機”評價情境，將各項子能力以“問題集”的方式滲透其中。

（1）情境描述：某自動售貨機是由微處理器控制的。小明同學在自動售貨機前選擇了一瓶價值5元的飲料，然后在收款口放入一張10元錢的紙幣。自動售貨機在接收貨幣后，在商品取出口給出了他所要的飲料，并找了五元錢。

（2）滲透“能力簇”：依據“能力簇”設計相應的評價“問題集”和在線評價呈現方式（如表3所示）。這些子能力有的可以直接通過答題結果進行反映，有的需要采用模擬操作進行反映，還有的需要通過發散思維進行反映。按照子能力測評需要，在線測評內容以“文本描述+圖片說明+交互操作”的方式呈現。

（3）伴隨時機選擇：該題的評價內容可以伴隨學生對“算法”進行在線學習的整個過程之中。在在線學習開始階段，可將問題情境融入學習活動中，引導學生依據個人學習背景對問題1和問題2進行思考，分析學生對自動售貨機的理解程度和應用能力;在在線學習過程中，將問題3融入其中，學生邊學習流程圖知識，邊用流程圖知識解決問題，分析學生應用流程圖的能力;在線學習任務完成后，呈現問題4，分析和判斷學生對結構不良問題的解決能力。

3. 通過評價報告呈現測評結果

學生在不同學習階段作答后，在線系統以報告的形式給出學生利用算法知識解決該問題的能力評價結果。隨著學習的深入，評價報告內容也會不斷完善。報告內容可以描述出學生對每個子項目測試題的作答結果。選擇題可以明確說明答案正確與否;情境交互操作題通過平臺系統記錄學生的交互過程，給出結果正確與否的判斷;簡答題可以通過文本分析方式給出判斷;在線系統可以按照測評結果對需要進一步提高或發展的能力給出建議，幫助學生及時調整學習策略。

（三）案例說明

“微處理器控制的自動售貨機”一題是檢測學生利用算法知識解決問題的能力。通過學科“知識應用”和“實施過程”二維框架界定學生表現出的“能力簇”，設計“問題集”，將子問題通過文本、圖片或互動的方式融入在線評價情境中。在學生學習過程中，依據評價目的嵌入評價問題，學生在作答過程中反映出其各項子能力的發展情況，通過與評價標準進行比對和分析，以評價報告的方式對學生問題解決能力的評價結果進行反饋。

五、結語

信息技術的發展對公民的生存能力提出了新的要求，以知識傳授為主的教學已經很難滿足學生的發展要求，提高學生在數字化環境下解決問題的能力日益為學校教育所重視。針對新的教育挑戰，信息技術為問題解決能力的“學”與“評”創造了條件，利用在線系統將評價情境嵌入學習過程之中，依據評價需要采用信息技術工具跟蹤學生解決問題的過程，收集解決問題過程中反映出的學科（或跨學科）領域下學生運用知識技能的能力、選擇與執行策略的能力以及自我監控與反思的能力的證據，分析與描述學生問題解決能力的發展現狀，支持學生問題解決能力發展過程中在線“學”與“評”的伴隨實施。

[參考文獻]

李鋒. 王吉慶. 2018. 旨在促進學習者發展的在線評價：伴隨式的視角[J]. 中國電化教育（5）：74-79.

邵瑞珍. 1997. 教育心理學[M]. 上海：上海教育出版社.

王小明. 2009. 學習心理學[M]. 北京：中國輕工業出版社.

張華. 2000. 課程與教學論[M]. 上海：上海教育出版社.

Robertson， S. I. 2004. 問題解決心理學[M]. 北京：中國輕工業出版社：3-4.

Popham， W. J. 2003. 促進教學的課堂評價[M]. 北京：中國輕工業出版社.

Anderson， J. R. （1980）. Cognitive psychology and its implications[M]. New York. W. H. Freeman. 25.

Csapo， B.， & Funke， J. （2017）. The nature of problem solving using research to inspire 21st century learning[M]. Paris： OECD Publishing.

Torrance， H. （2007）. Assessment as learning？ How the use of explicit learning objectives， assessment criteria and feedback in post-secondary education and training can come to dominate learning [J]. Assessment in Education， Vol. 14， No. 3， 281-294.

Underdald， J.， Cayetano， J. P.， & Stevens， R. （2001）. Practice makes perfect： Assessing and enhancing knowledge and problem-solving skills with IMMEX software. [EB/OL]. [2018-9-30]. http：//www.immex.com/pubs/iste.pdf

OECD （2004）. PISA 2003 assessment framework-mathematics， reading， science and problem solving knowledge and skills [EB/OL]. [2018-9-25]. https：//www.pisa.oecd.org

Koc， S.， Liu， X. Y.， & Wachira， P. （2015）. Assessment in online and blended learning environments[M]. Information Age Publishing. Inc. Charlotte， NC. 7.

U. S. Department of Education （2017）. Future ready learning reimagining the role of technology in education： 2017 national education technology plan update[S]. http：//tech.ed.gov.58

收稿日期：2018-10-23

定稿日期：2019-01-23

作者簡介：李鋒，博士，副研究員，華東師范大學教育學部（200062）。

責任編輯 單 玲