教育信息化投入與小學學生學業成績間相關性的實證分析

丁婧 田亞惠 姚繼軍

研究設計

1.數據來源

本文通過匹配2016年江蘇省義務教育學生學業質量監測數據與全國信息化工作進展系統2016年12月南京市小學學校信息化建設水平的數據，以及江蘇省教育事業統計2016年度數據，最后得到181所小學的學校信息化建設和其他辦學特征的數據，19377名三年級學生的數學平均成績、語文平均成績及其他學生背景數據，其覆蓋范圍包括南京市各個區。在匹配后的數據中男生10285人，占總樣本的53%;獨生子女10067人，占總樣本的52%;主城區學校92所，包含學生樣本數為10397人，占總樣本的54%。所有統考學生的總平均成績是1010.527分，標準差是77.31585;數學平均成績是505.3969分，標準差是44.00698分;語文平均成績是505.1297分，標準差是35.41221分。且所包含的學校都已開通校園網，97%的學校開通了無線網，96%的學校開通了網絡學習空間，但仍有4%的學校尚未開通網絡學習空間。

2.變量描述

（1）被解釋變量——學生學業成績

美國STaR評估量表將學生成就和考核列為評估教育信息化的維度之一。在已有實證研究中常常用學生學業成績作為學生成就的可操作性定義，用以衡量教育教學質量及學生學習成果，并廣受學校、家長和學生的重視。我國小學教育主要強調培養學生基礎知識與技能，數學、語文是小學教育的基礎學科，因此本文以三年級學生的數學平均成績和語文平均成績及其總成績作為產出端變量，即被解釋變量，探討學校信息化投入要素與學生成就產出的關系。

（2）解釋變量——學校信息化投入要素

基于以上分析，本研究選擇數字資源教室比例、是否開通網校、教師開通空間比例、學生開通空間比例、計算機教室比例、錄播教室比例、校本資源、多媒體教室比例、每名教師終端數、每名學生終端數等信息化投入要素為自變量，并控制學校所在地類型（設置城區和鎮區虛擬變量）、辦學單位（設民辦為虛擬變量）和生源家庭變量。

3.研究方法

（1）多元回歸分析

本研究首先采用教育生產函數早期研究中最常用的多元回歸模型探討學校信息化投入要素與學生學業成績之間的關系。根據上文分析構建多元回歸方程，為消除異方差的影響，利用WLS（加權最小二乘法）計算偏回歸系數，并檢驗顯著性、多重共線性。根據上文的分析，三年級學生學業成績的多元回歸模型為：

SCOREij=α0+β1*數字資源教室比例+β2*計算機教室比例+β3*多媒體教室比例+β4*錄播教室比例+β5*網校+β6*教室開通空間比例+β7*學生開通空間比例+β8*每名教師擁有終端數+β9*每名學生擁有終端數+β9*校本資源+β9*城區+β9*鎮區+β9*辦學單位+β9*生源家庭背景+εi

其中，下標i代表成績類別，j表示學校，SCOREij（i=1，2，3）就表示第i個成績第j個學校第i科的成績。

（2）夏普里值分解法

利用夏普里值分解方法進一步研究學校信息化各投入要素分別對學生總成績、數學平均成績、語文平均成績的影響程度，并以此判斷各投入要素的重要性。夏普里值分解方法（Shapley）是由Huettner和Sunder提出的一種基于回歸方程的分解方法，其基本思想是在分解因變量時，通過回歸模型找出各因素對因變量總體變異（R2）的貢獻率，常用于分析收入分配，且其適用于任何收入決定的回歸方程。

研究結果與分析

1.學校信息化水平對學生學業成績影響的回歸分析

根據上文的分析，首先分別對學生總成績、數學平均成績和語文平均成績進行回歸分析，結果顯示：在控制了學校所在地和辦學單位的情況下，學校信息化投入要素中數字資源教室比例、是否網校、校本資源與學生總成績、數學平均成績、語文平均成績均有顯著的相關性，而計算機教室比例、錄播教室比例、教室開通空間比例、學生開通空間比例、每名教師終端數和生均終端數與學生總成績、數學成績和語文成績的相關性均不顯著。具體來看，數字資源教室比例與學生總成績和語文成績的正相關性為1%，與學生數學成績的正相關性為5%。校本資源與學生總成績、數學平均成績和語文平均成績之間也都有顯著的正相關。這一結果證明了學校信息化與學生成就及教育質量之間有一定的相關性;但學校開通無線網與學生總成績、數學平均成績和語文平均成績均有顯著的負相關，多媒體教室比例與學生總成績和數學成績的負相關性為1%，其與學生語文成績之間也有一定的負相關性。這可能與學生使用網絡和多媒體的方式有關，Belo等人研究發現學生使用計算機或網絡看電視或視頻等其他社會活動，信息技術在教育中的使用并不能提高學生成績。因此，綜合以上分析，發現學校信息化投入要素與學生學業成績的關系并不是簡單的正相關，而是復雜的、不確定的。

最后，檢驗模型是否存在共線性，由數據得知模型平均VIF值為1.49，說明模型不存在共線性現象。

2.夏普里值分解方法

為探究學校信息化各投入因素對學生學業成績的影響，利用夏普里值分解方法計算數字資源教室比例，計算機教室比例，多媒體教室比例，錄播教室比例，網校，教師開通空間比例，學生開通空間比例，每名教師終端數，每名學生終端數，校本資源對學生總成績、數學平均成績、語文平均成績的貢獻值。結果分別見下頁表1、表2和表3。

對比表1、表2和表3的夏普里值的分解結果，可以發現，對學生總成績、學生語文平均成績影響最大的是計算機教室比例，其貢獻值分別是27.93%、35.03%;而對學生數學平均成績貢獻值最大的是校本資源，貢獻值為29.82%;校本資源對學生總成績的貢獻值也超過20%，為22.88%，但是對語文成績貢獻值相對偏小，為14.70%。計算機教室比例對數學成績的貢獻度雖低于校本資源，但也高達20.78%。在剩下的學校信息化投入要素中，網校、多媒體教室比例、每名教師終端數對三種成績的貢獻值都非常小，網校對學生總成績和語文平均成績的貢獻值均低于1%，分別是0.99%、0.80%，其對學生數學成績的貢獻值雖大于1%，但也只有1.14%;多媒體教室比例對語文平均成績的貢獻值小于1%，為0.38%，但對學生數學平均成績的貢獻值達到10%以上，為10.09%;每名教師終端數不管是對學生總成績還是數學平均成績，或者是語文平均成績，其貢獻值均低于1%，分別為0.20%、0.05%、0.53%。

研究結論與啟示

本研究借助教育生產函數中常用的傳統多元回歸模型，以學生成績為被解釋變量，從教育信息化投入—教育產出的角度對學校信息化各要素進行評估，并以此分析學校信息化要素與學生成績之間的關系。此外，本研究借助夏普里值分解法進一步探究學校信息化各投入要素在學生成績中貢獻程度。根據表2多元回歸結果可知，并非所有教育信息化投入要素都對學生學業成績有顯著的正向影響。數字資源教室比例、校本資源與學生學業成績之間正相關關系較為明顯，但網校與多媒體教室比例與學生成績是顯著的負相關關系。根據表1、表2、表3的夏普里值分解的結果可以發現，不論是學生總成績、數學平均成績還是語文平均成績，學校信息化投入要素中貢獻值較大的均是計算機教室比例、校本資源，而貢獻值較小的投入要素也相似，是多媒體教室比例、網校、每名教師終端數。此外，對學生成績有顯著影響的數字資源教室比例對學生總成績、數學平均成績和語文平均成績的貢獻值均大于10%。根據分析結果，我們提出如下建議：

①優化教育信息化投資結構，合理配置教育信息化資源。

②加大建設基于學校優勢與特色的校本資源庫和平臺

③強化教育信息化功能標準，重視教育信息化的過程應用。