浙江省杭州市江干區教育發展研究院 潘紅娟
紙筆測試作為學生學業評價的重要途徑,被廣大教育工作者持續關注與深度研究。數學命題設計要“關注數學本質”“指向學習過程”“突出素養立意”“尊重學生差異”等理念已逐漸成為共識。但是,如何發掘紙筆測試中的“學習”功能,將評價的過程視為“學習”的過程,則鮮有人研究。
筆者已有二十余年的命題實踐經驗,評價不僅具有導向、診斷、激勵的功能,同樣,也具有“學習”的功能。為什么?首先,試題本身可以作為“信息源”,向學生傳遞數學常識、數學文化、時事信息、多元方法;其次,解題過程可以作為“方法源”,讓學生體驗問題解決的不同思路與策略,感受不同的數學思想方法;最后,解題結果可以得到“新命題”,獲得一些新的規律、定律、性質、公理等結論。因而,好的命題設計,不僅指向于考查目標的有效達成,同時,可以在拓寬知識視野、完善認知結構、豐富學習經驗、提升學習智慧等方面有所作為。
下面,以小學數學紙筆測試命題設計為例,從優化方法的習得、數學文化的滲透、后續學習的孕伏、思想方法的滲透、數學新規律的發現、非常規問題的探索、現實世界的關注等維度展開分析。
考試雖指向于學習結果的評測,但如果能在試題中有意識地融入解決問題的優化思路,讓學生在解題過程中感知不同方法、體驗優化思想,并在之后類似問題的解決中得以有效遷移,則顯然是對考試功能的再拓展。
【試題舉例】計算4÷4.4,根據圖1中的筆算過程,下列結果正確且最簡潔的是( )。


圖1
【分析】此試題考查目標指向于“循環小數”的算理理解,旨在考查學生是否理解“商的循環出現,其原因是余數的循環出現”之本質,要求學生根據余數的重復出現判斷商的循環節。同時,試題將“4÷4.4”轉化為“1÷1.1”進行筆算,顯然,意在向學生示范“根據商不變性質自覺轉化,簡便計算”的思路與方法,運算能力中“能根據數據特征靈活運算”這一目標蘊含其中。
【試題舉例】

【分析】兩題均是六年級“分數乘除”內容的試題。題①綜合考查“運算定律在分數計算中的運用”“求一個數的倒數”等相關知識。同時,試題又給出“如何通過轉化將復雜計算變得簡單”這一思路提示,幫助學生積累一種靈活計算的策略,使其在今后同類運算中得以運用。題②,同樣出于這一命題理念,幫助學生積累優化策略的同時,對“分數除法”與“整數除法”做了算理算法上的聯系與溝通。
結合相關內容進行“數學與現實生活”“數學與科學技術”“數學與人文藝術”“數學史”等數學文化的滲透,在教學中已被充分關注。事實上,考試評價同樣可以將數學文化的滲透融入其中。例如,可以根據數學史、數學名題、歷史材料編制數學試題,實現考查目標的同時,讓學生了解數學之史、領略數學之美、感受數學之用。
【試題舉例】“哥德巴赫猜想”認為,所有大于2的偶數,都可以表示為兩個質數的和。如6=3+3,8=5+3,10=7+3,12=7+5,14=11+3……請你將60寫成兩個質數之和:60=( )+( )=( )+( )。
【分析】試題指向于“質數”概念的考查,并不要求學生記憶概念語言,而是基于概念理解進行舉例,這樣的命題,體現對數學概念本質的考查。我們也看到,題干給出“哥德巴赫猜想”的背景介紹,意在拓寬數學視野,了解數學家與數學名題。考查概念的同時,學習已無痕發生。
【試題舉例】
①圖2中有六個小正方形,它們的邊長是一組斐波那契數列,分別是:1,1,2,3,5,8,用這些數作半徑,可畫出美妙的螺旋線。

圖2
請計算圖中螺旋線的長度是( )cm。(結果可用含有π的式子表示)
②如果要計算12+12+22+32+52+82,有什么簡便的方法呢?我們可以用“數形結合”的方法來研究。觀察圖2和下面的算式,填空:
12+12=1×2
12+12+22=2×3
12+12+22+32=( )×( )
12+12+22+32+52+82=( )×( )=( )
【分析】將經典的“斐波那契數列”作為試題素材,考查圓的周長、數與形兩個知識點,這樣的命題,情境新穎,知識綜合。題①需要判斷螺旋線每段弧長的圓心、半徑,然后計算周長。題②一方面考查學生用“式”表達“形”的能力,另一方面考查學生借助“形”探究“式”的規律,以數解形、以形助數的思路凸顯。當然,試題并不滿足于此,而是試圖向學生打開數學文化的窗口,領略斐波那契數列的神奇,感受數列螺旋線的美妙。考查結束,還可以將這一內容作為長周期作業,布置學生搜索“斐波那契數列還有哪些奇妙的結論”“美妙的螺旋線在生活中有哪些應用”等,相信會是一次美妙的數學文化之旅。
試題若能既著眼當前,有效測查知識能力的掌握情況,又能為后續學習積累相應的經驗,則能發揮最大功效。后續學習的鋪墊與孕伏,可以是知識層面的,也可以是方法層面的。
【例題舉例】由圖3中的數據可知,兩條直角邊的長度( )。

圖3
A.不成比例關系
B.成正比例關系
C.成反比例關系
【分析】試題考查對正反比例意義的理解,難度不大,但很好地突破了形式判斷的記憶水平,要求學生真正理解正比例“一個量變化,另一個量隨之變化”“相對應的量比值一定”,針對這一本質內涵進行概念辨析。試題給出的是一組相似三角形,為初中相似圖形、相似多邊形對應邊成比例、比例線段等知識的學習,做了很好的孕伏。
【試題舉例】圖4中,a、b、c、d、e是五條等距的平行線,線段AD和BC相交于b直線上的E點。已知線段AB=4cm,AB∶CD=1∶3,△ABE的面積為4cm2,△CDE的面積是( )cm2。

圖4
【分析】本題指向比例應用的綜合考查,基本思路為:根據“1∶3”求出CD;根據兩個三角形高的關系求出△CDE的高;底與高均已知,則可以求得△CDE的面積。在考查學生能否利用比例知識解決變式問題的同時,為初中學習相似三角形的面積比等于相似比的平方做了有效鋪墊。
能否在命題設計時,將數學思想方法蘊含其中,需要命題者突破知識技能的考查視野,具有高瞻遠矚的戰略眼光。
1.恒等思想
【試題舉例】如圖5,有大小兩個圓,將兩個圓如圖6放置,陰影部分面積是( )cm2;如圖7放置,陰影面積是( )cm2;如圖8放置,兩塊陰影面積的差是( )cm2。

圖5

圖6

圖7

圖8
【分析】此題考查內容為圓環面積。圖6、圖7著眼于基本方法的掌握,圖8則給出一個非常規圖形,不同層次的學生可以有不同的解題策略。水平較低的學生可以假設空白部分的面積,再計算求得;水平較高的學生可利用等式性質,得到“(S大圓-S空白)-(S小圓-S空白)=S大圓-S小圓”,推理獲得結論。考查圓環面積的同時,將恒等思想孕伏其中。
2.簡化思想
【試題舉例】一批圓柱形茶葉罐的規格是:底面直徑8厘米,高12.5厘米。新茶上市了,茶葉公司用這批茶葉罐裝新茶,并采用如圖9的包裝方法進行包裝。問:裝入茶葉罐后,長方體盒子內剩余的空間占長方體盒子容積的百分之幾?(π取3.14)

圖9
【分析】命題設計將“簡化思想”的考查蘊含其中。方法一:先求出長方體盒子內剩余體積及長方體盒子容積,再求百分率;方法二:從“體”的關系轉化為“面”的關系,再求百分率;方法三:將四個單位轉化為一個單位計算,求出一個茶葉罐的空余體積與所占長方體的體積之間的百分率;方法四:簡化為“一個茶葉罐底面的空余面積與所占長方體的底面面積之間的百分率”等。顯然,方法二、三、四中思維的靈活性、問題的簡化能力明顯高于方法一。
3.化歸思想
【試題舉例】圖10中,正方形ABCD的邊長是5cm,正方形CEFG的邊長是3cm,求陰影部分的面積。
①小明解決這個問題的計劃是:
陰影部分的面積=四邊形BEFD的面積-三角形BEF的面積
四邊形BEFD的面積=三角形BCD的面積+( )的面積
解答:
②小強解決這個問題的計劃是:
如圖11,因為BD與CF平行,所以三角形BDF(陰影部分)和三角形( )同底等高。因此,求陰影三角形的面積就是求三角形( )的面積。

圖11
解答:
③如果正方形ABCD的邊長不變,將小正方形CEFG改為邊長為1cm的正方形,如圖12,請比較圖10、圖12中陰影部分的面積大小,并說明理由。

圖12
【分析】化歸,是指在解決問題時,將待解決的問題甲,通過某種轉化,歸結為一個已經解決或者比較容易解決的問題乙,然后通過乙問題的解決返回去得到問題甲的解決。此試題正是考查學生能否將復雜圖形化為簡單圖形的能力,題①是將復雜圖形化為簡單圖形的加減,題②、題③則是引導學生將陰影三角形通過等積變形,轉化為直角三角形BDC的面積來解決。試題試圖幫助學生體會“化歸”的基本思想,并促進方法策略的形成,從而提高靈活解決問題的能力。
4.極限思想
【試題舉例】不計算,用發現的規律直接寫出下面算式的商。

那么7÷11=( ),11÷11=( ),12÷11=( )。
【分析】此題為“用計算器探索規律”的內容,考查學生能否通過觀察、推理,找到商的變化規律。我們看到,根據規律可得,基于已有經驗可知這一極限思想得以隨機滲透。
對學生進行知識能力評測的同時,很多時候,還能通過解題過程與解題結果,幫助學生獲得一個新的規律、新的結論,這樣的試題,可謂獨具匠心,令人回味無窮。

圖13
【分析】本題意在考查學生對分數加減計算的掌握情況,如果學生能分別求出A、B、C的值,然后正確求得圓上所有數的和,則達到考查目的。試題也為優秀學生預留了“先發現規律然后計算”的空間,希望學生可以發現,圓上所有數的和,其實是三個數重復加了3次,這樣,則可以得出“和=原數和的3倍”這一新結論。
【試題舉例】有A、B、C三個數,如果數A除以5,余數是3;數B除以5,余數也是3,數C除以5,余數是2。且A>B>C。
小明認為:A與C的和一定是5的倍數。
小紅認為:A與B的差也一定是5的倍數。
他們兩人的說法是否正確?請說明你的觀點和理由。
【分析】人教版數學“因數倍數”單元中,“奇偶性”例題指向于“將抽象問題轉化為具體問題來解決”,此題正是對這一問題解決能力的考查,學生可通過列舉、推算等方式完成觀點說理,學生由此也獲得了“同余問題”的新結論。
這里所指的非常規問題,是指運用學生現有的知識基礎與經驗儲備難以完成的問題。這樣的試題,如若能給出一個自學提示,根據問題之間的聯系,促進學生對解決方法的類比與遷移,則能實現“自學能力考查”與“非常規問題思路學習”的雙重目的。
【試題舉例】我們曾經用圖14中的方法解決了求三角形面積的問題,用這樣的經驗,你能求出圖15這個幾何體的體積嗎?(單位:cm)

圖14

圖15
【試題舉例】圖16中,若圓柱和圓錐等底等高,則圓錐體積是圓柱體積的圖17 中,若這個四棱錐的底和高與長方體的底和高分別相等,則四棱錐的體積是( )。(單位:cm)

圖16

圖17
【分析】這兩道題,非規則幾何體與四棱柱的體積都是學生沒有學過的內容,試題給出“圖形轉化”的思路提示、“圓柱與圓錐”的關系提示,引導學生通過類比推理,找到解決的思路與方法。可以說,這兩題是學習功能試題的典型例證。
會用數學的眼光觀察現實世界,會用數學的思維思考現實世界,會用數學的語言表達現實世界,是新課標提出的數學核心素養的具體內涵。評價如何凸顯對現實世界的觀察、思考與解釋,是命題者需要關注的重要方面。
【試題舉例】“一元錢去哪了”的小故事。
小明向爸爸媽媽各借錢50元,買書用了97元,剩下的錢,各還父母一元,還欠父母各49元,自己還剩下1元。他算了一下:49元+49元=98元,98元+1元=99元。小明覺得很奇怪,還有一元去哪了?
你覺得小明錯哪了?根據這個故事情境,請你寫出兩個正確的等量關系:
向父親借的錢+向母親借的錢=( )
欠父親49元+欠母親49元=( )
【分析】試題期待學生尋找情境中正確的數量關系,解釋“一元錢去哪兒了”的疑惑,一方面,指向學生“關系表征”的能力考查;另一方面,將視角從單純的數學題中走出來,轉向現實世界,引導學生關注生活,并用數學語言解釋、表達現實。
最后,值得說明的是,試題作為一個測量單元,它有刺激情景和對應答形式的規定,它的目的是獲得被試的應答,并根據應答對考生的某些心理特質方面的表現(如知識、能力等)進行推測。命制一道試題,需要回答“考什么能力”“考什么內容”“用什么材料考”“用什么方式考”“問什么問題”“怎么回答”“怎樣賦分”“難度預估”等相關問題。因而,本文所提出的“試題要具有學習功能”,應該是在保證試題信度、效度基礎上的增值思考,與同行探討!