中外教育分析报告第96期.docx
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中外教育分析报告第96期
为明日世界问题解决
—PISA2003跨学科能力测评初步报告
北京师范大学比较教育研究中心周琴
2004年12月6日,经济合作与发展组织(OrganisationforEconomicCo-operationandDevelopment,简称OECD)发表了“国际学生评价项目”(ProgrammeforInternationalStudentAssessment,简称PISA)2003年第二次测评的两份报告:
《为明日世界学习—PISA2003测评初步报告》(LearningforTomorrow'sWorld–FirstResultsfromPISA2003);及《为明日世界解决问题—PISA2003跨学科能力测评初步报告》(ProblemSolvingforTomorrow'sWorld–FirstMeasuresofCross-CurricularCompetenciesfromPISA2003)。
前者是对PISA测评三大主要领域——数学素养、阅读素养、科学素养2003测评结果的报告及其分析。
后者则是对PISA2003新增测评项领域—跨学科解决问题能力的测评结果报告及其分析。
《为明日世界解决问题—PISA2003跨学科能力测评初步报告》的主要框架如下:
第一章:
PISA2003与解决问题;第二章:
问题解决能力测评概况;第三章:
问题解决能力与数学、阅读及科学;第四章:
各子项目测评结果;第五章:
性别差异及个人背景对学生问题解决能力的影响。
现将该报告的主要内容摘录如下:
一、PISA2003概述
PISA即“国际学生评价项目。
它是由经济合作组织(OECD)组织一项大型国际学生学习质量比较研究项目。
PISA主要评估接近义务教育末期(15岁)的学生应用所学知识和技能,完成他们在今后生活中需要完成的任务和在社会中行使职责以及持续学习能力的情况。
其目的是通过一套能够测量教育结果的国际教育质量指标和对各国学生进行抽样测试所取得的结果,来描述各个国家的教育质量水平,以供决策参考。
PISA是基于“终身学习”(lifelonglearning)动态模型设计的一项定期的、动态的监控方案。
该项目每三年进行一次,九年一个循环。
2000年,PISA在32个国家(包括28个OECD国家及4个非OECD国家)进行了第一次评价。
PISA2003年则有41个国家(30个OECD成员国和11个非成员国),超过250,000名学生参与测试。
表1:
PISA2000与PISA2003参与国家
PISA2000
PISA2003
OECD成员国
非OECD国家
OECD成员国
非OECD国家
芬兰
巴西
芬兰
巴西
日本
拉托维亚
日本
拉托维亚
韩国
列支敦士登
韩国
列支敦士登
澳大利亚
俄罗斯
澳大利亚
俄罗斯
荷兰*
荷兰
中国香港
捷克
捷克
中国澳门
新西兰
新西兰
印度尼西亚
加拿大
加拿大
塞尔维亚
瑞士
瑞士
泰国
法国
法国
突尼斯
比利时
比利时
乌拉圭
瑞典
瑞典
爱尔兰
爱尔兰
匈牙利
匈牙利
德国
德国
波兰
波兰
冰岛
冰岛
美国
美国
西班牙
西班牙
意大利
意大利
挪威
挪威
卢森堡
卢森堡
希腊
希腊
丹麦
丹麦
葡萄牙
葡萄牙
墨西哥
墨西哥
英国
英国*
奥地利
奥地利
斯洛伐克
土耳其
注:
PISA2000荷兰与PISA2003英国测评因答题率太低,其数据未被采纳。
PISA固定的测评领域有三个:
数学、阅读、科学。
其每轮测评的重点领域不同:
2000年为阅读,2003年为数学,2006年为科学,2009年又回到阅读。
2003年,在对三个数学、阅读、科学与学校科目相联系领域进行测评同时,PISA还增加对学生跨学科能力—问题解决能力的考察。
由于是第一次对问题解决能力进行测评,PISA2003专门单独出台了一份报告—《为明日世界解决问题—PISA2003跨学科能力测评初步报告》(ProblemSolvingforTomorrow'sWorld–FirstMeasuresofCross-CurricularCompetenciesfromPISA2003)。
报告对问题解决能力测评的目的、测评的内容、测评的方法、测评的结果及其分析进行了详细的阐述。
二、问题解决能力测评的内容与方法
(一)定义
PISA指出:
各个学科领域的课程学习都要求学生在面对问题情景时能及时捕捉并理解已有的信息,能对现象及事物的特征与关联加以识别;并可以对一个或多个外部表现加以建构或运用,从而有效地解决问题;最终学生还应对问题解决的结果进行评价、论证以及交流,以更进一步、深一层的理解问题。
因此,问题解决不仅是学生课程学习的必然涉及的部分,更是学生跨学科学习的一个重要内容。
它为学生今后进一步的学习,以及有效参与社会,履行个人职责奠定必要的基础。
由此,PISA2003将问题解决的能力定义为:
“当问题解决的方案无法立即呈现,并且解决问题所需应用的知识及技能不仅仅局限于某一单独的学科领域如数学、阅读或科学时,个体有效运用认知过程以面对并解决真实的、跨学科问题的能力。
”
显然,从这一定义来看,PISA2003问题解决能力测评中测试的问题首先必须是源于学生现实生活的,问题导入的情景应使学生感知其真实性。
其次,测试题目的设计应使学生积极寻求新颖的、灵活的解决途径,而不是照搬常规的解决方案。
最后,测评要求学生应用跨学科的,而不是单一学科的知识和技能来解决问题。
(二)测评框架
根据上述定义,PISA2003问题解决能力的测评框架设计主要包括以下几个部分:
问题的类型—PISA2003主要关注三大类型的问题:
决策、系统分析与设计、问题解答。
之所以选择这三类型问题进行测试,是因为它们能够广泛地运用于各种类型的测试中。
问题的背景—测试中的问题并非是根据教室中课程学习而设计,其问题情景应是基于学生的个人生活、学习、休闲,乃至团体或社会的。
问题解决的过程—PISA2003期望测评的最终结果能够描述学生是否具备面对问题、建构、再现以及有效地解决问题的能力。
与之相应,PISA认为问题解决的过程应包括理解问题、描述问题、再现问题、解决问题、反思问题、交流解决方案等认知过程在内。
测评将具体考察学生在每一认知过程所应具备的知识和技能。
值的注意的是,除了注意考查学生解决问题所必备的知识外,PISA还尤为强调对学生推理能力(包括分析推理能力、定量推理能力、类比推理能力、组合推理能力)的考查。
表2:
PISA2003问题解决能力测评框架
测评类型
决策
系统分析与设计
问题解答
测评
目标
在一定限制性条件下进行选择并作出决定。
识别系统各组成部分间的关联系,及(或)设计一个能呈现各部分相互联系性的系统。
诊断并矫正某一有缺陷的系统或机制。
相关
过程
理解问题情景给出的信息、条件及指定的任务;
理解与系统特性和指定任务相关的信息;
理解系统或机制的主要特征、故障及指定任务;
识别限制性条件;
识别系统相关联的部分;
识别相关变量;
呈现可供选择的方案;
描述系统各部分的相互关联;
描述系统性能;
选择并作出决定;
分析并设计一个能呈现各部分相互联系性的系统;
诊断系统故障并提出解决建议;
检验与评估决定;
检验与评估对系统的分析与设计;
检验与评估诊断结果及解决方案;
交流与论证决定。
交流分析结果并论证设计。
交流与论证诊断结果及解决方案。
可能存在
的复杂因
素
限制性条件的数量;
相关变量的数量及关联的性质;
系统或机制有关组成部分的数量及其相互作用的方式;
呈现方式的数量与类型(口头的、图标的、数字的)。
呈现方式的数量与类型(口头的、图标的、数字的)。
呈现方式的数量与类型(口头的、图标的、数字的)。
(三)测评方法
测试以纸笔形式进行。
學生需要阅读问题(附有图表),然后以书面形式作答。
问题解决能力测评试卷包含10个测试单元,共19道测试题目(表3)。
测试题目的类型可分为三种:
第一类是开放式问答题,没有固定的答案,学生可根据题意自由构思并以自己的语言文字做答;第二类封闭式问答题,其答案是固定的,多为填空题;第三类是多选择题与是非题,学生必须从已提供的选项中选择自己认为正确的答案。
试题根据其难以程度被分为三个等级,由易到难分别为level1、level2、level3。
表3:
PISA2003问题解决能力测试题目
测评类型
测试单元
问题
试题类型
试题难度
决
策
能量需求
问题1
封闭式问答题
BelowLevel1
问题2
开放式问答题
Level1
外出看电影
问题1
多项选择题
Level1-Level2
问题2
多项选择题
Level1
假期
问题1
封闭式问答题
Level2
问题2
开放式问答题
Level2-Level3
运输系统
问题1
开放式问答题
Level3
系
统
分
析
与
设
计
图书馆系统
问题1
封闭式问答题
Level1
问题2
开放式问答题
Level3
发展数字设计(DBN)
问题1
多项选择题
Level2
问题2
多项选择题
Level2
问题3
开放式问答题
Level2-Level3
课程设计
问题1
开放式问答题
Level3
儿童夏令营
问题1
开放式问答题
Level2-Level3
问
题
解
答
灌溉
问题1
开放式问答题
Level1
问题2
多项选择题
Level2
问题3
开放式问答题
Level3
冷藏柜
问题1
多项选择题
Level2
问题2
多项选择题
Level2
测试时间为1小时(PISA2003总测评时间为6.5个小时,其中数学测试3.5个小时,阅读、科学、解决问题各为1个小时)。
根据学生完成任务的进度与难度,学生成绩被分四个等级,由低到高分别是:
BelowLevel1、level1、level2、level3。
PISA对每个等级的学生在问题解决方面所表现出来的特征和所具备的能力做了详尽的描述(表4)。
表4:
PISA2003问题解决成绩等级划分
等级
对应分数
学生程度
问题解决的能力
BelowLevel1
<405
有障碍的问题解决者;
缺乏最基本理解问题及描述问题的能力;
Level1
405—499分
初级的问题解决者;
仅能处理简单的数据资料或信息;
Level2
499—592分
推理—决策型的问题解决者;
能应用多种推理方法分析问题并作出决策;
Level3
>592分
反思—交流型的问题解决者
能够正确分析问题并作出适当决定,还能考虑到事物间的关联性并导向问题解决。
下面是PISA2003问题解决能力测评的部分试题:
例题1:
能量需求
下表是成人每日所需的能量:
男
女
年龄
活动量
能量需求(千焦)
能量需求(千焦)
18—29岁
轻微
10660
8360
适度
11080
8780
剧烈
14420
9820
30-59岁
轻微
10450
8570
适度
12120
8990
剧烈
14210
9790
60岁以上
轻微
8780
7500
适度
10240
7940
剧烈
11910
8780
不同职业的活动量如下:
轻微
适度
剧烈
柜台售货人员
办公室职员
家庭主妇
教师
推销员
护士
建筑工
杂工
运动员
问题1:
大卫.爱迪生是一名45岁的教师。
他每日的能量需求是多少千焦?
回答:
千焦
例题2:
课程设计
某一技术专科学校提供三年12门学科的课程学习,如下:
学科代码
学科名称
1
M1
力学(初级)
2
M2
力学(中级)
3
E1
电学(初级)
4
E2
电学(中级)
5
B1
工商管理(初级)
6
B2
工商管理(中级)
7
B3
工商管理(高级)
8
C1
计算机系统(初级)
9
C2
计算机系统(中级)
10
C3
计算机系统(高级)
11
T1
信息技术管理(初级)
12
T2
信息技术管理(中级)
学校要求学生每一学年必须选修其中的4门。
选修的科目必须按照由低到高的顺序进行。
譬如:
只有当已完成工商管理初级、中级的学习后,才能选修高级工商管理。
此外,必须在已修完初级力学的前提下,才能选修初级电学;同样,必须修完中级力学后才能选修中级电学。
下面,请您根据上述要求设计一份课程选修表,并在下表中填入相应学科的代码。
学科1
学科2
学科3
学科4
第一学年
第二学年
第三学年
例题3:
冷藏柜
位置
温度
1
-15ºC
2
-18ºC
3
-21ºC
4
-25ºC
5
-32ºC
简买了一台新的冷藏柜。
使用手册上作了如下说明:
▪连接电源并打开电源开关;
▪您将听到电动机运转的声音;
▪显示屏上红色的指示灯亮;
▪转动温度调节按钮到您想要的位置。
常规设定为2;
▪当温度达到设定时,红色指示灯将熄灭。
根据您所设定的温度,整个制冷过程大约需1-3小时;
▪制冷启动4小时后再放入食品。
简按照上述说明进行了操作。
但她设定的温度为4。
4个小时后,简往冷藏柜中放入了食品。
8小时后,红色指示灯再次亮了,此时电动机仍在运转。
问题2:
简对此很疑惑,不知道指示灯是否出了什么问题?
那么,以下哪些操作及观测能够说明指示灯处于正常状态呢?
请在下列选项中选择“是”与“否”,并在您选择的答案上划圈!
操作与观测
是否能证明指示灯处于正常状态?
转动温度调节按钮至5,红色指示灯熄灭
是/否
转动温度调节按钮至1,红色指示灯熄灭
是/否
转动温度调节按钮至1,红色指示灯仍亮
是/否
三、
表5:
PISA2003问题
解决能力测评平均分
国家
平均分
韩国
550
中国香港
548
芬兰
548
日本
547
新西兰
533
中国澳门
532
澳大利亚
530
列支敦士登
529
加拿大
529
比利时
525
瑞士
521
荷兰
520
法国
519
丹麦
517
捷克
516
德国
513
瑞典
509
奥地利
506
冰岛
505
匈牙利
501
OECD平均
500
爱尔兰
498
卢森堡
494
斯洛伐克
492
挪威
490
波兰
487
立陶宛
483
西班牙
482
俄国
479
美国
477
PISA2003问题解决能力测评结果及分析
(一)测评结果
从总体情况来看,OECD国家的平均分500分,标准差100分(表5)。
其中约有2/3的学生测评成绩在400分-600分之间。
参与测评的国家中,韩国(550分)、中国香港(548分)、芬兰(548分)、日本(547分)四国以高于OECD平均分近50分的测评成绩位居前四位(表4)。
除此之外,澳大利亚、比利时、加拿大、捷克、丹麦、法国、德国、冰岛、荷兰、瑞典、瑞士、新西兰、列支敦士登以及中国澳门等14个国家的测评成绩也明显高于OECD平均水平。
奥地利、匈牙利、爱尔兰三国的测评成绩与OECD平均水平相比无显著性差异。
剩余的19个国家,包括奥地利、卢森堡、斯洛伐克、挪威、波兰、;立陶宛、西班牙、俄国、美国、葡萄牙、意大利、希腊、塞尔维亚、乌克兰、土耳其、墨西哥、巴西、印尼、突尼斯等国的平均成绩则明显低于OCDE平均。
从等级分布的情况来看,所有参与测评的学生中约有1/2的学生测评成绩达到Level2以上的程度。
这些学生大多能够正确地处理信息资料,应用推理方法分析问题并作出适当的决策。
不过,仍有10%的学生尚未达到Level1的熟练程度。
这些学生尚不具备最基本的问题解决能力。
与此同时,仅有不到1/5的学生能够达到
葡萄牙
470
意大利
469
希腊
448
泰国
425
塞尔维亚
420
乌克兰
411
土耳其
408
墨西哥
384
巴西
371
印尼
361
突尼斯
345
注:
显著性差异(高于PECD平均)
无显著性差异
显著性差异(低于OECD平均)
数据来源:
OECDPISA2003数据库
Level3的程度,这表明反思—交流型的问题解决者仍属少数。
从国别情况来看,韩国、中国香港、芬兰、日本均有超过70%学生测评成绩达到Level2程度及以上。
其中,日本和中国香港的高分段学生比例最多,各自约有1/3的学生达到Level3的水平。
澳大利亚、比利时、加拿大、芬兰、韩国、新西兰和列支敦士登次之,各自约有1/4的学生达到Level3的水平。
与之相反,印尼与突尼斯则仅有不到5%学生达到Level2的程度。
墨西哥、土耳其、巴西、印尼、突尼斯5国低分段的学生人数最多。
其接受测试的学生中,约有一半以上的学生成绩低于Level1。
需要注意的是,不同国家表现出不同的成绩分布特征。
比利时学生的两级分化趋势最为明显。
日本尽管平均成绩位居第四,并有1/3的学生达到Level3的水平,但其低分段学生比例也相对高,因此其学生成绩的两级分化趋势是位居前列的几个国家中最为明显的。
与其相反,韩国,芬兰和中国香港百分位数在5%—95%之间的学生人数比例是所有40个参与测评的国家中最高的,这说明上述三个国在问题解决能力测评中的优异表现主要有赖于学生整体水平的相对突出。
(二)结果分析
PISA2003选用性别、父母职业、家庭结构等方面的因素对问题解决能力测评的结果进行了具体分析,以求更加深入的解释问题解决能力测评所表现出来的特征。
1.性别差异
PISA2003对问题解决能力的测评结果初步显示,多数国家这一领域的性别差异并不明显。
40个参与国家中,只有6个国家在这一领域呈现出较明显的性别差异。
其中冰岛、挪威、瑞典、印尼、泰国5国的女生成绩优于男生。
而中国澳门则是唯一一个男生成绩明显优于女生的国家。
从测评结果的分布情况来看,男生相对女生两极分化的趋势更为明显。
OECD国家中,男生测评成绩的标准差比女性高出6分。
其中意大利和中国香港男生成绩分布的分化趋势最为明显。
意大利接受测试的男生中约12%(女生为9%)达到Level3的程度,而(女生为23%)有27%低于Level1的水平,其标准差为110分(女生为94分)。
此外波兰、葡萄牙、土耳其、列支敦士登4国的男生成绩也呈现出较为明显的分化趋势。
2.家庭背景的影响
PISA2003问题解决能力的测评结果表明,成绩最好的1/4的学生其父母职业多以医生、大学教师、律师为主;而成绩位居最末的1/4的学生其父母职业多为卡车司机、饭馆服务员、小型农场主等。
OECD国家中,成绩最好的1/4的学生的平均成绩(542分)比成绩最差的1/4的学生平均成绩(465分)高出77分。
也即是说,OECD国家中,父母职业地位较高的学生其问题解决能力基本上能够达到Level2水平;而父母职业地位较低的学生则多数刚达到Level1的程度,仅具备最基本的问题解决能力。
参与测评的40个国家中,父母职业地位与学生成绩程(正)相关度最为明显的国家有比利时、德国、匈亚利以及列支敦士登。
中国香港、中国澳门、韩国三个国家两者间的相关度相对较低。
同样,学生问题解决的能力与父母的受教育程度也有着密切的相关。
除中国澳门外,其余39个国家的父母受教育程度与学生问题解决的能力均呈正相关。
即父母的教育程度越高,学生问题解决能力的测评成绩越好。
其中正相关度较高的国家有捷克、匈亚利、波兰以及斯洛伐克。
芬兰、葡萄牙、巴西、中国香港、印尼、突尼斯等国两者间的关系则不十分明显。
除此之外,PISA2003还分析了家庭的“文化资源”以及家庭结构对学生问题解决能力产生的影响。
所谓“文化资源”是指学生家庭所拥有的古典文学著作、诗集、艺术品等文化财产的种类及数量。
所有参与测评的学生其问题解决能力测评的成绩都与家庭占有的文化财产的程度呈现一致趋势。
家庭结构则主要调查单亲家庭与双亲家庭学生测评结果间的差异情况。
测评结果表明,参与测试的40个国家中,有16个国家不存在明显的差异,如奥地利、韩国、葡萄牙等国;而有24个国家则存在不同程度的差异。
其中美国与比利时单亲家庭孩子与双亲家庭孩子测评成绩之间的差异最为明显—双亲家庭孩子的测评成绩明显优于单亲家庭的孩子。
3.问题解决能力与数学素养、科学素养、阅读素养的关系
不同与数学、阅读、科学测评领域,问题解决并非传统的学校学科或课程之一。
因此,与数学素养、科学素养以及阅读素养的测评相比,PISA2003对学生问题解决能力的测评从测试内容和方法来看有三大主要的特征:
第一,问题解决能力的测评更为强调认知过程。
问题解决能力测评与其他三个领域的测评不同,每道试题测试的并非只是某个或几个单独的知识点或技能,譬如阅读理解或数学计算的简单组合。
Pisa强调问题解决是一个从理解问题、到描述问题、再现问题,再到最终解决问题,并对问题进行反思及交流解决方案的这样一个逐步深化的、统一的认知过程
第二,问题解决能力的测评对知识的难度要求相对较低。
PISA2003四个测评领域都是纸笔测试。
但与阅读素养的测评相比,问题解决能力的测评最大限度的减少了测试材料的阅读量及阅读难度,同时还尽量降低作答的文字要求。
十个测试单元中,仅有一个单元以纯文本形式提供试题信息;其他9个单元都以图表形式呈现材料为主,以尽可能减少学生的阅读负担。
此外,问题解决能力的测试只要求最简单的数学运算,同时也不涉及科学的相关内容。
因此与数学素养和科学素养的测评相比,问题解决能力的测评对学生数学、科学知识及技能的要求要低得多。
第三,问题解决能力的测评主要测试学生推理,尤其是分析推理的能力。
大部分试题均要求学生组织并分析已知信息,并在一定限制性条件下找出解决方案。
这一过程并不要求学生掌握高深的学科知识,相反只需具备基本的推理和系统分析的技能如排除法、列举法即可。
需要说明的是,尽管问题解决能力的测评并不涉及对数学知识的测试,但仍要求最简单的数学运算。
反过来,数学测评也要求学生具备一定程度的分析推理能力。
因此,相对科学测评和阅读测评,问题解决能力的测评与数学测评间的相关性更高。
从PISA2003四大领域的测评结果来看,也呈现出这一趋势(表6)。
表6:
PISA2003四大测评领域结果的相关分析
测评领域
数学
阅读
科学
问题解决
数学
0.77
0.83
0.89
阅读
0.77
0.83
0.82
科学
0.83
0.83
0.80
问题解决