PISA(数学)命题技术初探.pdf

用心 爱心 专心 初中毕业生数学学业水平考试命题初探 来自 PISA 测试的启示 丽水市莲都区花园中学 周鸿 摘要摘要初中毕业生数学学业水平考试命题已明确要求知识与能力考查并重，但如何通过纸笔测 试考查学生综合数学素养，一直没有找到良好的途径。PISA 测试是针对 15 岁左右中学生进行 的一种国际性评价，其数学素养笔试题的特点在于把要考查的知识与技能放在真实的情境中进 行，让学生充分了解所学数学知识与生产和生活的关系，既注重对数学知识的综合考查，也注 重对数学态度的考查。对比两种测试，可发现其考查的对象及目标基本一致，但从命题技术来 看，却存在着较大的差异。通过对典型试题的比较研究，获得了新课程背景下初中毕业生数学 学业水平考试命题的若干启示。 关键词 关键词 数学学业考试；PISA 测试；数学素养；能力；命题与比较 基础教育课程改革在我国已全面铺开，教材的编排体系、教学内容、教学方式都发 生了巨大的变化，一系列评价方式也呈现在我们的面前，那么，在新课程的背景下，命 题方式、 评价方式随之发生怎样的变化才能适合学生的全面发展， 才能使学生感到所学 知识与社会紧密结合呢？学生能力国际评价 PISA 测试的出现使我们耳目一新，它将全 新的命题思路、全新的评价方式展现在我们的面前。 1 学生能力国际评价 PISA 简介 1.1 PISA 简介简介 学生能力国际评价 PISA（Program for International Student Assessment）是经济和 发展组织 OECD（Organization for Economic Cooperation and Development）成员国的合 作项目，也是目前世界上最有影响力的国际学生学习评价项目之一，其测试旨在评估 OECD 成员国 15 岁学生（相当于初中毕业）在完成义务教育后，是否掌握参与社会工 作所需的知识和技能， 是否拥有终身学习所必备的基础。 通过测试可以建立一套学生评 价方面的教育指标，为各国制定教育政策提供参考，使他们能够用这套指标来审视、评 估和检查本国学校教育的整体成效。 第一次 PISA 测试于 2000 年举行，此后每三年举行一次。PISA 的测试内容主要包 括学生的阅读能力、数学能力和科学能力。三者组成一个循环体，在每一次评估中，只 对其中一个主要领域作深入评估。 1.2 数学素养的界定与测评数学素养的界定与测评 1.2.1 数学素养的界定数学素养的界定 数学素养是学生在涉及数学的、 空间的、 概率的或其他数学概念的各种情境中提出、 用心 爱心 专心 解决和解释数学问题时，有效地分析、推理和交流的能力。它超越了传统的教育对数学 技能的要求，鼓励重视数学应用的教和学，用相关的数学知识解决问题，并且在原始问 题情境中检验解决方法。 1.2.2 数学素养的评价结构数学素养的评价结构 PISA 是紧紧扣住情景、数学思想（主要观念） 、数学过程等三个要数对学生的数学 素养进行评价。 PISA 认为数学素养是个体具有处理好数学问题存在的背景和情境、解决问题所必 须的数学知识（运用主要观念） 、将现实情景转化为数学问题（即“数学化”）所必需 能力的综合表现。 (1)情景。测试题包括情境材料、信息或实际问题，它涵盖生活的各个领域。全部 数学测试时间尽可能平均分配于个人的、 教育的、 职业的、 公共的、 科学的等五种情境。 (2)主要观念。数量、空间与形状、变化和关系、不定性四种主要观念被融入大量 能力测试中，以确保测试题覆盖数学教学课程内容。 (3)数学过程。PISA 没有设计测试题来单独评价上述每种能力，而是将数学素养分 为复现、联系和反思三个能力群组、六个能力等级。 要解决真实世界的问题， 学生必须首先把它们转换成数学形式， 然后进行数学运算， 再把结果运用到原来的问题并写出答案。 “数学化”过程需要拥有各种各样的能力， 包括： 思考与推理；认证；交流；建立模型；提出和解决问题；表征；使用符号化的、形式化 的和技术性的语言和操作。 1.3 测试题类型及评分标准的制订测试题类型及评分标准的制订 PISA 测试强调在现实生活中的能力考查。 PISA 测试不在集中于学校里传授的知识 和技能的考查， 而是重在测量学生在实际生活中创造性地运用学校教授的知识和技能的 能力。 PISA 测试题的类型有多项选择题、开放式建构回答题、封闭式建构回答题等三种。 测试题通过单元的形式成组地编排为题组，每个单元创设了一个真实的生活情景。 PISA 所有开放式建构回答题，都由培训合格的编码评分员根据评分标准给出相应 编码的方式来评分。其中，编码所代表的分数有三种：满分、部分得分、零分；编码有 双位编码和一位编码两种。PISA 开放式建构回答的命题和编码评分，题目设计精巧， 评分标准宽泛，不是简单地检查知识的记忆，而是考查学生在题目背景信息下，运用自 己的知识和技能可不可以最方便地解决实际的问题。PISA 的试题和编码评分设计体现 让利于学生原则，重视学生的思维品质，不同的思维过程，值得我们借鉴和应用。 用心 爱心 专心 2 初中毕业生数学学业水平考试命题 2.1 数学学业水平考试简介数学学业水平考试简介 初中毕业生数学学业水平考试 （以下简称数学学业考试） 是义务教育阶段数学科目 的终结性考试，目的是全面、准确地评估初中毕业生达到课程标准所规定的数学学 习水平的程度。 数学命题的基本指导思想是： (1)数学学业考试要有利于引导和促进数学教学全面落实课程标准所设立的课 程目标，有利于引导改善学生的数学学习方式，提高学生数学学习的效率，有利于高中 阶段学校综合、有效地评价学生的数学学习状况。 (2) 数学学业考试既重视对学生学习数学知识与技能的评价，也要重视对学生数学 思考能力和问题解决能力等方面发展状况的评价。 (3) 数学学业考试命题应当面向全体学生，根据学生的年龄特征、思维特点、数学 背景和生活经验编制试题， 使具有不同的认知特点、 不同的数学发展程度的学生都能表 现自己的数学学习状况，力求公正、客观、全面、准确地评价学生通过初中教育阶段的 数学学习所获得的发展状况。 2.2 考试内容与形式考试内容与形式 考试内容主要包括基础知识与基本技能、数学活动过程、数学思考、解决问题能力 等方面。基础知识与基本技能考查内容有：数与代数；空间与图形；统计与概率；课题 学习。考试形式是书面闭卷考试。 2.3 命题的四原则命题的四原则 (1)考查内容要依据课程标准 ，体现基础性；(2)试题素材、求解方式等要体现公 平性；(3)试题背景要符合学生的现实；(4)试题设计应科学、有效。 2.4 试题的类型试题的类型 学业水平考试类型分为选择题、填空题、解答题等三大类。 2.5 近年来数学学业考试的试题特点与走向近年来数学学业考试的试题特点与走向 近年的数学试题题型结构保持稳定，试题立意新颖、结构合理、入口较浅、由易到 难， 有利于学生的考场发挥。 试卷总体上既重视了对学生学习数学知识与技能的结果和 过程评价， 也关注了学生数学思考能力和解决问题能力等方面的综合评价。 主要特点有： (1)在“数与代数”中，注重建立代数模型、实施代数运算的技能与能力的考查；(2)计 算论证题难度降低，逐步加大对发现、猜想和探究能力的考查；(3)“概率与统计”常 用心 爱心 专心 以现实生活情境为背景命题；(4)突出试题的开放性和探究性，着力考查创新意识和实 践能力；(5)关注实际生活，聚焦社会热点；(6)体现知识间的联系与沟通；(7)新概念试 题的类型、数量逐步增多。 3 PISA 数学样本试题与数学学业考试题的比较分析 3.1 规律探究规律探究 3.1.1 PISA2003 年试题年试题海豹海豹 一只海豹即使在睡觉的时候也要呼吸.马丁对海豹观察了一小时.开始时，海豹跳入 海底睡觉。8 分钟后，慢慢浮出水面开始呼吸。3 分钟后，它又回到海底，整个过程从 开始到结束都非常有规律.一小时后，海豹（ ） A.在海底 B.在上浮的过程中 C.呼吸 D.在下沉的过程中 满分 代号 1：A。 零分 代号 9：没有作答。 解析：这是一个周期性问题，与我们的生活实际很接近，有亲切感。我们当然可以 逐步计算的方法来进行，但按周期规律知道海豹完成一个周期是 8+311 分钟，因此 5 个周期（55 分钟后）海豹的状态与现在是一样的。即一小时后的状态与 5 分钟的状态 上一样的。应选择 A。 3.1.2 深圳市深圳市 2006 年课改卷测试题年课改卷测试题 人民公园的侧门口有 9 级台阶，小聪一步只能上 1 级台阶或 2 级台阶，小聪发现当 台阶数分别为 1 级、2 级、3 级、4 级、5 级、6 级、7 级逐渐增加时，上台阶的不 同方法的种数依次为 1、2、3、5、8、13、21这就是著名的斐波那契数列那么小 聪上这 9 级台阶共有 种不同方法 解析：这是一道规律题，也有了真实的情境，但该情境对学生来说，还是有些陌生。 依规律知，第 8 级有 13+2134 种,因此第 9 级有 21+3455 种。 3.2 时差时差 3.2.1 PISA2006 试题试题网上聊天网上聊天 马克（来自奥州悉尼）和汉斯（来自 德国柏林）经常使用网络聊天。他们必 须同时间登录互联网才能开始聊天。为 了能够找一个合适的聊天时间，马克查 询世界各地的时间，并找得右边资料： 格 林 威 治 午 夜 12 AM 柏 林 1:00 AM 悉尼10:00 AM 用心 爱心 专心 问题 1：当悉尼时间是下午 7 点时，柏林是几点？ 答: 满分 代号 1：上午 10 或 10：00。 代号 0：其他答案。 代号 9：没有作答。 问题 2：马克和汉斯不能在他们各自的当地时间上午 9：00 到下午 4：30 之间聊天， 因为它们必须去学校。且当地时间下午 11：00 到上午 7：00 他们也不会聊天，因为他 们在睡觉。 何时是他们聊天的好时间？请在下表写下他们的当地时间。 地点 时间 悉尼 柏林 满分 代号 1：任何合乎于时差为 9 小时的时间或时间间隔，并介乎于以下其中一个时间 间隔之间： 悉尼：下午 4：30-下午 6：00；柏林：上午 7：30-上午 9：00 或悉尼：上午 7：00-上午 8：00； 柏林：下午 10：00-下午 11：00 如，悉尼 17： 00，柏林 8：00 点。 注意： 假如学生以时间区间为答案，整个区间必须符合所有条件。再者，假如没有注明上 午或下午，但这些时间却可被视为正确的话，可评为正确。 零分 代号 0：其他答案，包括其中一个时间正确，但相对应的另一个时间不正确。如， 悉尼：上午 8 点，柏林下午 10 点。 代号 9：没有作答。 3.2.2 国内测试题国内测试题 右表列出国外几个城市与北京的时差 （带正号的数表 示同一时刻比北京时间早的时数） 。 （1）如果现在北京时间是中午 12：00,那么东京时间 是多少？ （2）如果小明给远在纽约的姑姑打电话，他在北京 时间下午 14：00 打电话，你认为合适吗？请说明理由。 答： （1）12+113，此时东京时间是下午 13：00； （2）14-131,此时纽约是凌晨 1：00,他这时打电话不合适。 城市 时差（h） 纽约 -13 巴黎 -7 东京 +1 用心 爱心 专心 解析：以上两例实际背景相近，考查的数学知识相同，都是“时差”问题，但仔细 对比还是有较大差别。PISA试题更多考查的是学生运用数学的能力，答案往往也是开 放型结构回答，但国内测试题却不是这样，大多是封闭的、唯一的。 3.3 开放型图表问题开放型图表问题 3.3.1 PISA2006 试题试题抢劫抢劫 一名电视播报员展示右边图表，并说： “图表显示， 从 1998 年到 1999 年抢劫案件大幅度增加。 ” 问题 1：你认为这位播报员对图表的解释是否合 理？请写出一个理由来支持你的答案。 3.3.2 杭州市杭州市 2008 年各类高中招生文化考试试题年各类高中招生文化考试试题 小张根据某媒体上报道的一张条形统计图(如右), 在随 笔中写道:“今年在我市的中学生艺术节上, 参加合唱 比赛的人数比去年激增”. 小张说得对不对 ? 为什么? (请你用一句话对小张的说法作一个评价):_ _. 解析：解析：这两道试题现实生活中都会存在，这不仅需要 学生具备阅读图表、理解图表、解释图表、从图表中阅读信 息的能力， 并能正确恰当地绘制图表以表达自己的观点， 还 需要学生作为一个有创见性的、关注社会生活的、反思性的公民个体，在面对各种信息 时，能做出自己正确的判断。当学生在阅读各种报刊、杂志、电视、互联网上的信息时， 常常会看到各种形式的图表或表格，学生要能够会分析、理解这些图表。这两道题都是 开放型问题，其答案具有不确定性，尽管给阅卷工作带来了一定的困难，但它们可以很 好地考查学生的多种能力。 两者虽然都给出了详尽的答案， 且尽量根据学生的不同理解， 给出不同分值，提高学生自信心。但 PISA 的题目显得更简单，答案考虑得更全面些， 这值得我们命题者借鉴。 3.4 浙江省浙江省 2009 年学业水平考试中的命题偿试年学业水平考试中的命题偿试 3.4.1 衢州卷第衢州卷第 15 题题 陈老师要为他家的长方形餐厅(如下图)选择一张餐桌，并且想按如下要求摆放：餐 桌一侧靠墙， 靠墙对面的桌边留出宽度不小于 80 cm 的通道， 另两边各留出宽度不小于 60 cm 的通道那么在下面四张餐桌中，其大小规格符合要求的餐桌编号是 (把符合要求的编号都写上) 用心 爱心 专心 答案： 3.4.2 丽水卷第丽水卷第 19 题题 一群学生前往位于青田县境内的滩坑电站建设工地进行社会实践活动，男生戴白色 安全帽，女生戴红色安全帽.休息时他们坐在一起，大家发现了一个有趣的现象，每位 男生看到白色与红色的安全帽一样多，而每位女生看到白色的安全帽是红色的 2 倍. 问题：根据这些信息，请你推测这群学生共有多少人？ 解法一：设男生有 x 人，则女生有(x-1)人.根据题意，得 x=2(x-1-1) ，解得 x=4， x-1=3. 解法二：设男生有 x 人，女生有 y 人. ，根据题意，得 = = ).1-(2 ,1 yx yx 解得 = = . 3 , 4 y x 解析：解析：前一题以生活实际中的餐厅桌摆放为背景，给学生留下了丰富的想象空间， 贴近考生的生活。而后一题则是根据中学生喜欢观察、思考问题的特点，在激“趣”中完 成对学生掌握知识的考查。两道题都是对借鉴 PISA 命题技术的一种积极偿试。这种设 计是将数学问题生活情景化，拉近数学与考生学习、生活的距离，让考生感受到数学的 真实性，感受到数学与社会，数学与生活的关系，同时渗透了课题学习的思想。突出考 查考生在实际生活中创造性地运用学校教授的知识和技能的能力。 4 PISA 测试对数学学业水平考试命题的启示 4.1 设置真实情境，重视社会经验设置真实情境，重视社会经验 PISA 是以单元试题格式评估素养能力的。每一单元由题干以及随后与同一个题干 相联系的若干考试任务组成。题干部分一般有一段刺激性材料（文字或图表）作为命题 的情境，其目的有二：一方面引起学生的兴趣，另一方面考查学生运用知识解决实际问 题的能力。 情境的创设来自人们的日常生活， 学生熟悉， 注重考查解决实际生活中的问题这一 能力，体现了数学在生活实际中的作用。这对我们的课堂教学起到很好的导向作用，我 们在教学中应引导学生关心生产、生活实际，激发学生的社会责任感，帮助学生积累一 定的社会经验。 数学学业考试也强调“密切联系生活实际”，考查学生“在新情境下解决问题的能 力”，但在情境的多样性、趣味性、创新性方面还做得不够。 230cm 餐 厅 180cm 门 桌面是边长 为 80cm 的 正方形 桌面是长、宽分 别 为 100cm 和 64cm 的长方形 桌面是半径 为 45cm 的圆 桌面的中间是边长 为 60cm 的正方形， 两头均为半圆 用心 爱心 专心 4.2 关注学习过程，落实三维目标关注学习过程，落实三维目标 PISA 数学素养测试题不仅关注数学知识，而且也关注数学知识的学习过程。它没 有仅限于我们常采用的文字叙述法，而是结合图示、表格，引导学生学会运用观察的手 段获取信息，并运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工，这对于培养学生未来可 持续发展的学习能力是至关重要的。 PISA 数学素养测试题尽管也是纸笔测试，但在测试过程中多侧面、多角度体现出 对三维教学目标的追求，特别是在态度情感价值观这一点非常值得我们借鉴。2006 年 的 PISA 测试，与前两次相比有一显著变化，即增加了对“态度”的评估。PISA 评价 学生利用数学的特性处理解决各种生活问题的能力的教育评价观，值得我们借鉴。 4.3 呈现方式多样，答案鼓励创新呈现方式多样，答案鼓励创新 PISA 的题目类型有：开放性回答，封闭式结构回答，单项选择，复合多项选择， Likert 量表等。数学学业考试试题一般只有单项选择、填空、综合题三大类型，与 PISA 测试题相比，显得单调一些。 PISA2006 数学素养测试题的特色之一“双位编码”的设计，既突出体现了学生思维 的差异性，又把“认真作答但错答”与“空答”的学生严格区分开，使得学生答题的积极性 大大提高，学习的兴趣会越来越浓厚。可使更多的学生消除考试的畏惧感，愿意把自己 的答案展现到老师和同学面前，增强学习的信心，创造性思维的闸门也由此而打开。 数学学业考试试题为了阅卷方便， 绝大部分试题的答案是唯一的， 这样的试题编制 在一定程度上限制了学生的创造性思维。 这对我们的启示是， 如何在评分时把握好“严 谨”与“开放”的关系。过于严谨，是否会束缚学生的思维？这是在初三复习中，老师 们非常困惑的问题。想让学生们灵活、创新，又怕学生的答案不符合“标准答案”而丢 分，只好保守一点。最后的结果可能是，学生的思路窄，不敢创新。显然，这是不利于 学生未来发展的。 当然，在借鉴 PISA 命题技术的同时，还要考虑到具体的情况。譬如，上面所举杭 州市 2008 年各类高中招生文化考试测试题，事实上是模仿了 PISA2006 测试“抢 劫”题而命制的，改编得很成功，但一句注释“请你用一句话对小张的说法作一个评 价”，反而给考生答题带来了一定的困难，适得其反。 4.4 注重数学能力，关注全面发展注重数学能力，关注全面发展 从PISA评估框架可以看出， 其测试强调在一定的“情境”下， 综合考查学生的“知 识”、“能力”和“态度”，关注学生的全面发展。对知识和能力的考查，不限于学校 用心 爱心 专心 讲授的书本知识和技能， 而是重在测量学生在实际生活中创造性地运用学校教授的知识 和技能的能力。可见，PISA 测试更加关注学生能力的提高，关注学生的可持续发展， 评价学生能否积极参与社会活动， 关注那些有利于成为终身学习者的知识和技能以及与 未来生活有关的基本知识和技能的考查。 这些正是学生将来立足社会， 成为合格公民所 需要具备的数学素养。 4.5 转变评价观念，关注命题导向转变评价观念，关注命题导向 评价观念的转变很难一下子完全从应试教育