基于监测数据的男女生问题解决能力表现的深度分析

/基于监测数据的男女生问题解决能力表现的深度分析【摘要】通过对浙江省2019年教育质量监测数据的深度挖掘与多角度分析，本研究揭示了男女生在数学、科学学科中问题解决能力的表现情况。数据表明，男女生问题解决能力在不同维度上有所差异，男女生在不同学业水平和思维要求上表现出一定的规律。教师应了解男女生在问题解决能力中的不同表现，因材施教，提高学生分析问题与解决问题的能力。【关键词】男女生；问题解决；性别差异；教育质量监测

问题解决(problemsolving)是由一定的真实或模拟真实的情景引起的，按照一定的目标，应用各种认知活动、技能等，经过一系列的思维操作，使问题得以解决的过程。按照布卢姆的目标分类学，学生各学科的问题解决能力均属于分析、综合、评价等高层次认知能力。 2019年浙江省教育质量监测数据包括全省八年级抽测学生语文、数学、科学三学科的监测成绩以及学生、教师及家长问卷结果。本文基于实证着重研究男女生在数学、科学学科中问题解决能力方面的表现情况，帮助一线教师更好地了解男女生在问题解决能力中的特征表现，以便在教学时更有效地实施情感激活与认知建构，提高学生分析问题与解决问题的能力。 一、研究设计 (一)学生分类及界定 本研究中的“按学业总分分类”是指按语文、数学、科学三科总成绩分类；“按问题解决总分分类”是指按数学、科学两学科中问题解决维度的总成绩分类。所有学生学业成绩均按学业量尺分①计算。学业成绩总分在全省列前十分之一的学生称为“尖子生”；位于全省前四分之一的学生称为“优良生”；位于全省后四分之一的学生称为“薄弱生”；除去上述前后各四分之一学生后其余的一半学生称为“中等生”；在全省后十分之一的学生称为“学困生”。 (二)问题解决概念的界定 2019年浙江省教育质量监测开发了语文、数学、科学纸笔试卷。其中数学侧重考察学生的“问题解决”能力，分为四个维度：信息收集与理解、计划探索与制定、方案实施与改进、结果反思与评价。科学侧重考察学生在科学探究中解决问题的能力，分为五个维度：提出科学问题、设计探究方案、获取和解释证据、科学解释现象、评价科学探究。经由对科学试题的进一步研究，可知“科学探究”就是以问题解决为导向的，这与我们的命题意图相吻合，加之数学和科学两学科在命制试题时，都着重呈现问题新颖、内容综合、指向目标、立足能力、关注策略等特点，故本研究按测试框架与命题意图合并数学、科学两学科的相近能力维度，以数学学科的名称为主干，组成本文中所称的“问题解决”能力框架(见表1)。 (三)研究对象 参加2019年浙江省教育质量监测的八年级学生共41590名，在本次研究中剔除变量缺失值样本，最终有效人数41382人，其中男生21782名，女生19600名。 二、研究结果与分析 (一)按语文、数学、科学三科学业总分分类的男女生情况 按学生语文、数学、科学三科的总分分类，分析对比各类学生在本性别中的占比，可以看出，不同水平的男女生占比分布比较接近，但前端的尖子生、优良生比例男生略占优，后端的薄弱生及学困生比例女生略偏多。 图1按三科学业总分分类时男女生在本性别中的占比 (二)按数学、科学两学科问题解决维度分类的男女生情况 按数学与科学合并的问题解决维度的总分分类，对比各类学生在本性别中的占比情况，如图2所示。 图2按问题解决维度分类时男女生在本性别中的占比 在按三科学业总分分类的图1中，男生在尖子生和优良生中的占比略高；但在按问题解决维度分类的图2中，却是女尖子生和优良生的占比略高。这个占比的变化说明前1/4女生的问题解决能力比前1/4男生更好。图2中，女生中的薄弱生、学困生占比略有下降，但学困生占比仍略超男生。即从问题解决能力来看，女生群体中的尖子生和优良生比例有所增多，相应群体的男生比例有所下降，而男中等生比例明显呈上升趋势。百分比尖子生优良生中等生薄弱生学困生按学业总分女生比例按问题解决女生比例按学业总分男生比例按问题解决男生比例 图3不同分类时男女生所占比例情况 (三)男女生在各类学生中的比例情况 如图3所示，按三科学业总分分类，男生在尖子生中的比例最高，优良生次之。考虑到校本中男生比例为52.6%，女生为47.4%，因此男尖子生和优良生的比例高于男生的占比，女尖子生和女优良生的比例低于女生的占比。但按问题解决维度分类，男女两条图线都变成了波浪曲线，比例变化十分明显。男尖子生和男优良生的比例低于男生的占比，女尖子生和女优良生的比例超过了高于女生的占比。这说明女尖子生和女优良生的比例均较学业总分分类时明显上升，女中等生和女薄弱生的比例明显下降；反之，男尖子生和男优良生的比例明显下降，男中等生和男薄弱生的比例却在明显上升；可见学业总分高的女生往往是问题解决能力强的学生，按问题解决维度分类时，她们把一部分学业总分高的男尖子生和男优良生挤到后一等级了，以致男中等生和男薄弱生的比例明显提高，即男生中等及以下水平的比例更高了。 (四)男女生问题解决维度的得分率 图4是男女生在数学问题解决、科学问题解决和总的问题解决维度的得分率情况，根据T检验，数学问题解决和总的问题解决维度均有显著差异，但科学问题解决维度无显著性差异。可见，从得分率来看，数学问题解决维度以及数学和科学一起统计的问题解决维度，男生强于女生，但在科学学科中，男女生的得分率无显著性差异。 图4男女生在数学、科学和总的问题解决维度上的得分率 (五)男女生各学科问题解决维度的得分率 本次监测，科学学科主要测试物理和化学。图5把语文学科得分率与数、理、化中问题解决维度的得分率进行比较。 图5男女生各学科问题解决维度的得分率 从图5可知，语文得分率是女生远高于男生，数学、物理问题解决维度的得分率又是男生高于女生，化学问题解决维度的得分率女生略高，但经T检验无显著性差异，总的问题解决维度也是男生略高，有显著差异。对比图4可知，科学学科问题解决维度男女生之所以无显著性差异，是因为科学学科中的物理、化学得分率男女高低不同，彼此有所抵消所致。 (六)各类男女生学科中问题解决的得分率 如图6所示，在数学学科的问题解决试题中，男尖子生得分率略高于女尖子生，但女优良生和女中等生的得分率略高于男优良生和男中等生，男薄弱生和男学困生的得分率又高于女薄弱生和女学困生。看似差距不大，但经T检验上述五类学生男女之间的得分率均有显著性差异。 图6数学问题解决维度各类学生的得分率 这一现象很有意思，说明在数学问题解决中，尖子生是男生占优，中等和中上的学生又是女生占优，但女薄弱生比男薄弱生得分率低了很多，导致男生数学平均得分率比女生高1%。 图7是科学问题解决维度中各类学生的得分率。图4已说明在科学学科中，男女生得分率无显著性差异，但图7显示，在尖子生、优良生、中等生中，女生得分率略为占优；薄弱生和学困生中，男生得分率略高。经T检验，五类学生的男女生得分率之间均有显著性差异，这说明女生在科学问题解决方面两极分化现象更明显。 图7科学问题解决维度各类学生的得分率 (七)男女生在问题解决各维度中的得分率 图8是男女生在问题解决各维度中的得分率情况，经T检验，“计划探索与制定”维度中男女生无显著性差异，其他维度均有显著性差异，男生得分率高于女生得分率。 图8男女生在问题解决各维度中的得分率 (八)男女生综合解决复杂问题的得分率 分析数学和科学中综合解决复杂问题的得分率情况，由图9可知，科学、数学、物理中综合解决复杂问题维度男生得分率均高于女生，且经T检验均存在显著性差异，但化学无显著性差异。 图9男女生综合解决复杂问题的得分率 (九)男女生社会经济地位与问题解决能力的关系 家庭社会经济地位(SES)，是通过监测中的学生问卷、家长问卷采集相关信息，将父母最高受教育程度、父母最高职业地位及家庭拥有物作为核心变量，得出家庭社会经济地位指数，作为对学生家庭经济和社会地位的总体衡量。图10为按照问题解决维度分类时男女生平均SES情况。 图10按问题解决维度划分的男女生SES情况 图10的趋势线表明，整体上平均SES越高的学生问题解决能力越强；按问题解决维度来划分，同类学生中女生平均SES略低于男生，但男女优良生已几乎相同。随着SES的提高，男女生问题解决能力均在增强。而且从趋势线来看，女生的趋势线斜率显著超过男生的趋势线斜率，这可理解为虽然男女生都是平均SES越高的学生总体上问题解决能力越强，但SES对女生问题解决能力提高的支撑比对男生的支撑更大。从统计意义上来看，女生问题解决能力的提高过程中，与男生相比需要更多的家庭社会经济地位的支撑。 三、典型题分析 数学典型题：小明骑车从家出发，到超市替妈妈买盐，买盐后原路骑车回家。若小明8：00从家里出发，8：15回到家里，家离超市为a米，设离家的时间(分钟)用x表示，离家的距离(米)用y表示，x、y间的函数关系如图11所示。 (1)以下求得的两个量，具有什么实际意义？ ①11-5=6 ②a÷5=a/5 (2)若小明骑车从家到超市要经过一公交站，且公交站与家的距离为300米。若小明在8：01时经过此公交站，问小明什么时候与此公交站相距900米？ (3)在原题的内容中添加一个条件，请你提出一个问题(只要写出添加的条件和问题，不必解答)。 图11 条件：________ 问题：________ (4)以上第(3)题中，要求添加条件、提出问题，你觉得有难度吗？(只需选出一项) A.非常困难B.比较困难C.不确定 D.比较容易E.非常容易 分析： 本题考查问题解决中的“信息收集与提问”“方案实施与改进”“结果反思与评价”环节。第(1)小题得1分时的难度值β=0.28[基于项目反应理论(IRT)，下同]，在中间平均值区域附近，得分的人数百分比男女生较接近，女生略好于男生；得2分时β=6.44已属于极端难度，故正确答对的学生极少，无比较意义。 第(2)小题得2分时β=-0.31，得3分时β=0.09，属中等难度，男女生得分的人数百分比非常接近，女生略好于男生；得4分时β=2.21，超过了两个标准差，难度相当大，此时男生的得分人数百分比超出女生较多。 第(3)小题得2分时β=-0.19，难度属于中间平均值附近，男女生得分比较接近，女生得分的人数百分比略多于男生。 科学典型题：BTB是溴麝香草酚蓝的简称，其水溶液是一种酸碱指示剂，在酸性液体里呈黄色，在中性液体里呈淡蓝色。某同学利用BTB溶液开展“CO2是植物进行光合作用的原料”的有关研究(见图12)。 实验准备： ①将水蕴草(一种水生植物)放入暗室内一昼夜； ②利用煮沸并冷却到常温的水配制一定量淡蓝色的BTB溶液。 实验过程和结果： 图12利用BTB溶液开展“CO2是 植物进行光合作用的原料”的研究请根据上述实验，回答下列问题： (1)本实验为什么要用煮沸的水配制BTB溶液？ (2)往锥形瓶中通入CO2时，BTB溶液的颜色为什么会变成黄色？ (3)为得到“CO2是植物进行光合作用的原料”的结论，还需要进行对照实验，请用文字或图示来表述对照实验的设计方案。 分析： 本题考查问题解决中的“信息收集与提问”“计划探索与制定”和“方案实施与改进”环节。第(1)小题得1分时难度值β=0.02，难度属中间平均值附近，女生得分情况略好于男生；而得2分时β=2.80，得3分时β=3.88，两者均在高难度处，男女生得分都很少，样本太少，已无统计意义。 第(2)小题β在-0.20到0.18之间，难度适中，男女得分率较接近。 第(3)小题得1分时β=0.10，得2分时β=0.79。这两种情况，难度位于中间区域，女生略好于男生；得3分时β=3.06，已超过一个标准差，处于极端状态，能够得分的学生很少，已无统计意义。 四、结论与分析 (一)男生的问题解决能力略优于女生，但总体差异不明显 从问题解决维度的得分率、尖子生和优良生在同类学生中的比例来看，男生各指标略高于女生。从学科来看，男生在数学、物理的问题解决中更具优势，但在化学学科中男女生无显著性差异。从综合解决复杂问题来看，男生平均得分率略优于女生，在数学和物理复杂问题解决中男生优势更明显。 从问题解决各维度来看，男女生在“计划探索与制定”上无显著性差异，而在“信息收集与提问、方案实施与改进、结果反思与评价”各维度中，平均得分率均是男生高于女生。 (二)女尖子生和优良生在本性别中的占比超过了男生相应的占比 虽然女生与男生相比，在尖子生和优良生中所占比例没有优势，但女尖子生和优良生在女生中的占比超过了男尖子生和优良生在男生中的占比。女尖子生和优良生的比例也在各类学生中最接近同类男生，尤其女优良生比例更具优势。而男尖子生和优良生在同类学生中的比例却远低于男中等生和薄弱生在同类学生中的比例。这说明与男生相比，有更多的女生经自身努力，通过提高自己的问题解决能力，更上了一层楼。 (三)男女生问题解决能力的提高与社会经济地位有显著正相关 无论男女生，都是其平均SES越高，问题解决维度得分越高。但数据表明SES对女生的影响更大，女生比男生更需要家庭SES的支撑。而且从趋势线来看，女生的趋势线斜率显著超过男生的趋势线斜率，表明SES对女生问题解决能力提高的支持比对男生更大。 (四)男女生在具体问题解决时存在特征差异 在数学学科的问题解决中，男尖子生比女尖子生平均得分率略高，而在科学学科的问题解决中，女尖子生比男尖子生平均得分率略高。在这两个学科中，女优良生和女中等生的得分率均略高于男优良生和男中等生，只是女薄弱生和女学困生的得分率逊色于男薄弱生和男学困生，平均后无法体现女生在中等及中上水平层次上的优势。分析具体解题过程发现，在难度值β＜1时，女生得分率略高，但在β＞2时，男生的问题解决能力更有优势。 问题解决能力实质上就是一个人的知识技能和学习能力的综合反映，比平时各科学业成绩总分更能体现学生的学科素养与思维水平，因此学生问题解决能力比学业成绩更能反映坊间所称的“优秀”程度。数据表明，在问题解决能力方面，总体上男生强于女生，如同在语文阅读能力上女生强于男生，这与我们的传统认知相一致。但为什么人们似乎总是感觉优秀的女生在增多，优秀的男生在减少呢？一个原因是女尖子生和优良生在女生中的占比超过了男尖子生和优良生在男生中的占比，也就是相对男生来说，女生中优良生及以上的比例高，薄弱生及以下的比例低。另一个原因是从问题解决维度看，与学业总分相比，女尖子生和优良生的比例相对提高，男生的比例相对下降了。这些现象都容易产生“女强男弱”的直觉。 五、对教学的建议 (一)男女生同校混合编班对学科教学更有利 从上述分析可知，男女生在学科教育中的问题解决能力表现虽有差异但总体均衡，故同校混班更有利于对全体学生的培养。这样有助于保持各课程正常的教学生态和足够高的学术水准，正如女生明显在语言学习中占有优势，男生在数理学科中有所特长一样，各具特色的较高水准的领头雁能够