LOG数据揭示基于PISA的问题解决能力

2023-10-19 理论教育版权反馈

【摘要】：“交通”单元第2题的题目要求是，已知从钻石镇去爱因斯坦镇的最快行程需时31分钟，要求学生在地图上把这段行程标示出来，考查的主要认知过程是“计划和执行”。然后根据学生的答题行为对学生的潜在类别进行分析。表5-2交通单元第2题学生思维方式分类（续表）各国平均而言，“启发式”学生在这道题目上的正确率最高，问题解决平均成绩也最高，“传统式”学生正确率和平均成绩最低。

“交通”单元第2题的题目要求是，已知从钻石镇去爱因斯坦镇的最快行程需时31分钟，要求学生在地图上把这段行程标示出来，考查的主要认知过程是“计划和执行”。这道试题与上一题不同的是，必须要学生在地图上点击相关路段，使总时间框中显示为31分钟即可。这是一道2级水平的试题，2级水平是PISA问题解决能力要求的基准水平，达到这一水平的学生能适应工作和生活的基本要求。

最短的路线包括“钻石—无名”“无名—萨哈罗夫”“萨哈罗夫—市场”“市场—李斯”“李斯—曼德拉”“曼德拉—爱因斯坦”6段线路。由于题目没有限定在地图上点击的次数，所以学生可以有多种解决问题的方法，如可以通过在地图上多次标示线路和时间比较来选择最短的路线，也可以经过估算直接把最短路线标示出来，从学生解题过程中可以看出不同的思维方式。本题不再重复上一题的分析指标，主要分析学生不同的思维方式，并且增加对第一反应时间（读题和初步思考的时间）的统计。

我们首先对log数据做基本的汇总处理，通过统计学生的答题总时间、标示过的路段总数、是否曾标示出最短线路、是否仅标示出最短路线（未标示过其他路段），统计每个学生从计算机开始呈现试题到做出标示第一段线路的时间。这一时间代表了学生读题和初步思考的时间，称为“第一反应时间”。然后根据学生的答题行为对学生的潜在类别进行分析。采用Latent Gold 5.0版软件分析，将读题和思考时间、标示过的路段总数、是否曾标示出最短线路作为分类指标，用PISA学生权重加权，比较1～6种分类结果，发现将其分为4类即能较好地解释实际情况。第一类学生反应最快、正确率最高、标示路段数量较少，占总人数的37.0%。这类学生读完题目后就开始在地图上标示，根据路线大致方向，经过对比就很快选出了最短路线。他们很可能采用的是启发式的方法，根据直觉找到的最短路线，为表述简明、形象起见，称为“启发式”；第二类反应最慢、正确率最低、标示的路段数量最少，占总人数的28.0%。这类学生读完题目后可能进行了心算或笔算，然后直接在地图上标示路段，有的可能与系统累计的总时间进行了对比，有的可能没有对比，这类学生可能比较偏重传统的计算方法，称为“传统式”；第三类学生反应较慢、正确率较高，标示的路段数量较多，占总人数的26.6%。他们经过了多次对比才找到了最短路线，称为“慢热式”；第四类学生反应较快、正确率较低、标示的路段数量最多，占总人数的8.5%，他们标示的路段数量平均高达122.8段，基本上采用的是试错的办法，称为“试错式”。这几类思维方式的名称主要是为方便区分，可能有以偏概全的地方，如表5-2所示。

表5-2　交通单元第2题学生思维方式分类

（续表）

各国平均而言，“启发式”学生在这道题目上的正确率最高，问题解决平均成绩也最高，“传统式”学生正确率和平均成绩最低。对“传统式”学生具体分析，发现这类学生与计算机互动偏少，但包括两种不同情况：一种是经过思考后用最少的步骤标示了最短路线的，这些学生问题解决平均成绩高于3级水平；另一种是经过思考后标示路线，但没有标示完全或者标示的路线不是最短的，这些学生问题解决平均成绩低于2级水平，拉低了这一类学生的平均成绩，如表5-3所示。另外，将log数据与PISA结果数据合并进行统计分析，发现上述各类学生的正确率都略低于标示出最短路线的学生比例，相差不到1个百分点，说明有个别学生曾标示出了最短路线，但最后修改错了。(www.chuimin.cn)

表5-3　交通单元第2题按照学生思维方式分类的各国（地区）平均成绩

从上述分类比较发现，即使在交通单元这样的静态试题中，与计算机互动频繁也有利于提高正确率，在没有时间和步骤数量限制的情况下，即使采用试错的方法，多花一点时间，最后找到正确答案的比例也比依靠心算或笔算计算而不利用计算机的学生高。“传统式”学生比例超过三分之一的有保加利亚、哥伦比亚、黑山、乌拉圭、马来西亚、巴西、土耳其、塞尔维亚，这些国家的学生与计算机互动偏低。“启发式”“慢热式”“试错式”三类学生比例超过80%的国家（地区）有：中国澳门、加拿大、丹麦、中国上海、中国香港、意大利、美国、新加坡和韩国，这些国家（地区）的学生与计算机互动比较积极。

LOG数据揭示基于PISA的问题解决能力

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