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PISA问题解决能力:基于LOG数据的国际比较

【摘要】:控制变量策略,即每次只改变一个变量的策略,简称VOTAT策略,是互动问题解决中重要的认知策略。PISA 2012公开样题“室温控制”第1题中用到这一策略,题目如图5-10所示,整个单元的试题、编码(评分)标准以及计算机log文件编码说明见附录2。利用学生在这道题目过程中计算机自动记录的log文件,来了解学生运用VOTAT策略的过程具有典型意义,因为凡是以线性结构方程为底层结构的试题都与此类似,PISA 2012问题解决中类似的试题有4个单元8道题。

控制变量策略,即每次只改变一个变量的策略,简称VOTAT策略(Vary-onething-at-a-time),是互动问题解决中重要的认知策略。PISA 2012公开样题“室温控制”第1题(CP025Q01)中用到这一策略,题目如图5-10所示,整个单元的试题、编码(评分)标准以及计算机log文件编码说明见附录2。

图5-10 “室温控制”第1题(CP025Q01)界面

这是一道基于线性方程结构的微动态系统试题,前面的理论章节已经分析了这种系统的基本结构。通过分析可以发现:这道题目有3个自变量,分别为:顶部控制器数值T、中部控制器数值C、底部控制器数值B;有2个因变量:温度X和湿度Y。第1题要求学生探究T、C、B和X、Y的关系,探究次数不限。发现变量间关系最好的办法是控制变量策略,可以有效地分离各个变量的变化,例如,将C、B都设为0,就可以发现T右移1格,温度X的数值会增加2,T左移1格,温度X的数值就减少2,而湿度Y的数值始终不变,就可以知道顶部控制器是控制温度的。接着,保持顶部和底部控制器数值T和B不变,可以发现中部控制器C右移1格,湿度Y的数值增加1,左移1格,湿度Y的数值减少1,而温度始终不变。同理可以发现,底部控制器移动1格可以造成湿度Y的数值变化2,而温度始终不变。根据这个探究过程,就可以画出题目所要求的关系图。

从我们在第四章中对影响线性结构方程系统结构原理的介绍可以看出,这道试题没有本征动态,如果控制器数值不变,温度和湿度不会自己随时间变化,温度和湿度之间也没有间接作用,但是湿度Y受到C和B的双重影响,即存在“多重依赖”,所以这是一个包含5个变量,由1个主效应,和1个多重依赖效应构成的2个线性方程:X=2T,Y=C+2B。对15岁学生来说是中等难度,虽然题目没有要求学生表示出数量关系,只需要探究因果关系的方向,但如果学生在学校科学实验过程中养成了观察和记录数据的习惯,就可以发现该系统背后是有数量关系的。(www.chuimin.cn)

利用学生在这道题目过程中计算机自动记录的log文件,来了解学生运用VOTAT策略的过程具有典型意义,因为凡是以线性结构方程为底层结构的试题都与此类似,PISA 2012问题解决中类似的试题有4个单元8道题。