性别差异：LOG数据揭示的PISA问题解决能力

2023-10-19 理论教育版权反馈

【摘要】：（一）静态问题解决过程中的互动差异在“交通”第1题如此简单的试题上有性别差异是一件比较难以理解的事情，因为中国上海学生的数学成绩都很好，而且没有性别差异，30以内的加减法应该完全没有问题。由于女生在表征和构思试题的正确率上都低于男生，并且考虑了试题轮转效应和其他试题表现后胜算比仍低于男生，所以研究男女生运用VOTAT策略的差异有助于我们了解男女生在问题解决过程中的主要差异。

（一）静态问题解决过程中的互动差异

在“交通”第1题如此简单的试题上有性别差异是一件比较难以理解的事情，因为中国上海学生的数学成绩都很好，而且没有性别差异，30以内的加减法应该完全没有问题。通过比较各国在这道题上的性别差异发现，42个国家（地区）中，只有3个在这道题上有显著的性别差异，除中国上海外，中国香港也是女生得分率（86.4%）显著低于男生（92.5%），但芬兰是女生得分率（89.6%）显著高于男生（84.6%）。

在第四章的分析中我们发现，大多数中国上海学生利用了计算机的辅助功能来答题，通过比较各国（地区）在地图上选中最短路线的学生与没有选中该路线的学生在这道题上的正确率，我们发现在地图上选中最短路线的学生，无论是哪个国家（地区），正确率都非常高，而没有利用地图辅助功能的学生，也就是完全用心算或笔算的学生，正确率都比较低。因此我们来比较在这道题目在人机互动上的性别差异。

中国上海女生在地图上将最短路线标记为高亮的比例显著低于男生。在42个国家（地区）中，只有4个国家（地区）在将最短路线选中标记为高亮的人数比例上存在性别差异（见附表6-2）。表6-5列出了东（南）亚国家的结果，只有中国上海有显著的性别差异。

表6-5　“交通”（CP007Q01）将最短路线标记为高亮的男女生比例差异

上海女生完全用心算或笔算解题的比例高于男生。我发现42个国家（地区）中，仅有5个国家（地区）存在显著的性别差异。表6-6列出了这5个国家（地区）的结果。

表6-6　未在地图上标记路线的学生比例的性别差异

所以，中国上海男女生利用地图上标记路程和累计时间功能的人数比例不同，造成了在这道试题上得分率的性别差异。

上海女生在交通问题上得分低于男生与未充分利用地图工具有关。但是在这道题上有显著差异的中国香港和芬兰，男女生在人机互动上并未表现出性别差异，那么这道题上的表现与人机互动有关吗？我们用逻辑回归来分析。用该题的得分（0，1）作为因变量，将性别（女=1，男=2，参照组为男生）和是否在地图上标示最短路线作为哑变量（未标示=1，标示=2，参照组为标示组）。逻辑回归发现，在性别相同的学生中，所有（国家）标示组得分都显著高于未标示组，而在考虑了是否标示最短路线的情况下，42个国家（地区）中只有芬兰女生还优于男生，其他国家（地区）性别差异都不再显著。表6-7显示了中国上海学生在交通单元第1题上得分的逻辑回归系数，性别没有显著作用，未标示最短路线的学生胜算比显著低于标示最短路线的学生，说明中国上海学生在这道题得分上的差异主要与地图工具利用有关，与性别并无显著关系。

表6-7　中国上海学生交通第1题得分对性别和标示最短路线的逻辑回归

在考虑了ESCS和数学成绩的影响后，学生与计算机系统互动的作用仍然显著。在上述逻辑回归方程中再加入ESCS和数学成绩作为背景控制变量后，在所有国家（地区），在地图上标示最短路线对这道题的得分都有极为显著的作用，ESCS只在一个国家有显著作用（奥地利），数学成绩在20个国家（地区）有显著作用（包括中国上海），性别只在芬兰一个国家有显著作用，这说明在控制背景因素和地图利用的差异以后，只有芬兰学生得分的性别差异仍然显著，其他地区性别差异都不显著了。中国上海在这道题上的得分差异和学生与系统的互动有关，未标示最短路线的学生胜算比显著低于标示最短路线的学生；得分率也与学生的数学成绩有关，数学成绩高的学生胜算比高，如表6-8所示。

表6-8　加入ESCS和数学成绩后中国上海学生在交通单元第1题的逻辑回归

（二）微动态系统中运用控制变量策略的性别差异

中国上海女生在微动态系统的8道试题上有7题表现不如男生，其中有4题要用到VOTAT策略（即只改变1个控制器的值，保持其他2个控制器上的值为0）的试题表现都不如男生，所以本文对男女生在室温控制单元第1题中运用VOTAT策略的情况与相关国家（地区）进行比较研究。室温控制以及其他4个基于微动态系统的测试单元都有一个共同的特点，就是一个单元有2个试题，第1题是探究变量间的关系，要用到VOTAT策略，然后用图示等方式把变量之间的因果关系表达出来，但并不要求表达出定量的关系；第2题是在已知变量间关系（给出图示）的基础上，探求变量间的定量关系并利用这个关系将目标变量的值调整到一定范围内。第1题考查的都是表征和构思能力，第2题都是考查计划和执行能力。由于女生在表征和构思试题的正确率上都低于男生，并且考虑了试题轮转效应和其他试题表现后胜算比仍低于男生，所以研究男女生运用VOTAT策略的差异有助于我们了解男女生在问题解决过程中的主要差异。

女生运用控制变量策略次数低于男生。在“室温控制”第1题中，将学生每使用1次VOTAT策略就计为1，统计学生使用VOTAT策略的总数。在42个国家（地区）中，男生使用VOTAT策略的平均次数均高于女生，其中32个国家（地区）的差异显著（见附表6-3）。中国上海男生平均运用14.15次，女生平均运用9.15次，有显著差异。表6-9列出了东（南）亚国家（地区）的数据，男生运用VOTAT策略次数均高于女生，其中6个国家（地区）均有显著差异。图6-3直观呈现了42个国家（地区）一致的趋势。

表6-9　部分国家（地区）VOTAT策略使用次数的性别差异比较

注：粗体字表示有显著差异。

图6-3　“室温控制”第1题各国（地区）男生和女生运用VOTAT策略次数比较

女生与系统互动的次数低于男生。在“室温控制”第1题上，42个国家（地区）的男生点击“应用”的次数均高于女生，其中有41个国家（地区）差异显著（见附表6-4）。中国上海男生平均点击“应用”19.79次，女生平均点击13.04次，男生显著高于女生。

表6-10　部分国家（地区）在“室温控制”第1题上互动次数性别差异比较（次数）

大多数国家（地区）男女生互动效率没有显著差异。我们用VOTAT策略的次数占点击“应用”的总次数的比例作为互动效率的统计指标。在42个国家（地区）中，有31个国家（地区）没有性别差异，有11个国家（地区）女生互动效率高于男生（见附表6-4）。中国上海男生在“应用”次数中，69%用了VOTAT策略，女生则为72%，差异没有统计上的显著性。(www.chuimin.cn)

部分国家（地区）女生运用VOTAT策略不如男生系统。在42个国家（地区）中，包括中国上海在内的10个国家（地区），女生在3个控制器上系统地运用VOTAT策略的比例显著低于男生。中国上海男生在3个控制器上运用VOTAT策略的比例为76.7%，而上海女生只有67.0%，有显著差异。表6-11列出了在这个指标上有显著差异的国家（地区）

表6-11　系统运用VOTAT策略比例有显著差异的国家（地区）

从以上数据比较中可以看出，男生探究次数更多，运用VOTAT策略也更多，而且运用VOTAT策略更系统，所以成功概括出变量之间因果关系的比例要高于女生。

逻辑回归结果证明中国上海在该题得分上的性别差异可以用系统运用VOTAT策略的差异来解释。第四章中分析了在3个控制器上都运用VOTAT策略对问题解决的总成绩有显著正向作用。本章我们运用逻辑回归分析这一策略及性别与该题得分的关系。将该题上得满分和零分作为因变量，将在3个控制器上都运用VOTAT策略作为哑变量（在不到3个控制器上运用=1，在3个控制器上都运用=2，参照组为3个控制器上都运用），性别也作为哑变量（女=1，男=2，参照组为男生）。逻辑回归结果表明，在42个国家（地区）中，在3个控制器上都运用VOTAT策略都有极其显著的作用。在考虑了VOTAT策略后，在奥地利、德国、中国香港、日本、黑山、塞尔维亚、斯洛文尼亚性别仍有显著作用，也就是说，仍然存在性别差异，但中国上海在考虑了VOTAT策略的差异后，男女学生在该题上的得分不存在显著的性别差异。

表6-12　中国上海学生“室温控制”第1题得分对性别和VOTAT策略的回归系数

（三）VOTAT策略、计划性、探究完全性和坚持性4个指数比较

包括中国上海在内的13个国家（地区）女生VOTAT策略指数显著低于男生，中国上海男生该指数平均值为0.41，女生为0.27。在东（南）亚国家（地区）中，只有上海在这一指数上存在显著性别差异。

中国上海男女生在计划性指数上有显著性差异，女生平均为0.14，男生为0.29。包括中国上海在内的24个国家（地区）女生计划性指数显著低于男生，有17个国家（地区）没有显著性别差异，阿联酋是唯一的女生计划性指数显著高于男生的国家。前10名国家（地区）中，只有芬兰、中国澳门和中国台北在计划性指数上不存在性别差异，其余7个国家（地区）都是男生高于女生。

在探究完全性指数上，上海男女生不存在显著差异，女生平均0.01，男生平均-0.03。有6个国家（地区）女生探究完全性指数显著低于男生，包括保加利亚、捷克、芬兰、黑山、中国台北和乌拉圭，但奥地利女生显著高于男生，其他国家（地区）没有显著差异。

在坚持性指数上，上海男女生没有显著差异，女生平均为0.41，男生为0.40。这个结果与PISA 2012问卷调查结果有较大差异，问卷发现男生坚持性高于女生，上海男生坚持性指数为0.32，女生为0.17，男生显著高于女生。问卷调查是基于学生自我报告的，是对坚持性的主观判断，本研究计算的坚持性指数是基于log数据的客观分析。

综合以上研究，中国上海女生在设计生活中的“地图”“平面图”等试题上表现较弱，在微动态系统试题上的表现显著低于男生。通过对log数据的分析，发现中国上海女生在静态试题上更多地依赖于传统的心算笔算路径而没有充分利用计算机工具，在动态问题上的主要薄弱环节在于控制变量策略和计划性，这两个因素影响了女生在以线性方程为底层结构的试题上的表现。

性别差异：LOG数据揭示的PISA问题解决能力

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