物理开放题建构与评分的一致性设计研究，本文主要内容关键词为：评分论文,物理论文,一致性论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
融汇建构主义学习理念的新课程改革强调知识并不是预设性和灌输性的，相反，知识是过程性和生成性的，是个体在认知过程中经过思考、练习、感悟并内化形成的，只有这样才能称之为“真知”，这种知识是活化的且具有生长性的，对于个体的成长起到真实的促进和催化作用，而开放性试题是个体获得“真知”的重要途径。因此，高中课堂教学中应注重开放性问题的设计，使学生在学习的过程中建构和习得知识，同时也应在考试测评的命题设计环节中，注重命制和设置一些开放性问题，以达到高中物理新课程标准所提出的培养学生“创新精神与实践能力”的目标，让学生们获得“真知”，求得发展。然而，就目前高考物理试卷所呈现出的基本面貌而言，大都仍然以传统的封闭性问题为主，开放性试题依然偏少。作为测评的主导者，考试与评价机构应当深刻认识到此类试题在构建和发展学生个体的认知世界中的重要性，加强此类试题命制的系统研究。 一、开放题及类型 从题目本身要求与被试的反应类型看，试题可以分为两大类，即选择—反应（selected-response）类型和建构—反应（constructed-response）类型。在建构—反应试题中，学生需要自己建构答案而不是从备选项中选择，它特别适用于测量需要学生基于自身的背景知识和经验进行解释说明的知识与技能，建构—反应类型试题就是开放题[1]。开放性问题就是信息不完备、目标不确定或解题策略不唯一的问题，也可以理解为答案不确定、不唯一的问题。开放性问题留给学生更多的思维方向和想象空间[2]。美国学者梅克（Maker）根据问题的条件、解决方法和问题的答案将开放题划分为以下三种类型[3]，如表1。 上述问题类型的划分为开放题的设计指明了基本构成因素，同时也为该类型试题的设计提供了编制的方法。
二、开放题建构与评分的一致性问题 对于开放题的建构，我国学者也进行了大量的研究，如何善亮研究了高中物理开放题的编制方法[4]，吴维宁总结了物理开放题的编制方法[5]。但是，这些研究均是依据其结构及素材来构建开放题，未考虑到如何对试题进行评分。开放题在题目编制时就应当同时开发合适的评分工具用于试题评价[6]，这也是为什么在大规模高利害考试（如高考）中难以引入开放题的关键所在。近年来，以高凌飚教授为首的研究团队主要研究了开放题的评分问题[7]，他们依据澳大利亚心理学家比格斯（J.B.Biggs）教授所提出的“可观察的学习成果结构（SOLO：Structure of the Observed Learning Outcome）”，即“SOLO”分类理论较为可行地解决了开放题的评分问题[8]。但是，由于开放题的建构与评分所依据的理论和角度不同，导致开放题的建构与评分在实践操作中难以保持结构一致，存在相互剥离的现象。因此，如果我们先以“SOLO”分类理论进行评分设计，再依其进行开放题的建构，就能在一定程度上解决开放题的建构与评分的一致性问题。 从目前考试测评的研究和实践状况来看，国内鲜有依据“SOLO”理论建构与评分的一致性来设计开放题的相关研究成果报导，而在物理学科中进行开放题建构与评分的一致性研究来设计开放题的先例似乎更为罕见。 三、开放题建构与评分一致性设计的理论基础：“SOLO”理论 “SOLO”分类理论是一种源于皮亚杰的认知发展阶段论的质性评价方法。比格斯认为，人对具体知识的认知过程也存在阶段性，因此可以根据学生在解决问题时的表现来判断其思维发展的阶段，从而给予合理的评分。“SOLO”分类理论从学生的角度可以用自我报告的方式形象地表达出来。如下所示： ◇前结构：我不理解它。 ◇单点结构：我知道了一个方面。 ◇多点结构：我知道了重要部分的大多数。 ◇关联结构：现在，我看到了它们是怎样结合在一起的！ ◇拓展抽象结构：我明白这可以在多种情况下运用！ 比格斯对学生回答具体问题时的表现给予了五种结构上的定义： （1）前结构：没有形成对问题的理解，回答问题逻辑混乱，或同义反复。 （2）单点结构：回答问题时，只能联系单一事件，找到一个线索就立即跳到结论上去。 （3）多点结构：回答问题时，能联系多个孤立事件，但未形成相关问题的知识网络。 （4）关联结构：回答问题时，能够联想多个事件，并能将多个事件联系起来。 （5）拓展抽象结构：回答问题时，能够进行抽象概括，结论具有开放性，使得问题本身的意义得到拓展。
“SOLO”分类理论的5种层次代表了学生对于某项具体知识的掌握水平，比格斯用图1清楚地表明了5个建构层次逻辑上的递进关系。依据此种关系，教师可以从学生对于某个问题的回答中，对照上述标准恰当地判断出学生对该项知识内容的掌握情况。据此分类理论，我们可以推断学生在解决问题时思维过程是逐渐开放性的，因此可以依据这5个层次对开放题进行建构与评分设计。依据“SOLO”分类理论编制试题，既可以按照学生在具体学习任务中的行为表现，诸如前结构、单点结构、多点结构、关联结构和拓展抽象结构的水平划分，要求学生对基于这些不同层次的问题进行回答，即分步设问，由易到难，也可以进行整体设计，然后根据学生对问题的回答作出层次划分[9]。 四、开放题的建构与评分的一致性设计 依据上述开放题的建构要素和分类，可以依据“SOLO”分类理论对试题解答过程中的思维表现的层次进行描述，解决评分问题，然后根据这些层次描述再设计出开放性问题，这样就解决了开放题的建构与评分的一致性问题。为此，我们将开放题的建构与评分的一致性设计简要划分为以下几种： 1.条件开放型试题的建构与评分的一致性设计 条件开放题是指试题提供多种信息，学生需要分析相关的有用信息采取分析联想，抽象概括再拓展，从而解决问题，其结构如表2所示。
例1.图a所示为一根竖直悬挂的不可伸长的轻绳，下端拴一小物块A，上端固定在C点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连，已知有一质量为
的子弹B沿水平方向以速度
射入A内（未穿透），接着两者一起绕C点在竖直面内做圆周运动，在各种阻力都可忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如下图b所示，已知子弹射入的时间极短，且图中t=0为A、B开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题中（含图）提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的物理量（例如A的质量）及A、B一起运动过程中的守恒量，你能求得哪些定量的结果？
依据“SOLO”理论，本题解答过程中的思维表现的层次描述如下：
本题为2003年全国高考试题，统计难度为0.17，是全卷中最难的一题，其根本原因是试题的设计与传统不同，学生不知道要求的结果是什么，即题目是开放的。阅卷时，由于学生的回答不具有相对统一性，给实际的评分带来了较大的操作性障碍，但如果依据“SOLO”分类理论，根据问题解答的层次再来设计开放性问题，这样既能使得试题具有开放性，也避免了评判的漫无边际，无据可依。具体设计如下： （1）依据多点结构的提问方式：从图中你可获得什么信息，这些信息各表示什么运动状态？ （2）依据关联结构的提问方式：A、B在运动过程中动量及机械能守恒吗？写出有关的方程，看看可以求出什么物理量。 （3）依据拓展抽象结构的提问方式：哪些物理量在运动过程中具有守恒这一普遍规律，写出定量的结果。 2.方法开放型试题的建构与评分的一致性设计 此类开放题的条件往往太充分或不充分，可用不同的方法相互整合从而解决问题，题目设计与评分均可采用的结构如表3。
例2.一个容器中的水，通过容器底面上的一个孔流出，水流尽花的时间取决于两个条件：一是孔的大小，一是容器中的水量。对这一实验测出如下表的容器中水流尽的时间（单位：秒），则水流尽时间t与高度h及孔的直径d有何关系？求h=20厘米，d=4厘米时水流尽的时间。
依据“SOLO”理论，本题解答过程中的思维表现的层次描述如下： （1）依据单点结构的解答方式：当高度不变时，随着孔的增大，时间越来越小，或当孔的直径不变时，h越小，则时间也越来越小。
根据“SOLO”分类理论，依照上述问题解答的层次描述，可将此题设计改进如下，以达到题目建构与评分的一致性。 （1）依据单点结构的改进方式：从表中的观察，你可得出什么信息？ （2）依据多点结构的改进方式：当h=30厘米，d=4厘米时，水流尽的时间t为多少？ （3）依据关联结构的改进方式：分别求出t与d及t-h的函数关系如何？ （4）依据拓展抽象结构的改进方式：分别用计算法和作图法求出h=20厘米，d=4厘米时，水流尽的时间为多少？并进行比较，哪种更精确？ 3.答案开放型试题的建构与评分的一致性设计 根据题目的条件，随着思维的深入思考，问题呈现不同的结果。其结构模型如表4。
例3.已知引力常量为G，月球中心到地球中心的距离为R和月球绕地球运行的周期为T，地球表面的重力加速度为g。利用这些数据可求出哪些物理量？如果你是一位天文学家，你如何确定一未知的正在绕地球运动的天体的物理量。 依据“SOLO”理论，本题解答过程中的思维表现的层次描述如下：
（3）依据关联结构的解答：由M和r，可求出地球的密度ρ。 （4）依据拓展抽象结构的解答：由于地球的一些物理量是已知的，如地球质量M、半径r、重力加速度g，则可对天体进行观察确定其运行的周期，通过计算求出该天体到地球中心的距离及其运行的速度等。 根据“SOLO”分类理论，依据上述问题解答的层次描述，可将此题做如下设计改进： （1）依据单点结构：求出M。 （2）依据多点结构：求出r及v。 （3）依据关联结构：求出ρ。 （3）依据拓展抽象结构：如要确定哈雷彗星运行的一些物理量，我们应测量哪些地球运行的物理量？ 该例从个例出发拓展抽象到具有普遍意义的情况，有助于学生创造性思维能力的培养与评价。 上述依据SOLO分类理论设计的开放题，从试题建构到评分均具有较强的可操作性，解决了开放题的建构与评分的一致性问题。教师可以通过学生在解决这些问题中表现出的思维发展阶段给其划定合理的思维层次结构，从而定量评分，克服传统开放题采点打分的方式，使得评分误差得到较好的控制，从而充分发挥开放题的题型功能效度。从笔者在局部范围进行的测评实践看，这种开放题的建构具有较高的测量信度，也为教学一线的师生广泛认可，为此类试题进入大规模高利害考试项目奠定了一定的理论与实践基础，有利于培养学生的创造性思维能力，获取“真知”，并能有效推动新课程的实施，使得依据课程标准的教学与评价更加一致，起到更好的教学效果。
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