TIMSS 2011数学学业成就及其影响因素分析，本文主要内容关键词为：学业论文,成就论文,因素论文,数学论文,TIMSS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。
2012年12月11日，国际教育成就评价协会（International association for the evaluation of educational achievement，IEA）发布TIMSS 2011国际数学评价结果，[1]旨在评量世界各国4年级与8年级学生数学学业成就及其文化背景、教育制度等影响因子的相关性，为各国进行数学教育改革、改善数学教学质量提供支持.
TIMSS 2011数学是IEA最近16年来连续举办的第5次国际中小学生数学成就变化趋势调查，是参与国家最多、影响最广且最为严格的国际比较研究项目之一.中国大陆迄今没有参与TIMSS数学测试，但其调查结果无疑对行进中的中国数学新课改有所裨益、借鉴与参考.
一、TIMSS及其数学评价框架
1.TIMSS
TIMSS是IEA进行的一系列学业成就研究，其执行机构是IEA位于波士顿学院的TIMSS & PIRLS国际研究中心.在不同时期，TIMSS的具体内容有所不同.
自1959年成立至1995年，IEA进行了15项诸如数学、科学、语言等课程领域的教育成就比较研究.在1964年和1980～1982年间，IEA主持了第一、二届国际数学研究，即The First International Mathematics Study（FIMS）,The Second International Mathematics Study（SIMS）；相应的，第一、二届国际科学研究分别在1970～1971年和1983～1984年举行.鉴于数学和科学在很多方面的紧密相连，自第三届国际研究起，IEA将数学和科学两个学科的评估一起进行，这就是1995年进行的第三届国际数学和科学研究（The Third International Mathematics and Science Study,TIMSS）.[2]
1999年，TIMSS进行第二次测试，又称TIMSS-Repeat即TIMSS-R；TIMSS 2003是第三次测试，IEA此时决定以后每4年举行一次，并更名为国际数学和科学趋势研究（Trends in International Mathematics and Science Study，简称TIMSS）.之后，2007年、2011年相继进行了2次（4、8年级），2008年单独举办中学最后一年学生的TIMSS Advanced 2008数学（TIMSS-A2008）.
TIMSS是一项长期的追踪研究，主要考察学生的数学和科学学业成就的变化趋势，评价的对象为中小学生.与FIMS、SIMS只考察13岁年龄段（美国为8年级）和中学最后一年（美国为12年级）不同，TIMSS的焦点是三个不同年级的学生——小学中年级、初中中年级和高中毕业班，分三个年龄组：年龄组1：4年级（以9岁为主的学生），年龄组2：8年级（以13岁为主的学生），年龄组3：12年级（以中学毕业班学生为主）.目前，在三个年龄组中，所有参与国家/地区可自由选择.首届TIMSS 1995数学分3、4、7、8和12年级5个年级组，TIMSS 1999数学只有8年级组，2003年、2007年和2011年有4年级组和8年级组，2008年仅有12年级组即TIMSS-A2008，2015年将进行全部三组（4、8和12年级）的TIMSS 2015数学研究.
2.TIMSS 2011数学评价框架
为保证研究的连续性，TIMSS 2011的数学评价框架与TIMSS 2007基本相同，[3]但细微处稍有变动，都分内容和认知两个维度，所占分数百分比一致（下页表1）.其中，理解主要考查具有数学事实、概念、工具和程序的知识基础，应用关注学生在问题情境中运用数学知识与概念性理解的能力，推理要求解决情境不熟悉、复杂情境与多步骤的非常规数学问题.
可以看到，实测试题与评价框架规定的基本一致，4年级与8年级的题量分别为175和217，选择题与解答题（建构—反应题）各占约50%；因每年级各分7个题本，故每个学生并不需要回答所有的题目.其中，约60%原用TIMSS 2007试题，确保跟踪研究的可比性，40%为2011年新研发的试题.
TIMSS 2011运用项目反应理论进行成绩评定，选择题每题1分点（Score Points）、解答题1～2分点，4年级与8年级总分依次是185分点、232分点.成绩用量尺分数来衡量：以所有参加测试学生的平均分点对应的量尺中点500分——TIMSS量尺平均分为参照，计算各国/地区的平均量尺分数，按平均量尺分数排名.同时，以此确定国际基准（International Benchmark）的4个等级：优级（Advanced，625分）、高级（High，550分）、中级（Intermediate，475分）及初级（Low，400分）.
二、TIMSS 2011数学学业成就及发展趋势
ＴIMSS 2011评估了来自63个国家/地区和14个基准参加单位（加拿大的3个省、美国的9个州、阿联酋的2个酋长国）的60万名学生（4、8年级各30万），由各国从150～200所学校选出的每年级约4000名学生构成；TIMSS 2011数学4、8年级参与国家/地区和基准参加单位数分别为52与7、45与14.
从平均成绩看，不管是4年级还是8年级，1995～2011年的每次TIMSS数学评估，新加坡、韩国、日本3国与中国台北、中国香港这2个地区都名列前5位，只是顺位稍有变化，成绩远高于居中的欧美国家和地区；自1995年至2011年，4年级17个有可比数据的国家（地区）中成绩提升12个、下降3个，8年级25个有可比数据的国家（地区）中成绩提升9个、下降11个，4年级提升数高于8年级；对于TIMSS 2011数学，低于量尺平均分500的，4年级有28个（47.5%）、8年级有34个（57.6%）.
从达到国际基准等级人数百分比看，东亚的5个国家/地区的优质生依然领跑世界.以8年级为例，达优级的学生比例为中国台北49%、新加坡48%、韩国47%、中国香港34%、日本27%、俄罗斯14%、爱尔兰12%，达高级的新加坡78%、韩国77%、中国台北73%、日本61%、俄罗斯47%、爱尔兰40%、英国32%.
在数学内容和认知方面，总成绩高则各数学内容和数学认知领域的成绩一般也高，但领域间则高低不一，国际上几何成绩相对强的国家屈指可数，例如8年级，很多国家/地区（25个）代数成绩略高于其总成绩，而少数（仅10个）几何成绩稍高；同时，多国成绩显示，理解的成绩相对优于应用和推理；数学内容与认知领域的国际平均正确率，8年级数学41%、数43%、代数37%、几何39%、数据与机会45%、理解49%、应用39%、推理30%.
三、影响学生数学学业成就的因素分析
为深入了解学生数学学业成就差异背后隐含的关键原因，TIMSS 2011数学对学生、教师、校长和家长等进行一系列问卷调查，从影响数学教学的家庭环境、学校资源和风气、教师配备、课堂教学（数学课程）4个因素，剖析数学学业成就与影响因素的关联性，对改善全球中小学数学教学和探求发现数学教育的普遍规律意义深远.
1.家庭环境
家庭教育资源、教育期望、家庭语言、早期教育是家庭环境考查的主要因素，其中家庭教育资源包括父母的受教育程度、父母职业、家庭藏书数量（含儿童书数量）、学生拥有一间连接互联网的房间；教育期望包括父母对孩子、孩子（8年级）对自身的期望；家庭语言考核家庭所讲语言与教学考试语言的一致性，早期教育是TIMSS 2011数学首次引入的考量因素，旨在评估学龄前教育对其后数学学业成就的影响.结果表明，学生的家庭环境与其数学学业成就呈正相关，这与前4次TIMSS数学评估的结论一致.
2.学校资源和风气
研究表明，学校资源多寡与学生数学成绩优劣密切相关.大多数好学校往往有家庭经济相对富裕、教学语言为母语、入学就具备一定早期计算技能的学生，同时多半具备较好的工作条件、教学设施与数学专业化教师，以及丰富的教学材料如书籍、计算机/器、技术支持和充足的供给.例如，对于城乡学生数学学业成就的差异，TIMSS 2011数学调查发现，一般说来，城市（人口10万以上）成绩最高、城镇（人口15，001～100，000）次之、最低是乡村（人口不超过15，001）.
通过严格的课程目标、能力强的教师、学生努力与家长支持，学校强调学业成功的重要性，并提供安全、有序的学校环境，营造良好的学校风气和氛围，不但是学生取得数学优异成绩的基本保障，甚至还能克服资源短缺等不利因素.相反，学校纪律松懈、存在安全问题，将不利于学生的数学学习、达成理想成绩.TIMSS 2011数学问卷调查显示，学校中恃强欺弱的行为在上升，学生数学学业成绩下降与该行为的增加有关，8年级比4年级少受恃强欺弱行为的影响.
3.教师配备
合理调配优质数学教师，能有效促进数学教学、提高数学教学质量，数学教师丰富的教学经验、较强的教学自信心、较高的职业满意度，与学生高数学学业成绩正相关.从最近三次TIMSS研究的数学教师最高学历看，硕士、学士、大专、中专（学）的国际平均百分比（8年级/4年级）分别是TIMSS 2011：24%/22%、63%/57%、11%/15%、3%/6%,[4]TIMSS 2007：21%/17%、57%/53%、18%/18%、4%/2%，[5]TIMSS 2003：17%/13%、59%/52%、20%/22%、4%/13%，硕士、学士学历教师逐年增加（TIMSS 2011，4、8年级分别达71%、64%），大专、中专学历教师相应减少.
4.课堂教学（数学课程）
如前所述，学生家庭环境、学校资源与风气、课程政策、教师配备等极大地影响着数学教学效果，然而，课堂教学是学生学习的核心，学生的日常课堂活动则最直接影响其数学学习，对数学的学习态度、教学时间、学习基础、课堂教学资源和活动是其中主要影响因子.
国际平均而言，对数学的积极态度越高数学成绩就越好，但这种积极的学习态度却随年级的升高而降低，这是TIMSS系列研究多次得出的一致结论.TIMSS 2011数学从内在价值（兴趣）、效用价值和能力信念3个维度，考查了数学学习态度对数学学业成就的影响，结果显示，国际上，8年级约1/4（26%）、4年级近一半（48%）学生喜欢学习数学，8年级有14%、4年级34%的学生学习数学有信心，46%的8年级学生认为数学有价值.
遗憾的是，学业成就最好的东亚5国/地区，除新加坡4与8年级在数学学习兴趣、8年级在数学学习自信心上不低于国际平均水准（3者依次排第21、14、26位）外，其余均排位较低，有的甚至倒数前3名，优异成绩和学习态度的极大反差，有人认为是东亚对数学要求较高或东亚传统文化（如谦虚）的影响所致，这是否表明数学教育对学生学习数学的态度有负面影响，值得深究.
教学时间对学业成就的影响通常不易测量，这涉及教育系统的有效性、课程要求、教学方法等重要因素，一般地，运行正常有效的学校在同等条件下，增加教学时间能增进学生的学习机会.TIMSS 2011数学的数据显示，国际年均数学教学小时数与总教学小时数之比约为4年级18%（162/897）、8年级13%（138/1031）；数学教学时间影响着学生学习TIMSS数学主题的深广度，数学实施课程覆盖TIMSS数学主题的数量和数学实施课程的主题总量之比，与数学学业成就正相关.[6]
同时，学生参与数学课堂教学越多，其数学学业成就就越高，反映着学生与数学教学内容之间的认知互动状况.缺乏必备的数学知识技能、营养不良、睡眠不足、捣乱或厌学，对数学学业成就产生负面影响.4、8年级学生具备、稍差、不具备必备数学基础的百分比及其对应成绩分别是27%（506）、61%（489）、12%（467），15%（490）、57%（471）、28%（443），必备数学知识技能扎实数学学业成就好；大多数4年级（71%）、8年级（63%）学生不受营养不良影响，其数学学业成就高于同龄的“有点或很多”缺乏基本营养的学生（498/472、477/449）；只有43%的8年级学生睡眠充足，缺乏睡眠的学生数学学业成就低；同样，捣乱或厌学者数学学业成就也低，8年级厌学者多于4年级.
当然，数学教师用于课堂教学的资源（教科书、练习册、实物教具、计算机软件等）、采用的教学活动模式（教师指导学生独立或小组合作解题、教师直接引导全班共同解题、学生独立或小组合作解题、学生熟记法则程序事实、解释所得答案等）、计算机辅助数学教学、数学家庭作业、数学考试评价等，合力作用影响着数学教学，但其与学生数学学业成就的关系却有待进一步探讨.例如，大量有关计算机技术应用于数学教育的元分析研究发现，计算机技术能显著提升学生数学学业成就，可多次连续跟踪的TIMSS系列研究发现，数学课堂的计算机活动与否，学生数学学业成就相差不大，TIMSS 2011数学中有/无运用计算机技术的成绩4、8年级分别是491/490、470/467.
TIMSS数学评估系列研究是一面镜子，其主要目的并非对各地学生数学学业成就进行世界排名，而是通过国际比较，帮助各国借鉴别国的数学教育经验与教训，反思和改善自己的数学教育实践，丰富并发展数学教育理论，从中得到启迪.
首先，TIMSS数学评估是了解国际数学教育新成果的重要窗口与资源，是各国进行数学教育改革的基础与先导.TIMSS数学评估的结果广受世界各国重视，一方面提供国际最新的学生数学学业成就及其影响因素分析数据，为改善全球数学教育质量建言献策，另一方面许多国家依据其开展数学教育改革.例如，美国就是通过TIMSS比较才认识到“一英里宽，一英寸深”的数学教育现状，从而掀起新一轮数学课程改革，2010年6月NGA与CCSSO联袂发布美国首部全国统一的《州共同核心数学标准》；[7]英国也以其学生TIMSS数学成绩不理想为契机，2011年启动英国（数学）国家课程修订工作，2013年2月7日发布《英国国家课程》框架纲要讨论稿（数学等12科），广泛征求公众意见，计划于2014年秋季学期实施.
其次，多元化全面客观评估学生数学素养，使情感态度的评价方式具体化.长期以来，人们大多以单一的数学学业成就评判学生的数学素养，忽视情感态度发展的考量，即便数学教学大纲/课标明文规定情感态度的评价要求，教学实践往往亦难抓落实、流于形式.TIMSS数学评估以平均分、国际基准等级、内容和认知领域成绩等多视角刻画智力成就，同时通过学习态度问卷等评估学生数学情感态度的发展，这种多元化、全面、客观、细致评估学生数学素养的方式值得肯定.我们认为，依据数学课标要求、结合具体实际，在运用课堂观察、活动记录、课后访谈等方式的基础上，设置数学情感态度量表（问卷）并与数学学业成就测试同步考核，了解学生数学情感态度现状、探求改善措施和方法，促进提升数学学业成就，使学生受到良好的数学教育，全面发展数学素养.
最后，合理吸纳TIMSS数学评估的研究成果，实现共享资源的本地化.TIMSS数学评估的系列成果都公布在其官方网站上，是一个全球共享的资源，探讨其本地化很有意义.比如，引进TIMSS研发的测试—课程一致性分析模型，剖析现行数学期望课程、实施课程与获得课程的匹配程度，弥补传统方法的不足，改善数学教育的评估技术和方法.