謝 琴，林國(guó)棟，黃咪咪

(溫州大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江溫州 325035)

運(yùn)用Rasch模型分析生物學(xué)作業(yè)與教學(xué)目標(biāo)的相符性

謝 琴，林國(guó)棟?，黃咪咪

(溫州大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江溫州 325035)

Rasch模型作為客觀等距量尺的測(cè)量工具，用來測(cè)量現(xiàn)行的課程作業(yè)與教學(xué)目標(biāo)的相符性具有較好的適切性．選取現(xiàn)行課程標(biāo)準(zhǔn)生物學(xué)的一個(gè)課時(shí)內(nèi)容，將浙江省配套的生物學(xué)作業(yè)與教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，通過Rasch模型測(cè)量生物學(xué)作業(yè)與教學(xué)目標(biāo)相符性的關(guān)系，為教育決策者及命題者提供一種判斷作業(yè)題目難度恰當(dāng)與否的方式．

生物作業(yè)；Rasch模型；教學(xué)目標(biāo)

生物學(xué)作業(yè)是輔助生物教學(xué)工作的重要手段，是課程實(shí)施的必要組成部分，是學(xué)生鞏固和提高所學(xué)知識(shí)及技能的有效工具；同時(shí)，它也是教師檢驗(yàn)課堂教學(xué)效果、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、改善教學(xué)方法的基本依據(jù)．因此，研究學(xué)生作業(yè)存在的問題，對(duì)于教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控和教學(xué)效果診斷具有重要現(xiàn)實(shí)意義．目前，高中生物學(xué)作業(yè)大多源于教輔資料，而這些資料的質(zhì)量良莠不齊，教師難以判斷習(xí)題內(nèi)容與課程目標(biāo)的相符性，這就導(dǎo)致了教師為了讓學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)而采取“題海戰(zhàn)術(shù)”，無疑加重了學(xué)生的負(fù)擔(dān)．

丹麥數(shù)學(xué)與教育學(xué)家George?Rasch在50年代提出了Rasch測(cè)量模型[1]，成功地克服了相符性研究中普遍存在的測(cè)量不客觀的缺陷，使教育和心理測(cè)量中認(rèn)知、態(tài)度、動(dòng)機(jī)、價(jià)值觀等潛在特質(zhì)的測(cè)量具有了客觀等距量尺的物理測(cè)量特性．本文采用Rasch模型對(duì)高中生物學(xué)課后作業(yè)與教學(xué)目標(biāo)的相符性進(jìn)行研究，為生物學(xué)作業(yè)的篩選提供科學(xué)有效的方法．

1 Rasch模型基本原理

Rasch模型[2]是當(dāng)前教育學(xué)與心理測(cè)量中具有客觀等距量尺的測(cè)量，它與其他測(cè)量模型最大的不同之處在于，它是以被測(cè)試者能力值A(chǔ)作為客觀等價(jià)量尺，不管外界題目如何變化，都不會(huì)改變對(duì)A的估計(jì)．此模型下，對(duì)于被測(cè)試者能力的測(cè)驗(yàn)，可根據(jù)其對(duì)測(cè)試題目所作出的正確反應(yīng)數(shù)目，分成幾個(gè)能力組，即得分相同的被測(cè)試者看成是互相等同的．

Rasch理論假定存在著一個(gè)變量D，它反映了一組同質(zhì)性題目中各道題目的難度．另外，對(duì)這些題目來說，還有一個(gè)與被測(cè)試者i相聯(lián)系的變量Ai，這個(gè)變量為被測(cè)試者的能力值，它與變量D在每個(gè)給定題目上的取值就決定了被測(cè)試者i在該題目上作出正確反應(yīng)的概率．

那么，對(duì)于給定的、難度為Dj的題目j來說，我們需要解決的是如何將Ai和Dj加以組合從而得出被測(cè)試者i對(duì)題目j的正確反應(yīng)概率P(i, j)．

Rasch認(rèn)為其中最簡(jiǎn)單的方法是下列將P(i, j)與Ai和Dj相聯(lián)系的公式：

為使這一公式能夠付諸應(yīng)用，A和D的取值都必須大于0，但它們可以是任意大小的正數(shù)．

從而我們可以得到被測(cè)試者給出錯(cuò)誤反應(yīng)的概率q(i, j)就等于Dj/(Ai+Dj)，反映被試作出正確反應(yīng)機(jī)會(huì)大小的比率值O(i, j)=P(i, j)/q(i, j)稱為“機(jī)會(huì)比（odd）”，也是勝率比．即：

從上述公式中，可以得出，若有兩位被測(cè)試者作答同一道題，則其勝率比為：

也就是說，兩個(gè)水平的比值，只與被測(cè)試者自身能力水平有關(guān)，而與題目難度Dj無關(guān)，這也充分體現(xiàn)了客觀性．

若開始，兩者比值為2，那么不管兩個(gè)被測(cè)試者的水平都很高，還是都很低，其比值關(guān)系不會(huì)改變，因此Ai是客觀的比率量尺．

將公式（1）取自然對(duì)數(shù)log，得：

若有兩個(gè)被測(cè)試者回答同一道題，則有：

從公式中，可以很清晰的看出兩個(gè)被測(cè)試者的水平差距和題目的難度Dj無關(guān)，因此，若一開始，兩者差值為兩個(gè)logit單位，那么不管兩位被測(cè)試者的水平都很高還是都很低，其結(jié)果差值不變，所以，我們說是等距量尺．

利用公式（1）和（3），我們可以推導(dǎo)出被測(cè)試者i在試題j的答對(duì)概率為：

Rasch測(cè)量模型的量尺具有客觀和等距的特性，所以用其來進(jìn)行學(xué)生能力水平與課堂作業(yè)題的相符性判斷，具有很好的可行性和科學(xué)性．

2 教學(xué)目標(biāo)分析及作業(yè)測(cè)量

2.1 教學(xué)目標(biāo)分析

根據(jù)布魯姆的目標(biāo)分類方法[3]，生物學(xué)的教學(xué)目標(biāo)可以分為三種類型：認(rèn)知目標(biāo)、情感目標(biāo)和動(dòng)作技能目標(biāo)．選擇浙科版《生物學(xué)（必修3）》[4]“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”中的第三章第二節(jié)《特異性免疫反應(yīng)（免疫應(yīng)答）》作為研究?jī)?nèi)容．根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，知識(shí)目標(biāo)表述如下：（1）說出非特異性免疫與特異性免疫的區(qū)別，樹立正確的免疫觀．（2）辨別抗原與抗體、T淋巴細(xì)胞與B淋巴細(xì)胞．（3）概述淋巴細(xì)胞識(shí)別入侵者的過程．（4）概述細(xì)胞免疫與體液免疫的過程．（5）舉例說出免疫接種的應(yīng)用．上述目標(biāo)可以分解為19項(xiàng)內(nèi)容，見表1．

表1 《特異性反應(yīng)（免疫應(yīng)答）》知識(shí)目標(biāo)要求

2.2 學(xué)生認(rèn)知能力測(cè)定

根據(jù)知識(shí)目標(biāo)分析，編制相應(yīng)的測(cè)試題，共20小題（與教學(xué)目標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2），測(cè)量學(xué)生認(rèn)知能力掌握情況，以便進(jìn)行下一步的相符性對(duì)比．此次測(cè)試對(duì)象為隨機(jī)選取的溫州市二十二中學(xué)高二（3）班50名學(xué)生．

表2 試題與知識(shí)目標(biāo)的匹配情況

Rasch測(cè)量分析根據(jù)考生作答反應(yīng)時(shí)按得分點(diǎn)編碼，選擇題按照答案進(jìn)行分類，填空題按照對(duì)錯(cuò)率進(jìn)行分類．答對(duì)為1，答錯(cuò)為0．使用的Rasch測(cè)量分析軟件為國(guó)際公開發(fā)行的商用軟件conquest[5]，測(cè)試結(jié)果的懷特（wright）圖見圖1．

圖1 課程目標(biāo)能力測(cè)試卷wright圖

虛線左端的數(shù)值為考生能力水平，其中x表示的是被測(cè)試者，每1個(gè)x表示1名被測(cè)試者，測(cè)試者的水平自上而下依次降低．虛線右端表示的是按題目順序編好的試題，題目難度自上而下依次降低．圖1將被測(cè)試者水平和按照課程標(biāo)準(zhǔn)編制的能力測(cè)試題的題目難度放在了同一個(gè)客觀等距的Rasch量尺上，便于直觀地看出被測(cè)試者能力與試題難度的相關(guān)性．

在測(cè)量中，沒有設(shè)定參數(shù)，即沒有設(shè)定等值時(shí)的共同人或共同題，而是在最大似然估計(jì)法自由估計(jì)所有參數(shù)的情況下，將題目難度的均值設(shè)定為0，以保證數(shù)據(jù)的疊代收斂．Rasch測(cè)量題目難度Losit值越小則難度越小，越大則越難．在該圖中，題目難度小于-1為較易，大于1為較難．

圖1顯示大部分考生水平在-1以上，且較為集中，說明該測(cè)試卷題目的難度與考生的水平大體相當(dāng)，部分題目如2、5、10題相對(duì)簡(jiǎn)單，或者說，學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容的掌握情況較為良好．

2.3 作業(yè)分析及測(cè)定

測(cè)量的生物作業(yè)選自浙江省教育廳教研室編寫的《浙江省普通高中新課程作業(yè)本》[6]生物學(xué)必修三“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”的第三章第二節(jié)內(nèi)容《特異性免疫》．練習(xí)共有34個(gè)選擇題與4道填空題，由于每個(gè)填空題的空格較多，部分學(xué)生會(huì)出現(xiàn)一定的錯(cuò)誤，為了檢驗(yàn)方便，我們將填空題的每一個(gè)空作為一道題，具體的操作過程與方法與上述課程目標(biāo)知識(shí)能力測(cè)試試題一樣，試題與知識(shí)目標(biāo)的匹配情況見表2．

將作業(yè)本試題與教學(xué)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)，從表2，可以看出，作業(yè)本中，有很多題目對(duì)應(yīng)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，也有一道題中含多個(gè)知識(shí)點(diǎn)．其中第49題并沒有相對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，所以在統(tǒng)計(jì)的過程中將其刪除．

使用Rasch模型測(cè)量分析軟件，測(cè)試結(jié)果的懷特（Wright）圖，見圖2．從圖2可以看出大部分考生水平在-1至1之間，較為集中，說明該作業(yè)本題目的難度相較考生的整體水平而言是偏易的．理想的作業(yè)題量分布狀況應(yīng)該是題目能夠覆蓋所有水平的考生，并且是在考生水平分布相對(duì)密集處，題目數(shù)量應(yīng)該相對(duì)較多，從而滿足學(xué)生的需要．但從圖2我們可以看出被測(cè)試者水平分布形態(tài)基本符合正態(tài)分布，說明該作業(yè)本試題分布狀況離理想標(biāo)準(zhǔn)尚有差距．就單個(gè)試題難度而言，該作業(yè)本中并沒有出現(xiàn)過難的題目，23題題目難度適中，而一些選擇題、填空題相對(duì)考生水平來說，題目偏易了，即使能力較低的被測(cè)試者答對(duì)該題的可能性也非常的大，這類的題目與之匹配的被測(cè)試者相對(duì)來說較少，說明需要對(duì)這些題目進(jìn)行改進(jìn)以增強(qiáng)練習(xí)的意義．

圖2 生物作業(yè)本各試題wight圖

3 擬合檢驗(yàn)

本測(cè)試中共有被試50名，將兩次的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)所得的被測(cè)試者能力值進(jìn)行擬合檢驗(yàn)，如圖3所示，我們看到兩次測(cè)試結(jié)果，課程目標(biāo)能力與作業(yè)本能力的難度值走向大致相同，絕大多數(shù)學(xué)生的能力值趨于穩(wěn)定．

圖3 學(xué)生課程目標(biāo)能力與作業(yè)本檢測(cè)能力擬合檢驗(yàn)

對(duì)作業(yè)本題目的難度與課程教學(xué)目標(biāo)的擬合度分析，結(jié)果如圖4所示，目標(biāo)測(cè)試題是嚴(yán)格按照課程知識(shí)目標(biāo)來編寫的，它所體現(xiàn)的是對(duì)學(xué)生最基本的要求，按照我們預(yù)期的結(jié)果，作業(yè)題線段應(yīng)該全部或者是大部分在目標(biāo)測(cè)試題線段的上面．但是縱觀圖標(biāo)，我們發(fā)現(xiàn)，大部分目標(biāo)測(cè)試題的難度是高于作業(yè)題難度，這也反映出作業(yè)題的難度無法滿足課程目標(biāo)的要求，題目過于簡(jiǎn)單．

圖4 作業(yè)本題目難度與課程目標(biāo)擬合檢驗(yàn)圖

4 結(jié)論與討論

作業(yè)與教學(xué)目標(biāo)的相符性研究，一直以來是靠感性分析為主，缺少科學(xué)的判斷依據(jù)，Rasch模型的提出較好地為等級(jí)量表的編寫提供了科學(xué)的依據(jù)．根據(jù)布魯姆的目標(biāo)分類，進(jìn)行量表的編制與測(cè)量，分析各課時(shí)的作業(yè)與目標(biāo)擬合度，從而對(duì)生物學(xué)作業(yè)進(jìn)行篩選．縱觀研究結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行的作業(yè)本的大部分習(xí)題難度較教學(xué)目標(biāo)都較為簡(jiǎn)單，即擬合度不高．這樣，我們不僅可以判斷生物學(xué)作業(yè)題與教學(xué)目標(biāo)的相符性，而且也探究了Rasch模型在作業(yè)題與教學(xué)目標(biāo)相符性運(yùn)用的可行性，為未來教學(xué)決策者以及編題者進(jìn)行編寫有效作業(yè)體系提供一種科學(xué)的方法．

從結(jié)果來看，擬合度不高可能存在以下的一些原因：現(xiàn)行高中教學(xué)中，大部分學(xué)校并不是以該作業(yè)本為主要習(xí)題材料，在做作業(yè)的過程中，就存在很多學(xué)生遇到難題就抄襲答案，也使得結(jié)果存在偏差．另一方面，作業(yè)本作為浙江省統(tǒng)一的生物學(xué)配套材料，它適應(yīng)的是主體學(xué)生的要求，而我們所做研究的學(xué)校，學(xué)生學(xué)習(xí)水平總體較高；在學(xué)生知識(shí)目標(biāo)掌握較好的情況之下，測(cè)試所用的作業(yè)題是相對(duì)偏易的．所以，作業(yè)系統(tǒng)內(nèi)容的設(shè)計(jì)要考慮學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”[7]，從而更充分發(fā)揮作業(yè)系統(tǒng)的作用．按照“最近發(fā)展區(qū)”理論來看，作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅僅要考慮到學(xué)生現(xiàn)有的發(fā)展水平，更重要的是根據(jù)其所擁有的實(shí)際發(fā)展水平以及潛在發(fā)展水平，為他們提供超前于實(shí)際發(fā)展水平并創(chuàng)造著最近發(fā)展區(qū)的練習(xí)內(nèi)容，這樣的作業(yè)體系，才能最大限度地激發(fā)學(xué)生的潛在發(fā)展水平，從而有效地完成教學(xué)目標(biāo)．但是，很顯然，該作業(yè)本的試題對(duì)于這方面仍然欠缺．

[1] 羅冠中. Rasch模型及其發(fā)展[J]. 教育研究與實(shí)驗(yàn), 1992, (2): 40-43.

[2] Keats J A, 陳富國(guó). Rasch的測(cè)驗(yàn)理論[J]. 心理學(xué)報(bào), 1990, (3): 267-271.

[3] [美]布魯姆. 教育目標(biāo)分類學(xué)[M]. 羅黎輝, 譯. 上海: 華東師大出版社, 1987: 33-36.

[4] 吳相鈺, 劉恩山. 生物學(xué): 必修3 [M]. 浙江科技出版社, 2005: 50-57.

[5] 晏子. 心理科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的客觀測(cè)量: Rasch模型之特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 心理科學(xué)進(jìn)展, 2010, 8(18): 1298-1305.

[6] 浙江省教育廳教研室. 浙江省普通高中新課程作業(yè)本: 生物[M]. 浙江教育出版. 2008: 26-31.

[7] [蘇]維果茨基. 維果茨基教育論著選[M]. 余震球, 譯. 北京; 人民教育出版社, 2005: 36-37.

Analysis on the Conformance of Biological Coursework and Instructional Objectives by Rasch Model

XIE Qin, LIN Guodong, HUANG Mimi
(College of Life and Environmental Science, Wenzhou University, Wenzhou, China 325035)

As a tool of objective isometric measuring scale, Rasch model is applicable to measuring the conformance of the current coursework and instructional objectives. This paper is to select the content of a class in the current standard biology course and compare the biology coursework in Zhejiang province with the instructional objectives. Through measuring the conformance of the biology coursework and instructional objectives based on Rasch model, it can provide educational policy makers and quiz setters with a way to weighing whether the difficulty level of the coursework is appropriate or not.

Biology Coursework, Rasch Model, Instructional Objectives

Q-4

A

1674-3563(2012)06-0048-07

10.3875/j.issn.1674-3563.2012.06.009 本文的PDF文件可以從xuebao.wzu.edu.cn獲得

(編輯：封毅)

2012-05-13

謝琴(1991- )，女，浙江寧波人，研究方向：生物學(xué)教學(xué)．? 通訊作者，lgd@wzu.edu.cn