艾 倫

?

實驗教學(xué)研究方法(1)：測量與評價

艾 倫

摘 要：測量與評價是實驗教學(xué)問題研究的基本方法之一，也是形成科學(xué)判斷的基礎(chǔ)。掌握測量與評價相關(guān)的一系列問題才能更好地達成實驗教學(xué)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；測量；評價；正交性；完備性；指標(biāo)

中小學(xué)實驗教學(xué)實施后的教學(xué)效果如何需要通過科學(xué)的判斷得出，而科學(xué)的判斷不應(yīng)該是主觀臆斷，它依靠精確的測量和客觀的評價。

圖1 本文邏輯思維導(dǎo)圖

一、實驗教學(xué)的評價

實驗教學(xué)問題是教育學(xué)問題，而教育學(xué)屬于社會科學(xué)(即用自然科學(xué)的研究方法處理社會問題)，對教育教學(xué)活動優(yōu)劣的判斷需要科學(xué)判斷，科學(xué)判斷應(yīng)該是“價值無涉”[1]的，它的意思是科學(xué)判斷應(yīng)該與人的價值取向無關(guān)。

1.科學(xué)判斷與評價

人們對事物的評價，由判斷依據(jù)的主體區(qū)分可分為主觀評價與客觀評價，而由判斷依據(jù)的強度區(qū)分可分為定性評價與定量評價，于是就存在4種不同的評價方式：主觀定性評價、主觀定量評價、客觀定性評價以及客觀定量評價。其中，主觀定性評價與主觀定量評價屬于價值判斷，客觀定性評價屬于認(rèn)知判斷，客觀定量評價則屬于科學(xué)判斷?？茖W(xué)研究一般應(yīng)避免使用屬于價值判斷的主觀評價方式，因為這種評價方式受到評價者知識背景、閱歷深淺、經(jīng)驗多少、文化習(xí)俗、價值取向等主觀條件的限制，甚至評價者評價時的社會關(guān)系、身體狀況與心理情緒等都會成為重要的影響因素。為了說明科學(xué)研究應(yīng)避免使用價值判斷的原因，這里舉出一個較為極端的例子。一位中國玉雕藝術(shù)家將他的一個作品放到國際展會上參加評選，他的作品表現(xiàn)了一位翩翩起舞的古裝少女含笑地手拿一個絲帕遮住下巴。所有的外國專家都給該作品以95分以上的高度評價，但在場的中國專家卻都給它打了零分，原因是作品中少女口下有一巾，在漢字里表示上吊的“吊”字，是中國文化中不吉利的象征。截然不同的評價結(jié)果是由中外專家完全不同的價值觀決定的。藝術(shù)不是科學(xué)，對藝術(shù)作品人們主要考慮其藝術(shù)價值，對它的評價完全不使用科學(xué)判斷，所以中國專家的評價是無可指摘的，但是若將這種評價方式用于科學(xué)研究就是不恰當(dāng)?shù)牧恕?/p>

2.對實驗教學(xué)的評價

實驗教學(xué)問題屬于教育學(xué)范疇，是社會科學(xué)，所以應(yīng)該使用科學(xué)判斷進行客觀定量的評價。對中小學(xué)實驗教學(xué)效果的評價存在著兩方面內(nèi)容：第一是對實驗教學(xué)實施情況的評價，評價的對象為授課教師；第二是對通過實驗教學(xué)后學(xué)生能力提高程度的評價，評價的對象是學(xué)生。當(dāng)然，從邏輯關(guān)系上分析，只要學(xué)生實驗教學(xué)相關(guān)能力提高了，實驗教學(xué)的目標(biāo)達到了，教師的授課情況就已經(jīng)十分清晰，不必再做其他評價。但是，學(xué)生能力提高是一個長期效果的積累過程，而對教師的評價是對一節(jié)實驗課或一門實驗課的評價，是對短期情況的判斷，所以對實驗教學(xué)實施情況的評價還是非常必要的，它也是使最終的實驗教學(xué)目標(biāo)得以達成的有力保障。

對實驗教學(xué)實施的評價需要有一系列的變量，并具有一個規(guī)定的指標(biāo)；對學(xué)生能力提高的評價，同樣有一系列的變量和規(guī)定的指標(biāo)。這些變量中要有輸入變量(自變量或投入變量)和輸出變量(因變量或產(chǎn)出變量)，實驗教學(xué)研究就是要尋找、發(fā)現(xiàn)這些變量，并以此制定評價模型或指標(biāo)體系，通過測量得出指標(biāo)值，看是否達到規(guī)定的指標(biāo)，從而判斷出實驗教學(xué)的教學(xué)效果。

二、實驗教學(xué)的測量

實驗教學(xué)的效果如何通過科學(xué)判斷考察，符合科學(xué)判斷的評價是客觀定量的評價，而客觀定量的評價依靠測量手段，因為測量本身就是一個量化過程，即它解決了定量問題；同時測量是一個客觀操作，因為它需要憑借測量工具與數(shù)學(xué)演算(而不是主觀推斷)，即它滿足了客觀條件。所以，對于客觀定量地評價實驗教學(xué)效果，測量是必需的。

1.實驗教學(xué)測量工具

實驗教學(xué)測量工具的主要測量對象是教師。對于知識本位的課堂教學(xué)過程或效果，人們在實踐中總結(jié)制作了大量的測量工具，比較典型的有：S-T分析、Flanders課堂互動分析、VICS(語言交互分類系統(tǒng))等。這些工具能夠很好地測量傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，卻不能適用于能力本位的實驗教學(xué)，中小學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)該研究制定出具有針對性的測量工具。在本欄刊出的《實驗教學(xué)的教學(xué)組織》一文中，筆者提出了學(xué)生實驗完成率SF=GF/ GS、學(xué)生動手操作率OS以及學(xué)生進行實驗操作時間比TS=(CD?GS)/(OA?EA)等計算公式，其實這些都是簡單的實驗教學(xué)測量工具，它們分別對應(yīng)測量教師對學(xué)生獨立完成任務(wù)、動手操作的要求以及時間分配上的情況。在本欄目后續(xù)的文章中我們還要進一步討論更多的實驗教學(xué)測量工具。

2.學(xué)生能力測量工具

學(xué)生能力測量工具的測量對象顯然應(yīng)該是學(xué)生。對于在知識本位的課堂教學(xué)中學(xué)生獲取的是顯性知識，測量工具就是人們熟知的卷面考試，這是由顯性知識的特點決定的。而對于學(xué)生能力(隱性知識)的提高，測量工具就變得鮮為人知了。本文是“實驗教學(xué)研究方法”系列文章的第一篇，在該系列的最后一篇文章中將較為詳細(xì)地討論學(xué)生能力的測量工具問題，此處就不進行詳細(xì)論述了。

3.測量的數(shù)學(xué)演算

科學(xué)研究方法的根本特征在于將研究問題的數(shù)學(xué)化處理，即建立數(shù)學(xué)模型，再通過數(shù)學(xué)演算解決問題。實驗教學(xué)的測量也需要建立數(shù)學(xué)模型，也需要通過數(shù)學(xué)演算解決問題。但是，數(shù)學(xué)模型并不是必須建立數(shù)學(xué)表達式，它有可能只是一組數(shù)據(jù)、一個矩陣、一個指標(biāo)體系等，數(shù)據(jù)量足夠大時還需要設(shè)計計算方法，通過計算機處理解決。其實這種先例是很多的，傳統(tǒng)課堂教學(xué)的研究工具S-T分析、Flanders互動分析、VICS等就都是先通過建立矩陣形成數(shù)學(xué)模型，再進行數(shù)據(jù)處理。

三、對測量變量的要求

在中小學(xué)實驗教學(xué)評價的測量工作中，確定變量是十分重要的任務(wù)?？茖W(xué)評價所依賴的變量應(yīng)該具有正交性與完備性，這是科學(xué)研究的要求，要給予重視。

1.變量的正交性

評價實驗教學(xué)效果時待測量的變量必須具備正交性。說變量要具備“正交性”這是數(shù)學(xué)語言，在教育學(xué)、心理學(xué)方面稱其為變量之間不應(yīng)具有“相互依存性”，它們要互不影響、獨立存在。變量的正交性用幾何語言說就是：表示這些變量的坐標(biāo)是相互垂直的，每個坐標(biāo)軸在其他坐標(biāo)軸上的投影都只能是一個點，這就是“正交”的原意。用統(tǒng)計學(xué)語言說就是：變量之間既不能線性相關(guān)也不能非線性相關(guān)，它們是統(tǒng)計獨立的。

測量與評價中變量的正交性是非常重要的因素，在數(shù)學(xué)上是有嚴(yán)格的判斷公式的，而在社會科學(xué)中就只有憑經(jīng)驗確定了。例如，實驗教學(xué)中學(xué)生動手操作率OS與實驗室生均活動面積這兩個變量在一般情況下就具有正交性，它們之間是互不影響的。但是，學(xué)生實驗完成率SF與學(xué)生進行實驗操作時間比TS之間就不具有正交性，因為學(xué)生操作時間的分配決定著實驗的完成率。

2.變量的完備性

評價實驗教學(xué)效果時待測的變量還應(yīng)具有完備性。變量的完備性包括充分性與必要性，或者稱為充要條件，用數(shù)學(xué)語言表述就是“當(dāng)且僅當(dāng)”。充分性是要求能夠反映被測量對象性質(zhì)的所有變量都必須包括在內(nèi)，變量的確定是充分的，缺一個不行；必要性是要求所確定的變量都是能夠反映被測量對象性質(zhì)的，它們都是必要的，多一個不可。先將所有與被測量對象可能有關(guān)的變量都找出來(符合充分性)，再從中去掉那些不能夠反映被測量對象本質(zhì)的變量(符合必要性)，這就滿足了充要條件。實驗教學(xué)測量與評價中變量的完備性同樣是非常重要的因素，判斷變量完備性也需要依靠經(jīng)驗。例如，我們在本欄刊出的《實驗教學(xué)的教學(xué)組織》一文中定義了學(xué)生進行動手操作的時間占全部實驗課時間的比例TS，認(rèn)為它僅與學(xué)生實驗操作能力水平OA、實驗復(fù)雜程度CD、實驗器材情況EA、學(xué)生分組數(shù)GS等變量有關(guān)，此時如果我們不考慮學(xué)生分組數(shù)GS，則將不滿足充分條件；而如果我們再加入一個學(xué)科性作為變量，因為在確定實驗復(fù)雜程度時已經(jīng)考慮了學(xué)科變量，再度引入是沒有必要的，所以將不滿足必要條件。

3.顯變量與隱變量

實驗教學(xué)測量與評價中的變量一般都可以賦予明確的社會科學(xué)或教育學(xué)意義，如前面提到的學(xué)生實驗完成率SF、學(xué)生動手操作率OS等，我們稱這樣的變量為顯變量。其實在實驗教學(xué)問題研究中還存在著大量的隱變量，它們并沒有明確的社會科學(xué)或教育學(xué)意義，甚至沒有一個確切的名稱，而只能用Y1，Y2等變量名代替。有時我們必須使用隱變量進行測量和評價。例如，由于學(xué)生創(chuàng)新能力是一個復(fù)合型能力，一般不具有直接進行測量的方法，但是我們可以通過數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計分析找到一些隱變量，它們與創(chuàng)新能力具有一定的關(guān)系，并且能夠側(cè)面反映創(chuàng)新能力水平的高低。

4.空間變量與時間變量

空間變量與時間變量確切的叫法應(yīng)該是空間序列變量和時間序列變量，在實驗教學(xué)問題研究中經(jīng)常會存在它們之間的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。例如，我們希望知道開展實驗教學(xué)是否會使得學(xué)生的學(xué)業(yè)水平有所提升，其輸入變量容易獲得，它們無非都是反映實驗教學(xué)實施情況的一些顯變量，而在采集學(xué)生學(xué)業(yè)水平情況時，由于不同地區(qū)測量學(xué)業(yè)水平的標(biāo)準(zhǔn)不同，如果使用空間序列變量的學(xué)業(yè)水平進行對比研究將沒有實際意義。但是，如果使用時間序列變量的學(xué)業(yè)水平，在當(dāng)?shù)剡M行逐年對比，研究結(jié)果就具有實際意義了。

四、評價指標(biāo)的建立

建立一個評價指標(biāo)體系也是對實驗教學(xué)效果進行科學(xué)評價的方法，并且最終可以得到一個量化的指標(biāo)，能夠客觀地反映實驗教學(xué)的情況。但是，該體系的建立必須科學(xué)，變量的選擇、確定應(yīng)該嚴(yán)格，建立過程可參考下列流程。

1.選擇變量系列

選擇測量變量常使用Delphi法：聘請一批業(yè)內(nèi)專家和有經(jīng)驗的教師，總?cè)藬?shù)應(yīng)在15人左右。請每一位專家和教師背對背獨立地寫出自己認(rèn)為測量中應(yīng)該選中的變量名。公布所有的變量系列方案，讓專家和教師分別對自己提出的方案進行講解和理由闡述。注意此時應(yīng)采取頭腦風(fēng)暴的原則，即只說明自己的道理，不評論、不否定別人的觀點(不進行討論、辯論)。聽完別人的講解闡述后，對自己提出的變量系列方案進行修改，經(jīng)過幾輪反復(fù)，使專家和教師的意見逐漸趨同。一個被認(rèn)為是有效的測量變量系列就確定下來了。

2.確定變量維度

對上述確定下來的變量系列進行分類，以確定變量的維度，分類時應(yīng)掌握正交性與完備性的原則。對于中小學(xué)實驗教學(xué)，一般可以將變量分為3個維度：教師教學(xué)行為維度、學(xué)生學(xué)習(xí)行為維度以及實驗器材情況維度。再將確定的變量分別分配到各個相應(yīng)的維度中。

3.變量維度加權(quán)

科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募訖?quán)方法應(yīng)該使用層次分析法(詳見筆者在《中國教育技術(shù)裝備》2008年第8期刊出的《用層次分析法研究中小學(xué)實驗室的評估指標(biāo)體系》一文)。但是也可以簡化而延續(xù)應(yīng)用上述的Delphi法，讓專家和教師根據(jù)各個變量和維度在實驗教學(xué)中的重要程度，為它們加權(quán)賦值。加權(quán)時一般采用百分制，各個變量的加權(quán)值之和以及各個維度的加權(quán)值之和應(yīng)該是100分。

4.建立指標(biāo)體系

一個建立好的實驗教學(xué)評價指標(biāo)體系參考案例如表1所示。

表1 實驗教學(xué)評價指標(biāo)體系

表1中給出的項目與數(shù)值僅是一些參考值，在這里只是提供了一種評價指標(biāo)體系格式，真正的指標(biāo)體系需要經(jīng)過認(rèn)真的研究后才能正式建立。

參考文獻

[1] [德]馬克斯.韋伯.社會科學(xué)方法論[M].韓水法, 譯.第一版.北京:中央編譯出版社,1999:145-147.

作者信息

艾倫，教授，本刊特約撰稿人。首都師范大學(xué)，100048

Research Method of Experimental Teaching (1):Measurement and Evaluation

Ai Lun

Abstract:Measurement and evaluation is the basic methods in the study of experimental teaching, and it is the basis of forming scientific judgment. Master the problems of measurement and evaluation in order to better achieve the teaching goal of experiment teaching.

Key words:experiment teaching； measurement； evaluation； orthogonality； completeness； index