学生面对情境性试题为何如此失常

学生面对情境性试题为何如此失常作者：罗星凯文章来源：人民教育2010.11点击数：232更新时间：2011-11-4在“建立中小学生学业质量分析、反馈与指导系统”项目中,笔者负责的科学学科研究组连续5年承担了8年级科学学业水平测试卷的命制、科学学业影响因素调查的设计以及测试结果的分析反馈工作,至今已积累了来自全国31个省、市、自治区25.5万学生的数据。在每年投入施测的试卷中，情境性试题所占的比例都在50%以上。连续5年的测试结果中，有不少学生面对情境性试题表现失常的数据，令人难以置信，反映出科学教育中的深层次问题，引人深思。。两道近乎常识的情境性试题成了“难题”在2007年的测试卷中，有这样一道情境性试题：例1如下图所示，平静的水面上有一座石桥，桥孔看上去是圆形的。当水面上升时，看到桥孔的形状是（）看完这道题，请读者不要急于看后面的内容。不妨先问问自己应该选哪个选项。若是能拿去问问周围的小学生，肯定会有人告诉你应该选择B。因为水面上升后，将原来半圆形桥孔的中间一部分淹没，露出水面的部分不再呈半圆形，而是像B和C选项所描绘的上半部一样，至于水下的倒影，自然是与水面上的部分对称的，因此只有B才是对的。可是，来自6个省、市、自治区经抽样参加了测试的40728名8年级学生中，选A、B、C、D选项和未选的比例分别为15.9%、46.3%、10.7%、27%和0.1%，正确率只有46.3%。这样一道看似非常简单、近乎常识，连一些小学生都能答对的试题，怎么反倒成为学过相应科学知识的初中生的难题了呢？对此，自然首先应该从多个角度对这道题进行非常严格细致的专业审查，确保不是试题本身的瑕疵或不恰当的陷阱让学生误入歧途。由于试题素材高度真实且设问巧妙，该题对学生是否真正理解有关科学知识的鉴别力达到了较高的水平。这一方面从基于学生能力模型的教育统计测量学分析中得到了很好的反映，整卷作答处于A、B、C和D不同水平的学生，在该试题上的平均得分率分别为68.6%、47.7%、36%和28.4%，另一方面又通过后续测试中惊人相似的数据，交叉得到印证。其中在2008年测试卷中，如下这样一道情境性试题的测试结果最为典型。例2右图中，物体S在平面镜前，所成的像为S'。若在镜后AB处放一块不透明的塑料，则像S'将会（）。A.不变B.变暗C.只剩一半D.消失看完这道题，没有任何学校科学教育背景的读者也不难得出正确结论，那就是像S不会变。因为“我在照镜子，你在镜子后面晃悠，怎么会对我有什么影响呢？”然而，测试结果却令人大跌眼镜。来自6个省、市、自治区经抽样参加了测试的75854名8年级学生中，选A、B、C、D选项和未选的比例分别为43.7%、18.6%、4.8%、32.7%和0.2%，正确率只有43.7%。整卷作答处于A、B、C和D不同水平的学生，在该试题上的平均得分率分别为75.2%、46.3%、25.8%和17.1%，说明该题与前述的试题一样，对学生水平具有高鉴别力。一半以上初中生真成了不懂常识的“傻子”吗？如果相信上述这两道试题的测试数据，我们就会得出一个相当无情的结果：50%以上的初中生实际上对在镜子之中看到的像究竟是如何形成的并不理解，以至于会闹出自己恍然大悟后也会觉得不可思议、不可理解的笑话。但这个结果实在有点让人难以接受：难道一半以上的初中生都如此地不通常理，成了连低年级小学生、大字不识的文盲都不如的“傻子”？然而，如果看看我们的教育现状：有多少初中的孩子不是每天在进行着过量的应试操练？我们有多少中学不是在为学校升学率这个“GDP”所累？我们就不难理解上述令人难以置信的结果。因为学生学到的书本知识与生活实际脱节，不能用于解释身边的自然现象、解决生产生活中的实际问题，这本来就是一个长期普遍存在的老大难问题。在应试教育没得到根本改变的大环境下，我们更有理由从“理论联系实际”的角度解读这个问题产生的原因，毕竟有太多的案例可以佐证这样的判断了。笔者就曾经在清华大学的BBS“水木清华”Science区见到过一个帖子，一个署名flyleaf的网友这样评价“中学物理教育”：“我们的竞赛选手可以很正确地使用各种定律把第12（13？）届全国决赛的那道号称天下第一繁的热力学题目解出来，却不知道高压锅上面那个金属块是干什么用的，如何起作用。大家不要笑，以上两个事例发生在我身边。”当然，我们也完全应该多想想另外的可能：初中生变“傻”，是不是试题本身太简单、太“傻”，初中生学得多了，自然也想得复杂，掉进了“傻”题所设的“笨”陷阱？提出这样的质疑，并非空穴来风，因为在中考题中，要找到“傻”得有水平、所设陷阱“笨”得有高度的试题，不是难事。如此说来，对前述学生反常表现结果的解读，是一个看似平常、实则难度不小的专业问题。作为命题者，我们如果没有后文所述的对相关领域研究成果的了解，恐怕自己都难免坠入云雾之中，一道好题很可能被当成“傻”题，在命题过程中就被淘汰出局了。学生“傻”得很正常。“傻”得很“科学”学生是怎么学会知识的？老师教会的。老师不教学生怎么会呢？这样的想法反映的实际上是这样一种教育观，那就是学生的头脑是空的容器，等待教师知识之水的填充。这种教育观的学习心理依据是行为主义心理学，对应的教学实践是重视对知识滴水不漏的传授和通过及时、反复的强化训练，巩固对知识的掌握。这样的教育对学生学习某些工具性、技能性强的学科，对学习事实性、程序性的知识效率高、效果好，加上对更高层次的知识学习和思维技能掌握评价难度较大，因此它至今仍然是统治我们大多数学校课堂的主流教学模式，且学段越高越是如此。这种状况即使在自然科学类的学科教学中，也不例外。然而，随着注重学生学习内部心理过程的认知主义心理学的兴起，人们越来越认识到这种教育观及其主导下的实践的问题。因为有太多的证据表明，学生的头脑并非空空如也的容器。只要学习一个新的知识，就存在学生原有知识的问题。无论原有知识的内容还是结构，都是不可忽视的影响学生学习的重要因素。美国当代著名认知心理学家奥苏伯尔在他提出的“有意义学习理论”中，学生原有的知识结构就被赋予了特别关键的地位。在他所著的《教育心理学》扉页上，有一句被广泛引用的话充分反映了这一思想：“如果我不得不把全部教育心理学还原为一条原理的话，我将会说，影响学习的最重要的因素是学生已经知道了什么，根据学生原有的知识状况进行教学。”正是在这样的背景下，20世纪70年代开始在西方掀起了对学生原有知识的学习心理研究热潮。想来也是，学生怎么可能是顶着一个空空的脑袋来到学校的呢？尤其是对于自然科学，学生早已在正式的学校学习以前，就通过与其身处的自然环境以及无所不在的信息来源的相互作用，形成了自己对许多自然现象朴素的理解。学生带着他们已有的概念和认识走进我们的科学课堂，学生“傻”得正常，“傻”得很“科学”一半以上初中生真成了不懂常识的“傻子”吗？这些概念和认识虽然源于日常生活经验，但往往与公认的科学概念相悖，被称为“前科学概念”（简称“前概念”）、“相异构想”或“朴素理论”。在众多考察前概念的研究中，研究者不约而同地获得了相似的结果：学生具有前概念的现象相当普遍，甚至大学生在面对设问巧妙的情境时，也会暴露出与儿童相似的朴素认识；概念往往与公认的科学概念相悖，影响着学生在科学课堂上的实验观察、推理、因果判断等思维活动；前概念具有顽固性，通过传统教学难以消除，即便教师提供看似冲突的实验现象，学生也可能会忽略与他们前概念相矛盾的现象（反例），或者根据他们的前概念来解释这些现象，促进学生的前概念向科学概念转变何等困难！！此外，特别有意思的是，许多学生的前概念与历史上曾占统治地位的认识惊人地相似。例如，“力是产生运动的原因”这个直到伽利略时代才被真正推翻的亚里士多德的观点，就普遍地存在于今天的学生正式学习物理科学之前、学习之中以及学习之后，以至于有人要惊呼：“亚里士多德没有死！！”如此看来，我们就不难理解初中学生为什么那么“傻”了。我们生活在光的世界里，学生对光并不陌生。研究者发现，对于光的直线传播、光与影、视觉的形成、平面镜成像等光学现象，学生拥有丰富的前概念，这些前概念很多时候披着“科学术语”的外衣，但其内涵绝大多数与科学的概念相悖。比如，视觉的形成与平面镜成像，也就是前述的两道题所涉及的科学知识，学生的前概念亦颇具特色。人为什么能看到物体？对于这个问题，学生主要存在三种错误的前概念：光照亮物体周围，提供亮的背景，人就能看到物体；只要光照亮物体（不需要物体反射光至人眼），人就能看到物体；将眼光与光线相类比，认为眼睛发射光至物体，人就能产生该物体的视觉。理解视觉的形成是学习有关光现象的科学知识的基础，可在我们的教学中，教师通常对学生上述丰富的前概念缺乏系统、全面的了解，即使了解一些，也没有给予足够的重视，似乎觉得那是可以自然而然地习得的，是可以“默会”的知识。在一项研究中，研究者采用访谈的方式提问学生为何从某一角度看去，会看不到放入杯中的硬币，学生认为眼睛发出的光不能接触物体，因而不能产生视觉，还有学生认为硬币会发光！当该研究者与任课教师交流时，任课教师对学生的这些错误感到不理解：没想到学生会这样想！平面镜成像与视觉形成、光的反射等概念关联紧密。对于平面镜成像，研究者发现，学生很早就认识到镜面会反射光，但学生倾向于将反射光与成像看作是彼此独立的过程，而教学又没能使学生形成两者密不可分的深刻印象。那样学生即使学习了相关的知识，在具体的问题情境中仍会违背科学原理，做出“反常”的解释。比如，一名14岁的学生对灯泡在镜前成像的解释是这样的：“灯泡发出的光在镜子里发生反射……（实际上）……镜子上没有光，把灯放在镜子前面，灯光会在镜子里发生反射，在镜子后面可以看见另一盏灯。”这个源于调查访谈的个案实际上与前述的大规模测试的结果相呼应。回顾科学史，希腊人曾精心推敲过关于视觉的一些理论。按照毕达哥拉斯、德谟克里特等人的说法，视觉是由所见的物体射出的微粒进入到眼睛的瞳孔所引起的，另一方面，恩培多克勒、柏拉图主义者和欧几里德主张类似“视觉火”的眼睛发射说，根据这个学说，眼睛本身发出某种东西，一旦这些东西遇到物体就产生了视觉。学生对于视觉形成的前概念与古代先哲们的认识十分相似。这说明我们的学生不仅不是“傻子”，不是“教师一教就会，不教就不会”的被动学习者，而是积极主动建构的个体。那么，为什么学生的前科学概念那么难以改变？面对看似“常理之中”的情境性问题，他们所学的科学知识跑到哪里去了？不仅如此“不堪一击”，而且面对明显“理所当然”的选项却“视而不见”，要“违背常理”去选择一个“荒唐可笑”的答案呢？学生从小就与周围的环境进行相互作用，建构自己的理解与认识，这些理解和认识是他们观察、思考的结果，在某些情况下是具有解释力、行得通的，日积月累成为他们重要的经验认识，成为了他们“心中的科学”，自然不会轻易放弃。在这种情况下，他们又怎么会轻易地接受外部强加的所谓“科学”的知识呢？如果科学是一副森严、权威的面孔，学生只好将自己原有的认识藏起来，在原有的认识与科学知识不可避免地“打架”时，他们也能以独特的方式来平息“战火”，比如用“科学术语”包裹着原有认识进行解释，或者忽略那些与原有认识矛盾的反例，或者将原有认识与科学知识“杂交”，所以才会有那些令人难以置信的数据，有那些“反常”的回答，有那些看似难以接受却包含着研究与教育价值的珍贵信息。如此说来，学生“傻”得不仅很正常，而且很“科学”。要想学生不“傻”，科学教育及评价要“科学”反观我们通常的科学教育现实，根本的出发点不是基于科学知识的发展，也不是学生认识的形成，始终聚焦的是科学知识的结论。可是，科学绝不是一堆知识的集合。学生“心中的科学”，虽然常常与当前公认的科学理论相悖，却是学生长期经验加智力活动的产物，其形成就像历史上的科学一样久远和丰富。对于不少内容，将学生头脑当容器的“灌输式”科学教育，实际上是用对于学生来说外加的甚至怪异的科学知识去与学生基于好奇天性自我探究所获得的成果进行竞争！有科学的权威、教师的权威以及考试的权威在手，我们可以暂时领先。但这样的胜利不仅很快会成为过眼烟云，而且为它