国际初中学生数学和科学教育的现状和分析

国际初中学生数学和科学教育的现状和分析我所于1989年2月参加由美国教育测试中心（ETS）组织的第二次国际教育成就评价课题，经过课题组全体成员三年多的紧张工作，完成了试卷分析和翻译、取样、预备性测试和正式测试、数据登录和处理以及撰写课题报告等项工作。现在这项课题已完成了全部工作。美国教育测试中心已于1993年2月在美国华盛顿召开记者招待会宣布了测试结果，美国各报都作了报道。部分参加本课题的国家和地区也分别公布了本课题各自的研究结果。这项课题是对基础教育阶段数学和科学教学水平与教学环境的较全面的比较研究，是当今规模最大、测试技术最新的一项国际教育研究项目。参加的有我国、美、前苏联、英、法等19个国家的21个总体（我国台湾作为一个测试总体参加此课题研究）。我国大陆仅参加对13岁学生数学和科学教学水平的研究。本课题的研究结果，对于我们了解国内外中小学数学和科学教育实际情况，考虑课程设置和教学内容，学习和掌握国外教育科研的方法，特别是组织测试和问卷调查以及数据处理等定量化的方法，具有重要的参考价值。我们写的课题研究报告很快就会出版。测试结果表明，我国大陆13岁学生（主要是初中一二年级学生）数学答题正确率远远高于其他国家，比我国台湾也高出7％。但是我国科学测试平均正确率为67％，在20个总体中居第15位，成绩偏低。这同当前世界各国中小学科学教育改革注重联系社会和生活，特别是向职业技术教育倾斜的发展方向不甚一致。从数学和科学两科教学内容平衡的角度考虑，韩国和我国台湾的测试结果值得注意。韩国数学和科学测试成绩分别是73％和78％，我国台湾是73％和76％，两科总平均正确率比我国大陆高。我们还注意到，除我国科学成绩远远低于数学成绩以外，其他所有总体的科学成绩都高于数学成绩。这说明我们的数学和科学课程教学内容和要求很不平衡，有必要调整科学教育课程的内容和要求，加强中小学的科学教育及其与社会和技术的联系，以适应我国当前改革开放的形势。此外，本课题对于影响数学和科学教学水平的社会、家庭和教学环境因素作了较全面的研究，得出了许多比较符合实际的、可供我们参考的重要结论。例如，学生看电视时间的长短与学生的数学和科学教学水平成正相关；学生的兄弟姐妹人数与数学和科学教学水平成负相关（我国独生子女比非独生子女的数学和科学测试正确率分别高出5.6％和7％）；家庭藏书数量与数学和科学成绩成正相关；等等。这项研究历时三年有余，我国课题抽样和测试工作涉及20个省市，居住的8．7亿人口的地区。测试地区广，任务紧，经费和设备短缺，但课题组克服了各种困难，跋山涉水，深入农村山区进行测试，日以继夜地工作，保证了各阶段科研任务准时完成。在课题取样和测试过程中，各地教育部门给予了大力支持，特别是各县市协助本课题工作的同志以及测试学校的师生，付出了辛勤劳动。在此向他们表示感谢。随着科学技术的迅速发展，数学和科学教育同社会生产的联系日益紧密。数学和科学教育不仅给学生以实际有用的知识和技能，而且可以培养创造性的抽象思维能力和严谨的工作作风，有利于学生树立正确的世界观。由于各国数学和科学教育有许多共同点，教学改革的成果往往会超越国界影响世界各地的教育改革和发展。出于这些原因，60年代以来许多国家的教育科学研究人员组织了多次国际数学和科学教育的比较研究，这些研究的成果在各国引起了巨大的反响。1987年，美国教育测试中心同英国、加拿大、韩国、爱尔兰、西班牙等国组织了第一次国际教育成就评价研究课题，对13岁学生数学和科学学习成绩进行国际比较研究。1988年发表了研究报告《不同的世界－－国际数学和科学教育评价》。报告发表以后在美国引起很大反响，因为在12个总体中美国的数学成绩最低，科学成绩名列第九。1989年，美国教育测试中心组织第二次国际教育成就评价课题研究（简称IAEP）。这项研究的目的在于比较不同国家的学生学习数学和科学的成绩，以及获得优秀成绩的社会文化背景和教育环境。测试的学生分为两个年龄组：9岁和13岁。岁学生测试数学和科学，13岁学生测试4个项目：数学，科学，操作，地理。先后有19个国家（包括我国和美、加、英、法、前苏联等）的21个总体参加这项研究。考虑到我国地大人多和交通不便等原因，只参加13岁学生数学和科学教育的研究。这项课题是对基础教育阶段数学和科学教育水平与教学环境的较全面的比较研究，是当今规模最大、测试技术最新的一项国际教育研究项目。对于我们了解国外中小学数学和科学教育实际情况，考虑课程设置和教学内容，学习和掌握国外教育科研的方法，特别是组织测试和问卷调查以及数据处理等定量化的方法，具有重要的参考价值。一、第二次国际教育成就评价课题测试结果第二次国际教育成就评价课题各总体于1991年3月完成正式测试和问卷调查。经数据处理和统计后，测试结果见表1。表1第二次国际教育成就评价课题测试平均百分正确率数学科学总体9岁13岁9岁13岁中国8067巴西福塔莱萨3246已西圣保罗3753加拿大60626369英格兰59616369法国6469匈牙利68686373爱尔兰60615763以色利64636170意大利68646770约旦4057韩国73736878莫桑比克28葡萄牙55485563苏格兰66616268斯洛文尼亚56575870前苏联66706271西班牙62556268瑞士7174中国台湾68736776美国58556567IAEP全部学生平均正确率63586267数学测试成绩最高的是中国。以下依次是韩国、中国台湾、瑞士、前苏联、匈牙利、法国、意大利、以色列、加拿大、苏格兰、爱尔兰和英格兰。这些总体的平均成绩都高于全部测试学生的平均正确率58．3％。测试成绩低于58．3％的有斯洛文尼亚、美国、西班牙、葡萄牙和约旦，最低的是巴西圣保罗和福塔菜萨以及莫桑比克。科学测试成绩最高的是韩国，以下依次是我国台湾、瑞士、匈牙利、前苏联、斯洛文尼亚和意大利。这些总体的平均成绩都高于70％。我国学生的科学测试成绩为67％，比科学测试成绩最高的韩国低11个百分点，在20个总体中居第15位。仅高于爱尔兰、葡萄牙、约旦、巴西圣保罗和福塔莱萨。总的说来，各总体数学成绩差异比较大，科学成绩差异比较小；我国数学测试成绩最好，而科学成绩较差。二、测试结果的国际比较和分析（一）数学测试的内容分为五部分：1．数和运算；2．测量；3．几何；4.数据分析、统计和概率；5．代数。除第四部分以外，我国学生平均成绩都是最高的。我国学生第四部分的平均正确率在21个样本中居第十位，比瑞士要低5．8％。这一部分内容，许多资本主义国家在中小学数学教材中讲的较多，但我国小学和初中数学教材中却较少涉及。从这一部分在社会生活中应用较广考虑，我国中小学数学教材中应适当增加。我国学生数学成绩好的原因主要是：1．小学和初中数学教学内容多，而且系统性较强；2．注重能力培养，数学作业较多。特别值得注意的是，我国学生数字计算的能力是最高的。如减法题“21．2一3．4”，我国学生平均正确率是96.5％，比美国、韩国和我国台湾高约8个百分点。另一道两个十以内只有一位小数的小数乘法题，我国大陆学生平均正确率是79．8％，比韩国、美国等16个总体高出20％以上。我国大陆学生计算能力强，除了学生课外作业多以外，可能与小学一般不准使用计算器，要求学生笔算有关。从这一测试结果看，小学不使用计算器有利于学生熟练掌握数字计算的笔算能力。但是，从计算器普及的情况看，有没有必要限制小学生使用计算器，还要从学生作业负担和笔算的应用价值等方面综合考虑。（二）我国大陆学生科学测试平均正确率为67％，在20个总体中居第15位，成绩偏低。科学测试的内容包括四个部分：生活科学，物理科学，地球科学，科学本质。在这四部分当中，我国学生生活科学的成绩最差。例如，污染的水中鱼为什么会死去，小鸡从蛋里孵出以前如何获取食物，以及其他与日常生活有关的问题，我国学生答错的比较多。根据我们的分析，我国大陆科学课程的教学内容在联系实际生活方面较差，科学课程教学时间比数学教学的时间相差太多，是测试成绩低的主要原因。根据我国现行教学计划的规定，小学和初中数学教学的课时数占总课时数的20．9％，而科学课（包括小学的自然常识，初中的物理、化学、生物和自然地理）的教学课时数只占8．6％。这同科学知识应用面广，而且是理解自然和学习职业技术基础的情况是不相适应的。因此，在制定教学计划时应适当减少数学课时在总课时中的比重（例如减少为17％左右），提高科学课程在总课时数中的比例（例如13％左右）。现在初中学生学的一些为升学考试作准备的数学知识和解题技巧，在工作中”很少应用，不如多学一些与实际联系紧密的科学知识，使他们在数学和科学方面得到平衡的发展，更能适应社会和个人发展的需要。从数学和科学两科教学内容平衡的角度考虑，韩国和我国台湾的测试结果值得注意。韩国的数学和科学测试成绩分别是73％和78％，我国台湾是73％和76％，两科总平均正确率比我国大陆高。这说明他们的数学和科学课程教学内容比较平衡。我门还注意到，除我国大陆以外，其他所有总体的科学成绩都高于数学成绩，说明科学试题比数学试题容易。但是我国的科学成绩却远远低于数学成绩，而且低于15个总体，这更说明我们有必要加强中小学科学教育。三、教学环境因素对学生成绩的影响一般他说，影响学生学习成绩主要有学校和教师、学生校外活动和家庭背景因素等三个方面。（一）学校教学条件和教师的教学水平是影响学生学习成绩的最重要的因素。根据对我国间卷的部分统计数据，可以得到下面几个比较重要的、同学生数学和科学成绩有较密切关系的学校和教师因素。1．学生数多于1000人的学校比少于1000人的学校：数学成绩明显好，而科学成绩没有明显差异；2．每班学生数多于26人的学校比少于26人的学校：数学和科学成绩都明显好；3．有图书馆的学校比没有图书馆的学校：数学和科学成绩都明显好：4．图书馆藏书超过1500本的学校比少于1500本的学校：数学和科学成绩都明显好；5.有分科实验室的学校（约占55％）比没有分科实验室的学校：科学和数学成绩都明显好；6.有计算机的学校（约占9％）比没有计算机的学校：数学成绩明显好，而科学成绩没有明显差异；7．由专职数学教师教数学的学校比同时教几门课的教师教数学的学校：数学成绩明显好；8．数学教师学过大学课程的人数多于一半的学校比少于一半的学校：数学成绩较好；9．由专职科学教师教科学课程的学校比同时教几门课的教师教科学课程的学校：科学成绩明显好；10.科学课程教师学过大学课程的人数多于一半的学校比少于一半的学校：科学成绩明显好。从以上10个方面可以看出，我国任课教师的资历、专职化和学校的教学设备条件，对于学生的学习成绩有很重要的作用。因此，培训和补充合格的数学和科学教师，加强学校的图书馆和专科实验室的建设，配备必需的图书和实验设备，是提高我国初中学生数学和科学教育水平的重要措施。关于教学方法的问题，近十年来国内外有许多议论，特别是对于教师讲课为主的教学方法，批评意见很多。但是从问卷结果统计来看，大部分总体的数学和科学教学的教学方法仍然是教师讲课和学生课外做作业。从本课题测试的结果看，我国大陆、韩国和我国台湾的主要教学方法都是教师讲课和学生做练习，测试成绩最高。对于多数总体来说，教师讲课和个人做练习的频率同数学和科学成绩也是成正相关的。这就是说，教师讲课和做练习仍然是最基本的和最有效的教学方法。（二）校外活动影响学生学习成绩最重要的因素是课外作业和看电视时间的长短。1．数学和科学课外作业时间对数学和科学成绩的影响。我国中学生负担重是一个老问题。现在情况怎样了？据学生问卷的统计数据推算，初中一二年级学生平均每天要用1．5小时做课外练习，其中有44％的学生每天课外作业之小时以上。有37％的学生每周数学课外作业4小时以上。同别的国家相比，我国初中学生的课外作业的负担是比较重的。对于参加第二次国际教育成就评价课题的许多总体来说，数学和科学成绩好坏同课外作业时间长短是成正相关的。我国的统计结果表明，数学学习成绩同课外作业时间有较强的相关性：每周课外作业4小时以上的学生数学平