實驗教學研究方法（4）：能力測量

艾　倫

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實驗教學研究方法（4）：能力測量

艾倫

摘 要：對于中小學實驗教學相關能力，界定了測量類型，說明了測量方法，介紹了部分可用于測量的工具。

關鍵詞：實驗教學；能力測量；速度測量；造詣測量；難度測量

中小學實驗教學相關能力的測量問題實質上是對實驗教學效果最根本評價的過程與手段，因為我們將中小學實驗教學的功能定位于學生能力水平的提高，而人們將會依據對能力水平的測量結果對實驗教學的效果做出科學判斷。所以，能力測量是十分重要的問題，本文針對這一問題展開討論。

圖1　本文邏輯思維導圖

一、能力測量分類

能力測量（ability measurement）在心理學文獻中稱為心理測驗（psychological test），是心理學研究的一個重要課題，而社會上實際采用的能力測量方法也都是心理學的研究成果。《能力心理學》中對能力測量方法進行了分類［1］，我們在這里引用這些分類法，并強調那些在實驗教學相關能力測量中將要側重使用的方法。

1.按能力類型區分

按照能力類型不同，心理學將能力測量方法分為3類：智力測量、專門能力測量以及創造力測量。其中，智力測量主要用于測驗弱智兒童與“天才”兒童的智商；專門能力測量用于測驗人們的各種專門能力，其實就是對人的各種專門技能進行測驗；而創造力測量是對人的創造性高低進行測驗。顯然，在中小學生的實驗教學相關能力測量中智力和專門能力測量都不是需要考慮的，而我們應該選擇創造力的測量方法。

2.按照對象區分

針對不同對象，心理學將能力測量方法分為2類：個體測量和團體測量。其中個體測量是針對個人的，團體測量是針對群體的，我們應該選擇團體的測量方法，這是因為在本欄刊出的《實驗教學相關能力分析（3）：操作與社交能力類》一文中就強調了：“中小學實驗教學相關能力是全方位的基本能力，是創新能力的基本構成；中小學實驗教學相關能力的培養是針對普通教育對象的，它的需求是普適的”。所以這種處理方式不針對個體，測得的結果反映出全體（整個教學單位）學生能力提高水平的平均值。

3.按照功能區分

按照功能不同，心理學將能力測量方法分為4類：難度、速度、性能以及造詣測驗。其中，難度測驗是通過逐漸增加任務的難度判斷被試的能力水平；速度測驗是通過檢驗被試完成任務的時間判斷其能力水平；性能測驗是檢驗被試的能力傾向，屬于技能測量；而造詣測驗亦稱成就測驗，是通過被試獲得的成就對其進行能力水平判斷。這些測量方法中除了性能測驗以外，其他方法在學生實驗教學相關能力測量中都有可能涉及。

總結上述分類，可以認為中小學實驗教學相關能力水平測量的方法主要使用：從能力類型上區分的創造力測量，從對象上區分的團體測量，從功能上區分的難度、速度、造詣測量等方法。這些方法在實際使用中是相互重疊的，即對全體學生通過難度、速度、造詣的測量確定其創造力水平。

二、中小學實驗教學相關能力測量

中小學實驗教學相關能力水平不必在專門的環境下進行相應的測量工作，我們提倡在日常的實驗教學過程中對其進行測量，這就必須將能力水平測量的方法要素貫穿到實驗教學的教學設計和教學組織之中。下面重點分析這些測量方法要素，而不對它們在實驗教學設計與組織中的具體實現做更多說明，因為實驗教學設計與組織是靈活的東西，教師都有自己的經驗和思考，各具特色，不應強求一致。

1.認知能力類的速度測驗

認知能力類包括4種簡單型能力，分別為觀察能力、分析能力、綜合能力以及邏輯思維能力，對于這些能力水平的評價使用速度測驗較為合適。

（1）速度測驗（response speed test）

這種方法其實就是時間法測量，是心理學中通過對被試的反應時測試實現內隱聯想測驗（IAT）的一種方法。每個人在其感官受到刺激后都會產生生理反應，并存在一個基本固定的反應時間（稱簡單反應時或基線反應時，用Ts表示）。但是不同人的基線反應時具有差異，同時每個人對于不同事件的刺激而產生的反應時間也是不同的，所以人們實際上是通過被試對一個事物的反應時間（用Te表示）與其基線反應時之比（Pt=Te/Ts）判斷他對于該事物的態度，這就是IAT的基本方法。一般某被試對一個事物的Pt值越小，則反映出他對該事物認可或關心的程度越高。IAT突破了心理測量的主觀性，使得客觀量化地測量人們潛在的認知與能力成為可能。

（2）認知能力類的速度測驗

對于每個學生的觀察能力、分析能力、綜合能力以及邏輯思維能力，可以通過他們在完成對一個事物的觀察、分析、綜合以及邏輯思維所花費的時間，與他們本人的基線反應時之比進行綜合判斷，以此甄別其相關能力水平。但是在實際教學過程中這種測量方法是不能夠實施的，它受到了測試條件的限制，教師不可能對每一個學生進行單獨的速度水平測驗。更加實際的方法是與教學平行進行的測量方法，獲得的能力水平是全班學生平均值，并且是形成性水平值，即它體現了全班學生整體能力水平較上次測驗提高的情況。

（3）實驗教學的速度測驗方法

在實驗教學過程中對學生的認知能力類進行速度測驗，需要在課堂上由授課教師或專門配置的輔助人員進行實時觀察和記錄操作，這對于常態教學幾乎是不可能的事情。所以，最好的方法是進行實驗教學課堂錄像，在課后根據課堂錄像對教學過程和學生表現進行針對性地解析，這種方法與Flanders課堂互動分析相似，并且對于常態教學是可行的，對實驗教學做課題研究則更是必須的。在教學錄像回放時，對從教師提出觀察、分析、綜合與思維任務開始到學生各組做出正確反應所花費的時間進行逐一分析采集，計算出平均時間（Taj），并與以前學生完成相同難度相似任務所花費的平均時間（Tai）進行對比，定義認知能力類水平提高率Pa = （Tai - Taj）/Taj× 100％。若計算出的Pa ＜ 0說明水平降低，但也可能與任務難度有關，應考慮難度系數k，即Pa = （Tai - k×Taj）/Taj× 100％（其中k≤1，為兩次任務的難度比例）。

2.創造能力類的造詣測驗

創造能力類包括4種簡單型能力，分別為設計能力、知識遷移能力、方法創造能力以及思想實驗能力，對于這些能力水平的評價使用造詣測驗較為合適。

（1）造詣測驗（attainment test）

亦稱成就測驗、學識測驗或成績測驗，對于學生獲得的知識檢驗，造詣測驗就是卷面考試，而對于學生能力的提高則應注重在不同領域（學科）設計制造的作品成果，檢驗其創造性的具體體現和水平。

（2）創造能力類的造詣測驗方法

中小學生造詣測驗主要可以通過兩種形式進行，一種是在技術類課程中實施檢測，另一種是在參與創作競賽項目中評估造詣水平。中小學的課程一般可以被分為4類：人文學科類（語文、歷史、思想教育等）；自然科學類（數學、物理、化學、生物等）；藝術體育類（美術、音樂、體育等）；應用技術類（勞動技術、信息技術、通用技術等）。其中應用技術類的課程多注重學生的設計能力，對教學目標達成的評價也往往是通過學生課程作品的水平（如：勞技作品、計算機作品、手工作品等），同時這些作品又可以很好地反映學生創作能力類的能力水平。參加社會上各種創作競賽項目是對學生各科教學知識與能力的綜合性考察，學生的競賽作品獲獎情況可以如實地反映他們的創造能力類的能力水平。將學生的課程作品和競賽作品水平與實驗教學的情況做相關性分析，可以發現它們的相互作用，從而對實現學生創造性能力進行了客觀量化的測量。

3.操作與社交能力類的難度測驗

操作與社交能力類包括3種簡單型能力，分別為動手能力、獨立完成任務的能力以及協作完成任務的能力，對于這些能力水平的評價使用難度測驗較為合適。

（1）難度測驗（difficulty test）

在能力測量過程中循序漸進地增加任務難度，并觀察被試完成任務的情況，給出評價結論。

（2）操作與社交能力類的難度測驗方法

常態實驗教學中此類測驗與速度測驗是重疊使用的，具體方法在前文中已經詳細介紹，只是在速度測驗中更加關注學生的平均反應時間Tai與Taj，而難度測驗中更加關心難度系數k。

三、能力測量工具

這里介紹一些與能力水平評價有關的測量工具，在我們的實驗教學研究中可以作為參考，也有可能對它們做選擇性使用。

1.試卷工具

以前我們曾討論過，對學生獲取顯性知識的檢驗多使用紙筆試卷的測量方法，而對學生能力提高的檢驗一般無法采用紙筆的測量方法。但是，對于能力中的分析能力（也僅是對于分析能力）仍然可以采用試卷作為檢驗工具進行測量，最典型的實例就是PISA項目。

PISA的全稱是Programmer for International Student Assessment，中文被譯為“國際學生評價項目”，是由國際經濟合作與發展組織舉辦的大型國際性教育成果比較與監控的測量項目。其形式為紙筆試卷測驗，對象是15歲的學生（在中國為義務教育階段末期，即初中三年級學生），內容為學生的閱讀能力、數學能力、科學能力，目的是以此了解學生是否具備未來生活所需的知識和技能。PISA從2000年開始舉辦，以后每3年舉行一次。中國上海市的學生于2009年首次參加這個項目，但是到2012年時就已經連續兩次成績名列世界第一了。這一現象再次說明了PISA項目是注重分析能力的測量工具，同時也進一步證明中國學生的分析能力要高于西方國家同齡學生（詳見本刊2015年第18期《實驗教學相關能力分析（1）：認知能力類》一文）。

2.量表工具

（1）量表

量表（scale）是一種特殊功能的問卷，最開始被設計測量人的智力（如：比奈-西蒙量表），以后則在心理學、教育學、醫學、社會學等領域廣泛使用。所謂量表，就是這樣一種測量工具，它由多個項目構成，形成一個復合分數，旨在揭示不易用直接方法測量的理論變量的水平［2］。在教育測量中的量表很多，常見的如：學習焦慮傾向測量、父母養育方式問卷、兒童孤獨量表、家庭環境量表、兒童行為量表、兒童自我意識量表、考試焦慮自評量表、同學關系問卷、兒童學習適應性調查表、師生關系診斷、大學生人際關系量表、抑郁量表、職業興趣測評（藝術型和研究型）、中學生學習動機測驗問卷等。而用于學生能力測量的也有一些，如：智力測驗、思維能力測試、創造能力自測、意志力測試、創造力傾向測驗、言語理解能力測試、數學運算能力測試、空間想象能力測試、知覺速度能力測試等量表。

（2）量表編制

對于實驗教學研究，測量量表存在的最大問題是：①針對實驗教學相關能力測量幾乎沒有成熟的量表；②相對于一個被試人群，一套量表只能使用一次（一旦用過，由于被試已知測試內容，下次再使用將無效），所以自己編制用于學生能力測量的量表是一種選擇。由美國學者羅伯特·F·德維利斯所著的《量表編制：理論與應用》一書中對量表編制的流程有詳細的說明，大致過程為：①確定測量目標，②建立項目列表，③決定項目形式，④專家評審項目，⑤加入效驗項目，⑥初步試測項目，⑦評價測量項目，⑧優化量表長度［2］。關于量表編制的具體方法此處不再詳述，將會在本欄目今后刊文中進行細致的介紹和討論。

3.儀器工具

此處介紹幾種可以用來測量學生實驗教學相關能力的儀器設備，這些測量儀器在《心理學儀器在中小學教育中的應用》一書中有詳細的原理和使用說明。

（1）綜合反應時儀［3］

這是一種用于測量人們基線反應時Ts的儀器。儀器啟動后，被試在看到儀器面板上的燈光或聽到儀器發出的聲響后馬上做出按鍵反應，儀器會自動記錄被試的反應時間。

（2）手指靈活儀［3］

這是一種用于測量人們手指靈活性的儀器，可用于間接測量學生的動手能力水平。儀器啟動后，被試按照要求完成插拔評估針、翻轉評估棒、旋緊或松開螺栓等規定動作，儀器會根據被試操作的準確性和迅速性給出客觀成績。

（3）鏡畫儀［3］

這是一種用于測量人們學習遷移率的儀器，可用于間接測量學生的知識遷移能力。儀器的遮擋板擋住被試的視線，被試只能從鏡子中看到一個上下左右都相反的鏡像的圖，并要求其用筆沿著這個鏡像的圖進行描繪。被試必須改變原來的操作習慣，將圖像描繪下來，儀器根據描圖時間和準確性給出客觀成績。

（4）邏輯思維儀［3］

亦稱概念形成儀或葉克斯選擇儀，可用于測量學生提出假設、進行驗證、概括規律以及形成概念的能力。儀器由若干個一一對應的按鍵和指示燈組成，指示燈按照一定規律閃亮，要求被試通過嘗試找到規律并按下按鍵，使得按鍵與燈亮同步，并根據嘗試次數和正確性給出客觀成績。

這里介紹的各種工具主要用于個體測量，而我們強調對學生實驗教學相關能力應進行整體平均水平的動態（形成性）測量，所以在實驗教學問題研究中這里介紹的工具僅是輔助作用，不應成為能力測量主體工具。

四、結束語

實驗教學研究方法系列文章討論了測量與評價、問卷設計、數據處理和能力測量等問題，這些問題都是在實驗教學研究中無法回避的重要內容。文章對問題的討論還很膚淺，只是起了一定的引導作用，并非做出定論。希望有更多的中小學一線教師加入討論，進行理論與實踐研究，解決實驗教學中的問題，并期待有大量的研究成果呈現。

參考文獻

［1］ 李孝忠.能力心理學［M］.西安:陜西人民教育出版社，1985，8:235-236.

［2］ ［美］德維利斯.量表編制:理論與應用［M］.魏勇剛，席仲恩，龍長權譯.重慶:重慶大學出版社，2010.

［3］ 郭秀艷，王弘毅.心理學儀器在中小學教育中的應用［M］.上海:華東師范大學出版社，2012.

作者信息

艾倫，教授，本刊特約撰稿人。首都師范大學，100048

Research Method of Experimental Teaching （4）:Ability Measurement

Ai Lun

Abstract:In order to study the related ability of the experimental teaching in primary and middle school， this paper defines the type of measurement of these abilities， and explains the method of measuring the ability of these abilities.

Key words:experiment teaching； ability measurement； response speed test； attainment test； difficulty test