实验教学研究方法（4）：能力测量

艾　伦



实验教学研究方法（4）：能力测量

艾伦

摘 要：对于中小学实验教学相关能力，界定了测量类型，说明了测量方法，介绍了部分可用于测量的工具。

关键词：实验教学；能力测量；速度测量；造诣测量；难度测量

中小学实验教学相关能力的测量问题实质上是对实验教学效果最根本评价的过程与手段，因为我们将中小学实验教学的功能定位于学生能力水平的提高，而人们将会依据对能力水平的测量结果对实验教学的效果做出科学判断。所以，能力测量是十分重要的问题，本文针对这一问题展开讨论。

图1　本文逻辑思维导图

一、能力测量分类

能力测量（ability measurement）在心理学文献中称为心理测验（psychological test），是心理学研究的一个重要课题，而社会上实际采用的能力测量方法也都是心理学的研究成果。《能力心理学》中对能力测量方法进行了分类［1］，我们在这里引用这些分类法，并强调那些在实验教学相关能力测量中将要侧重使用的方法。

1.按能力类型区分

按照能力类型不同，心理学将能力测量方法分为3类：智力测量、专门能力测量以及创造力测量。其中，智力测量主要用于测验弱智儿童与“天才”儿童的智商；专门能力测量用于测验人们的各种专门能力，其实就是对人的各种专门技能进行测验；而创造力测量是对人的创造性高低进行测验。显然，在中小学生的实验教学相关能力测量中智力和专门能力测量都不是需要考虑的，而我们应该选择创造力的测量方法。

2.按照对象区分

针对不同对象，心理学将能力测量方法分为2类：个体测量和团体测量。其中个体测量是针对个人的，团体测量是针对群体的，我们应该选择团体的测量方法，这是因为在本栏刊出的《实验教学相关能力分析（3）：操作与社交能力类》一文中就强调了：“中小学实验教学相关能力是全方位的基本能力，是创新能力的基本构成；中小学实验教学相关能力的培养是针对普通教育对象的，它的需求是普适的”。所以这种处理方式不针对个体，测得的结果反映出全体（整个教学单位）学生能力提高水平的平均值。

3.按照功能区分

按照功能不同，心理学将能力测量方法分为4类：难度、速度、性能以及造诣测验。其中，难度测验是通过逐渐增加任务的难度判断被试的能力水平；速度测验是通过检验被试完成任务的时间判断其能力水平；性能测验是检验被试的能力倾向，属于技能测量；而造诣测验亦称成就测验，是通过被试获得的成就对其进行能力水平判断。这些测量方法中除了性能测验以外，其他方法在学生实验教学相关能力测量中都有可能涉及。

总结上述分类，可以认为中小学实验教学相关能力水平测量的方法主要使用：从能力类型上区分的创造力测量，从对象上区分的团体测量，从功能上区分的难度、速度、造诣测量等方法。这些方法在实际使用中是相互重叠的，即对全体学生通过难度、速度、造诣的测量确定其创造力水平。

二、中小学实验教学相关能力测量

中小学实验教学相关能力水平不必在专门的环境下进行相应的测量工作，我们提倡在日常的实验教学过程中对其进行测量，这就必须将能力水平测量的方法要素贯穿到实验教学的教学设计和教学组织之中。下面重点分析这些测量方法要素，而不对它们在实验教学设计与组织中的具体实现做更多说明，因为实验教学设计与组织是灵活的东西，教师都有自己的经验和思考，各具特色，不应强求一致。

1.认知能力类的速度测验

认知能力类包括4种简单型能力，分别为观察能力、分析能力、综合能力以及逻辑思维能力，对于这些能力水平的评价使用速度测验较为合适。

（1）速度测验（response speed test）

这种方法其实就是时间法测量，是心理学中通过对被试的反应时测试实现内隐联想测验（IAT）的一种方法。每个人在其感官受到刺激后都会产生生理反应，并存在一个基本固定的反应时间（称简单反应时或基线反应时，用Ts表示）。但是不同人的基线反应时具有差异，同时每个人对于不同事件的刺激而产生的反应时间也是不同的，所以人们实际上是通过被试对一个事物的反应时间（用Te表示）与其基线反应时之比（Pt=Te/Ts）判断他对于该事物的态度，这就是IAT的基本方法。一般某被试对一个事物的Pt值越小，则反映出他对该事物认可或关心的程度越高。IAT突破了心理测量的主观性，使得客观量化地测量人们潜在的认知与能力成为可能。

（2）认知能力类的速度测验

对于每个学生的观察能力、分析能力、综合能力以及逻辑思维能力，可以通过他们在完成对一个事物的观察、分析、综合以及逻辑思维所花费的时间，与他们本人的基线反应时之比进行综合判断，以此甄别其相关能力水平。但是在实际教学过程中这种测量方法是不能够实施的，它受到了测试条件的限制，教师不可能对每一个学生进行单独的速度水平测验。更加实际的方法是与教学平行进行的测量方法，获得的能力水平是全班学生平均值，并且是形成性水平值，即它体现了全班学生整体能力水平较上次测验提高的情况。

（3）实验教学的速度测验方法

在实验教学过程中对学生的认知能力类进行速度测验，需要在课堂上由授课教师或专门配置的辅助人员进行实时观察和记录操作，这对于常态教学几乎是不可能的事情。所以，最好的方法是进行实验教学课堂录像，在课后根据课堂录像对教学过程和学生表现进行针对性地解析，这种方法与Flanders课堂互动分析相似，并且对于常态教学是可行的，对实验教学做课题研究则更是必须的。在教学录像回放时，对从教师提出观察、分析、综合与思维任务开始到学生各组做出正确反应所花费的时间进行逐一分析采集，计算出平均时间（Taj），并与以前学生完成相同难度相似任务所花费的平均时间（Tai）进行对比，定义认知能力类水平提高率Pa = （Tai - Taj）/Taj× 100％。若计算出的Pa ＜ 0说明水平降低，但也可能与任务难度有关，应考虑难度系数k，即Pa = （Tai - k×Taj）/Taj× 100％（其中k≤1，为两次任务的难度比例）。

2.创造能力类的造诣测验

创造能力类包括4种简单型能力，分别为设计能力、知识迁移能力、方法创造能力以及思想实验能力，对于这些能力水平的评价使用造诣测验较为合适。

（1）造诣测验（attainment test）

亦称成就测验、学识测验或成绩测验，对于学生获得的知识检验，造诣测验就是卷面考试，而对于学生能力的提高则应注重在不同领域（学科）设计制造的作品成果，检验其创造性的具体体现和水平。

（2）创造能力类的造诣测验方法

中小学生造诣测验主要可以通过两种形式进行，一种是在技术类课程中实施检测，另一种是在参与创作竞赛项目中评估造诣水平。中小学的课程一般可以被分为4类：人文学科类（语文、历史、思想教育等）；自然科学类（数学、物理、化学、生物等）；艺术体育类（美术、音乐、体育等）；应用技术类（劳动技术、信息技术、通用技术等）。其中应用技术类的课程多注重学生的设计能力，对教学目标达成的评价也往往是通过学生课程作品的水平（如：劳技作品、计算机作品、手工作品等），同时这些作品又可以很好地反映学生创作能力类的能力水平。参加社会上各种创作竞赛项目是对学生各科教学知识与能力的综合性考察，学生的竞赛作品获奖情况可以如实地反映他们的创造能力类的能力水平。将学生的课程作品和竞赛作品水平与实验教学的情况做相关性分析，可以发现它们的相互作用，从而对实现学生创造性能力进行了客观量化的测量。

3.操作与社交能力类的难度测验

操作与社交能力类包括3种简单型能力，分别为动手能力、独立完成任务的能力以及协作完成任务的能力，对于这些能力水平的评价使用难度测验较为合适。

（1）难度测验（difficulty test）

在能力测量过程中循序渐进地增加任务难度，并观察被试完成任务的情况，给出评价结论。

（2）操作与社交能力类的难度测验方法

常态实验教学中此类测验与速度测验是重叠使用的，具体方法在前文中已经详细介绍，只是在速度测验中更加关注学生的平均反应时间Tai与Taj，而难度测验中更加关心难度系数k。

三、能力测量工具

这里介绍一些与能力水平评价有关的测量工具，在我们的实验教学研究中可以作为参考，也有可能对它们做选择性使用。

1.试卷工具

以前我们曾讨论过，对学生获取显性知识的检验多使用纸笔试卷的测量方法，而对学生能力提高的检验一般无法采用纸笔的测量方法。但是，对于能力中的分析能力（也仅是对于分析能力）仍然可以采用试卷作为检验工具进行测量，最典型的实例就是PISA项目。

PISA的全称是Programmer for International Student Assessment，中文被译为“国际学生评价项目”，是由国际经济合作与发展组织举办的大型国际性教育成果比较与监控的测量项目。其形式为纸笔试卷测验，对象是15岁的学生（在中国为义务教育阶段末期，即初中三年级学生），内容为学生的阅读能力、数学能力、科学能力，目的是以此了解学生是否具备未来生活所需的知识和技能。PISA从2000年开始举办，以后每3年举行一次。中国上海市的学生于2009年首次参加这个项目，但是到2012年时就已经连续两次成绩名列世界第一了。这一现象再次说明了PISA项目是注重分析能力的测量工具，同时也进一步证明中国学生的分析能力要高于西方国家同龄学生（详见本刊2015年第18期《实验教学相关能力分析（1）：认知能力类》一文）。

2.量表工具

（1）量表

量表（scale）是一种特殊功能的问卷，最开始被设计测量人的智力（如：比奈-西蒙量表），以后则在心理学、教育学、医学、社会学等领域广泛使用。所谓量表，就是这样一种测量工具，它由多个项目构成，形成一个复合分数，旨在揭示不易用直接方法测量的理论变量的水平［2］。在教育测量中的量表很多，常见的如：学习焦虑倾向测量、父母养育方式问卷、儿童孤独量表、家庭环境量表、儿童行为量表、儿童自我意识量表、考试焦虑自评量表、同学关系问卷、儿童学习适应性调查表、师生关系诊断、大学生人际关系量表、抑郁量表、职业兴趣测评（艺术型和研究型）、中学生学习动机测验问卷等。而用于学生能力测量的也有一些，如：智力测验、思维能力测试、创造能力自测、意志力测试、创造力倾向测验、言语理解能力测试、数学运算能力测试、空间想象能力测试、知觉速度能力测试等量表。

（2）量表编制

对于实验教学研究，测量量表存在的最大问题是：①针对实验教学相关能力测量几乎没有成熟的量表；②相对于一个被试人群，一套量表只能使用一次（一旦用过，由于被试已知测试内容，下次再使用将无效），所以自己编制用于学生能力测量的量表是一种选择。由美国学者罗伯特·F·德维利斯所著的《量表编制：理论与应用》一书中对量表编制的流程有详细的说明，大致过程为：①确定测量目标，②建立项目列表，③决定项目形式，④专家评审项目，⑤加入效验项目，⑥初步试测项目，⑦评价测量项目，⑧优化量表长度［2］。关于量表编制的具体方法此处不再详述，将会在本栏目今后刊文中进行细致的介绍和讨论。

3.仪器工具

此处介绍几种可以用来测量学生实验教学相关能力的仪器设备，这些测量仪器在《心理学仪器在中小学教育中的应用》一书中有详细的原理和使用说明。

（1）综合反应时仪［3］

这是一种用于测量人们基线反应时Ts的仪器。仪器启动后，被试在看到仪器面板上的灯光或听到仪器发出的声响后马上做出按键反应，仪器会自动记录被试的反应时间。

（2）手指灵活仪［3］

这是一种用于测量人们手指灵活性的仪器，可用于间接测量学生的动手能力水平。仪器启动后，被试按照要求完成插拔评估针、翻转评估棒、旋紧或松开螺栓等规定动作，仪器会根据被试操作的准确性和迅速性给出客观成绩。

（3）镜画仪［3］

这是一种用于测量人们学习迁移率的仪器，可用于间接测量学生的知识迁移能力。仪器的遮挡板挡住被试的视线，被试只能从镜子中看到一个上下左右都相反的镜像的图，并要求其用笔沿着这个镜像的图进行描绘。被试必须改变原来的操作习惯，将图像描绘下来，仪器根据描图时间和准确性给出客观成绩。

（4）逻辑思维仪［3］

亦称概念形成仪或叶克斯选择仪，可用于测量学生提出假设、进行验证、概括规律以及形成概念的能力。仪器由若干个一一对应的按键和指示灯组成，指示灯按照一定规律闪亮，要求被试通过尝试找到规律并按下按键，使得按键与灯亮同步，并根据尝试次数和正确性给出客观成绩。

这里介绍的各种工具主要用于个体测量，而我们强调对学生实验教学相关能力应进行整体平均水平的动态（形成性）测量，所以在实验教学问题研究中这里介绍的工具仅是辅助作用，不应成为能力测量主体工具。

四、结束语

实验教学研究方法系列文章讨论了测量与评价、问卷设计、数据处理和能力测量等问题，这些问题都是在实验教学研究中无法回避的重要内容。文章对问题的讨论还很肤浅，只是起了一定的引导作用，并非做出定论。希望有更多的中小学一线教师加入讨论，进行理论与实践研究，解决实验教学中的问题，并期待有大量的研究成果呈现。

参考文献

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

［2］ ［美］德维利斯.量表编制:理论与应用［M］.魏勇刚，席仲恩，龙长权译.重庆:重庆大学出版社，2010.

［3］ 郭秀艳，王弘毅.心理学仪器在中小学教育中的应用［M］.上海:华东师范大学出版社，2012.

作者信息

艾伦，教授，本刊特约撰稿人。首都师范大学，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