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探析數(shù)字化測驗(yàn)環(huán)境中學(xué)生問題解決能力影響因素論文
一、引言
隨著社會的變革，具備良好的問題解決能力是個(gè)體有效參與學(xué)習(xí)、工作以及主導(dǎo)自身生活的基礎(chǔ)，在未來學(xué)習(xí)中，問題解決能力是學(xué)習(xí)結(jié)果所包含的核心元素，是學(xué)生學(xué)習(xí)與創(chuàng)新所需的核心素養(yǎng)之一。問題解決能力(Problem Solving Competency)是指當(dāng)面對不具有顯而易見解決方案的問題情境時(shí)，個(gè)人經(jīng)過認(rèn)知加工以理解和解決問題的能力，它還包含個(gè)人面對和處理問題的意愿(Willingness)，具有這種意愿意味著具備成為一個(gè)建設(shè)性的、具有反思精神公民的潛力。近年來，基礎(chǔ)教育領(lǐng)域越來越多地利用信息技術(shù)構(gòu)建復(fù)雜任務(wù)情境培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力，在教育測評領(lǐng)域，大型國際測驗(yàn)組織基于計(jì)算機(jī)測評學(xué)生的問題解決能力。國際學(xué)生評價(jià)項(xiàng)目(Program me for International Student Assessment，以下簡稱PISA)于2012年基于計(jì)算機(jī)的形式測驗(yàn)了15歲學(xué)生的問題解決能力，2013年，國際成人能力評估項(xiàng)目(Program me for the International Assessment of Adult Competencies，PIAAC)測量了成人在豐富技術(shù)環(huán)境下的問題解決能力。在這種基于計(jì)算機(jī)的問題解決能力測驗(yàn)中，利用信息技術(shù)構(gòu)建的復(fù)雜任務(wù)情境可以更加有效、可靠的測量問題解決能力，其任務(wù)情境的設(shè)計(jì)、學(xué)生問題解決的交互過程與信息技術(shù)環(huán)境下的問題解決教學(xué)非常相似，ICT(Imformation and Communication Technology)工具的使用是完成任務(wù)不可或缺的技能，但其對問題解決表現(xiàn)是否有影響是需要特別重視的問題。此外，問題解決是一項(xiàng)復(fù)雜的認(rèn)知活動(dòng)，個(gè)體認(rèn)知表現(xiàn)與動(dòng)機(jī)、情感、認(rèn)知風(fēng)格等心理品質(zhì)緊密相關(guān)，問題解決能力的表現(xiàn)需要考慮個(gè)體的動(dòng)機(jī)水平(如堅(jiān)持性)、認(rèn)知風(fēng)格(如開放性)等個(gè)體心理品質(zhì)的影響。本文綜合考慮這兩方因素，將它們置于統(tǒng)一模型中進(jìn)行分析，以全新的視角考察它們對問題解決能力測驗(yàn)表現(xiàn)的影響。
二、問題的提出
(一)PISA 2012問題解決能力測驗(yàn)
PISA 2012利用計(jì)算機(jī)構(gòu)建的復(fù)雜任務(wù)情境測驗(yàn)了學(xué)生的問題解決能力，將問題解決的認(rèn)知過程分為探究與理解、表征與形成、計(jì)劃與執(zhí)行、監(jiān)控與反思，構(gòu)建了動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩類問題情境，考察學(xué)生在真實(shí)情境下的問題解決能力。PISA 2012共設(shè)計(jì)了16個(gè)測試單元(每個(gè)單元一個(gè)情境)，并被分成4組，每組測試時(shí)間為20分鐘，根據(jù)是否參加其他基于計(jì)算機(jī)的測驗(yàn)項(xiàng)目，每位學(xué)生完成1~2組問題情境的測驗(yàn)。此外，PISA 2012在背景問卷中調(diào)查了學(xué)生ICT使用情況、可利用的ICT資源以及問題解決的堅(jiān)持性和開放性等，這些調(diào)查問卷為開展各種研究提供了詳實(shí)、豐富的數(shù)據(jù)。本文不具體討論基于計(jì)算機(jī)的問題解決能力測評設(shè)計(jì)問題，具體的設(shè)計(jì)框架可以查看“PISA 2012測評與分析框架”中的問題解決部分。
(二)ICT的簡單使用與基于計(jì)算機(jī)的問題解決能力
在PISA 2012關(guān)于學(xué)生的背景因素調(diào)查問卷中，ICT的使用是指日常學(xué)習(xí)與生活中應(yīng)用信息技術(shù)工具完成相關(guān)任務(wù)，主要強(qiáng)調(diào)對ICT工具的一般應(yīng)用，如發(fā)送郵件、瀏覽網(wǎng)頁、在線聊天等，而不牽涉使用ICT工具進(jìn)行復(fù)雜認(rèn)知加工，根據(jù)有關(guān)學(xué)者對信息技術(shù)與課程整合的層次劃分，可以將其歸結(jié)為ICT工具的簡單應(yīng)用(本文所有關(guān)于ICT的使用都特指ICT工具的簡單應(yīng)用)�；谟�(jì)算機(jī)的學(xué)生問題解決需要較多的交互，不能排除學(xué)生ICT使用的熟練程度對問題解決表現(xiàn)的影響。依據(jù)直覺經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生使用ICT工具越頻繁，則對ICT工具越熟練，其基于計(jì)算機(jī)的問題解決能力表現(xiàn)可能會更好。目前關(guān)于ICT的使用對問題解決能力影響的研究較少，Greiff，Kretzschmar等人的研究表明ICT素養(yǎng)與基于計(jì)算機(jī)的問題解決能力呈現(xiàn)弱或中等程度相關(guān)，認(rèn)為問題解決具有獨(dú)特的復(fù)雜認(rèn)知過程。Liem，Martin，Sudmalis等人基于PISA 2003年問題解決能力測驗(yàn)數(shù)據(jù)的研究認(rèn)為ICT的使用頻率對問題解決能力有負(fù)向預(yù)測作用。此外，在關(guān)于“紙筆測驗(yàn)”和“基于計(jì)算機(jī)的測驗(yàn)”比較分析中，Clariana 和Wallace在回顧已有研究的基礎(chǔ)上，依據(jù)自己的研究結(jié)果認(rèn)為學(xué)生對計(jì)算機(jī)的熟練程度與測驗(yàn)表現(xiàn)差異沒有相關(guān)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)隨著基于計(jì)算機(jī)的測驗(yàn)增多，需要警惕可能的測驗(yàn)?zāi)Ｊ叫?yīng)。
(三)問題解決堅(jiān)持性、開放性與問題解決能力
Mayer認(rèn)為問題解決的過程不僅受問題解決者的知識、策略等認(rèn)知因素的影響，同時(shí)受個(gè)人的動(dòng)機(jī)和情感因素的影響，特別是在較復(fù)雜的問題解決過程中，需要學(xué)生較強(qiáng)意志力、自我調(diào)控能力等。PISA 2012首次考慮了動(dòng)機(jī)與情感因素對問題解決能力的影響，主要關(guān)注問題解決的堅(jiān)持性(Perseverance)和開放性(Openness)，并將堅(jiān)持性和開放性歸結(jié)為解決問題的意愿，認(rèn)為堅(jiān)持性和開放性與問題解決測驗(yàn)表現(xiàn)強(qiáng)相關(guān)。彭聃齡認(rèn)為堅(jiān)持性是指個(gè)體能夠很長一段時(shí)間相信其決定是合理的，不逃避困難，不屈服壓力，通過不懈地努力來實(shí)現(xiàn)其決策，描述的是個(gè)人相對較穩(wěn)定的意志品質(zhì)。也有研究將堅(jiān)持性作為動(dòng)機(jī)品質(zhì)來考量，張林和張向葵認(rèn)為學(xué)習(xí)堅(jiān)持性是指學(xué)生遇到學(xué)習(xí)困難與障礙或外界無關(guān)刺激影響時(shí)堅(jiān)持努力的程度，許多研究表明學(xué)習(xí)堅(jiān)持性對學(xué)業(yè)成就之間有顯著影響。
開放性主要描述的是認(rèn)知風(fēng)格，有開放性人格特質(zhì)的人，其思維常常不同于常規(guī)思維，表現(xiàn)出新異、靈動(dòng)、變革的成分，偏愛抽象思維，興趣愛好廣泛，與封閉型的人相比，其信息加工廣度、深度、強(qiáng)度表現(xiàn)更好，開放性顯著與學(xué)業(yè)成績相關(guān)，也有研究認(rèn)為開放性與發(fā)散思維顯著正相關(guān)�？偟膩砜�，現(xiàn)有研究較多考察了堅(jiān)持性和開放性對學(xué)業(yè)成績等因素的影響，而關(guān)于堅(jiān)持性、開放性對問題解決能力影響的研究較少。
綜觀以上的分析，在基于計(jì)算機(jī)的問題解決過程中，學(xué)生ICT的使用情況、問題解決堅(jiān)持性和開放性是需要著重考慮的因素，但根據(jù)現(xiàn)有的研究，還有較多的問題需要進(jìn)一步分析：首先，堅(jiān)持性和開放性屬于相對穩(wěn)定的心理品質(zhì)，ICT的使用是能在較短時(shí)間內(nèi)習(xí)得的操作技能，這兩類因素雖然對問題解決的表現(xiàn)都有影響，但它們對問題解決的影響方式、影響程度是否不同?如何不同?需要將它們置于統(tǒng)一模型中進(jìn)行考察。其次，已有研究關(guān)于學(xué)生ICT的使用情況對問題解決能力的影響沒有一致的結(jié)論，特別是較少有關(guān)于堅(jiān)持性和開放性對問題解決能力影響的研究。再次，現(xiàn)有研究都是從學(xué)生層面反應(yīng)了ICT使用、堅(jiān)持性和開放性的部分因素對問題解決成績的影響，而沒有從學(xué)校層面進(jìn)行分析，也就是需要考察不同學(xué)校之間學(xué)生平均ICT使用情況、平均堅(jiān)持性、平均開放性對學(xué)生問題解決能力的影響。最后，已有的研究缺乏不同國家之間的比較分析。因此，本研究采用PISA 2012年新加坡、中國上海、澳大利亞、德國四個(gè)國家(地區(qū))關(guān)于中學(xué)生問題解決的測驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用兩水平線性模型分步考察學(xué)生ICT的使用、問題解決堅(jiān)持性、問題解決開放性以及相關(guān)背景因素對基于計(jì)算機(jī)的問題解決能力的影響，以期能解決現(xiàn)有研究所存在的問題。
三、討論與結(jié)論
(一)相關(guān)背景變量對問題解決能力的影響
研究顯示男女生在問題解決的表現(xiàn)上差異顯著，與PISA報(bào)告的結(jié)果一致，大部分國家男生問題解決能力比女生高;學(xué)生ESCS與問題解決的表現(xiàn)關(guān)系同樣密切，學(xué)生家庭社會經(jīng)濟(jì)地位越高的學(xué)生，其問題解決能力也越高，這在四個(gè)國家(地區(qū))表現(xiàn)高度一致性。學(xué)生在家中和學(xué)�？捎玫男畔⒒O(shè)施設(shè)備對問題解決成績有顯著負(fù)向預(yù)測作用，即家庭、學(xué)校中學(xué)生可用的信息化設(shè)備設(shè)施越多，其問題解決的成績反而會越低，這可能與該階段的學(xué)生自控能力較差，傾向于使用信息化設(shè)備設(shè)施從事非學(xué)習(xí)活動(dòng)有關(guān)。學(xué)校層面，大部分國家的計(jì)算機(jī)學(xué)生比與ICT資源缺乏程度兩個(gè)變量對問題解決沒有顯著影響，說明學(xué)校信息化資源的豐富與否對學(xué)生問題解決成績沒有直接影響。
(二)問題解決堅(jiān)持性和問題解決開放性對問題解決能力的影響
從學(xué)生層面和學(xué)校層面總體來看，學(xué)生問題解決堅(jiān)持性與問題解決開放性對問題解決能力有積極影響。越具有堅(jiān)持性和開放性認(rèn)知傾向的學(xué)生，其問題解決的表現(xiàn)越好，這與大部分關(guān)于堅(jiān)持性和開放性對學(xué)業(yè)成績影響的研究結(jié)果是一致的。具有堅(jiān)持性品質(zhì)的學(xué)生，在問題解決過程中更具有持續(xù)穩(wěn)定克服困難的意志，能更好地自我調(diào)控、自我管理和應(yīng)用策略與資源解決問題，所以更可能完成問題的解決。具有開放性認(rèn)知傾向的學(xué)生，更傾向于發(fā)散思維，能深入加工信息、處理復(fù)雜事物，因而更可能解決復(fù)雜問題，其問題解決能力會更強(qiáng)，問題解決成績表現(xiàn)相對更好。中國上海學(xué)生問題解決堅(jiān)持性對問題解決成績出現(xiàn)負(fù)的影響，這是由于中國上海學(xué)生的堅(jiān)持性與開放性相關(guān)較高造成的(r=0.509, p<0.001)，在不加入開放性變量的情況下，其堅(jiān)持性對問題解決的影響系數(shù)為正，由此說明中國上海越傾向于開放性的學(xué)生，其堅(jiān)持性傾向也越明顯，且主要通過開放性影響問題的解決。
(三)學(xué)生ICT使用情況對問題解決能力的影響
與Liem等人的研究結(jié)果一樣，在學(xué)生層面，ICT使用頻率對問題解決能力表現(xiàn)呈現(xiàn)負(fù)向預(yù)測作用。學(xué)校層面除了平均校外使用ICT學(xué)習(xí)外，其他兩個(gè)變量對問題解決同樣呈負(fù)向預(yù)測作用，這表明ICT使用頻率越高的學(xué)生，其問題解決能力成績并沒有顯著提升。PISA 2012主要測量了學(xué)生對ICT的簡單使用的熟悉程度，不牽涉到復(fù)雜認(rèn)知的測量，ICT的簡單使用并不能提升個(gè)人的復(fù)雜認(rèn)知能力，相反，其使用頻率越高，反而減少進(jìn)行復(fù)雜認(rèn)知加工的時(shí)間影響復(fù)雜認(rèn)知能力的提升，因此ICT使用頻率對問題解決能力成績呈現(xiàn)負(fù)向預(yù)測作用。同時(shí)，我們注意到學(xué)校平均校外使用ICT學(xué)習(xí)的頻率越高，學(xué)生問題解決的成績越高，這可能是平均校外使用ICT學(xué)習(xí)頻率越高的學(xué)校，其教學(xué)方式、教學(xué)過程較多的利用信息技術(shù)工具，較注重學(xué)生應(yīng)用工具自主探究、動(dòng)手實(shí)踐和問題解決，學(xué)生的問題解決能力在平時(shí)得到了較好的鍛煉。
(四)ICT的使用、堅(jiān)持性與開放性對問題解決能力總的影響程度分析
學(xué)生層面，學(xué)生問題解決堅(jiān)持性和開放性影響程度要大于ICT的使用，而在學(xué)校層面則相反。由前面表4中模型3和模型4解釋率的結(jié)果可以看出，在學(xué)生個(gè)體層面，澳大利亞、德國、中國上海學(xué)生的問題解決堅(jiān)持性和開放性對問題解決能力的影響程度明顯比ICT使用要大;在學(xué)校層面，新加坡、澳大利亞、德國學(xué)校學(xué)生平均ICT使用情況對問題解決能力的影響程度比學(xué)校學(xué)生平均問題解決堅(jiān)持性和開放性要大，這說明校際之間的差異主要是由ICT的應(yīng)用引起的。這可能是因?yàn)閱栴}解決堅(jiān)持性__和開放性描述的是學(xué)生個(gè)體心理品質(zhì)，其表現(xiàn)相對穩(wěn)定，短期內(nèi)較難受學(xué)校層面因素的影響，而ICT使用的熟練程度較容易受學(xué)校教學(xué)與管理方式的影響，對于技術(shù)應(yīng)用豐富、技術(shù)與教學(xué)整合程度高的學(xué)校，其學(xué)生ICT使用越熟練，問題解決能力也越高。所以在個(gè)體層面，學(xué)生問題解決能力主要受其自身堅(jiān)持性和開放性心理特質(zhì)的影響，而在學(xué)校層面，學(xué)生問題解決能力主要與學(xué)校教學(xué)與管理方式的不同而導(dǎo)致的ICT使用熟練程度不同有關(guān)。
四、研究啟示
基于本研究對數(shù)字化環(huán)境中的問題解決能力測驗(yàn)表現(xiàn)的影響因素分析，我們對開展數(shù)字化環(huán)境下的問題解決能力培養(yǎng)和測評提出以下建議。
(一)注重提升信息技術(shù)的應(yīng)用層次
利用信息技術(shù)支撐學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，是推進(jìn)信息技術(shù)應(yīng)用的重要途徑。但技術(shù)的應(yīng)用是否能有效促進(jìn)教學(xué)是需要著重研究的問題。本研究表明，ICT工具的簡單使用對提升學(xué)生問題解決能力沒有顯著作用，學(xué)校、家庭中的信息化資源豐富程度對學(xué)生問題解決能力的直接提升也沒有明顯作用。鑒于當(dāng)前教育實(shí)踐的實(shí)際情況，我們認(rèn)為這一方面是由于信息化資源未得到有效利用，另一方面ICT的簡單應(yīng)用難以有效促進(jìn)學(xué)生高級認(rèn)知能力的發(fā)展，學(xué)生的思維品質(zhì)、思維深度和廣度難以得到有效提升。所以在開展信息技術(shù)環(huán)境下的問題解決培養(yǎng)活動(dòng)時(shí)，要注重提升技術(shù)工具的應(yīng)用層次，利用信息技術(shù)工具促進(jìn)合作問題解決、協(xié)同知識建構(gòu)，有效支撐學(xué)生復(fù)雜思維活動(dòng)過程，支持復(fù)雜任務(wù)的完成，進(jìn)而促進(jìn)其高階認(rèn)知能力的發(fā)展。
(二)注重培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)持性和開放性心理品質(zhì)
多個(gè)國家(地區(qū))的數(shù)據(jù)分析非常一致的表明：學(xué)生問題解決的堅(jiān)持性和開放性對問題解決能力有顯著的正向影響，這說明培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力不僅要關(guān)注其復(fù)雜認(rèn)知能力的發(fā)展、思維品質(zhì)的提升，還要關(guān)注學(xué)生的動(dòng)機(jī)與情感因素。從學(xué)生的實(shí)質(zhì)心理過程出發(fā)，學(xué)生在數(shù)字化環(huán)境中的學(xué)習(xí)實(shí)際是一個(gè)問題解決過程，鑒于堅(jiān)持性和開放性對問題解決的顯著影響，因此數(shù)字化環(huán)境中的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)不能忽略動(dòng)機(jī)與情感因素對學(xué)習(xí)的影響，要求我們在設(shè)計(jì)任務(wù)情境和問題解決過程時(shí)要充分考慮學(xué)生的堅(jiān)持性和開放性心理規(guī)律，促進(jìn)學(xué)生問題解決的完成。這對于解決數(shù)字化環(huán)境中自主學(xué)習(xí)(如慕課)完成率較低的問題，有重要的參考價(jià)值。此外，堅(jiān)持性和開放性作為相對穩(wěn)定的心理品質(zhì)，在短時(shí)間內(nèi)難以有較大的改變，需要在日常的教育教學(xué)活動(dòng)中采取多方面的策略加以培養(yǎng)。
(三)關(guān)于問題解決培養(yǎng)策略方面的建議
本研究發(fā)現(xiàn)男生問題解決能力比女生普遍較高，社會經(jīng)濟(jì)地位得分越高的學(xué)生問題解決能力表現(xiàn)也越好。因此，在開展基于問題解決的教學(xué)活動(dòng)時(shí)，要考慮學(xué)生性別和社會經(jīng)濟(jì)地位的實(shí)際情況，給予女生更多關(guān)注，給予家庭條件較差的學(xué)生更多關(guān)注，促進(jìn)學(xué)生個(gè)體之間問題解決能力的均衡發(fā)展。此外，在影響程度分析時(shí)，多個(gè)國家的實(shí)證數(shù)據(jù)比較一致的表明校際之間的學(xué)生問題解決能力差異受由ICT使用的影響更大。我們認(rèn)為支撐該數(shù)據(jù)關(guān)系的可能情況是：校際之間的ICT使用的差異反映了學(xué)校之間教學(xué)方式的差異，校際之間學(xué)生問題解決能力的差異實(shí)際上受學(xué)校教學(xué)方式差異的影響更大。這說明改進(jìn)學(xué)校教育教學(xué)方式重要性，學(xué)校需要加強(qiáng)信息技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用，基于新的技術(shù)、新的教學(xué)理念才能更有效地促進(jìn)學(xué)生問題解決能力的提升。
(四)對基于計(jì)算機(jī)的測驗(yàn)開發(fā)建議
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)開展教育測評是教育測評領(lǐng)域的發(fā)展趨勢�；谟�(jì)算機(jī)的測驗(yàn)首先需要明確的是：學(xué)生的ICT操作熟練程度是否會影響測驗(yàn)的表現(xiàn)?本研究表明ICT簡單使用的熟練程度不會制約學(xué)生在數(shù)字化環(huán)境中的問題解決能力測驗(yàn)表現(xiàn)，這為開展基于計(jì)算機(jī)的測驗(yàn)提供一定參考。但是，我們需要注意的是，PISA 2012基于計(jì)算機(jī)的問題解決測驗(yàn)假設(shè)所有學(xué)生都具有基本的計(jì)算機(jī)操作技能，滿足其測驗(yàn)的操作要求，即本文特指的“ICT簡單使用”。因此，在開發(fā)基于計(jì)算機(jī)的測驗(yàn)時(shí)，要確保所有被測學(xué)生都具備該測驗(yàn)所要求的操作技能，對于基于計(jì)算機(jī)的測驗(yàn)存在操作復(fù)雜的情況，在測驗(yàn)開始之前，要對參與測驗(yàn)的學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)、指導(dǎo)，確保測驗(yàn)對于所有的學(xué)生都公平，以此提升測驗(yàn)的效度。
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