第四章 物理教学测量与评价
第一节 测量的概念和教学测量的特点
客观存在的一切事物和现象，人的性格、智力和行为等，都有程度上的差别。程度上的差别可以用数量的不同来反映。凡是有数量的事物、行为都可以测量。测量就是根据一定的法则，用数字对事物的某种性质或程度加以确定。例如，测量物体的温度，一般就是根据热胀冷缩的法则，用数字表示被测物体的冷热程度。
任何测量过程都是根据某种规定，采用一定的程序，对具有某种属性的对象给出可以比较的数值。测量的基本要素一是参照点；二是单位。选用不同的参照点和单位，对同一事物、行为的量化描述，一般是不同的，数字的意义也是不同的。
测量可分为直接测量和间接测量。直接测量一般采用比较法，用规定好的标准与被测者进行比较；间接测量是通过多个其它直接测量，按照一定的规律进行运算或推理而得出结果。 教学测量所测量的是教学过程中教师和学生的行为表现，因此它比物理测量要复杂得多、困难得多。教学测量的特点主要有两点：
1、教学测量是一种间接测量，测量工具具有不可消除的系统误差。
教学测量只能就有关行为取一组样本，不可能是有关行为的全部。例如，测量学生的操作技能，不可能对所有的操作课题进行测试，只能是选择一定数量、具有代表性的课题，对学生的操作进行观察、测试。这些被选择出来的课题，就是一组样本，通过对样本直接测量的结果，推断出学生操作技能的等级水平。
因此，样本的选择是否合理，是否有代表性，代表的程度如何，就导致了系统误差的出现。系统误差的大小，将直接影响着测量结果的准确程度。
2、教学测量过程中存在着多种偶然因素，因而具有不可避免的随机误差。
在物理量测量中我们知道，使用同一工具，采用同一种方法，对某一个量进行多次测量，其结果将不完全相等，这是由于测量中存在着随机误差（偶然误差）的缘故。但是，如果采用多次测量后取其平均值的方法，则几乎可以消除随机误差。证明如下：
设N次测量的实测值分别为X1、X2、?、XN ；N次测量的随机误差值分别为z1、z2、?、ZN；真实值与系统误差值之和为μ（因为使用同一工具，所以系统误差值是恒量），它们之间的关系式是： X1=μ+z1 X2=μ+z2
?? XN=μ+ZN
对以上各式相加，再除以N，得：
即
由于在一组随机误差值中，有的为正值，有的为负值，所以，当N足够大时，即测量
的次数足够多时， 趋近于零，于是
由此可见，采用多次测量取平均值的方法，可以消除随机误差。
然而，在教学测量中，不仅在施测和评分过程中的偶然因素是必然存在的，而且同一测量更不可能在同一时期连续多次地进行，因而教学测量存在着不可避免的随机误差。随机误差的大小，将直接影响测量结果的可靠程度。
根据以上两个特点可知：教学测量的误差是不可避免的。于是，在评价教学测量中，就出现了准确性和可靠性的问题，从而引入了分别描述准确性和可靠性的两个概念：效度和信度。
效度是反映测量准确性的一个重要指标，它说明一个测量究竟在多大程度上达到了测量的目的，这种有效程度简称为效度。效度也反映不受系统误差干扰的程度。
在物理教学测量中，最重要的是测量的内容的准确程度，这种反映内容取样的准确程度叫做内容效度。如果测量学生对物理知识的掌握情况，最准确的方法是进行一次包含所有已学物理知识的测验，但这实际上是做不到的。能够进行的测验只是从范围总体中进行挑选，把被挑选出来的有代表性的内容编成题目，组成测验。根据学生的得分推断出他们对物理知识的掌握情况。因此，只要从总体范围和内容中取样适当，即要测量的内容与所测量到的内容这两者之间很好地符合，则内容效度高。
信度是反映测量可靠性的一个重要指标，它说明测量结果的可信程度。因为测量的对象是客观的，如果几次测量的结果一致，则表示测量是可靠的，是可信的。几次测量的结果不一致，表明有随机误差存在。因此，信度也表示不受偶然随机因素干扰的程度。
效度和信度是反映教学测量质量高低的两个重要指标。高质量的教学测量，应尽量地减小系统误差和随机误差，提高测量的效度和信度。
第二节 常用的教学测量方法
教学测量的内容，不仅包括知识、技能，也包括兴趣、态度、思想等行为表现。由于不同的内容具有不同的特点，所以，测量不同的内容应该分别采用不同的测量方法。常用的教学测量方法有观察法、问卷法和测验法。
一、观察法
观察法是以观察学生的某种行为表现，如实地做好记录，由此判断学生达到某种等级水平的方法。
由于人的注意力范围有限，一个人不可能同时观察到许多学生在一种活动中的所有行为表现。因此，只能逐个地对学生在一种或多种活动中的行为表现，分别如实地做好记录。 例如，用观察法测量学生个人的实验操作兴趣水平，可以设计一份“实验操作兴趣行为表现观察记录表”，如表 4 － 1 所示。
实验操作兴趣行为表现观察记录表 表4 — 1 学校_____，班级_____，姓名_____，日期____
行为表现
操作内容
1
2
3
4
5
6
7
8 90
1 表中操作内容栏内，填写实验操作课题的名称；
行为表现栏中 1 — 10 的数字分别代表的行为表现如下： 1 、无精打彩，应付操作； 2 、激动、兴奋，随意摸摸动动； 3 4 5 6
、看别人操作，记录结果； 、按规定的步骤、方法操作； 、遇到困难时，放弃操作； 、遇到困难时，求助他人；
7 、遇到困难时，自己想想、试试； 8 、自愿地重做一、二遍；
9 、积极思考，寻找新问题；
10 、自己想办法，提出改进操作方案。
在上述 10 项中，学生有哪种表现，就在相应数字栏内划“√”。
根据一个学生在多次实验操作兴趣方面的行为表现，可以推断该学生的实验操作兴趣的等级水平。
二、问卷法
问卷法是通过书面提出问题，调查所要了解的情况，从而取得资料和数据，判断某种行为的等级水平。
问卷法可以同时对很多学生进行，并且在较短时间内可以获得大量的资料和数据。问卷法最重要的目的是在于探察内情，与观察学生外部行为表现相配合，可以提高测量的准确性和可靠性。
例如，用问卷法测量学生实验操作兴趣水平，可以设计一份问卷调查表，如表 4 － 2 所示。
学生完成实验操作状况调查表 表 4 － 2 学校_____，班级_____，姓名_____，日期____
完成情况
在哪完成的
困难程度
实验操作内容
1 ．打开地图册，沿铁路线测量从某地到某地的路程
2 ．自制一个杆秤
3 ．取一个盛满水的杯子，用硬纸片把杯口盖严，手按住纸片把杯子倒过来，放开手，看看纸片是否真的不掉下来
4 ．做一个模拟实验，或实际测一测夜晚灌水的秧田的水温及附近土地的温度，证明水的比热比泥土的大
5 ．用放大镜看书，并研究镜与书的距离变化时看到的各种现象
6 ．自己设计一个可以控制小灯泡亮度的电路，并连接它试一试
表中“完成情况”栏，填写下列符号之一：
1、没想过，也没做过；
2、想了想该怎么做，没亲自动手做； 3、没做完，或没做成功； 4、做成功了。
表中“在哪完成的”栏（没做的不填），填写下列符号之一： 1、在课内做的；
2、在课外有组织地做的； 3、完成作业时做的； 4、课外自愿做的。
表中“困难程度”栏，填写下列符号之一： 1、容易； 2、一般； 3、比较难； 4、很难；
第三节 物理测验的编制
编制物理测验，一般分为如下六个步骤： 一、确定测验目的和目标
编制测验，必须明确测验的目的，是属于目标参照测验，还是属于常模参照测验；要确定测验内容的取样范围，还必须确定测验 的行为目标，即测量目标。
制订测量的行为目标，应满足如下原则： 1、对应性
测量目标应当与课程标准中规定的教学要求相对应。制订测量目标应以课程标准或考试大纲为依据，应满足其中的规定和要求。
2 、可测性
各项测量目标都应当能用学生的行为予以说明和解释，并能根据它来进行命题。 3 、排它性
测量目标可以有多项，但各项之间必须有明确的界限，易于区分。 4 、可行性
具体的测量目标，必须便于教师掌握，不仅要简易、切实可行，而且要满足有效和可靠这两个基本要求。物理测验的测量目标及其含义，如表 5 － 3 所示。