陕西省初中生信息技术测试质量分析

李靖

（陕西师范大学附属中学，陕西 西安 710062）

1 调查背景

受教育部基础教育二司委托，北京师范大学林崇德教授牵头组织的“我国基础教育和高等教育阶段学生核心素养总体框架研究”历经3年时间，于2016年9月正式宣布结题。研究中提出的“学生发展核心素养”成为基础教育领域搜索的“热词”。“学生发展核心素养”，主要是指学生应具备的能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，共分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新6大素养，细化为18个基本要点。基于该项研究教育部于2017年颁布了《普通中学信息技术课程标准》。在新课标中，不仅凝练了学科核心素养、更新了教学内容、研制了学业质量标准，同时也对学生提出了更高的要求。

那么，陕西初中学生的信息技术学科素养如何？学校教育对学生信息技术核心素养的培养还存在哪些欠缺和不足？研究者试图通过本次调研寻找问题的答案和出路。

2 调研的组织与实施

2.1 测试对象与环境

测试选取陕南、陕北、关中共61所学校初二、初三在校学生参与测试，回收试卷共计6934份，其中，有效试卷6381份。测试在网络机房实施，采取网络答题方式，由一名教师监管整个测试过程，确保做到认真作答，无抄袭作弊行为。答题时长为30分钟，测试时间由各校自行安排。

2.2 测试试题描述

根据信息技术课程标准以及学科核心素养的最新要求，和信息技术新课程标准，试卷设计围绕信息系统、数据、算法、信息社会，四个学科大概念进行命题，突出信息技术学科核心概念、基本原理、重要方法，注重对学生信息技术意识、数字化学习与创新、计算思维、信息社会责任等核心素养的考察，弱化操作技术。在难易程度上，每个概念又分为中低难度试题和中高难度试题两类，基本做到了全面覆盖信息技术学科的四个学科大概念。试卷由20道试题组成，每题5分共计100分。

3 学生测试总体情况

3.1 难度

难度是指正确答案的比例或百分比。难度一般用字母P表示，P越大表示试题越简单，P越小表示试题越难。其计算方式是：p=平均分/满分值

各题目的难度值见表1，其中仅有第8题和第9题，难度低于0.3，其他题目难度均在0.3-0.66之间，平均难度为0.4289。试题整体难度适中，略微偏难。

表1 测试卷各题难度表

3.2 区分度

区分度是指试题对被试者分辨能力的大小。区分度指标的评价：-1.00≤D≤+1.00，区分度指数越高，试题的区分度就越强。一般认为，区分度指数高于0.3，试题便可以被接受。其计算方法是：

D代表区分度指数，H代表高分组答对题的人数，L代表低分组答对题的人数，N代表一个组的人数即高分组与低分组人数之和。

从表2中可以看出，初中试题的总体区分度属于正常水平。但是区分度整体水平偏低。这与应试者的水平密切相关，试题难度只有等于或略低于应试者的实际能力时，区分性能才能充分显现，从另一个侧面说明学生没有达到测试者预期的学习水平。

3.3 平均分标准差与正态分布

平均分计算公式

其中，-x表示平均分，xi表示每位学生的得分，N为参与测试人数。参加本次测试学生共计6381人，平均分为61.47分。

标准差计算公式

其中，σ表示标准差，-x表示平均分，xi表示每位学生的得分，N为参与测试人数。数据样本标准差为16.11，可以接受。虽然，学生成绩距离平均成绩较为离散，但是对于学生学业水平检测来讲，更能够说明学生的学业水平。

图1 测试卷学生成绩整体分布图

图1为学生成绩分布情况，可以看出样本数据基本呈现正态分布，但峰值微向左偏移，较高频数低于平均分数，向低分段偏移，说明试题对于学生来讲偏难，学生测试的整体水平偏低。

4 信息技术学业质量分析

4.1 信息系统

信息系统是指由用户、硬件/软件设施、信息构成的人机交互系统。合理设计和应用信息系统，可以更好地感知、传递、处理和应用信息。本模块共设置了2道试题，主要考查学生对信息技术基本概念、原理的理解。

根据测试数据，本模块题目平均难度0.32。第一题答对率为0.3498，第二题答对率为0.2885。该结果反映出学生理论基础不扎实、对基本原理的理解不清晰。

第1题 本题考察冯•诺伊曼计算机体系结构基本要点，要求选出不是该体系结构的内容，答对率0.3498。该题正确选项为A（单个的计算机可以利用信号传输设备连接成网络），但39%的学生选择了选项B（计算机硬件由控制器、存储器、运算器、输入设备、输入设备五大部分组成），超出正确选项4个百分点。

出现这个问题的原因一方面是学生对计算机基本结构的知识掌握不到位，另一方面，在互联网时代学生们的潜意识中，认为计算机都是接入互联网络，由此臆断计算机结构体系中需要包含计算机网络的内容。再加上教师在教学中忽略了这方面的讲解，导致学生的错误认识没有得到及时纠正。

第16题 本题考察点是人工智能技术，需要学生根据人工智能的定义来判断观点的正误。该题答对率为0.2885。该题正确选项为B（“二维码扫描”采用了“机器视觉”技术），但2026人选择D（战胜众多世界冠军的AlphaGo程序依靠的是“机器学习”），比正确选项高出2.89个百分点。

人工智能，是开发用于模拟延伸和扩展人智能的理论、方法、技术以及应用系统的一门技术科学，是计算机技术的一个新兴分支，主要包含模式识别和自然语言理解两大领域。二维码技术是一种新型的条码技术，是对数据的处理和识别技术，而不是“模式识别技术”。

表2 测试卷各题区分度表

生活中人工智能应用广泛，但学生容易把人工智能领域与信息技术的其他领域混淆。主要原因是，学生对人工智能的了解仅停留在对人工智能产品的体验上，而并不清楚其核心概念和基本原理。而二维码技术又凭借其强大的识别技术让学生误以为是机器智能性的体现。

4.2 信息社会

信息社会是通过创造、分配、使用、整合和处理信息进行社会经济、政治和文化活动的社会形态。由于这部分内容与社会生活结合紧密，因此学生对该部分的内容比较熟悉、掌握程度相对较好。本模块共设置了3道测试题。题目平均难度为0.4416。

第3题考察的是信息的基本特征，要求根据广告信息，选择出不准确的说法。本题答案为C（“8折优惠”表现了信息的时效性），答对率为0.3153。但是35.54%的学生选择了D（一条广告的宣传效果是通过多种信息特征的综合作用而实现的）。

信息是信息技术的基础，信息的特征是理解信息的重要内容。本题从生活现象出发，考查学生对信息特征的理解和应用。学生在平时的学习中未能理论联系实际，准确辨析信息的时效性特征，因此本题答对率较低。

对于概念性的内容，教师常常采用让学生复述或者举例的方式来检验学生的掌握程度。对于学生来讲，这些概念是文字的、平面的、枯燥的，很难与实际生活联系在一起，更谈不上知识的迁移和应用。在教学中，教师往往举例来分别讲解信息的不同特征，容易让学生对信息的特征产生误解，认为某条信息只具有某一特征，实际上，信息的表达是多种特征共同作用的结果，只是在特定条件下，某种特征比较凸显罢了。这也恰巧说明了35.54%的学生选择D选项的原因。

第15题本题从密码设置的角度考查学生对密码学知识的简单应用，要求找出强度最高的一组密码。36.26%的学生选择了正确选项D。但是有44%的学生选择了选项C。

密码是个人登录网站、电子邮箱和银行取款时的钥匙，对于个人信息安全起着至关重要的作用。但是现实生活中学生往往没有养成良好的密码设置习惯，不清楚密码的长度和复杂度直接决定了密码的强度和安全性。

教师在处理信息安全这部分内容对于密码强度往往点到为止，告知学生设置密码需要组合数字、字母、下划线等字符,，但很少涉及防止密码破译的方法。因此，学生并不理解为什么要用这种方式设置密码，这就造成了44%的学生错选。教师在教学中的“点到为止”，造成学生只知其一不知其二，只知表面，不懂原理的现象。

4.3 数据模块分析

数据是描述事物的符号记录，是信息的载体，是计算工具识别、存储、加工的对象，例如图像、声音、字符、数值等。根据测试数据，本模块共设置了9道小题，题目平均难度为0.4878。其中第4题、第7题，第19题答对率均低于平均答对率。

第4题本题考察的要点是学生对“关键词进行搜索的技巧”的掌握。学会从复杂搜索意图中提炼出最具代表性和指示性的关键词，对提高信息查询效率至关重要，这方面的技巧（或者说经验）是搜索技巧的基础。本题要求学生选出最为优化的关键词，答对率仅为0.3553。该题正确选项为B（诗译英法 翻译家），但45.17%的学生选择了选项A（书销中外百余本，诗译英法唯一人）。从答题的情况上来讲，学生在日常生活中，并不注意如何提高检索的效率。出现这样的原因之一大部分学生认为只要把原句输入搜索引擎即可以得到答案，而忽略了题目中所说的“最优化”的关键词，原因之二是学生对这方面的内容掌握不够，还需要通过比较、观察、练习等方法体验如何从不同的词语中提炼最有效关键词，教师还需要在理论讲解的基础上，让学生通过较多的练习操作来体验优化关键词带来的优势。

第7题本题考察的要点是学生对“音频的数字化”的掌握，从冯·诺依曼原理可知，在计算机内部，所有信息只能用二进制数表示，因此，只有将非数字信息转换成数字信息，才能被计算机所接收和处理。

声音的数字化需要经过采样、量化和编码三个阶段。该题正确选项为A（采样），其中错选率最高的是38.7%左右的学生选B（量化），此外还有19.48%的学生选C（编码），可见大部分的学生对声音数字化的三个步骤理解不到位，导致无法从该题目给出的坐标图中获取有用信息。声音的数字化只有在采样阶段才需要每隔一定的时间从声音波形上读取一个振幅的幅度值，而量化是用一定的二进制位数对振幅划分等级，将原先的幅度值归并到与其数值相近的等级中，最后把量化结果转换为二进制代码，即编码的过程。教师在教学中要注意加强该知识点的讲解，还要注意引导学生认真读取表格及各种图形，以便获取更多有用的信息。

第19题本题考察的要点是学生使用word对文字数据进行综合处理的能力。用word进行写作，除了要通过遣词造句来表达观点外，还应该让文字格式和段落格式清晰、规范、统一，有层次，有条理，使读者容易阅读和理解，同时文稿的版面要美观大方，增加视觉美感和易读性。该题正确选项为A（为保持版面紧凑并使阅读更加舒适，应尽量减少各种空白），但有超过60%的学生选错。

选错原因之一是没有正确区分传统写作和计算机写作的区别，原因之二是学生在日常计算机写作中没有注意并遵循版面编排的四个基本原则。用计算机进行写作是信息社会的一种常用写作方式，它不仅改变了人们的书写手段，还在写作条件、写作特点，以及文稿样式、版面编排等方面，带来了很大的变化，学生需要通过较多的任务练习来提高进行计算机写作和排版的能力。

4.4 算法

计算思维是体现信息技术学科本质的核心素养。算法是信息技术学科四大概念之一，是对特定问题求步骤的一种描述。精确的算法是计算工具有效计算的前提条件。

算法与程序设计是初中信息技术选修模块中的内容，要求从分析问题出发，设计确定解决问题的算法（流程图），使用某种程序设计语言编程求解，实现算法解决的问题。本模块题目主要考查学生对算法基本概念、基本思想、基本方法的理解与认识。

第8题本题考查学生对穷举法的理解，要求学生在四个选项中，选择关于穷举法的说法中错误的一项。

穷举法也叫枚举法或列举法。就是把所有可能的情况一一列举出来，是一种常见的计算机解决问题的方法。该题正答率为28.41%，正确选项为A（当无法确定问题答案的取值范围和个数时，最适合用穷举法解决问题）。本题出错率较高的原因主要是学生对穷举法的认识不够深刻，不能正确理解穷举法的含义。

第9题本题考察的是选择结构流程图，给定算法，要求学生选出错误的选择结构流程图。流程图就是使用图形表示算法的思路，直观形象，容易理解。要想准确地识别流程图，需要知道绘制流程图的相关图形及符号。

从学生的答题情况来看，本题有“猜答案”的嫌疑，四个选项的选择率均在25%左右。其中，正确选择A的选择率为28.22%。由此说明，学生对选择结构、流程图的理解不够深刻，导致较难选出正确答案。知识点的学习还需要教师通过较多的练习，让学生学习用图来表达算法思想。

第10题本题考察的是赋值运算表达式（x=x+1）的含义解读，赋值是将某一数值赋给某个变量的过程，将确定的数值赋给变量的语句叫作赋值语句。本题有26.48%的学生选择了A（x的值与x+1的值相等），出错的原因是将x=x+1完全看成了数学表达式，进入了数学思维模式，定位错误导致选择错误。另有少部分同学选择了B（将x+1的值修改为x）和D（x的值为1），此部分同学缺乏基本的计算思维能力，需要在未来的教学中重点关注。

第11题本题考察的是程序设计。给出了算法的语言描述，要求学生通过填空完成VB程序。课标要求学生体验并初步学会通过程序设计解决问题的基本过程。本题学生的正答率为37.56%，另有36.34%的学生选择了错误选项B，选择A和D的学生比较少。本题看似在考程序，其实是在考算法，出现错误，一方面说明学生对本题涉及内容有一定的掌握，但知识的准确性不够；另一方面也说明学生的算法基础较弱，不会用算法思想解决问题。

第12题本题是算法与生物学科内容的结合，体现了跨学科学习的特质、强调问题的解决。题目给出了蜜蜂家族传宗接代的方式，要求学生算出一只雄蜂上溯到第八代的蜜蜂只数。本题的正答率为41.4%，说明学生有较好的逻辑思维能力和推理能力，具备一定的计算思维品质，并能将其应用到实践之中。

根据测试数据，本模块题目平均难度为0.37。从总体上来说，学生对算法部分的理解与掌握是不够的，本问卷涉及的5道算法相关题目，学生的正答率均不高。在未来的教学中，需要加强算法部分的教学，促进学生对算法思想的理解，培养学生运用计算思维识别、分析、解决问题的能力，提升学生的技术素养。

5 学生测试反映的突出问题

5.1 学生基本概念、原理理解不到位

当试题从应用的角度考查学生对信息技术基本概念、原理的理解，学生的普遍得分较低，如，计算机基本结构、信息的特征、人工智能等题目的答对率均低于0.35，且均出现了错误选项明显高于正确答案的现象。学生所表现出的这种错误一致性，不仅仅是由于对概念的理解不深刻，而且还可能与教师的教学方式直接相关，比如：对概念原理不重视，不辨析、不举例、采用不求甚解式的照本宣科。

信息技术学科的发展日新月异，这就要求教师和学生对信息技术保持较高的敏感度，需要关注信息技术发展的前沿和动向。虽然人工智能属于信息技术的新兴领域，但是其发展极为迅猛。短短几年，它的应用已经深入到我们生活的很多方面。但是，由于教材内容更新较慢，根本没有提及对这一部分内容。因此信息技术教师和学生需要具有较高的敏感度，对信息技术发展给予足够的关注度。

5.2 数据分析能力较差

数据是信息技术学科大概念中非常重要的一个内容。在现有课标和教材中也涉及得最多，这部分内容贯穿于软件工具的学习中。在学习时，学生偏重于技术软件学习，不注重原理的探求，将信息技术与软件工具画等号。

数字化是计算机处理数据的前提条件，数字化过程也能帮助学生很好地理解为什么同一种信息形式会有不同的文件格式。但学生不了解数字化的基本过程。学生在学习时侧重工具软件和外显技能的学习，而不注重概念的理解、综合能力的提升。比如，学生对于电子表格数据处理、生成图表非常清楚，但是判读图表信息的能力较弱。第18题要求判读折线图信息，有42%的学生对图意的理解仅仅停留在较浅层次。

5.3 算法模块知识点欠缺

本次测试发现，学生具备基本逻辑思维能力，但是对于算法的基本概念、结构形式、语言表达知识欠缺。由于算法的逻辑性和复杂性，这部分内容被安排在初三教材里。而现实情况是很多学校在初三并没有开设信息技术课，所以导致这部分知识的缺失，大部分的同学对于程序算法几乎一无所知。

5.4 对待信息技术学科不认真

由于信息技术不参与中考、高考，教师平时对学生多以考核的方式进行等多方面的原因，学生在面对信息技术学习时，存在游戏大于学习的心理。没有考试压力，学科内容陈旧、简单、低幼化直接导致了学生对于学科学习的态度不够认真。

在本调查测试卷数据清理阶段发现，回收试卷6934份，其中有327份试卷在200秒以内答完提交。不到4分钟时间将题目阅读完毕尚且存在困难，更何况还需要思考作答。还有226份随意选择省份地市、胡乱填写学校信息和个人姓名。在答题过程中，有些题目是由于学生不认真审题、不仔细推演而造成的正确率较低。学生对待信息技术考试尚且如此，平时信息技术学习的态度可见一斑。