林 莉 翁敏珍 俞如旺

(福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 福州 350108)

難度作為評價試題質(zhì)量的一個重要的技術(shù)指標，直接影響測量功能的實現(xiàn)?？荚囍袘?yīng)科學(xué)設(shè)置試題及全卷的難度，以達到考試效度和信度的平衡[1]。本文以高考生物學(xué)試題為樣本，借助逐步多元回歸分析的手段，探討在大規(guī)模生物學(xué)科考試中，試題難度的顯著影響因素及其多元線性回歸方程，為難度預(yù)估和難度調(diào)控提供參考。

1 研究過程

1.1 選取研究對象 高考生物學(xué)卷題型主要包括選擇題和填空題?，F(xiàn)以2010～2015年高考福建省生物學(xué)卷作為試題難度參照樣本。樣本庫中，選擇題共計30道；填空題以小題計數(shù)分析，共計87道(小題)。

1.2 建立影響因素的量化標準表 根據(jù)高考生物學(xué)考核要求，從“知識、能力、情境、思維、形式”5個維度出發(fā)，提出試題難度的影響因素。以影響因素為自變量F，構(gòu)建影響因素的量化標準表(表1)。

表1 生物學(xué)試題難度影響因素量化標準表

(注：①試題若同時考查多個層次，按照考查的最高層次來賦值；使用者可依據(jù)實際進行更多層次的劃分；②“能力要求”標準參見全國生物學(xué)高考考試大綱及相關(guān)著作[2]；“獲取信息能力”的層次要求與試題中情境繁簡度相關(guān)，因此沒有單列；③“干擾與障礙度”指解答過程中遇到的難以跨越、容易忽視或?qū)е率д`的環(huán)節(jié)的多少等)

1.3 對試題難度參照樣本庫逐題量化分析 將試題實測難度值設(shè)為因變量P，依據(jù)表1對樣本庫中全部試題進行量化賦值，填寫表2，獲得難度影響因素量化數(shù)據(jù)表(略)。

量化賦值舉例如下：

例1 (2014福建，4)細胞的膜蛋白具有物質(zhì)運輸、信息傳遞、免疫識別等重要生理功能。下列圖中，可正確示意不同細胞的膜蛋白及其相應(yīng)功能的是( )

表2 生物學(xué)試題難度影響因素量化數(shù)據(jù)表

知識：本題綜合考查蛋白質(zhì)的功能、物質(zhì)運輸?shù)姆绞?、免疫調(diào)節(jié)、血糖平衡調(diào)節(jié)和神經(jīng)調(diào)節(jié)，知識點賦值為3；神經(jīng)-體液-免疫調(diào)節(jié)是高中生物學(xué)課程的重要概念之一，該題考查的認知水平要求是理解掌握，賦值為2。

能力：本題側(cè)重考查重述理解能力，屬于理解能力的第二層次，考生需要具備圖文轉(zhuǎn)化的能力，能力要求賦值為2。

情境：題目以細胞膜蛋白的分布和功能為背景，以圖形形式直觀考查考生對蛋白質(zhì)功能的理解和應(yīng)用，情境呈現(xiàn)較新穎，賦值為2；試題涉及載體、激素受體、遞質(zhì)受體等眾多概念，信息量大，情境繁簡度賦值為3。

思維：考生容易忽視蛋白質(zhì)的分布位置是否正確，而且氨基酸和葡萄糖轉(zhuǎn)運載體的存在也會產(chǎn)生干擾，因此試題的干擾和障礙度賦值為2；考生需要同時明確示意圖中的膜上蛋白的功能和分布位置的兩個要素才可準確答題，分析推理步驟數(shù)記為2。

形式：本小題是識圖作答題，賦值為1。

綜上所述，獲得該試題的量化數(shù)據(jù)表(表3)。

表3 2014年高考福建省生物學(xué)選擇題第4題難度影響的量化數(shù)據(jù)表

例2 (2013福建，28)甘藍型油菜花色性狀由3對等位基因控制，3對等位基因分別位于3對同源染色體上?；ㄉ憩F(xiàn)型與基因型之間的對應(yīng)關(guān)系如表。

(2)黃花(aaBBDD)×金黃花，F(xiàn)1自交，F(xiàn)2中黃花基因型有____種，其中純合個體占黃花的比例是____。

表現(xiàn)型白花乳白花黃花金黃花基因型AA____Aa____aaB____a___ D__aabbdd

知識：本小題考查考生對基因的分離規(guī)律和自由組合規(guī)律的理解和運用，以及基因與性狀關(guān)系，知識點賦值為3；對知識的認知水平要求是熟練掌握并應(yīng)用，賦值為3。

能力：本小題考查應(yīng)用理解能力，要求考生能夠準確提取表現(xiàn)型和基因型關(guān)系表的信息，進行相關(guān)計算，能力要求賦值為3。

情境：3對等位基因控制同一性狀，分別位于3對同源染色體上，情境新穎度為2；親代雜交，子一代再自交，情境繁簡度為復(fù)雜，賦值為3。

思維：解答本題所需要的思維鏈條長，同時，需要注意題目的限定條件“黃花中純合個體占黃花的比例”?？忌枰攘谐鯢2基因型及比例為9 /16aaB_ D_(黃花)∶3/16 aaB_ dd(黃花)∶3 /16aabbD_(黃花)∶1/16 aabbdd(金黃花)，即黃花共有8種基因型，再找出黃花中純合的基因型有aaBBDD、aaBBdd、aabbDD共3種。最后得出黃花中純合個體占黃花的比例為3/15=1/5。因此，干擾和障礙度和分析推理步驟數(shù)，均賦值為3。

形式：本小題是復(fù)合計算題，賦值為3。

綜上所述，獲得該試題的量化數(shù)據(jù)表(表4)。

表4 2013年高考福建省生物學(xué)填空題28(2)試題難度影響的量化數(shù)據(jù)表

2 研究結(jié)果及解釋

2.1 統(tǒng)計分析各影響因素的相關(guān)性 利用SPSS軟件進行斯皮爾曼相關(guān)檢驗和非參數(shù)多樣本均值秩檢驗，相關(guān)性結(jié)果見表5。

表5 難度與影響因素的相關(guān)分析表

(注:*表示在0.05水平上差異顯著；**表示在0.01水平上差異顯著)

據(jù)表5可知，選擇題中“F4、F5、F6和F7”的統(tǒng)計學(xué)意義為極其顯著，經(jīng)過非參數(shù)多樣本均值秩檢驗發(fā)現(xiàn)，只有“F4、F5和F6”相關(guān)程度高，影響極其顯著。而填空題除了“F1、F2和F8”的相關(guān)檢驗不具有統(tǒng)計意義，其余5個因素的統(tǒng)計意義都極其顯著。通過非參數(shù)多樣本均值秩檢驗，認為因素水平的設(shè)置是科學(xué)的。

2.2 多元逐步回歸分析 選取顯著影響試題的因素進行多元逐步回歸分析。在a =0.05水平上，以試題難度為因變量，逐步進入選擇題難度影響方程的自變量為F5和F6，進入填空題的有F4、F5和F6。模型在擬合過程中變量輸入與移出的記錄過程見表6?；貧w模型的建立和檢驗過程見表7、表8、表9。

由表7可得，輸入的相應(yīng)變量得到的回歸值(預(yù)估值)與實測值之間的相關(guān)系數(shù)都較高。復(fù)相關(guān)系數(shù)的平方表示所被引入的影響因素能解釋難度值的變異范圍，選擇題的兩個自變量(F5、F6)的解釋范圍為89.0%，而填空題的為73.0%?？梢姡没貧w分析對試題難度進行預(yù)測準確度較高，回歸模型具有解釋意義。

表6 變量輸入/移出表

表7 難度與影響因素的回歸分析模型綜述表

表8從左到右依次呈現(xiàn)方差來源、平方和、自由度、均方、F統(tǒng)計量以及顯著性水平。整個模型的統(tǒng)計意義都極其顯著(選擇題中F=51.632，P=0.000；填空題中F=31.606，P=0.000)，說明回歸效應(yīng)顯著。方差分析結(jié)果與復(fù)相關(guān)系數(shù)的平方一致，表明得到的兩個回歸方程都是有效的。

表8 難度與影響因素的方差分析表

表9 難度與影響因素的的模型系數(shù)表

表9給出了“偏回歸系數(shù)B”、“標準偏回歸系數(shù)Beta”以及“各因素回歸系數(shù)顯著性的t檢驗值”。t檢驗結(jié)果表明，顯著性p值都小于0.05，兩個模型的截距和回歸系數(shù)都具有統(tǒng)計意義。綜上分析，最終得出試題難度與影響因素的多元線性回歸方程(表10)。

3 分析與討論

3.1 情境新穎度 情境新穎度對填空題難度影響極其顯著。試題越新穎，難度值越小，試題越難。如果試題中的問題情境與考生已有的認知經(jīng)歷相同或相似，考生往往能從已有的認知結(jié)構(gòu)中找出相關(guān)知識并遷移到試題中，解題的難度會減小[3]。因此，命題人員在選取有關(guān)生物科技的材料作為試題情境時，需要注重材料的加工，使其貼近高中生已有的認知水平。同時，考慮到試題情境材料的呈現(xiàn)方式、設(shè)問手法的新穎程度，有效應(yīng)用試題情境新穎的程度調(diào)控試題難度。

表10 2010～2015年高考福建省生物學(xué)卷試題難度與影響因素的多元線性回歸方程

3.2 情境繁簡度 情境繁簡度對兩種題型試題難度都有顯著影響，標準化偏回歸系數(shù)均為負值，表明試題情境越復(fù)雜，難度值越小，試題越難。試題背景資料的復(fù)雜程度，設(shè)問與條件關(guān)聯(lián)的復(fù)雜程度、情境信息量的多少等直接影響試題的難度。因此，命題人員一方面通過評價情境的繁簡度，控制試題難度；另一方面應(yīng)用圖形、圖表等多種表達方式，降低情境復(fù)雜程度的同時提高試題情境表達的簡約性、條理性。

3.3 干擾和障礙度 干擾和障礙度是影響試題難度的最大因素。試題存在的障礙和干擾越多，難度值越小，試題越難。設(shè)問與條件的關(guān)聯(lián)隱蔽程度，干擾信息的強度及其數(shù)量，答案的提示等直接影響試題難度。干擾和障礙度對選擇題的影響系數(shù)大于填空題，原因是選擇題除正選項外，還有三個具有迷惑和干擾的錯誤選項，備選項的優(yōu)化設(shè)計能調(diào)控試題難度。命題人員應(yīng)用干擾和障礙度進行難度調(diào)控的常見命題技術(shù)有：知識點間的混淆、前科學(xué)概念的干擾、思維負遷移的作用、正確選項的清晰度等[4]。