蘇玲

（浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院，浙江金華 321004）

基于認(rèn)知診斷理論對(duì)高一新生化學(xué)用語輔導(dǎo)的研究

蘇玲

（浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院，浙江金華 321004）

本研究是以認(rèn)知診斷理論為指導(dǎo)，以化學(xué)用語內(nèi)容為載體，在初－高中這一關(guān)鍵銜接期，以高一年級(jí)新生為研究對(duì)象開展的認(rèn)知診斷研究。研究過程主要包含兩個(gè)部分：第一，化學(xué)用語認(rèn)知診斷的設(shè)計(jì)。編制兩份平行的認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)，通過認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一的診斷報(bào)告了解高一新生對(duì)化學(xué)用語的掌握情況。第二，化學(xué)用語補(bǔ)救教學(xué)的設(shè)計(jì)。根據(jù)認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一的診斷報(bào)告設(shè)計(jì)并實(shí)施補(bǔ)救教學(xué)，并通過認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)二探討補(bǔ)救教學(xué)方案的有效性。研究結(jié)果表明基于認(rèn)知診斷理論的補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)可以有效提高化學(xué)用語能力。

高一新生；認(rèn)知診斷；化學(xué)用語；補(bǔ)救教學(xué)

傳統(tǒng)的教育測(cè)驗(yàn)只報(bào)告一個(gè)籠統(tǒng)的測(cè)試分?jǐn)?shù)或能力分?jǐn)?shù)，如某同學(xué)在本次測(cè)驗(yàn)中得分為80分，然而這名同學(xué)的心理內(nèi)部加工過程、加工技能、認(rèn)知結(jié)構(gòu)、知識(shí)結(jié)構(gòu)等詳細(xì)信息卻無從得知。認(rèn)知診斷理論將認(rèn)知心理學(xué)與測(cè)量心理學(xué)相互結(jié)合，強(qiáng)調(diào)個(gè)體宏觀能力水平評(píng)估與微觀心理加工過程并重，幫助我們更好地深入了解個(gè)體內(nèi)在的心理活動(dòng)規(guī)律、心理加工機(jī)制等認(rèn)知發(fā)展實(shí)際情況，以促進(jìn)個(gè)體健康全面發(fā)展。因此，認(rèn)知診斷理論彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的教育測(cè)驗(yàn)的缺陷，逐漸成為教育改革中日益重要的研究課題。

化學(xué)用語是化學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，化學(xué)用語如果學(xué)不好，學(xué)生往往會(huì)產(chǎn)生分化并影響日后的學(xué)習(xí)。因此，本研究嘗試將認(rèn)知診斷理論應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)中，在高一新生剛剛?cè)雽W(xué)的第一個(gè)月里，使用自編的化學(xué)用語認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)對(duì)高一新生的化學(xué)用語掌握情況進(jìn)行診斷，然后根據(jù)診斷結(jié)果制定出補(bǔ)救教學(xué)方案，對(duì)存在認(rèn)知屬性缺陷的學(xué)生被試進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)輔導(dǎo)，并對(duì)輔導(dǎo)效果進(jìn)行探討。這樣為學(xué)生的學(xué)習(xí)以及教師有重點(diǎn)地對(duì)高一新生進(jìn)行銜接教學(xué)并開展因材施教提供參考。

一、研究一：化學(xué)用語認(rèn)知診斷的設(shè)計(jì)

（一）認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)的編制

1.認(rèn)知屬性的確定

Tatasuoka等人在研究TIMSS－數(shù)學(xué)測(cè)試時(shí)，將認(rèn)知屬性劃分為內(nèi)容屬性、過程屬性和技能屬性。［1］由于過程屬性和技能屬性不是截然分開的，因此本研究在借鑒Tatasuoka認(rèn)知屬性模型的基礎(chǔ)上，將屬性分為兩個(gè)主要成分：知識(shí)內(nèi)容屬性和過程技能屬性。

首先，根據(jù)義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)、初中科學(xué)教材內(nèi)容并結(jié)合學(xué)科專家意見，確定出初中階段化學(xué)用語知識(shí)主要包括元素、化學(xué)式、化學(xué)方程式的識(shí)記與書寫；元素、化學(xué)式、化學(xué)方程式的微觀、宏觀表征及其轉(zhuǎn)換；元素、化學(xué)式、化學(xué)方程式的相關(guān)計(jì)算等。

分析國(guó)內(nèi)外化學(xué)教育研究中有關(guān)化學(xué)問題解決的研究，Johnstone認(rèn)為化學(xué)問題解決過程中包含宏觀水平表征、微觀水平表征以及符號(hào)水平表征。并認(rèn)為學(xué)生不能實(shí)現(xiàn)這三個(gè)表征之間轉(zhuǎn)換會(huì)導(dǎo)致化學(xué)學(xué)習(xí)困難［2］。Yehudit J.Dori和Mira Hameiri認(rèn)為化學(xué)學(xué)習(xí)有四種水平的表征，即宏觀水平表征、微觀水平表征、符號(hào)水平表征以及過程表征 （過程－符號(hào)表征之間、符號(hào)－微觀表征之間、符號(hào)－宏觀表征之間）［3］。在國(guó)內(nèi)，王磊等人提出模式識(shí)別在化學(xué)問題解決中發(fā)揮了極其重要的作用［4］?；瘜W(xué)問題解決模式是由陳述性知識(shí)、程序性知識(shí)和策略知識(shí)組成。李廣洲、任紅艷得出，化學(xué)概念掌握得越好，化學(xué)問題解決的表現(xiàn)越好；化學(xué)概念掌握好的學(xué)生，主要采用原理統(tǒng)率策略［5］。

化學(xué)用語的認(rèn)知屬性，主要有兩大成分：知識(shí)屬性和技能屬性，具體如表1所示。

表1 化學(xué)用語的認(rèn)知屬性

通過對(duì)以上7個(gè)化學(xué)用語認(rèn)知屬性具體含義的分析，并結(jié)合學(xué)科專家的指導(dǎo)意見，我們認(rèn)為這些認(rèn)知屬性之間存在層級(jí)關(guān)系，見圖1。

圖1 化學(xué)用語認(rèn)知屬性層級(jí)關(guān)系圖

2.認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)的編制

根據(jù)Q矩陣?yán)碚摚?］，滿足屬性層級(jí)關(guān)系的屬性組合模式一共有28種，除去“0000000”掌握模式，共計(jì)27種考核模式。根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況以及專家小組的意見，并結(jié)合認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)編制的基本原則［7］，研究者從27種考核模式中選取出13種，并根據(jù)這13種考核模式編制出化學(xué)用語認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一和測(cè)驗(yàn)二。每份測(cè)驗(yàn)有13道題，每題考查一種考核模式，由易到難排序，兩份測(cè)驗(yàn)題號(hào)相同，對(duì)應(yīng)考查的考核模式也相同，項(xiàng)目考核模式見表2。

（二）化學(xué)用語認(rèn)知診斷評(píng)估

1.評(píng)估工具

診斷評(píng)估工具為化學(xué)用語認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一，本測(cè)驗(yàn)考察了7個(gè)認(rèn)知屬性，滿分為37分，測(cè)試時(shí)間為30分鐘。所包含的測(cè)試題型有選擇題、填空題、計(jì)算題等，這些測(cè)試題都考查了一個(gè)或多個(gè)屬性，以 （0，1）形式計(jì)分，答對(duì)一個(gè)屬性計(jì)1分，答錯(cuò)或者沒有作答該屬性計(jì)0分，答對(duì)幾個(gè)屬性就該題得幾分。

2.測(cè)試對(duì)象

選取浙江省金華市某高一年級(jí)四個(gè)班級(jí)的學(xué)生167名，測(cè)試時(shí)間30分鐘，共發(fā)放認(rèn)知診斷試卷167份，收回有效試卷167份。

表2 認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目考核模式

（三）診斷報(bào)告

1.總得分的整體情況

全體學(xué)生的得分情況為：最高分37分，最低分8分，平均分29.66分，標(biāo)準(zhǔn)差3.635。具體分布情況見圖2。

圖2 全體學(xué)生的成績(jī)分布情況

2.總得分的班級(jí)情況

表3反映了各班得分情況，從表中可知，高一 （3）班平均分偏低，高一 （2）班平均分最高，說明2班學(xué)生的整體水平相對(duì)其他各班是最高的，3班學(xué)生在四個(gè)班中整體水平最低。但是從測(cè)驗(yàn)得分的離散型來看，高一 （4）班學(xué)生成績(jī)比較整齊，而高一 （5）班學(xué)生的差異性相對(duì)較大。

表3 各班得分情況

3.各認(rèn)知屬性掌握情況

從表4可以看出，在認(rèn)知屬性的掌握上，所有學(xué)生都已經(jīng)掌握屬性A1，90%以上的學(xué)生已經(jīng)掌握屬性A2，A4，A6及A7，76%的學(xué)生掌握屬性A3，僅有8.4%的學(xué)生掌握了屬性A5。

表4 各班學(xué)生對(duì)各認(rèn)知屬性的掌握情況

4.認(rèn)知屬性掌握模式

表5 各班屬性掌握模式情況

根據(jù)每個(gè)學(xué)生在認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一上各屬性的掌握情況，我們將167名學(xué)生歸類到11種認(rèn)知屬性掌握模式中，見表5。比如，某學(xué)生被歸類到掌握模式“1000000”中，表示該學(xué)生只掌握了認(rèn)知屬性A1，其余6個(gè)屬性均未掌握。從表中我們可以看出，很多學(xué)生歸類到屬性掌握模式“1111011”中，占到總?cè)藬?shù)的67.66%。有26人（15.57%）歸類到屬性掌握模式“1101011”中。屬性掌握模式“1000000”、 “1001011”、 “1110000”、“1100000”、“1101111”、“1111000”、“1111111”、“1101100”、“0000000”中所占的人數(shù)均不足10人，甚至只有1人。

二、研究二：化學(xué)用語補(bǔ)救教學(xué)的設(shè)計(jì)

（一）補(bǔ)救教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

1.選取被試

本研究采用等組前后測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，從認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一中有認(rèn)知缺陷的屬性掌握模式中選取48名學(xué)生被試作為研究對(duì)象，以針對(duì)性的補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)為自變量，以化學(xué)用語能力為因變量，采用認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)二為測(cè)量工具，探討補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)對(duì)提高化學(xué)用語能力的有效性，見表6。

表6 等組前后測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了保證每一個(gè)相同的缺陷屬性掌握模式中有足夠的實(shí)驗(yàn)組和控制組的人數(shù)，研究者從屬性掌握模式“1001011”、“1110000”、“1111011”、“1100000”、“1101111”以及“1111000”中選取本次研究的實(shí)驗(yàn)被試，具體被試情況見表7。

表7 選取的被試情況

2.補(bǔ)救教學(xué)課程與被試安排

本研究總共7次課程輔導(dǎo)，輔導(dǎo)時(shí)間為每周一到周五的晚上18：00－19：00。每次課程分為知識(shí)回顧、教師講解、隨堂練習(xí)以及家庭作業(yè)。由于屬性A5（表征轉(zhuǎn)換）掌握情況最差，再加上人數(shù)太多，難以保證補(bǔ)救教學(xué)的質(zhì)量，因此將被試分為兩批進(jìn)行小班化教學(xué)輔導(dǎo)。

現(xiàn)階段，轉(zhuǎn)基因食品已經(jīng)成為多個(gè)國(guó)家環(huán)境和健康的中心議題。轉(zhuǎn)基因食品指的是在實(shí)驗(yàn)室中，將動(dòng)植物的基因采取相應(yīng)的手段加以改變后制造出的食品。目前，市場(chǎng)上轉(zhuǎn)基因食品不斷增加，社會(huì)上對(duì)于轉(zhuǎn)基因食品有著不同的看法，分為贊同和畏懼兩派，食品安全問題是人們關(guān)注的重點(diǎn)，因此加大檢測(cè)力度、做好對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的安全把關(guān)有著重要的意義。

表8 補(bǔ)救教學(xué)課程與被試安排

（二）補(bǔ)救教學(xué)效果的檢驗(yàn)

在所有的補(bǔ)救教學(xué)課程結(jié)束之后，使用化學(xué)用語認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)二對(duì)實(shí)驗(yàn)組被試及控制組被試同時(shí)施測(cè)，測(cè)試時(shí)間為30分鐘，所有被試均在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成所有題目的作答。發(fā)放認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)48份，收回有效測(cè)驗(yàn)48份。

（三）研究結(jié)果

1.實(shí)驗(yàn)組、控制組學(xué)生前測(cè)分?jǐn)?shù)差異分析

采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)組、控制兩組前測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組、控制組在認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一中的得分無顯著性差異 （表9），說明實(shí)驗(yàn)組、控制組在補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)開展之前不存在差異，符合組間同質(zhì)性假設(shè)，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理。

表9 實(shí)驗(yàn)組、控制組學(xué)生在認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一中得分比較

2.實(shí)驗(yàn)組、控制組學(xué)生后測(cè)分?jǐn)?shù)差異分析

采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)組、控制兩組后測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組在認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)二上的得分在0.001水平上顯著高于控制組（表10）。說明補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)結(jié)束后實(shí)驗(yàn)組、控制組在化學(xué)用語認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)二上的得分之間存在顯著差異，補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)可以有效提高學(xué)生的化學(xué)用語能力。

表10 實(shí)驗(yàn)組、控制組學(xué)生在認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)二中得分比較

3.實(shí)驗(yàn)組在認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一、二上的得分差異分析

表11 實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一、二上的得分比較

4.控制組在認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一、二上的得分差異分析

采用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)將控制組被試在化學(xué)用語認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一、化學(xué)用語認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)二上的總分進(jìn)行了差異分析，發(fā)現(xiàn)控制組學(xué)生在認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一、認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)二上的得分之間不存在顯著差異 （表12）。說明未參與補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)的控制組學(xué)生的化學(xué)用語能力水平在教學(xué)輔導(dǎo)進(jìn)行期間并沒有發(fā)生改變。

表12 控制組學(xué)生在認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一、二上的得分比較

表13 實(shí)驗(yàn)組每個(gè)被試前后測(cè)情況

5.補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)前后每個(gè)實(shí)驗(yàn)組被試的掌握模式差異分析

將每個(gè)實(shí)驗(yàn)組被試在在認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一、認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)二上的表現(xiàn)進(jìn)行比較。發(fā)現(xiàn)有18位實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的屬性掌握模式發(fā)生了變化，掌握的屬性個(gè)數(shù)增加，有的學(xué)生已經(jīng)掌握全部屬性。另外，答對(duì)的項(xiàng)目個(gè)數(shù)也提高，提高幅度最大的有11個(gè)。有6位實(shí)驗(yàn)組被試的掌握模式?jīng)]有發(fā)生變化，究其原因，是屬性A5（表征轉(zhuǎn)換）的理解掌握有些困難，學(xué)生很難在短期內(nèi)有很大的提高，但是這些學(xué)生答對(duì)的項(xiàng)目個(gè)數(shù)都有增加 （表13）。說明補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)組被試的化學(xué)用語能力水平是有效的。

6.補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)前后每個(gè)控制組被試的掌握模式差異分析

將每個(gè)控制組被試在在認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)一、認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)二上的表現(xiàn)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)控制組學(xué)生的屬性掌握模式基本沒有發(fā)生改變，答對(duì)的項(xiàng)目數(shù)持平甚至減少 （表14）。說明未經(jīng)過補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)的控制組被試的化學(xué)用語能力水平在實(shí)驗(yàn)期間并未發(fā)生變化。

表14 控制組前后測(cè)情況

7.輔導(dǎo)前后各認(rèn)知屬性掌握模式人數(shù)的差異分析

將補(bǔ)救教學(xué)前后各認(rèn)知屬性掌握人數(shù)的差異進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在補(bǔ)救教學(xué)后各認(rèn)知屬性掌握人數(shù)有明顯增加，尤其是屬性A3、A5，增加的人數(shù)超過10人。除屬性A5以外，24名實(shí)驗(yàn)組被試均已經(jīng)掌握了其余六個(gè)認(rèn)知屬性。相對(duì)而言，控制組在各認(rèn)知屬性掌握上的人數(shù)基本沒有變化 （表15），說明本次補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)是有效的。

表15 各認(rèn)知屬性掌握人數(shù)前后測(cè)比較

三、結(jié)論

本研究可以得出以下結(jié)論：

（一）高一新生對(duì)化學(xué)式屬性、化學(xué)方程式屬性、基本知識(shí)圖式屬性、表征轉(zhuǎn)換屬性、原理統(tǒng)率策略屬性、復(fù)雜知識(shí)圖式屬性的掌握上有著不同程度的缺陷，表征轉(zhuǎn)換屬性是補(bǔ)救教學(xué)中尤其需要引起重視的屬性。

（二）相對(duì)于控制組學(xué)生，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在接受補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)后，在認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)二上的得分有顯著提高，屬性掌握模式朝著掌握更多屬性的模式發(fā)展，其認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)答對(duì)題數(shù)和掌握屬性個(gè)數(shù)均明顯增加，本次基于認(rèn)知診斷理論的補(bǔ)救教學(xué)輔導(dǎo)可以提高化學(xué)用語能力。

〔1〕Chen,YH.Cross－Cultural Validity of the TIMSS－1999 Mathematics Test：Verification of a Cognitive Model.International Journal of Testing,2008(3)：251－271.

〔2〕Johnstone A.H.Why is Science Difficult to Learn？Things Are Seldom What They Seem.Journal of Computer Assisted Learning,1991(7)：75－83.

〔3〕Yehudit J.Dori,Mira Hameir.Multidimensional Analysis System for Quantitative Chemistry Problems：Symbol, Macro,Micro,and Process Aspects.Journal of Research in Science Teaching,2003,40(3)：278－302.

〔4〕王磊.以基礎(chǔ)教育課程改革和教育科研促進(jìn)學(xué)科發(fā)展－北京師范大學(xué)化學(xué)教學(xué)論的學(xué)科建設(shè)工作 ［C］.全國(guó)高師化學(xué)教學(xué)論學(xué)科建設(shè)研討會(huì)會(huì)議材料，2003.

〔5〕任紅艷.中學(xué)生解決計(jì)算類化學(xué)問題的表征與策略的研究［D］.南京師范大學(xué)，2000.

〔6〕Tatsuoka,K.K.(1983).Rule space：An approach for dealing with misconceptions based on item response theory. Journal of Educational Measurement,20(4)：345－354.

〔7〕涂冬波，漆書青，戴海琦，蔡艷，丁樹良.教育考試中的認(rèn)知診斷［J］.考試研究，2008，（04）：4－15.

Study on Grade one Senior High School Students’Chem ical Terms Use Based on Cognitive Diagnostic Theory

Su Ling
（Zhejiang Normal University，Jinhua，Zhejiang，321004）

The study is based on the cognitive diagnostic theory and focuses on the chemical terms used by the grade one senior high school students.The study contains two parts：first，the design of the cognitive diagnosis of the chemical terms.Two typesof testswere designed to evaluate grade on senior high schoolstudents’know ledge of chemical terms.Second，the design of compensatory teaching of chemical terms.The compensatory teaching is designed in termswith the resultsof the first testand the effectivenessof the teaching can be reviewed through the second test.The results shows that the compensatory teaching based on the cognitive diagnostic theory can help improve students’capability of using chemical terms.

grade one senior high schoolstudents；cognitive diagnostics；chemical termsuse；make－up teaching

G633.8

A

1009－9522（2014）02－0086－06

2014－04－02

蘇玲，女，浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院，研究生。