王禹超 陶勇 陜光 王后雄

摘要： 化學(xué)守恒觀是中學(xué)化學(xué)基本觀念的重要部分，對(duì)其發(fā)展進(jìn)行了水平構(gòu)建，基于Rasch模型開發(fā)和優(yōu)化了測(cè)評(píng)工具，實(shí)施了測(cè)驗(yàn)并進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析。研究顯示工具具有良好的信效度。大樣本測(cè)試數(shù)據(jù)表明： 性別不會(huì)帶來(lái)化學(xué)守恒觀發(fā)展的顯著差異;高一高二高三年級(jí)學(xué)生的化學(xué)守恒觀發(fā)展水平具有顯著性差異，且在具體水平表現(xiàn)上各具特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)守恒觀; Rasch模型; 測(cè)評(píng)

文章編號(hào)： 10056629（2020）06002607? 中圖分類號(hào)： G633.8? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

守恒觀是《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中明確提出的化學(xué)基本觀念之一[1]，近年來(lái)相關(guān)研究的熱度增加，其中較受關(guān)注的是測(cè)評(píng)研究[2]。但是，已有的測(cè)評(píng)研究方法單一，共同點(diǎn)是： 以經(jīng)典測(cè)量理論為依據(jù)進(jìn)行測(cè)量建構(gòu)、以橫向指標(biāo)為依據(jù)搭建內(nèi)容框架[3]。項(xiàng)目反應(yīng)理論克服了傳統(tǒng)經(jīng)典測(cè)量理論的“樣本依賴性”和“工具依賴性”，逐漸成為心理與教育測(cè)量的主流理論[4]，其中更是以Rasch模型最受歡迎。因此，有必要探索基于Rasch模型構(gòu)建的、縱向發(fā)展性指標(biāo)下的化學(xué)守恒觀測(cè)評(píng)研究。

1 理論基礎(chǔ)

1.1 基于Rasch模型的測(cè)量建構(gòu)

項(xiàng)目反應(yīng)理論的深層理論基點(diǎn)是潛在特質(zhì)理論和項(xiàng)目特征曲線，用于擬合項(xiàng)目特征曲線，最常用的函數(shù)形式就是累計(jì)正態(tài)分布函數(shù)和累計(jì)邏輯斯蒂（Logistic）分布函數(shù)[5]。當(dāng)只有一個(gè)參數(shù)時(shí)，便是Rasch模型[6]，將其數(shù)學(xué)表達(dá)式經(jīng)過一系列數(shù)學(xué)變化[7]，可將被試的能力水平和項(xiàng)目難度都放在logit這個(gè)相同的度量尺當(dāng)中。且被試能力的高低與項(xiàng)目難度無(wú)關(guān)，項(xiàng)目難度的判斷也不依賴于被試的水平。

1.2 威爾森四基石測(cè)量框架

為了能夠設(shè)計(jì)出符合Rasch模型測(cè)評(píng)工具的開發(fā)方法，威爾森提出了“四基石”模型（如圖1）[8]

結(jié)構(gòu)圖是指心理結(jié)構(gòu)，其存在的意義是揭示該特質(zhì)（化學(xué)守恒觀）由低到高的發(fā)展水平[9]。項(xiàng)目設(shè)計(jì)即試題設(shè)計(jì)，目的是測(cè)量無(wú)法直接觀察的心理特質(zhì)。結(jié)果空間是被試對(duì)項(xiàng)目所作反應(yīng)在結(jié)構(gòu)圖中的對(duì)應(yīng)。根據(jù)被試在各項(xiàng)目中的反應(yīng)可推斷被試心理特質(zhì)即化學(xué)守恒觀所處的發(fā)展水平，同時(shí)也能反饋各項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)應(yīng)的水平和評(píng)分方式是否合理。測(cè)量模型是結(jié)果空間和心理結(jié)構(gòu)的具體聯(lián)系，此處即Rasch模型。

1.3 中學(xué)化學(xué)守恒觀發(fā)展水平的理論構(gòu)建

1.3.1 中學(xué)化學(xué)守恒觀的定義

中學(xué)化學(xué)守恒觀的內(nèi)涵是學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中、對(duì)化學(xué)守恒知識(shí)有了一定理解后所樹立的有關(guān)“化學(xué)守恒”的思想，具體表現(xiàn)為將“化學(xué)守恒關(guān)系”運(yùn)用在進(jìn)一步的化學(xué)學(xué)習(xí)與實(shí)際問題解決過程中的觀念意識(shí)和能力。其研究的具體范圍包括中學(xué)化學(xué)涉及守恒的相關(guān)知識(shí)[10]?！坝^念”的特點(diǎn)在于對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)作用，對(duì)中學(xué)生來(lái)說最大的實(shí)踐就是利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行問題解決，因此化學(xué)守恒觀的異同和發(fā)展水平的高低最終會(huì)體現(xiàn)在利用守恒觀解決問題的能力上。這是將化學(xué)守恒觀像能力一樣劃分為由低到高的縱向發(fā)展水平（而不只是橫向區(qū)分）的依據(jù)。

1.3.2 中學(xué)化學(xué)守恒觀的學(xué)習(xí)進(jìn)階

化學(xué)守恒觀具有自身的獨(dú)特性，它是基于個(gè)體對(duì)“化學(xué)守恒”在頭腦中的認(rèn)知建構(gòu)特點(diǎn)作為基礎(chǔ)來(lái)指導(dǎo)問題解決的，也就是說學(xué)生體現(xiàn)出的化學(xué)守恒觀水平，取決于學(xué)生對(duì)化學(xué)守恒的認(rèn)識(shí)深度和問題情境的難度。對(duì)應(yīng)地，學(xué)習(xí)進(jìn)階及測(cè)評(píng)中的各測(cè)試項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)綜合體現(xiàn)化學(xué)守恒知識(shí)深度和問題情境難度的不同，作為不同發(fā)展水平的參考依據(jù)。例如“質(zhì)量守恒定律”這一知識(shí)，從淺到深可分為： 對(duì)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量變化的感性認(rèn)識(shí)→對(duì)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量變化的定量認(rèn)識(shí)→對(duì)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量變化的微觀認(rèn)識(shí)（原子守恒）;再如，“電荷守恒”： 原子結(jié)構(gòu)內(nèi)部正負(fù)電荷相等→溶液中離子所帶正負(fù)電荷總量相等，后者在綜合了對(duì)“化學(xué)平衡”即“弱電解質(zhì)電離”和“鹽類水解”后認(rèn)識(shí)深度又有增加;而問題情境中的守恒類型和數(shù)量的不同也影響著問題解決的難度——個(gè)體化學(xué)守恒觀的水平體現(xiàn)。因此中學(xué)化學(xué)守恒觀的學(xué)習(xí)進(jìn)階構(gòu)建需要綜合考慮守恒知識(shí)的認(rèn)識(shí)深度、問題情境難度等因素。

在充分分析中學(xué)化學(xué)守恒知識(shí)發(fā)展的基礎(chǔ)上，參考了修訂的布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)[11]和高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中核心素養(yǎng)發(fā)展的內(nèi)在邏輯，并且考慮了上述分析的因素，構(gòu)建了如圖2所示的中學(xué)化學(xué)守恒觀學(xué)習(xí)進(jìn)階。

（1） 認(rèn)識(shí)化學(xué)守恒關(guān)系。這一水平指學(xué)生要知道較為基本的守恒知識(shí)，主要涉及宏觀層面。如質(zhì)量守恒、元素守恒、能量守恒（能量守恒定律、化學(xué)反應(yīng)吸收或放出能量）、化合價(jià)守恒等。處在這一水平的學(xué)生應(yīng)當(dāng)知道這些守恒關(guān)系的存在，并能在特定化學(xué)問題情境中進(jìn)行分辨和判斷。

（2） 理解化學(xué)守恒原理。處在此水平的學(xué)生對(duì)化學(xué)守恒要由直觀、形象的認(rèn)識(shí)深入到較為本質(zhì)的理解。如化學(xué)反應(yīng)的質(zhì)量守恒，在上一水平時(shí)只是知道化學(xué)反應(yīng)前后總質(zhì)量沒有變，這一水平就要理解其實(shí)質(zhì)是原子守恒，是因?yàn)樵诨瘜W(xué)反應(yīng)中原子重新組合，本身沒有發(fā)生變化，所以才使得前后的質(zhì)量沒有變、元素種類沒有變。再如能量守恒，不只明白“化學(xué)反應(yīng)會(huì)吸收或放出能量”，而且知道其原因是化學(xué)鍵斷裂吸收能量和生成新化學(xué)鍵放出能量。另外，這一水平關(guān)鍵在于能夠自主地對(duì)明確的認(rèn)識(shí)對(duì)象有自發(fā)的“守恒”認(rèn)識(shí)意識(shí)。如，面對(duì)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，即使沒有任何說明，不管該反應(yīng)陌生還是熟悉，都能認(rèn)識(shí)到應(yīng)當(dāng)滿足原子守恒、質(zhì)量守恒、電荷守恒等，如果是氧化還原反應(yīng)就要滿足電子轉(zhuǎn)移和化合價(jià)升降守恒，如果是離子方程式還要滿足電荷守恒等。

（3） 運(yùn)用化學(xué)守恒關(guān)系解決簡(jiǎn)單化學(xué)問題。在理解各種化學(xué)守恒關(guān)系的基礎(chǔ)上，能夠在實(shí)際化學(xué)問題中綜合使用各種關(guān)系，如利用原子守恒、電荷守恒和電子轉(zhuǎn)移守恒的相互關(guān)系書寫陌生的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式;能在實(shí)際的化學(xué)問題情境中靈活地判斷和應(yīng)用守恒關(guān)系，在復(fù)雜的物質(zhì)轉(zhuǎn)化、數(shù)量關(guān)系中抓住關(guān)鍵的不變量，解決現(xiàn)實(shí)問題。與上一水平相比，不但能自發(fā)認(rèn)識(shí)到問題情境中存在的守恒關(guān)系，還要能利用相應(yīng)關(guān)系來(lái)解決問題。

（4） 在復(fù)雜化學(xué)問題中綜合運(yùn)用化學(xué)守恒。這一水平守恒觀最大的突破是結(jié)合了溶液中的各種離子平衡問題，即要解決圍繞或涉及“質(zhì)子守恒”“物料守恒”和“電荷守恒”等的各種化學(xué)問題。之所以是“突破”，是因?yàn)榧{入化學(xué)平衡移動(dòng)原理后，很多問題的思考都存在更大的“相對(duì)性”。如，可逆反應(yīng)不會(huì)進(jìn)行徹底，反應(yīng)物總會(huì)有“相對(duì)地”剩余;水溶液中的氫離子和氫氧根離子有不同的“來(lái)源”和“去路”，各種來(lái)源和去路的綜合決定了最終兩者在溶液中的存在狀態(tài)和量的多少。當(dāng)處于水平四時(shí)，應(yīng)當(dāng)在面對(duì)化學(xué)問題時(shí)有以下表現(xiàn)： 固有的化學(xué)守恒知識(shí)的掌握、各種化學(xué)守恒知識(shí)在復(fù)雜情境中的綜合運(yùn)用，運(yùn)用多種守恒對(duì)問題或現(xiàn)象進(jìn)行解釋，能夠在復(fù)雜情境中靈活地選擇不同守恒原理綜合地、適時(shí)地進(jìn)行應(yīng)用。

2 中學(xué)化學(xué)守恒觀測(cè)評(píng)工具的開發(fā)

2.1 開發(fā)程序

工具開發(fā)的整體流程如圖3所示?！靶睦斫Y(jié)構(gòu)模型”即“中學(xué)化學(xué)守恒觀學(xué)習(xí)進(jìn)階的構(gòu)建”，工具質(zhì)量分析是以Rasch模型各數(shù)據(jù)要求為根據(jù)進(jìn)行的;在試測(cè)前請(qǐng)了幾位中學(xué)化學(xué)老師、化學(xué)教育專業(yè)研究生和來(lái)自被試總體的中學(xué)生進(jìn)行試做，根據(jù)其對(duì)試題的反饋進(jìn)行調(diào)整后才進(jìn)行一輪試測(cè)。一輪試測(cè)后對(duì)工具進(jìn)行了改進(jìn)，包括剔除部分項(xiàng)目、改變題型、改善測(cè)試項(xiàng)目的難度分布等。二輪試測(cè)所得的工具各項(xiàng)指標(biāo)良好，大樣本測(cè)試與二輪試測(cè)的工具相同。

2.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

根據(jù)中學(xué)化學(xué)守恒觀由低到高的四個(gè)發(fā)展水平，最初設(shè)計(jì)了包括選擇題、填空題和解答題在內(nèi)的不同難度題目共28道。因?yàn)橐疾觳煌昙?jí)學(xué)生守恒觀的發(fā)展?fàn)顩r，所以三個(gè)年級(jí)采用了相同試題;考慮到知識(shí)水平的不同（主要區(qū)別在于高二學(xué)習(xí)化學(xué)平衡后，對(duì)電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒等的探討），在編制題目時(shí)各題目盡可能地建立在三個(gè)年級(jí)相同的知識(shí)基礎(chǔ)之上;同時(shí)考慮到知識(shí)與能力的相互關(guān)系、守恒知識(shí)深度對(duì)守恒觀水平的巨大影響，不回避因年級(jí)不同造成的知識(shí)差別。

結(jié)合兩輪試測(cè)（試測(cè)樣本選擇見表2）的數(shù)據(jù)表現(xiàn)，對(duì)部分項(xiàng)目進(jìn)行了刪改，最終得到如表1所示的項(xiàng)目構(gòu)成，共15道題目，例析如下。

例1 若（NH4）2SO4在強(qiáng)熱時(shí)分解的產(chǎn)物是SO2、 N2、 NH3和H2O，則該反應(yīng)中化合價(jià)發(fā)生變化和未發(fā)生變化的N原子數(shù)之比為（? ）

A. 1∶4B. 1∶2C. 2∶1D. 4∶1

該題屬水平2，“理解化學(xué)守恒關(guān)系”。題目涉及的是一個(gè)陌生反應(yīng)，唯一的信息就是題目所給的生成物、反應(yīng)物和反應(yīng)條件，解決此題需要根據(jù)各元素化合價(jià)判斷各微粒電子轉(zhuǎn)移數(shù)目，再根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒得到的電子的S與失電子的N的數(shù)量關(guān)系。解決過程中應(yīng)用的是微觀層面的化學(xué)守恒關(guān)系。

例2 加熱條件下，NH4NO3完全分解產(chǎn)生氣態(tài)混合物（1mol硝酸銨產(chǎn)生3mol氣體分子），其密度是相同條件下氫氣密度的（? ）倍。

A. 96B. 40

C. 13.3D. 無(wú)法確定

該題屬水平3，“運(yùn)用化學(xué)守恒關(guān)系解決簡(jiǎn)單化學(xué)問題”。硝酸銨分解較為復(fù)雜，對(duì)學(xué)生來(lái)說難以自行寫出方程式，不得不通過“守恒”進(jìn)行解決。此處運(yùn)用的守恒關(guān)系應(yīng)當(dāng)涉及包括原子、電子等多個(gè)對(duì)象在內(nèi)的守恒關(guān)系，但由于寫不出具體方程式，則需利用質(zhì)量守恒結(jié)合題目括號(hào)中的信息直接判斷生成氣體的摩爾質(zhì)量;同時(shí)，由于問題指向在相同條件下的密度，因此需要理解氣體平均摩爾質(zhì)量與密度的關(guān)系，屬于簡(jiǎn)單化學(xué)問題，因此該題處在水平三——既有對(duì)守恒關(guān)系的自主判斷和綜合運(yùn)用，又有對(duì)化學(xué)問題的解決。

3 研究過程與結(jié)果

3.1 樣本選擇

兩輪試測(cè)及大樣本終測(cè)的樣本構(gòu)成如表2，抽樣過程采用了整群抽樣與隨機(jī)抽樣結(jié)合的方式。試測(cè)是在湖北省某重點(diǎn)高中進(jìn)行的，一輪試測(cè)隨機(jī)抽取了高二年級(jí)一個(gè)班級(jí)，二輪試測(cè)隨機(jī)抽取了三個(gè)年級(jí)各一個(gè)班的所有學(xué)生;大樣本測(cè)試在湖北省某重點(diǎn)高中及山西省某重點(diǎn)高中，抽取了兩所學(xué)校的高一、高二、高三分別一個(gè)實(shí)驗(yàn)班和一個(gè)平行班，共計(jì)12個(gè)班的學(xué)生。最終實(shí)發(fā)試題600份，回收有效試題543份。

3.2 數(shù)據(jù)分析

采用Winsteps3.72.3進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以檢驗(yàn)工具質(zhì)量（是否符合Rasch模型預(yù)期）;之后采用SPSS 22.0分析測(cè)試結(jié)果，以探求高中生化學(xué)守恒觀發(fā)展規(guī)律。

3.3 工具質(zhì)量檢驗(yàn)

工具已經(jīng)經(jīng)過了兩輪的試測(cè)，其中既包括廣泛的數(shù)據(jù)考察也包括深入的具體分析，并根據(jù)出現(xiàn)的不同問題做出了相應(yīng)調(diào)整，本身是基本符合Rasch模型的質(zhì)量要求的。當(dāng)把樣本量進(jìn)一步擴(kuò)大，工具是否依然能穩(wěn)定地保持良好質(zhì)量，需要進(jìn)一步檢驗(yàn)。因此大規(guī)模測(cè)試依然要根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行信、效度等的檢驗(yàn)，以此來(lái)確保研究的可靠性。

3.3.1 總體統(tǒng)計(jì)

如表3所示是通過軟件分析所得到的相關(guān)數(shù)據(jù)。將項(xiàng)目平均難度設(shè)置為0.00，得到的被試能力估計(jì)值為0.65，說明被試能力略高于整個(gè)測(cè)試的難度。但相比前兩輪試測(cè)可知被試能力的估計(jì)略有下降，這是符合期待的——大規(guī)模測(cè)試的樣本不再局限于各年級(jí)的實(shí)驗(yàn)班，而是下至高一普通班上至高三實(shí)驗(yàn)班（一般可認(rèn)為前者水平最低后者水平最高），因此被試整體的化學(xué)守恒觀水平一定會(huì)有所下降。被試的誤差和項(xiàng)目誤差分別為0.65和0.12，項(xiàng)目誤差非常低，被試的誤差雖然相比來(lái)說稍大但還是在可接受范圍之內(nèi)，也即整個(gè)數(shù)據(jù)的誤差較小，由此得出的結(jié)論將比較可靠。被試和項(xiàng)目的Infit及Outfit的MNSQ值分別為0.99，1.00，1.07和1.07，四個(gè)數(shù)字均非常接近理想值1.00;被試的ZSTD值（無(wú)論Infit還是Outfit）都非常接近理想值0，而項(xiàng)目的相應(yīng)值則與理想值稍有偏差，但都還處于比較合理的范圍之內(nèi)。被試的分離度為2.05，指的是最低水平和最高水平被試之間的差距，與前兩輪試測(cè)相比（分別為1.29和1.78）有進(jìn)一步的擴(kuò)大;項(xiàng)目的分離度也有所擴(kuò)大，考慮到此次的樣本更具代表性，如此的分離度更加接近真實(shí)值。被試數(shù)據(jù)估計(jì)的信度為0.81，比較接近理想值，且與前兩輪試測(cè)相比（分別為0.63和0.76）有進(jìn)一步的提高;項(xiàng)目的信度為0.99，非常接近理想值1。經(jīng)上述分析可知，工具的總體質(zhì)量指標(biāo)表現(xiàn)較好。

3.3.2 其他指標(biāo)

其他指標(biāo)指單維性、項(xiàng)目

被試對(duì)應(yīng)（懷特圖）、項(xiàng)目擬合等。單維性是整個(gè)測(cè)試非常重要的效度指標(biāo)，它能夠證明工具真的在測(cè)試該能力，而不是更多地受其他因素影響。測(cè)試的15個(gè)項(xiàng)目全部在單維性許可范圍之內(nèi)，證明測(cè)試的單維性良好。項(xiàng)目被試對(duì)應(yīng)是將項(xiàng)目難度與被試能力放在同一標(biāo)尺中進(jìn)行比較，從結(jié)果來(lái)看，各項(xiàng)目的難度和分布均勻分散、沒有扎堆，被試的水平分布基本符合“中間多兩邊少”的普遍規(guī)律。具體的項(xiàng)目擬合度上，除了極少數(shù)項(xiàng)目（S3和S6）外，大部分項(xiàng)目的ZSTD值都在許可范圍之內(nèi)，項(xiàng)目的誤差較小、點(diǎn)測(cè)量相關(guān)較高?？傊?，通過Rasch模型的數(shù)據(jù)分析軟件檢驗(yàn)，根據(jù)化學(xué)守恒觀水平編制的工具在各信效度指標(biāo)上表現(xiàn)良好，符合Rasch模型要求，研究工具可靠，測(cè)得的結(jié)果可用于進(jìn)一步的分析。

3.4 研究結(jié)果

3.4.1 年級(jí)差異整體分析

表4為三個(gè)年級(jí)化學(xué)守恒觀水平（Rasch模型定義下的，單位為logit分）的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果。高一、高二、高三三個(gè)年級(jí)的均值分別為-0.64， 1.00和2.22，化學(xué)守恒觀水平有較明顯的隨著年級(jí)上升而上升的趨勢(shì);整體的極小值出現(xiàn)在高一年級(jí)，為-4.97，極大值出現(xiàn)在高二和高三年級(jí)，為4.69，符合常規(guī)的認(rèn)知： 高一水平最低，高三水平最高，高二可能有部分學(xué)生接近或達(dá)到高三水平;整體的全距為9.66，說明能力分布比較廣，最大的全距出現(xiàn)在高二年級(jí)，也比較符合常理（高二屬三個(gè)年級(jí)的中間水平，上限可及高三的水平，下限可至高一水平）。

通過方差分析對(duì)比三組平均數(shù)差異的顯著性，以確定化學(xué)守恒觀水平是否與年級(jí)有關(guān)。表5的方差齊性分析結(jié)果顯示，Levene統(tǒng)計(jì)值的相伴概率（sig.）為0.32，大于顯著性水平0.05，因此可以認(rèn)為三個(gè)年級(jí)的方差具有齊性;F值為346.963，相伴概率0.032小于顯著性水平0.05，說明三個(gè)年級(jí)至少其中一個(gè)與其他有統(tǒng)計(jì)上的明顯差別，也有可能3個(gè)年級(jí)都有顯著差別。因?yàn)楦鹘M方差具有齊性，所以采用LSD檢驗(yàn)。

表6顯示，高一、高二和高三之間的兩兩比較的相伴概率均為0.000，說明具有顯著差別，即三個(gè)年級(jí)在化學(xué)守恒觀發(fā)展上具有顯著差異，有明顯的發(fā)展水平變化。

*均方差的顯著性水平為0.05

3.4.2 各水平的具體比較

通過計(jì)算各項(xiàng)目所對(duì)應(yīng)的難度值，可得到相同水平項(xiàng)目的平均logit分（水平1至水平4分別為-2.29、 -0.543、 0.815、 1.44），進(jìn)一步分析和劃分可得到各水平范圍對(duì)應(yīng)的logit分?jǐn)?shù)范圍，如表7。

根據(jù)不同化學(xué)守恒觀水平的分?jǐn)?shù)范圍，統(tǒng)計(jì)每個(gè)年級(jí)的水平分布，如表8。其中顯得“不合常理”的數(shù)據(jù)是合計(jì)的水平3比例過低。具體來(lái)看，主要是由于高二的分化現(xiàn)象突出造成的，其中既有學(xué)習(xí)程度比較好的達(dá)到水平4的學(xué)生，也有很多尚處在水平2的學(xué)生，反而水平3的人數(shù)相對(duì)較少;而高三學(xué)生已經(jīng)大部分都達(dá)到了水平4，水平3人數(shù)較少;高一學(xué)生中處在水平2的人數(shù)最多，只有約2%處在水平3，因此合計(jì)的總數(shù)據(jù)中水平3的人數(shù)明顯少于水平2和4。

4 研究結(jié)論與啟示

4.1 關(guān)于化學(xué)守恒觀測(cè)評(píng)的工具

以IRT的數(shù)據(jù)模型之一——Rasch模型為理論基礎(chǔ)，基于Wilson四基石測(cè)量框架、按照建立心理結(jié)構(gòu)模型→設(shè)計(jì)測(cè)試工具→試測(cè)→工具質(zhì)量檢驗(yàn)與調(diào)整→再試測(cè)的流程，進(jìn)行了測(cè)驗(yàn)工具的開發(fā)和完善。經(jīng)過兩輪試測(cè)和一次大樣本測(cè)試的考驗(yàn)，最終得到了在項(xiàng)目和被試信度、誤差、分離度、單維性檢驗(yàn)、項(xiàng)目被試對(duì)應(yīng)、數(shù)據(jù)模型擬合、點(diǎn)測(cè)量相關(guān)等多種數(shù)據(jù)指標(biāo)上符合模型預(yù)期的質(zhì)量良好的工具。

4.2 關(guān)于高中生化學(xué)守恒觀的發(fā)展特征

中學(xué)生化學(xué)守恒觀的發(fā)展水平隨年級(jí)發(fā)展有顯著差異。從研究結(jié)果看，高一至高三的發(fā)展水平變化并非勻速： 高一處在水平1向水平2的過渡階段（或者說平均水平大致介于水平1和水平2之間）;高二學(xué)生的分化比較明顯，一部分正在由水平3向水平4發(fā)展，但還有相當(dāng)于一部分可能由于微觀部分的知識(shí)遺忘、化學(xué)平衡的理解不足等原因?qū)е率睾阌^的穩(wěn)定性受到影響而處在水平2;高三學(xué)生已經(jīng)大部分達(dá)到了水平4。結(jié)合不同年級(jí)的教學(xué)方式進(jìn)行分析： 高一高二是新授課階段，往往以新知識(shí)的落實(shí)為重點(diǎn)，因此觀念的水平很大程度上受到知識(shí)多寡的影響，體現(xiàn)出不穩(wěn)定而在曲折中發(fā)展的特點(diǎn);高三是復(fù)習(xí)階段，學(xué)生通過鞏固和練習(xí)、知識(shí)的綜合應(yīng)用等提高了解決守恒問題的能力——發(fā)展了化學(xué)守恒觀。

4.3 關(guān)于化學(xué)守恒觀的教學(xué)思考

測(cè)試結(jié)果中有趣的一點(diǎn)是，在“電子轉(zhuǎn)移守恒”的考察中，高一學(xué)生的測(cè)試結(jié)果明顯優(yōu)于高二學(xué)生，此現(xiàn)象可以解釋為高一剛剛學(xué)過這部分內(nèi)容，而高二學(xué)生因長(zhǎng)久不接觸而產(chǎn)生了遺忘。但是，根據(jù)對(duì)化學(xué)守恒觀的剖析，其是一種基于事實(shí)而發(fā)展的抽象思維，是“不會(huì)遺忘的”、在腦中根深蒂固的存在，這樣的遺忘意味著知識(shí)對(duì)守恒觀水平的影響巨大。

對(duì)于化學(xué)守恒觀來(lái)說，隨著研究對(duì)象和守恒認(rèn)識(shí)過程的不斷變化，守恒思維隨之發(fā)展，其本質(zhì)是觀念在不同的情境中能夠得到應(yīng)用、應(yīng)用觀念解決不同情境下的守恒問題。從中應(yīng)當(dāng)獲得啟發(fā)： 學(xué)校教育要重視學(xué)生素養(yǎng)、觀念、能力的發(fā)展，教師教學(xué)時(shí)要把注意力放在真實(shí)、復(fù)雜情境中的問題解決，在問題解決的過程中發(fā)展思維、養(yǎng)成觀念，同時(shí)鞏固知識(shí)，這樣才能讓學(xué)生形成超越具體事實(shí)的、逐漸在頭腦中穩(wěn)定的守恒“觀念”。

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