課堂教學中核心問題設計有效性評價工具開發及應用研究——以初中化學為例

高俊明，鄭長龍，武曉婷

(1.東北師范大學 化學教育研究所，吉林 長春 130024； 2.烏魯木齊市第九中學，新疆 烏魯木齊 830011)

問題設計的有效性在課堂教學中起著舉足輕重的作用，但是多數教師在教學設計中并沒有給予足夠的重視。當前教育中普遍存在著“問題設計沒有重點，教師將所有的內容都細化為問題，導致問題承載的思維容量最小化，沒有探究價值” 等問題[1]23。“課堂教學中有效提問應具有下列特征：較高的知識關聯度，較好的目的預設性……”[2]84目前已有的研究主要集中在問題設計的策略和原則上，使用的研究方法也基本是定性研究。本研究采用定量分析的方法，試圖開發出一個科學態的評價工具，對課堂教學中核心問題設計的有效性進行評價。

通過文獻梳理發現，問題的有效性評價集中在問題的內容和作用兩個維度:對問題內容維度主要關注問題的科學性、針對性、多元性和難度；對問題作用維度主要關注鞏固知識、引發興趣、培養能力和反饋信息等。在大量閱讀相關文獻并進行教師訪談的基礎上，得出了含有12個題項的核心問題設計有效性評價初量表，經課堂觀察測試、課題組內討論之后，優化為7個題項，進一步與教學一線專家型教師進行交流研討，經過反復修訂,最終確定了初量表。 然后由研究人員結合課堂實錄并觀察樣本課錄像，使用確定的初量表進行打分，取平均分為最終數據，進行統計、整理。利用SPSS22.0軟件對打分數據進行主因素分析、探索性因素分析、信度和效度檢驗，確定最終量表并進行維度劃分和命名。利用多元線性回歸分析建立回歸方程，確定各維度對核心問題設計有效性的貢獻權重。最后利用聚類分析、判別分析將課堂核心問題設計有效性的評價劃分為不同的等級。

一、核心問題設計有效性的定性表征

(一)樣本選取與項目分析

為了研制科學有效的評價量表，本研究選擇了6節初中化學課作為研究樣本，其中3節示范課和3節常態課，包含了初中化學“概念類”、“原理類”以及“實驗探究類”三類典型內容。本文首先根據課堂教學系統的CPUP模型對課堂教學結構進行劃分，確定了所有的板塊系統(PS)、單元系統(US)和基元系統(PrS)[3]3。把在單元系統中起到統領每個教學行為鏈(IBC)作用的問題定義為核心問題，在此基礎上找到本節課所有的核心問題進行編碼和評價。具體樣本組成如表1所示。

表1 樣本 IBC數量與所屬課型分布情況

量表采用李克特6點評定法記分(如表2所示)。6表示“非常同意”，5表示“同意”，4表示“稍微同意”，3表示“稍微不同意”，2表示“不同意”，1表示“非常不同意”。通過項目分析，對量表中的7個題目進行高低分組獨立樣本t檢驗，發現這些題目均達到了P<0.05 的顯著性水平，具有較高的鑒別能力。

表2 課堂教學核心問題設計有效性評價量表

(二)因素分析

1.探索性因素分析與驗證性因素分析

本研究采用主成分分析與方差最大旋轉法對7個題目的數據進行探索性因素分析。Bartlett’s 球形檢驗χ2=262.194(df= 21)，P<0.001，說明變量間有較強的相關性，KMO值為0.847，表明變量間的偏相關較強，適合進行因素分析。

用主成分分析法抽取特征根大于1的因素，經方差最大旋轉法，從7個題目中抽取出2個因子，與理論預設一致。經過探索性因素分析(如表3所示)發現，題目1、2、3的負荷在一個因子上，表示的是核心問題的內容設計維度(F1)，解釋了16.20%；題目4、5、6、7的負荷在一個因子上，表示核心問題的功能設計維度(F2)，解釋了56.66%。兩個因子的總解釋率為72.86%，超過了50%，說明它們對核心問題的有效性具有較強的解釋能力。此外，所有題目的因子載荷值均介于0.56—0.90之間，均超過了0.50，表明題目具有良好的收斂效度。

表3 評價量表的維度與因子載荷值

運用AMOS 17.0進行驗證性因素分析，發現經探索性因素分析所構建的二因素模型的絕對適配度指數RMSEA值是0.000，小于0.05，GFI、AGFI值大于0.9；相對適配指數中的NFI=0.954，RFI=0.926，IFI=1.002，TLI=1.003，CFI=1.000均大于0.9；簡約適配度指數χ2/df=0.961<1。這些擬合指數表明二因素模型與實證數據擬合程度非常理想，也表明經探索性因素分析所構建的二因素模型具有良好的結構效度。

2.信度檢驗和效度檢驗

本文采用科隆巴赫α系數值來表示該評價量表的內部一致性信度(如表4所示)，核心問題設計有效性評價量表的總信度值為0.870，表明使用該評價量表在評價核心問題有效性總體上具有很高的可信度。另外，該量表中核心問題內容設計維度的信度值為0.750，核心問題功能設計維度的信度值為0.891，表明在評價核心問題有效性上兩個維度均具有良好的可信度。

表4 評價量表中各維度之間的相關程度及信度值

注：**表示具有顯著的相關性。

本文采用了皮爾森相關系數來表示該評價量表的內部區分度，核心問題內容設計維度和核心問題功能設計維度之間的相關系數為0.550，是中度正相關程度，且達到了顯著性水平(P<0.05)；此外，核心問題內容設計維度、核心問題功能設計維度分別與總量表之間的相關系數為0.779和0.952，分別屬于中度正相關程度和高度正相關程度，且均達到了顯著性水平(P<0.05)。

二、核心問題設計有效性的定量表征

對核心問題設計有效性進行定量表征，主要是對核心問題的內容設計維度和功能設計維度對整體設計有效性的影響程度分析。采用與定性表征相同的方式重新選擇72個IBC，保證樣本的數量大于題項的10倍，由評分者對核心問題設計有效性分別進行評分，取平均值作為最終數據進行分析。因此，本文以專家對核心問題設計的有效性分值作為預測變量，以核心問題的內容設計和功能設計為解釋變量，建立多元線性回歸模型為：Ef核心問題設計=b0+b1F核心問題內容設計+b2F核心問題功能設計。

表5 多元線性回歸模型b

注：a解釋變量：(常數)，核心問題的內容設計，核心問題的功能設計；b預測變量：核心問題設計的有效性。

根據表5結果可知，復相關系數(0.956)、決定系數(0.914)、校正決定系數(0.912)均接近1，表明該回歸模型擬合程度較好。回歸方程的F值檢驗和回歸系數的t檢驗均達到了P<0.01的顯著水平。兩個解釋變量的回歸系數也均達到了P<0.01的顯著性水平。對該回歸模型進行正態性、異方差檢驗和自相關檢驗，各項指標均符合要求。因此，該回歸方程以及參數檢驗結果均具有顯著性意義，線性回歸方程為：

Ef核心問題設計= 0.156 +0.356F核心問題內容設計+0.616F核心問題功能設計

因此，也可進一步得出結論，核心問題設計的有效性是由核心問題內容設計和核心問題功能設計兩個因素影響的。

三、核心問題設計有效性的水平表征

(一) 聚類分析

本文利用對核心問題設計的有效性分值作為聚類變量，通過K-均值聚類方法，確定核心問題設計的有效性的等級邊界值，即高水平組、中水平組和低水平組。根據方差分析結果可知，三個分類等級之間有著明顯的差異性。

表6 各個水平樣本數

表6是以Ef核心問題設計作為聚類變量，根據聚類結果和邊界值可知，低水平組：Ef核心問題設計≤3.5，24個觀測量，占總體比例為31.57%；中水平組：3.6

(二)判別分析

根據聚類分析確定的分類數據進行逐步判別分析，進行回代檢驗，用來驗證分析結果的合理性。為了保證結果的科學性，判別函數分別以核心問題內容設計和核心問題功能設計兩個維度作為判別變量[4]1-7。逐步判別結果(如表7所示)表明，以這兩個維度作為變量對判別的貢獻是顯著的。

表7 分類函數系數

分類函數可以將觀察值分類，分類時采用Fisher方法稱為Fisher的線性判別式函數。觀察分類時，把每個觀察值代入三個群組的分類函數中，以分類函數值的大小來確定分類水平。三個群組的分類函數為：

第一群組分類函數：F高水平=26.566×F核心問題內容設計+27.698×F核心問題功能設計-122.290

第二群組分類函數：F中水平=23.760×F核心問題內容設計+24.777×F核心問題功能設計-98.052

第三群組分類函數：F低水平=18.834×F核心問題內容設計+18.148×F核心問題功能設計-57.563

表8 逐步判別回代結果

注：a.84.2% 正確分類的原始分組個案。

由表8可知，從分類結果摘要表之對角線為正確分類的個數，其余為錯誤分類的個數。以高水平而言，15個觀測值，14個觀測值預測正確，1個錯誤，中水平37個觀測值,31個觀測值預測正確，6個錯誤。低水平的24個觀測值,19個觀測值預測正確，5個錯誤。全體總預測率為84.2%，說明區別命中率較高。

通過聚類分析和判別分析可知，等級水平的劃分還是比較合理的，課堂核心問題設計有效性的水平等級可以劃分為高水平、中水平、低水平三個等級(滿分為5)，等級邊界值為3.5和4.4。核心問題設計有效性等級劃分為：

低水平組：Ef核心問題設計≤3.5；

中水平組：3.6

高水平組：Ef核心問題設計≥4.4。

四、核心問題設計有效性的應用研究

新手教師和成熟教師在教學基元系統有效性上存在顯著性差異，成熟教師的有效性程度高于新手教師[5]5。在核心問題設計方面是否也有這樣的規律呢？應用本量表對東北師范大學附屬中學初三化學常態課進行評價，選取了8節課，其中新手型教師授課4節，成熟型教師授課4節，樣本課型的選擇包括概念原理、元素化合物以及實驗探究。筆者在8節課當中選取了82個IBC作為研究樣本，教學行為鏈與所屬課型的關系如表9所示。

表9 樣本 IBC數量與所屬課型分布情況

(一)新熟手教師課堂教學核心問題設計水平分布情況

通過對比可以發現：核心問題設計有效性的水平分布情況，新手型教師的水平等級主要分布在中等水平和少數的低水平。例如新手型教師Z，本節課共有10個核心問題，其中有5個核心問題設計的水平是中等水平，3個核心問題設計的水平是高水平，2個核心問題設計的水平是低水平。成熟型教師核心問題設計有效性的水平基本在高水平上，例如成熟型教師L的常態課中出現了11個核心問題，其中8個核心問題的設計是高水平，3個是中水平的。從核心問題設計水平等級穩定性的角度上分析，新手型教師與成熟型教師都有波動，相對而言新手教師問題設計水平的波動性較大，在低水平和中水平中波動，偶爾也存在出現高水平的情況，成熟型教師的穩定性較大，基本在高水平與中等水平上波動。綜合以上數據分析可以得出這樣一個結論：成熟型教師課堂核心問題設計的有效性水平高于新手型教師。由此可以推斷，在核心問題設計有效性方面，新手型教師可以通過不斷訓練，向成熟型教師不斷學習是能夠提升的。

(二)新手型教師與成熟型教師課堂教學核心問題設計有效性的差異分析

在82個研究樣本中，將新手型教師設計的40個樣本編為第一組，另外成熟型教師設計的42個樣本編為第二組，對二者的得分情況做獨立樣本T檢驗。

1.課堂核心問題設計有效性的總體情況

對每個樣本的總分按照新手型教師和成熟型教師做分組的組統計發現，在常態課中，新手型教師的平均總分為27.50，成熟型教師的平均總分為31.21。進行獨立樣本t檢驗說明成熟型教師與新手型教師在核心問題設計的有效性上存在顯著性差異，成熟型教師在核心問題設計的有效性上高于新手型教師(如表10所示)。

表10 獨立樣本檢驗(總體情況)

2.課堂核心問題設計維度之間的差異情況

由表11可知，新手型教師在核心問題內容設計的有效性維度上平均總分是13.63，成熟型教師的平均總分是13.86，成熟型教師略高于新手型教師，分數相差0.23。在核心問題功能設計的有效性維度上，新手型教師的平均總分是13.88，成熟型教師的平均總分是17.36，成熟型教師遠高于新手型教師，二者的分數相差3.48。

表11 組統計(總體情況)

另外，通過獨立樣本t檢驗發現：新手型教師與成熟型教師在核心問題內容設計的維度上不存在顯著性的差異，新手型教師與成熟型教師在核心問題功能設計的維度上有顯著性差異，成熟型教師要好于新手型教師(P=0.000<0.05)。

3.課堂核心問題設計各個題項之間的差異情況

通過獨立樣本t檢驗發現，除了題項1以外均有顯著性差異，其他題項成熟型教師均好于新手型教師(具體見表12)。

表12 評價量表中各題項差異情況

五、結論與建議

(一)結論

筆者通過文獻梳理、教師訪談、課堂觀察優化，利用SPSS22.0、AMOS17.0分析軟件進行定性分析得到了信度效度都較高的評價工具，用于評價課堂教學中核心問題設計有效性。量表共設七個題項，分為核心問題內容設計和核心問題功能設計兩個維度。利用定量表征分析，建立了核心問題設計有效性評價的回歸方程。利用水平表征分析，把核心問題設計有效性劃分為高水平、中水平和低水平三個層次。

為了檢驗量表的實用性，筆者又進行了新手型教師與成熟型教師對比的實踐應用研究。發現新手型教師與成熟型教師在核心問題設計的總體得分上存在顯著性差異，在課堂核心問題內容設計維度上沒有顯著性差異，而在課堂核心問題功能設計的維度方面存在顯著性差異。另外除了題項1沒有顯著性差異以外，其他的題項都具有顯著性差異并且成熟型教師好于新手型教師。

(二)建議

基于以上結論，對新手型教師提出如下建議：

首先，新手型教師要提高課堂教學設計中核心問題設計的意識。不僅要針對教學內容設計提問，讓問題適合學生的知識基礎；而且更重要的是針對提問功能進行設計，以便于順利達成教學目標。有效問題設計要保證預設與生成的統一，要關注學科思想和方法，要促進學生的思維發展[6]5。

其次，新手型教師要規范對問題內容的表述。語言表達要準確，不能有科學性錯誤；語言表達還要明確，不要讓學生產生歧義以致無所適從。

再次，新手型教師要重視問題設計的情境。盡量設計出帶有認知沖突的問題，能夠引發學生的好奇心，激發學生繼續學習的興趣；新手教師應該盡量將學科知識與日常生活聯系起來，從學生熟悉的場景入手，激發學生的學習動力，激發學生的參與熱情。

最后，新手型教師設計的核心問題要有一定的思維含量。讓每個問題所涉及的觀點與內容都能引發學生的深度思考，讓學生有質疑的勇氣，能獨立、主動地以懷疑和好奇的態度開展思維[7]66。教師應該加強認知理論的學習，了解學生的認知心理，多途徑激發學生學習興趣[8]48，培養學生看待問題的觀念從理解層面上升到問題解決層面，培養學生在面對復雜陌生的問題時，快速找出最好最有效的方法。