基于認知診斷技術的素養測試題答題個性化分析

王鋒 王延 何曉云 陳雪榮

摘 ? 要?素養立意下的試題突出在真實情境下考查學生解決復雜問題的能力，試題融合了知識、技能、能力、方法、觀念等多維內容。在對學生答題分析中，借助認知診斷技術，應用屬性分解原理設計相關的診斷試題組;然后根據學生對診斷試題應答，以及相應認知訪談，分析學生在學習中存在的認知問題，從而進行個性化分析，為更好開展針對性指導提供可靠的依據。

關鍵詞?認知診斷 ?試卷分析 ? 核心素養 ?個性化教學

試題是教育教學重要的評價及反饋手段。在教學測評過程中，學生完成試題，教師在考后評卷，收集學生應試相關信息，了解學生的學業成就水平及存在的問題，并且對學生最近發展區有較準確的定位。但是當前教學中，一方面受題海思維的影響，考試更多關注數量，較多關注表面的分數指標分析，較少開展對學生應答情況個性化分析;另一方面，當前素養導向的試題注重真實情境，試題融合知識技能、學科能力及觀念方法等內容，具有較強的綜合性，給試題的正確分析帶來一定的難度。這類試題分析僅直接從卷面試題應答情況較難獲得有效的信息，造成試題分析不到位，不能較好地分析學生真實的學習水平。

一、基于認知診斷技術開展試題分析

認知訪談是一種用言語報告或提問的方式來揭示個體問題解決內部過程的方法。該方法以心理學研究中編碼特定性原則和記憶痕跡多成分理論為基礎，按照個體問題解決認知模型中的編碼與理解問題、提取相關信息、判斷與決策、反應過程等一系列環節進行針對性的提問或引導。認知訪談可以幫助研究者了解學生是如何解決問題并生成最終答案，深度分析學生思考模式，尋找學生個性化改進的突破口;還可用于判斷測試內容、學習材料、課堂提問等是否引發學生預期的認知活動等，為教師改進教學提供強有力的支撐，并最終落實到針對性地提升學生學習的質量[1]。

試題分析過程中，考查單一知識或技能目標的試題較容易根據題目應答對錯情況分析學生學習情況。但是，素養立意的測試題具有一定的綜合性，對這類試題的分析要考慮多種因素，然后綜合梳理，才能得出其本質原因。為更有效地對綜合性試題進行分解，深入剖析內在多種影響因素，筆者借助認知診斷屬性分析，對學生答題及特點進行分析。雖然素養立意測試題最后的目標指向是核心素養，但是這些素養并不是憑空考查，而是依托一定的知識、技能、學科方法，結合相關的情境進行考查。學生在應答過程中，其應答結果及質量可能受多種因素影響，如基本知識技能掌握不清晰，就談不上后續的答題;但當學生具有知識和技能，如果學生學科能力較弱也不能有效完整地解決問題;即使學生具備了知識技能，具備相關學科能力，但是學生試題答題效果也不一定理想，這可能還與學生解題策略、解題情緒等非智力因素有關系。因此，在試題分析中，應用認知診斷原理對這些可能問題逐一進行分析，逐一進行認知診斷，獲得較為科學的學生應答認知障礙分析，為后續學生個性化教學指導提供準確的依據。

二、應用認知診斷技術開展素養測試題分析的內容

應用認知診斷技術開展綜合試題分析，主要是在學生相關測試題評卷后，根據學生的相應試題答題情況，選擇所要分析的測試題相應的學生群體，針對測試題考查內容及命題特點，進行簡要的屬性分解，設計相應的診斷試題，開展相應的認知診斷測試分析。以廈門市某次初三化學質檢考試為內容，研究本次考試中探究題應答情況分析，簡要闡述開展認知診斷的操作過程及主要的內容。該初三化學市質檢考試中探究試題具體內容如下：

用圖1裝置（夾持裝置已略去）測定空氣中氧氣的含量。已知：①白磷的著火點為40℃;②帶刻度玻璃管從上往下讀數增大。

I.實驗步驟

（1）檢查圖1裝置的氣密性：往圖1裝置管B中加適量的水，塞緊管A上端的橡膠塞，調整帶刻度玻璃管的高度，使管B內液面高于另一側液面，過一段時間，當觀察到現象_____，說明裝置氣密性良好。

（2）如圖2所示，將稍過量的白磷放入燃燒匙，塞緊橡膠塞，調整管A與管B內液面于同一水平線，讀取帶刻度玻璃管內液面讀數V0.

（3）用激光筆點燃白磷，可觀察到管A內現象是_______，待冷卻至室溫，調整管A與管B內液面處于同一水平線，讀取管A內液面讀數V1（如圖3所示）。

（4）如圖4所示，打開管A上端橡膠塞，將管A位置下移，管B上移，至管A中充滿水，立即再塞緊上端橡膠塞，調整管A與管B內液面處于同一水平線，讀取管B內液面讀數V2.

Ⅱ.數據記錄與處理

（5）某次實驗記錄數據如下表，請根據數據計算并填寫表中空格。

重復3次實驗，計算出空氣中氧氣含量的平均值。

Ⅲ.實驗評價

（6）與教材實驗（裝置見圖5）比較，本實驗的優點是_______（寫一條）。

? ? ? ? 以上試題是初三化學考試中以“空氣中氧氣含量測量”為主要內容的經典探究試題。化學探究題重點考查化學學科核心素養之一的“實驗探究與創新意識”素養。本題考查了對課本中有關空氣中氧氣含量測量實驗的遷移應用，融合了真實的實驗探究情境，重點考查了應用化學原理測量氣體組成的初步定量實驗能力。本題是一道綜合試題，涉及了多維度目標內容。對于在本題答題得分率較低的學生，不能簡單認為學生相應學科能力水平或素養水平就為零。學生在答題過程中可能存在多種因素，導致不能形成較恰當的解決問題思路，不能較全面準確地進行解題。只有對學生各種問題進行分析，才能了解學生真實學習情況，教學中才能對癥下藥，后續教學才有針對性。對于學生答題分析可以從以下幾個方面開展（假設選取本題得分率較低學生作為診斷對象群體）。

第一環節 ?采用試題診斷

診斷題如下：

（1）如何檢查如圖6裝置的氣密性？如何檢查如圖7裝置的氣密性？

（2）如圖8所示裝置為測定空氣中氧氣含量裝置。

說明：學生要完整正確解答以上質檢探究題，必須能理解空氣中測定氧氣實驗原理，實驗過程中應用到空氣及氧氣性質相關知識，以及實驗過程涉及的相關實驗技能。對學生的雙基類問題分析采用以上診斷題組：第（1）題是對試題中涉及到的氣密性檢驗進行實驗技能認識診斷，其中第一個問題是對最簡單的氣密性檢驗知識進行診斷，第二個問題是對氣密性檢驗技能進行應用。兩個問題采用遞進式，在第一問題答對的情況下再進行第二個問題的診斷。第（2）題是對本題涉及的空氣中氧氣測定實驗中相關的知識及實驗基礎進行認知診斷。在對學生進行以上認知診斷過程中，主要有兩種情況：一種情況是以上簡單的基礎知識和技能都存在缺漏，那就更談不上應用。如果學生存在這種問題，教學中對于這類學生后期補救教學即是推送相關的知識及相關技能訓練。另一種情況是學生能較熟悉地完成以上試題的答題。如果是這種情況，就需讓這類學生進行下一個環節的認知診斷。

第二環節 ?采用等值副本試題診斷

診斷題如下：

利用如圖9所示裝置測定空氣中氧氣含量（兩支玻璃管內徑相同）。實驗前K1、K2、K3均已關閉。左管中燃燒匙盛有足量白磷，右管盛有水。

I.光照引燃白磷;

II .待白磷熄滅，冷卻，打開K2，至液面不再變化，右管中液體的高度為h1。

回答問題：

（1）打開K2，右管中液面下降，原因是____;

（2）計算空氣中氧氣體積分數的表達式為____（用h0、h1表示）。

說明：以上診斷題是建立在第一環節診斷的基礎上，學生具備相關的知識基礎的前提下完成的。本題與原試題具有相對等值的能力水平（假設本診斷題必須和原試題一樣都是學生陌生的情境）。原試題和本診斷題都是考查應用空氣中氧氣測定實驗原理進行在新情境中解決問題的能力。診斷分析主要有以下兩種情況：一種情況，如果不能較好地完成以上診斷題，說明學生確實在能力方面還較為欠缺，對于掌握了基本知識和技能，但是不能很好地進行遷移應用于新情境解決問題的情況，教學中必須重視對這類學生開展能力導向的教學。另一種情況，如果學生能較好地完成以上診斷題，說明學生應該具備本試題所考查的目標要求。但是在考試中不能順利地應用這些知識能力，可能還存在其他認知障礙的問題。為進一步了解這類學生的認知問題，對學生還要進行下一個環節的診斷。

第三環節 ?采用訪談診斷

前面兩環節的診斷都是基于測試題的診斷，更多是基于智力背景的認知診斷，第三環節的診斷更多是針對認知策略及非智力因素開展。第二環節的診斷采用的是認知訪談的形式，如果是針對大規模診斷對象的共性問題，可以采用問卷調查的形式，整體效率會較高。談話法具有良好的靈活性和適應性， 能夠勘查學生的深層思維，是診斷學生對某些知識點的理解、揭示錯誤概念的一種最佳方法。

為了更好地開展這一環節的診斷，訪談者應充分了解訪談技術，訪談時要做好心理調控， 營造一種平等、民主、坦誠、和諧的氛圍，讓受訪談學生能自由地與訪談者進行較深入溝通。訪談者在訪談之前應做好訪談的準備：對訪談學生有較深入地了解，并掌握了以上兩個環節的診斷信息，準備好相關訪談。提綱的核心是需要了解哪些內容，所要訪談的問題要簡單明了，易于回答[2]。 認知訪談的主要內容有以下幾點。

（1）化學學科的學習態度

這一環節訪談診斷的重點了解學生關于化學學科的學習態度。學習態度是決定學習質量的前提條件，是其他訪談內容的基礎。學生的學習態度是否積極影響其整卷的答題質量。訪談開始時，通常不要直奔主題，不要讓受訪者（學生）一下子產生防備和緊張心理，需一些過渡性的語言說明，起到緩沖作用，能較好地拉進與學生距離。如果是陌生的訪談者，可簡單自我介紹，說明自己是哪一學校的老師;介紹這次診斷訪談的目的，主要幫助受訪者更深入地了解學習中的問題，幫助受訪者解決各種困惑，提升學習質量。然后，讓受訪者簡單介紹自己的情況，這一過程中注意捕捉受訪者對學科學習的態度、對受訪學科教師的接受程度（如果受訪者在自我介紹中沒有談及這些內容，可抓住一些適當時機讓受訪者談這兩方面內容）。如果是與受訪學生熟悉的訪談者，應更深入地了解學生近期的學習態度變化。在訪談過程中，也會遇到對學科學習態度較為逆反的受訪者，有些受訪學生較難溝通，應充分做好鋪墊，做好心理疏通工作。

（2）應試心理狀況

應試心理是影響受訪者解決問題進程及解決問題質量的重要因素。如果受訪者存在不良的心理情緒，會干擾受訪者解決問題甚至嚴重防礙受訪者解決問題的過程。通過了解學生的臨時應試心理狀況，了解對本次考試整體的心理感受和體會，重點是學生的應試信心。有的受訪學生在解決問題后，很有成就感，他們有挑戰困難的勇氣，這些學生的應試心理較為積極樂觀，有良好的應激反應，在訪談過程中要多加肯定，適當地進行優化指導;有的學生對某種類型試題具有莫名的恐懼感，解題時沒有深入分析題目內容就直接放棄，對于這類學生應了解并解決其學習過程中的問題，讓其了解相應類型題的特點，加強針對性訓練鞏固。

（3）學生的整體解題策略

解題策略就是對解題思路及解題過程能進行自我規劃并進行自我調控，包括試題的整體命題特點適應程度，做題時的整體規劃，面對難題的成功把握程度以及調整應對的靈活程度。在具體的訪談上，可以從學生對試題的分析入手，試題主要要考查什么問題，要用到哪些知識;在這一基礎上，了解受訪學生的解題過程規劃，每一解題步驟應關注哪些條件。有的學生遇到問題沒有進行有效的評估，導致時間上安排不合理，最后影響了其他題目的解題時間及解題質量。對于這類學在后續教學應重點進行應試策略的指導及訓練。有的學生“一條路走到黑”，沒有靈活的解題方法，對于這類學生在后續教學中應重點訓練開放性思維，讓學生學會聯系相同類型問題解決方法，學會在具體情境中進行遷移。

（4）試題錯答的歸因分析

影響學生解決問題的原因可能是單一影響因素導致的，也可能是多方面因素共同作用導致的，特別是以素養立意為目標的測試題，它需要綜合應用各種策略及較多知識內容進行解決。訪談者應該在收集前面信息的基礎上進行綜合分析、判斷、歸納，概括出錯答的主要原因。訪談者對前面測試題與原試題中整體內容和重合內容進行解釋。在此基礎上，讓學生回憶并分析原試題的答題心路歷程，與學生一起分析答錯的主要問題—可能存在審題獲取信息偏差，可能存在解題方法錯誤，可能存在應用知識解決問題的能力較為欠缺，可能存在表達能力較為欠缺等問題。后續教學中，再根據不同錯答原因，采取不同針對性措施，及時糾正相應問題。

訪談基本按以上四個方面內容開展，但是可以根據受訪者及受訪氛圍靈活推進。訪談者一定要從學生實際情況出發，基于促進學生發展的目的開展相關訪談診斷工作，需收集客觀的、不帶偏見的事實材料，以正確把握學習者知識狀況以及技能水平。最后訪談者要根據訪談的內容及受訪談者反饋進行判斷分析，概括出其產生問題的主要原因，并與受訪者一起研究補救問題的措施。

總之，當前重視素養立意的命題理念能較好促進并引導教育教學改革。面對這種變化，如果試題的評析及考后質量分析停留在原有技術層面進行，就很難讓測試發揮應有的作用。教師在教學中應正確把握學科核心素養的命題特點，應用認知診斷相關技術，科學地開展素養測試題考后分析，才能有效地分析學生存在的問題，為指導學生開展個性化學習提供依據，有效地發展學生核心素養，有效地推進核心素養教學改革。

參考文獻

[1] 許瑜函，朱虹，楊向東.認知訪談在教育研究和實踐中的應用[J].教育發展研究，2013（08）.

[2] 丁偉，王祖浩.化學學習的診斷[J].上海教育科研，2008（01）.

[作者：王鋒（1975-），男，福建漳州人，福建省廈門市教育科學研究院基礎教育教學研究室高級教師/教研員，碩士;王延（1986-），女，山東省榮成人，福建省廈門市第六中學二級教師，碩士;何曉云（1981-），女，福建漳州人，福建省廈門市第十一中學一級教師/教研組長，碩士;陳雪榮（1991-），女，福建龍海人，福建省廈門市第五中學教師，中學二級，碩士（在讀）。]

【責任編輯 ? 郭振玲】