基于考試數(shù)據(jù)的學(xué)生物理關(guān)鍵能力診斷

陳 峰 林 欽

借助認(rèn)知診斷的Q矩陣?yán)碚摵湍：龜?shù)學(xué)方法，挖掘考試數(shù)據(jù)背后的學(xué)科關(guān)鍵能力信息，能為有效診斷學(xué)生個體的核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力發(fā)展水平提供依據(jù)，避免盲目題海訓(xùn)練，實現(xiàn)減負(fù)增效。

一、關(guān)鍵能力診斷的理論依據(jù)

Q矩陣?yán)碚撌谴蟛糠终J(rèn)知診斷模型的基礎(chǔ)，該理論認(rèn)為，學(xué)科的認(rèn)知屬性與問題解決密切相關(guān)，將不可觀察的認(rèn)知屬性(如學(xué)科關(guān)鍵能力)與可觀察的試題反應(yīng)(如得分)聯(lián)系起來，為了解學(xué)生的關(guān)鍵能力發(fā)展?fàn)顩r提供了依據(jù)。Q矩陣的認(rèn)知診斷過程一般可以分成三步[1]：第一，假設(shè)在某次學(xué)科測試中有m個試題，n個學(xué)生參與測試，用1和0表示學(xué)生各題作答正確與否?？傻玫綄W(xué)生在所有試題上的項目反應(yīng)矩陣Rn×m。第二，假設(shè)所有試題涉及l(fā)個屬性，由學(xué)科專家分析試題，以確定各試題涉及(為1)或不涉及(為0)各屬性，形成對應(yīng)的關(guān)鍵能力關(guān)聯(lián)矩陣Qm×l。第三，借助矩陣乘法，結(jié)合學(xué)生個體考試成績，即可得到每個學(xué)生在各個屬性上的答對個數(shù)，由此估計學(xué)生在考試涉及的關(guān)鍵能力發(fā)展水平概率。

物理問題的解決往往需要多種能力的相互配合，不同能力在其中所起的作用也存在差異。如，物理試題經(jīng)常借助學(xué)生熟悉的模型考查學(xué)生的推理論證能力。由于是學(xué)生熟悉的模型，試題對建模能力的依賴度就比較低，而對推理論證能力的依賴度就比較高。Q矩陣?yán)碚撛趯嶋H診斷中存在兩方面不足：第一，試題涉及多個能力屬性的假設(shè)符合物理問題解決的過程，但物理問題解決對不同能力的依賴是有差異的，在物理關(guān)鍵能力診斷中需要修正能力關(guān)聯(lián)矩陣的算法?！?br>