化學發散性思維測量工具的開發與應用

李卓

發散性思維是創造性思維的主要組成部分，對化學發散性思維的研究可以加深對化學創造性教學的理解。開發了化學發散性思維的測量工具，確保其測量學質量合格之后，對258名高二學生進行了測試。結果顯示化學發散性思維能力不具有顯著的性別差異，但男生在流暢性和靈活性兩個維度的得分顯著低于女生；化學發散性思維能力與化學學業水平基本呈正相關，學困生的測試得分顯著低于中等生與學優生。建議在化學教學活動中多使用化學開放性題目，以發展學生的化學發散性思維，為不同學業水平的學生化學發散性思維能力培養提供了建議。

化學發散性思維；測驗編制；心理測量

創造性思維是公民應對21世紀新挑戰的關鍵素養，發散性思維是創造性思維的核心部分與重要預測因素。[1]隨著時代的發展，發散性思維受到越來越多的關注，學科教學活動也被賦予培養學習者發散性思維能力的期望。《普通高中化學課程標準（2017版）》提出：“鼓勵學生從不同角度分析和解決問題，培養學生的發散思維和創新精神。”[2]化學發散性思維是根據當前信息提取記憶系統中貯存的信息，并將信息通過不同的方向、角度和途徑重新組合而形成新的思想，從多方面探索、解決化學問題的思維。研究者雖然提出了多種培養化學發散性思維能力的教學方法，[3][4][5]但由于缺少可以準確探查化學發散性思維能力的手段，使得種種主張的有效程度難以檢驗。因此，有必要對化學發散性思維的測量進行探索。

1.1發散性思維與創造力培養

創造力一般被認為是產生新的（原創的、意想不到的）和適當的（符合條件的和有價值的）想法的能力。[6]創造性思維代表了創造性活動的思維過程，被認為是一種高階的認知活動，是提出有用的思想或產生新穎的產品的心理過程，也是引導社會發展的基礎。[7]發散性思維和聚合性思維辯證統一、有機結合，共同形成創造性思維的基礎。

發散性思維從不同的角度考量同一個問題，得出不同的答案，具有靈活、流動、可變、新穎、相對的特點。[8]聚合性思維是指基于已有經驗與知識，在解決問題的過程中，將大量的信息逐漸引導成一個邏輯序列，并從中得出邏輯結論的思維方式[9]。聚合性思維試圖尋求問題的正確答案，是一種有條件限制的收斂性思維，具有方向明確、穩定和服從的特征。如果只關注聚合過程而忽略發散，會導致思維僵化與貧乏；如果只關注發散過程而忽略聚合，會造成思維產物太過隨意，任意性過強，對解決問題于事無補，導致精力的浪費。

發散性思維和聚合性思維的發展都對創造性思維的培養有重要意義，然而在實際教育過程中，受到經驗性知識和規律的制約，孩子發散思考和想象的能力逐漸降低，傳統教育體制帶來發散性思維和聚合性思維發展不平衡的起源在于學習的負遷移和過于重視聚合性思維在認知活動中的作用而形成的功能固著。人們關注發散性思維的程度要遠低于關注聚合性思維的程度，因此，培養發散性思維能力是提升個體創造力的有力手段。

1.2發散性思維的測量原理

Guilford提出發散性思維測量的主要維度是生成想法的數量和質量，具體而言包括流暢性（想法的數量）、靈活性（想法的多樣性）、新穎性（想法的新奇性）三個特征。[10]研究者依據Guilford的思想設計了多種發散性思維測試的工具，如南加利福尼亞大學測驗和托蘭斯測驗等。[11]對這些工具的測量原理進行考察，發現相關測驗均使用開放性問題以引起被試的發散性思維，繼而從不同維度對被試的發散性思維成果進行考量，得到被試的發散性思維能力水平。

流暢性體現的是發散性思維產生想法的數量，反映了被試產生大量想法的能力，每個測試項目都試圖挖掘某種不同的能力或心理過程，通過查看被試的每一個反應，可以獲得關于被試心理功能的進一步線索。對于個體對給定任務所做出的反應來說，流暢性是最一致也是最容易操作的衡量標準。

靈活性又稱變通性，從信息加工過程的角度來說，發散性思維關注的重點是產生想法的過程，所生成的想法從一個概念轉向另一個，再轉向另一個概念，如此循環往復。靈活性即是指概念范疇的轉換，即想法從一個類別到另一個類別的轉移。靈活性分數代表一個人產生各種想法、從一種方法轉換到另一種方法或使用各種策略的能力。相對于流暢性分數而言，極高的靈活性分數可能是從一種方法跳到另一種方法并且無法堅持足夠長的時間來真正發展它的人的特征[12]

新穎性又稱獨創性，新穎性反映的是想法的非同尋常、偏僻及機智靈敏。具體來說，新穎性是指生成想法有多與眾不同或異乎尋常，可以通過基于李克特量表評分的主觀方法和基于頻率的客觀方法這兩種方式來進行評分。新穎性分數代表被試產生遠遠超出明顯、普通、平庸或既定的想法的能力，獲得高分需要延遲滿足或減少緊張的能力，通常表明一個人能夠在獲得解決方案方面做出巨大的精神飛躍，或者是走捷徑。[13]

發散性思維能力水平可以由三個維度得分的平均分來衡量。[14]由于三個維度的原始得分之間不具有可加性，因此需要將原始得分轉化為標準分數，以便進行運算分析。

化學發散性思維是發散性思維方式在化學領域的體現，本文從流暢性、靈活性與新穎性三個維度測量化學發散性思維能力。

2.1編制思路

測試反映的是被試的化學發散性思維情況，希望考察學生在解決開放性化學問題時思維活動的流暢性、靈活性和新穎性，并非化學學科知識的掌握情況。編制測試工具時，遵循以下兩個原則：①題目應要求被試從多層次、多角度思考以獲得盡可能多的答案，給化學發散性思維盡可能大的施展空間；②問題涉及到的知識范圍不應超出學生學過的內容，以最大限度排除知識對發散性思維的影響。

為此，本研究將解決測試問題所需的知識限定在初中學業水平，測試對象選擇高中生，可認為他們已經達到初中化學學業水平。經過廣泛搜集與改編，初步確定測試題目。請多位化學學科教學領域的專家審閱以保證測試卷的內容效度；再請經驗豐富的一線化學教師與課程與教學論（化學方向）的研究生試做，根據專家意見以及試做反饋修改文字表述，使其更符合高中生的心理特點。最終得到符合要求的題目共7個，示例見表2。

2.2評分規則

參考有廣泛影響力的評分方法[15]制定評分規則：在流暢性維度，由一名評分者計分，一個符合題目要求且不重復的答案計1分；在靈活性維度，由兩名評分者獨立對答案進行分類，每種分類計1分，兩名評分者打分的均值為靈活性維度的原始得分；在新穎性維度，本次測驗中出現頻率小于5%且大于等于2%的符合要求的答案記1分，小于2%的記2分。根據原始分在總體中的排名，將其轉化為標準分，七道題目某維度標準分的總和為該維度的得分（Z分數），將該得分按照T=100+20Z的計算公式轉化為對應的T分數，測試卷得分為三個維度得分的T分數的平均值。以測試卷得分作為衡量其化學發散性思維能力水平的依據。

2.3研究工具的測量學質量分析

為檢驗測評工具的質量，以上海市某校87名高中學生為樣本進行試測。利用一小時左右的時間，組織學生作答，最終回收測試卷87份，有效卷81份，其中男生32名，女生49名。測試完成之后，嚴格按照評分標準計分，使用IBM SPSS Statistics 23.0軟件對試題得分數據進行處理

經過計算得到測試卷的Cronbach's alpha系數為0.858，大于0.8，表明測試卷的內部一致性信度良好；各題目的靈活性維度得分的評分者間信度均大于0.7，代表研究工具的評分者間信度較高；各題目的區分度都大于0.4，說明測試卷適合進行大樣本的測驗研究。采用驗證性因素分析的方法處理最終收集到高中生化學創造性思維能力測試數據，結果顯示，KMO值為0.892，Bartlett卡方值為2519.655，p=0.000，遠小于0.05，滿足進一步因素分析的條件，三個因素的累積變異解釋變異量為67.156%（>60%），共同因子是可取的，驗證性因子分析得到各因子的載荷情況與本研究測試卷預設維度相一致，即說明測試卷能較好地從流暢性、靈活性、創新性這三個維度對學生的化學發散性思維能力進行探查，具有較好的結構效度。整套測試卷的難度水平為0.583，試題難度適宜。

以上海市某校高二學生為被試樣本，該校辦學規模大，學生人數多，生源涵蓋面廣，因此樣本有良好的代表性。以經過質量檢驗的測試卷為研究工具，學生獨立作答，完成后收集答卷。共回收測試卷275份，其中無效卷17份，有效卷258份，有效樣本率為93.8%。

收集答卷后，按照評分標準對回答情況從流暢性、靈活性、新穎性三個維度展開評估，得到三個維度的標準分以及測試卷總分。以S同學問題一的回答結果為例，簡要呈現評分過程。

【問題一】：兩個試劑瓶中分別裝有500mL無色澄清液體，已知一瓶為蒸餾水，一瓶為飽和食鹽水。如何鑒別兩瓶液體？

S同學對問題一有9個答案，見表3：

流暢性：9個答案都符合題目要求，計9分

靈活性：評分者一將9個答案分為5組，分別是①④，②⑨，③，⑤，⑥⑦⑧；評分者二也有5個分類，分別是①④，②③，⑤，⑦，⑥⑧⑨。靈活性得分為兩名評分者的給分均值，即5分。

新穎性：對問題一，258份答卷中符合題意的非重復答案有56個，總計出現905次。S同學的答案⑤在本次測試中共出現40次，答案⑨出現28次，兩個答案的出現頻率在5%到2%之間，得2分；答案⑧出現5次，頻率小于2%，得2分，S同學問題一的新穎性得分為4分。

將每道題目各維度原始分轉化為標準分，七道題目某維度標準分的總和為該維度的得分，將該得分按照T=100+20Z轉化為T分數，三個維度得分的T分數的均值為測試卷得分。S同學的測試卷得分為109，具體得分情況見表4。

將258名被試的測試得分情況導入SPSS 23.0軟件，進行后續處理。

258名被試的《化學發散性思維能力測試卷》得分總體情況如表5所示。

表5測試總分描述性統計

可以看出，258名被試成績總分的平均分＞中位數＞眾數，低分段的被試數量比較多。 頻數分布直方圖可以更明顯表現分數分布情況。以人數為縱坐標，樣本得分區間為橫坐標，繪制出如圖1所示組距為6、組數為8的頻數分布直方圖：

圖1 測試得分總體情況

自（92，98]得分區間以始，越趨近最高得分區間，相應的人數越少。258名被試的化學發散性思維發展水平有較大差別，以下對不同性別以及不同學業水平的被試群體之間的差異進行討論。

4.1 性別差異

將258名被試的測試總分按照性別進行描述統計，結果如表6所示。

表6 不同性別學生測試總分

測試的最低分（80）出現在男生中，男女生組中都存在最高得分（126）；男生組得分的標準差與極差均大于女生組。由此可見男生組的化學發散性思維水平離散程度高于女生組。女生組的平均值高于男生，為驗證此差異是否在統計學上顯著，對兩組測試得分進行獨立樣本t檢驗，結果顯示t=1.898，顯著性p=0.059＞0.05，證明被試樣本中男女生在測試總分上不具有顯著差異。

為探查化學發散性思維能力在各維度是否存在性別差異，對男女生在三個維度上的得分進行t檢驗，結果如表7所示：

女生組在三個維度的得分平均值都高于男生組。t檢驗結果顯示，男生組在化學發散性思維流暢性和靈活性兩個維度上顯著低于女生組（P值小于0.05）；在新穎性維度上不存在顯著的性別差異。

為探索流暢性和靈活性兩維度上性別差異存在的原因，通過計算尋找到在流暢性與靈活性兩個維度得分出現性別差異最顯著的第七題，隨機抽取男女生答卷各5份，結合答題情況進行定性分析。發現男生對題目給出回答的數量少于女生，導致男生的流暢性得分比女生低；較少的答案數量導致答案所屬類別也較少，使得男生的靈活性得分也低于女生；在新穎性維度，男生得分略微高于女生，有一名男生流暢性與靈活性得分偏低，但新穎性得分在10名隨機抽取的答卷中排名第一，可能的解釋是他將精力用在產生少量但精心設計的答案上了。

4.2 學業水平差異

以最近一次年級統考的化學成績作為學業水平分類依據，將被試分為“學優生”（前27%），“中等生”以及“學困生”（后27%）三組。其中化學成績排名為后27%（即第189名）有3人出現同分的情況，都歸為學困生組，因此學優生組的樣本量為70人，中等生組為116人，學困生組為72人。三組被試的測試卷總分如表8所示。

三組的平均分、最小值、最大值都表現出學優生＞中等生＞學困生的現象，這說明化學發散性思維能力與化學學業水平基本上呈正相關。

使用LSD事后多重檢驗法探查三組中的兩兩差異情況。結果顯示學優生與中等生測試得分的差異顯著性p=0.903＞0.05，表明學優生與中等生在測試總分上不存在顯著性差異；學優生與學困生、中等生與學困生測試得分的差異顯著性分別為0.002和0.001，小于0.05，說明學困生的測試得分顯著低于學優生與中等生。

為針對性提高不同群體學生的化學發散性思維能力，需要了解差異存在于哪一個維度。將三組學業水平不同被試的化學發散性思維各維度得分的均值繪制成圖2的直方圖：

可以看出，中等生的流暢性得分略微領先學優生，但靈活性與新穎性得分都稍遜學優生一籌。選取流暢性得分不高的3名學優生進行訪談，有同學認為“回答相近的答案沒有意思，不愿寫出更多的答案”這可能是導致學優生流暢性得分略低與中等生的原因之一。通常情況下，與流暢性得分負相關的較低靈活性得分與新穎性得分表示反應范圍狹窄，這可能是思維習慣僵化、知識和經驗不足或動機低下的結果。對具有代表性的中等生關于測試卷答題過程的訪談也證明，學生的某些思維習慣會對靈活性與新穎性得分產生負面影響。

學困生在三個維度的得分均值都低于另外兩組，與其他兩組差距最大出現在靈活性維度，靈活性是指概念范疇的轉換，即想法所屬類別的轉移，靈活性維度的得分可能受到流暢性得分的影響，一般來說如果產生想法的數量相對較少，那么想法所屬的類別也不會多，據此推測，“學困生”靈活性維度得分較低的原因可能是知識面較其他兩組更為狹窄。對三個維度得分進行LSD事后多重檢驗，結果顯示學困生化學發散性思維各維度得分都低于其他兩組，但僅在流暢性與靈活性兩個維度上存在統計學意義上的顯著差異。

5.1 化學發散性思維能力的群體差異

被試中男女生的化學發散性思維能力不具有顯著性差異，但男生在流暢性和靈活性兩個維度的得分顯著低于女生。以化學成績將被試分為學優生、中等生與學困生三類，結果顯示，化學發散性思維能力與化學學業水平基本呈正相關；學困生的測試得分顯著低于中等生與學優生；分維度來看，學困生與中等生、學優生之間的顯著差異存在于流暢性與靈活性兩個維度。

5.2化學發散性思維能力的培養策略

在傳統的封閉性化學習題解答過程中，學生很大程度是在復制他人設定的解題方法以尋找既定的、唯一的正確答案，思維缺少發散性，長此以往，不利于學生化學發散性思維能力的發展。與之相反，在化學開放性習題的解答過程中，學生可以探索問題的多個解決方向，其思維較少地受到限制。在對參加測試學生的訪談中發現，化學開放性題目還可以提升學生的化學學習興趣，很多學生表示喜歡測試卷中的題目并享受解題的過程，當找到他們滿意的答案時，便沉浸在成就感之中。因此，本文建議在化學教學活動中多使用化學開放性題目，以培養學生的化學發散性思維。

考察測試卷答題情況，發現大部分學困生由于對答題所需基礎知識的掌握非常薄弱，從而難以在化學問題解決過程中建立有效的概念搜索與遷移，造成對題目的反應數量較少，影響化學發散性思維的流暢性，并進一步導致對題目的反應所屬概念范疇的轉換程度極低，影響化學發散性思維的靈活性。對學困生而言，教師應以幫助其掌握基本的化學學科結構和化學學科知識為重點，只有擁有了足夠的思維材料，學生的化學發散性思維才有展開的基礎。

學優生和中等生在流暢性維度表現較好，為發展化學發散性思維的靈活性維度和新穎性維度，教師在教學活動中，選擇化學教學材料的來源范圍不應局限在化學課本，教學活動不應只發生在化學課堂與習題解答之中，教師應充分調動資源，幫助學生放寬眼界，使化學學習活動發生的范圍延伸到課堂、課本之外。在解決化學問題時，教師應有意識引導學生進行發散思維，要先有發散的過程，繼而分析所得想法的合理性與可行性，最后組織學生關注到想法的靈活性與新穎性。

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