基于DINA模型的高中離子反應(yīng)認(rèn)知診斷研究

宋倩雯 李猛 常鎖成 謝俊

摘要：基于DINA認(rèn)知診斷模型，對(duì)高一化學(xué)離子反應(yīng)進(jìn)行認(rèn)知診斷研究。研究結(jié)果表明：離子反應(yīng)7個(gè)認(rèn)知屬性和屬性間層級(jí)關(guān)系是合理的，基于Q矩陣?yán)碚摼幹频碾x子反應(yīng)認(rèn)知診斷試卷診斷效果較好，學(xué)生的認(rèn)知屬性掌握模式和掌握概率有差異，掌握模式比分?jǐn)?shù)更能診斷學(xué)生的認(rèn)知情況?；诖?，對(duì)當(dāng)前高一化學(xué)教學(xué)提出了合理建議。

關(guān)鍵詞：離子反應(yīng); 認(rèn)知診斷; DINA模型

文章編號(hào)：1005-6629（2021）08-0021-07

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問(wèn)題的提出

Mislevy（1993）指出，測(cè)試?yán)碚摰陌l(fā)展可以分為兩個(gè)階段：標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試?yán)碚摵托乱淮鷾y(cè)試?yán)碚?。?biāo)準(zhǔn)測(cè)試?yán)碚摰闹攸c(diǎn)是考試成績(jī)的結(jié)果，認(rèn)為分?jǐn)?shù)相同的學(xué)生能力水平是相近的。但同一分?jǐn)?shù)的學(xué)生，其認(rèn)知結(jié)構(gòu)、加工技能、認(rèn)知策略或知識(shí)狀態(tài)往往不同，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試?yán)碚摬荒苓M(jìn)一步提供隱藏在分?jǐn)?shù)背后的心理內(nèi)部加工過(guò)程、加工技能、認(rèn)知結(jié)構(gòu)、知識(shí)結(jié)構(gòu)的信息[1]。因此，新一代的測(cè)試?yán)碚搼?yīng)運(yùn)而生。心理學(xué)家在認(rèn)知心理學(xué)和心理計(jì)量學(xué)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了具有認(rèn)知診斷功能的心理計(jì)量學(xué)模型，它可以挖掘出考試成績(jī)背后的知識(shí)結(jié)構(gòu)、加工技能和認(rèn)知過(guò)程，并做出更準(zhǔn)確和詳細(xì)的診斷和評(píng)估[2]，為教師有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)補(bǔ)救及開(kāi)展因材施教提供指導(dǎo)。

離子反應(yīng)是學(xué)生進(jìn)入高中化學(xué)學(xué)習(xí)的首個(gè)重要的理論知識(shí)，這一節(jié)的內(nèi)容概念多、抽象且理論性強(qiáng)，是元素化合物、弱電解質(zhì)的電離、鹽類的水解等后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，也有助于發(fā)展學(xué)生的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”和“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》倡導(dǎo)“教、學(xué)、評(píng)”一體化，在教學(xué)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展[3]。

DINA模型（Deterministic Inputs，Noisy and Gate Model）是由Junker和Sijtsma于2001年開(kāi)發(fā)的一種認(rèn)知診斷模型，是在規(guī)則空間模型基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，適用于對(duì)0、 1計(jì)分的項(xiàng)目測(cè)驗(yàn)進(jìn)行認(rèn)知診斷。該模型可以對(duì)學(xué)生的認(rèn)知屬性掌握模式和掌握概率進(jìn)行診斷，通過(guò)診斷結(jié)果有針對(duì)性地改進(jìn)教學(xué)，同時(shí)為高中化學(xué)教學(xué)評(píng)價(jià)手段提供新思路?；谡J(rèn)知診斷中的DINA模型，開(kāi)展離子反應(yīng)的認(rèn)知診斷研究，有助于結(jié)構(gòu)化教學(xué)，結(jié)構(gòu)化是實(shí)現(xiàn)知識(shí)向素養(yǎng)轉(zhuǎn)化的有效路徑，突破教學(xué)重難點(diǎn)，使學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)化知識(shí)，發(fā)展其學(xué)科核心素養(yǎng)。診斷結(jié)果可以幫助教師了解每個(gè)學(xué)生對(duì)離子反應(yīng)的認(rèn)知情況，為教師進(jìn)行補(bǔ)救性教學(xué)提供參考;學(xué)生也可以根據(jù)診斷結(jié)果了解自己對(duì)離子反應(yīng)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，根據(jù)自己的情況進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練，提高學(xué)習(xí)效率。

2 確定離子反應(yīng)認(rèn)知屬性和層級(jí)關(guān)系

認(rèn)知診斷是以認(rèn)知加工過(guò)程為基礎(chǔ)，對(duì)個(gè)體認(rèn)知過(guò)程中涉及的認(rèn)知屬性進(jìn)行診斷。根據(jù)Leighton、 Gierl、 Hunka的觀點(diǎn)，“屬性”是對(duì)完成某個(gè)領(lǐng)域問(wèn)題所需的陳述性或程序性知識(shí)的描述。離子反應(yīng)認(rèn)知屬性的確定主要依據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》和2019年版《普通高中教科書(shū)·化學(xué)必修第一冊(cè)》，通過(guò)與3位一線高中化學(xué)高級(jí)教師反復(fù)研討后得到7個(gè)認(rèn)知屬性以及它們之間的屬性層級(jí)關(guān)系，具體編碼及描述見(jiàn)表1。由于診斷對(duì)象是高一新生，診斷時(shí)間是學(xué)生學(xué)完離子反應(yīng)之后，基于學(xué)生的知識(shí)背景和能力基礎(chǔ)，對(duì)離子方程式的書(shū)寫(xiě)僅限于復(fù)分解反應(yīng)類型的離子方程式的書(shū)寫(xiě)，不涉及氧化還原類型，對(duì)離子反應(yīng)的應(yīng)用僅限于簡(jiǎn)單的離子共存，不涉及關(guān)于離子共存的計(jì)算和除雜等內(nèi)容。

為了進(jìn)一步檢驗(yàn)屬性及層級(jí)關(guān)系的合理性，編制了《離子反應(yīng)屬性及屬性層級(jí)關(guān)系合理性檢驗(yàn)》問(wèn)卷，共有11位教師填寫(xiě)，對(duì)離子反應(yīng)7個(gè)認(rèn)知屬性的確定贊同和完全贊同的有10人，說(shuō)明離子反應(yīng)的認(rèn)知屬性確定較為準(zhǔn)確，除了在“理解電離的基礎(chǔ)上才能理解并掌握酸堿鹽”這一層級(jí)關(guān)系的確定上有爭(zhēng)議外，其他層級(jí)關(guān)系得到了90%以上教師的認(rèn)同，進(jìn)行反復(fù)討論后得到離子反應(yīng)認(rèn)知屬性關(guān)系見(jiàn)圖1。

3 離子反應(yīng)認(rèn)知診斷試卷編制

3.1 離子反應(yīng)預(yù)測(cè)試卷的編制

3.1.1 構(gòu)建Q矩陣

“Q矩陣”首先由Embreston提出，然后由Tatsuoka（1995）加以完善，形成了“Q矩陣?yán)碚摗盵4]。Q矩陣是描述測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目與屬性間關(guān)系的矩陣。一般由J行K列的0～1矩陣組成，J為測(cè)試項(xiàng)目數(shù)，K為測(cè)試測(cè)得的屬性數(shù)，如果Qjk=1，J項(xiàng)度量屬性K，若Qjk=0，則J項(xiàng)不度量屬性K。構(gòu)建Q矩陣需要經(jīng)過(guò)建立鄰接矩陣，計(jì)算可達(dá)矩陣，通過(guò)擴(kuò)張算法得到理想掌握模式Qs，最后得到測(cè)量屬性和測(cè)試項(xiàng)目之間關(guān)系的Qt矩陣[5]。以下是離子反應(yīng)的理想掌握模式Qs矩陣共有23種，理想掌握模式Qs也被稱為知識(shí)狀態(tài)或認(rèn)知結(jié)構(gòu)，是指根據(jù)屬性間的層級(jí)關(guān)系、符合邏輯的掌握模式。典型項(xiàng)目考核模式是指根據(jù)屬性間的層級(jí)關(guān)系，確定所有符合邏輯的測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目考核模式種類。它類似于理想掌握模式，但比理想掌握模式少一種，即全0模式，對(duì)于被試來(lái)說(shuō)，可以所有的屬性都未掌握，但對(duì)測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目而言，不會(huì)一個(gè)屬性都不考查。因此典型項(xiàng)目考核模式只有22種。

3.1.2 編制預(yù)測(cè)試卷

開(kāi)發(fā)認(rèn)知診斷測(cè)驗(yàn)應(yīng)遵循兩個(gè)基本原則：（1）測(cè)驗(yàn)?zāi)茉\斷每個(gè)認(rèn)知屬性;（2）測(cè)驗(yàn)?zāi)芏啻螠y(cè)量每個(gè)認(rèn)知屬性。離子反應(yīng)認(rèn)知診斷預(yù)測(cè)試卷的編制在遵循以上兩個(gè)原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行編制，編制的試題要符合化學(xué)學(xué)科邏輯，例如模式（1001000）（1000100）等典型項(xiàng)目考核模式都難以命制試題，最終確定以11種典型項(xiàng)目考核模式為藍(lán)本來(lái)命制試題，題干盡量簡(jiǎn)潔易懂，避免對(duì)學(xué)生造成干擾。分別先由3名經(jīng)驗(yàn)豐富的一線高中化學(xué)教師命制試題，每種考核模式至少命制2道試題，題型為選擇題和填空題。試題命制完成后，由這3名教師對(duì)試題進(jìn)行初審，淘汰不符合要求的試題，對(duì)其中的一些試題進(jìn)行討論修改，最后給2位從教20年以上的高中化學(xué)高級(jí)教師審閱后形成由29道試題組成的離子反應(yīng)認(rèn)知診斷預(yù)測(cè)試卷。

3.2 離子反應(yīng)終測(cè)試卷的編制

3.2.1 實(shí)施預(yù)測(cè)試

預(yù)測(cè)試選擇某市重點(diǎn)中學(xué)高一實(shí)驗(yàn)班的56名學(xué)生作為被試，在學(xué)生學(xué)完離子反應(yīng)之后利用化學(xué)晚自習(xí)進(jìn)行統(tǒng)一測(cè)試，測(cè)試時(shí)間為1個(gè)半小時(shí)。測(cè)試采取0～1計(jì)分，答對(duì)記為1，答錯(cuò)或未答記為0，回收有效問(wèn)卷56份，得到學(xué)生的作答情況矩陣。

3.2.2 層級(jí)關(guān)系檢驗(yàn)

層級(jí)關(guān)系的檢驗(yàn)一般有2種方法：口語(yǔ)報(bào)告法和層級(jí)一致性指標(biāo)HCI。本研究采用HCI來(lái)驗(yàn)證層級(jí)關(guān)系的合理性。HCIi=1-2∑j∈Scorrecti∑g∈SjXij（1-Xig）Nci，HCI的數(shù)值范圍介于[-1，+1]間，若越接近1說(shuō)明擬合越好，越接近-1說(shuō)明擬合越差，一般認(rèn)為HCI超過(guò)0.7說(shuō)明擬合較好[6]。根據(jù)以上公式可計(jì)算得出每個(gè)被試的HCI值，由于計(jì)算量較大，故采用Matlab軟件編程計(jì)算出每個(gè)被試的HCI值。預(yù)測(cè)試的平均HCI值為0.7899，說(shuō)明離子反應(yīng)7個(gè)屬性間層級(jí)關(guān)系基本正確。

3.2.3 預(yù)測(cè)試結(jié)果分析及終測(cè)試卷形成

選擇當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛且模型相對(duì)簡(jiǎn)潔擬合很好的DINA模型來(lái)進(jìn)行離子反應(yīng)的認(rèn)知診斷，DINA模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式為P（Xij=1|αi）=（1-sj）ηijg1-ηijj。其中有兩個(gè)重要的參數(shù)：失誤參數(shù)sj和猜測(cè)參數(shù)gj，失誤參數(shù)sj指的是被試掌握了項(xiàng)目所涉及的所有屬性，本應(yīng)做對(duì)這道題但是因?yàn)榇中淖鲥e(cuò)的概率;猜測(cè)參數(shù)gj指的是被試沒(méi)有掌握項(xiàng)目所涉及的所有屬性，本不應(yīng)該做對(duì)，但猜對(duì)了的概率[7]。一般認(rèn)為猜測(cè)參數(shù)和失誤參數(shù)均小于0.4時(shí)可認(rèn)為診斷是有效的。采用R語(yǔ)言中的CDM包對(duì)學(xué)生預(yù)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果顯示失誤參數(shù)均小于0.4，部分題目的猜測(cè)參數(shù)較大?？赡艿脑蚴牵海?）DINA模型是需要大量數(shù)據(jù)的模型，預(yù)測(cè)試的人數(shù)較少;（2）選擇題中某些選項(xiàng)的暗示性較強(qiáng)使學(xué)生較容易猜對(duì)。對(duì)這些題目先由3位高中化學(xué)教師反復(fù)討論調(diào)整，并通過(guò)2位從教20年以上的高中高級(jí)化學(xué)教師審閱后，最終得到大規(guī)模測(cè)試的試卷和測(cè)試的項(xiàng)目考察模式即Qt矩陣。

4 大規(guī)模測(cè)試及結(jié)果分析

4.1 實(shí)施測(cè)試和數(shù)據(jù)收集

測(cè)試對(duì)象為某市兩所學(xué)校高一的學(xué)生，具體的情況見(jiàn)表2。從入學(xué)總成績(jī)看，HGZX學(xué)業(yè)水平優(yōu)于HZQYZ，實(shí)驗(yàn)班學(xué)業(yè)水平優(yōu)于平行班。兩所學(xué)校使用的教材均為2019年出版的人教版高中化學(xué)教材，HGZX實(shí)驗(yàn)班的教學(xué)進(jìn)度稍快，其余學(xué)校班型的教學(xué)進(jìn)度基本一致。測(cè)試的時(shí)間在學(xué)生學(xué)完了離子反應(yīng)之后，時(shí)間為1個(gè)小時(shí)。共計(jì)發(fā)放問(wèn)卷1335份，回收1329份，有效回收率為99.6%。

4.2 DINA模型項(xiàng)目參數(shù)估計(jì)和項(xiàng)目擬合

運(yùn)用R語(yǔ)言CDM包的DINA模型將學(xué)生成績(jī)、Qt矩陣進(jìn)行分析后得到測(cè)試項(xiàng)目的猜測(cè)參數(shù)（slip）、失誤參數(shù)（guess）和RMSEA值見(jiàn)表3。一般認(rèn)為猜測(cè)參數(shù)和失誤參數(shù)小于0.4，1-slip-guess>0，說(shuō)明DINA模型基本合理，診斷是有效的。RMSEA值作為模型擬合指標(biāo)，當(dāng)RMSEA<0.06時(shí)表明試題在DINA模型下擬合良好[8]。由表3可知，1-slip-guess均大于0，失誤參數(shù)幾乎都小于0.4，雖然部分項(xiàng)目的猜測(cè)參數(shù)稍大于0.4，但整體均值為0.38，小于0.4，說(shuō)明整體而言，診斷是有效的。RMSEA值均在0.06以下，說(shuō)明試題在DINA模型下擬合較好。

4.3 學(xué)生認(rèn)知屬性掌握模式分析

采用最大后驗(yàn)概率估計(jì)（MAP）對(duì)學(xué)生的認(rèn)知掌握模式進(jìn)行歸類，假如認(rèn)知屬性間沒(méi)有層級(jí)關(guān)系，則有148種認(rèn)知屬性掌握模式，在認(rèn)知屬性層級(jí)關(guān)系下得到的理想屬性掌握模式有23種，歸類后有學(xué)生的認(rèn)知屬性掌握模式不在理想掌握模式中，得到歸入率為87.13%，說(shuō)明大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑符合界定的層級(jí)關(guān)系，也進(jìn)一步證明了層級(jí)關(guān)系的合理性。

不同學(xué)校不同班型學(xué)生主要的認(rèn)知屬性掌握模式所占比例見(jiàn)表4，可知HGZX實(shí)驗(yàn)班、平行班和HGQYZ實(shí)驗(yàn)班主要集中在（1111111）（1111110）（1111100）這三種掌握模式上，說(shuō)明大部分被試能掌握A1電離、A2酸堿鹽、A3電解質(zhì)、A4復(fù)分解反應(yīng)、A5離子反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)規(guī)則這幾個(gè)認(rèn)知屬性，可以通過(guò)對(duì)A6正確書(shū)寫(xiě)離子方程式、A7離子共存這兩個(gè)內(nèi)容采取整體性的教學(xué)補(bǔ)救措施。而HZQYZ平行班的認(rèn)知屬性掌握模式則比較分散，且只掌握了4個(gè)屬性以下的學(xué)生比較多，因此需教師針對(duì)性地對(duì)低層次的認(rèn)知屬性進(jìn)行補(bǔ)救。

4.4 學(xué)生認(rèn)知屬性掌握概率分析

學(xué)生在離子反應(yīng)的7個(gè)認(rèn)知屬性的掌握概率見(jiàn)表5。Hartze指出，如果掌握屬性的概率在0.6以上，則判斷被試已掌握該屬性;如果掌握概率小于0.4，則被判定為未掌握該屬性;如果掌握該屬性的概率在0.4到0.6之間，則有待做進(jìn)一步判定[9]。由表5中整體被試來(lái)看，學(xué)生關(guān)于離子反應(yīng)7個(gè)認(rèn)知屬性掌握概率的大小關(guān)系為：A3>A6>A5=A1>A2>A7>A4。學(xué)生在A1電離、A2酸堿鹽、A3電解質(zhì)、A5離子方程式的書(shū)寫(xiě)規(guī)則、A6正確書(shū)寫(xiě)離子方程式、A7離子共存這6個(gè)認(rèn)知屬性的掌握概率均大于0.6，說(shuō)明整體的掌握情況較好，而A4復(fù)分解反應(yīng)的掌握概率較低為0.53。

兩所學(xué)校4個(gè)班型對(duì)離子反應(yīng)7個(gè)認(rèn)知屬性掌握的概率橫向?qū)Ρ葋?lái)看，對(duì)前6個(gè)認(rèn)知屬性的掌握概率基本上都是HGZX實(shí)驗(yàn)班掌握得最好，其次是HGZX平行班，再是HZQYZ實(shí)驗(yàn)班，HZQYZ平行班的掌握情況最差。對(duì)A7離子共存這一認(rèn)知屬性的掌握概率HGZX比HZQYZ略低，原因可能是：（1）HGZX實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生學(xué)習(xí)離子反應(yīng)有一段時(shí)間，對(duì)知識(shí)有所遺忘;（2）存在一定的猜測(cè)概率。不同學(xué)校、不同班型的學(xué)生在A4復(fù)分解反應(yīng)、A6正確書(shū)寫(xiě)離子方程式和A7離子共存這三個(gè)認(rèn)知屬性的掌握情況上都有待加強(qiáng)，A4復(fù)分解反應(yīng)屬于初中內(nèi)容的低層次認(rèn)知屬性，A6正確書(shū)寫(xiě)離子方程式和A7離子共存屬于較高層次的認(rèn)知屬性，前者需要及時(shí)復(fù)習(xí)鞏固，后者需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救性教學(xué)。

4.5 學(xué)生屬性掌握模式識(shí)別

對(duì)學(xué)生的屬性掌握模式進(jìn)行識(shí)別，可以知道學(xué)生哪些屬性掌握了，哪些屬性沒(méi)有掌握，將結(jié)果反饋給授課教師和學(xué)生本人，可以為教師提供個(gè)性化的診斷信息，便于進(jìn)行因材施教，學(xué)生可以根據(jù)認(rèn)知屬性掌握模式對(duì)自己未掌握的認(rèn)知屬性進(jìn)行針對(duì)性的練習(xí)。部分學(xué)生的認(rèn)知屬性掌握模式見(jiàn)表6。傳統(tǒng)的測(cè)試往往只關(guān)注最終的分?jǐn)?shù)，認(rèn)為分?jǐn)?shù)相同或相近的學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度相似，認(rèn)知診斷不僅能報(bào)告學(xué)生的分?jǐn)?shù)，還能給出更深層次的診斷信息，報(bào)告學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。實(shí)際上分?jǐn)?shù)相同或相近的學(xué)生往往具有不同的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，認(rèn)知結(jié)構(gòu)相同的學(xué)生最終的測(cè)試成績(jī)也不一定相同或相近。學(xué)生的作答反應(yīng)模式即學(xué)生在20個(gè)項(xiàng)目上的作答情況，1表示答對(duì)，0表示答錯(cuò)，學(xué)生的掌握模式即學(xué)生對(duì)7個(gè)認(rèn)知屬性的掌握情況，1表示掌握了該屬性，0表示未掌握該屬性。例如表6中2號(hào)和10號(hào)學(xué)生的總成績(jī)都為15分，但是2號(hào)學(xué)生的認(rèn)知屬性模式為1111111，7個(gè)認(rèn)知屬性全部掌握，10號(hào)學(xué)生的認(rèn)知屬性掌握模式為1111110，該學(xué)生掌握了前6個(gè)認(rèn)知屬性，第7個(gè)認(rèn)知屬性未掌握。又如6號(hào)和9號(hào)學(xué)生的認(rèn)知屬性掌握模式均為1111110，但是6號(hào)學(xué)生的總成績(jī)?yōu)?6分，9號(hào)學(xué)生的總成績(jī)?yōu)?4分，6號(hào)學(xué)生未答對(duì)13、 15、 16、 17四道題目，9號(hào)學(xué)生未答對(duì)2、 6、 13、 15、 16、 20六道題目。

5 研究結(jié)論及教學(xué)啟示

5.1 研究結(jié)論

5.1.1 離子反應(yīng)7個(gè)認(rèn)知屬性和屬性間層級(jí)關(guān)系是合理的

基于課程標(biāo)準(zhǔn)和教科書(shū)確定了離子反應(yīng)的7個(gè)認(rèn)知屬性及層級(jí)關(guān)系;通過(guò)對(duì)一線教師的調(diào)查問(wèn)卷顯示離子反應(yīng)7個(gè)認(rèn)知屬性的確定是合理的;對(duì)屬性間的層級(jí)關(guān)系進(jìn)行了修正，通過(guò)預(yù)測(cè)試的HCI值為0.7899顯示7個(gè)認(rèn)知屬性的層級(jí)關(guān)系是合理的。

5.1.2 基于Q矩陣?yán)碚摼幹屏艘惶自\斷效果較好的離子反應(yīng)認(rèn)知診斷試卷

通過(guò)屬性層級(jí)關(guān)系，基于Q矩陣?yán)碚摼幹屏穗x子反應(yīng)認(rèn)知診斷測(cè)試卷。利用R語(yǔ)言進(jìn)行分析，結(jié)果顯示1-slip-guess均大于0，失誤參數(shù)幾乎都小于0.4，項(xiàng)目猜測(cè)參數(shù)均值為0.38，小于0.4，說(shuō)明診斷是有效的。RMSEA值均在0.06以下，說(shuō)明試題在DINA模型下擬合較好。

5.1.3 學(xué)生的離子反應(yīng)認(rèn)知屬性掌握概率有差異

學(xué)生的主要認(rèn)知屬性掌握模式可以歸為11類，總的歸入率為87.13%。HGZX實(shí)驗(yàn)班、平行班和HZQYZ實(shí)驗(yàn)班的認(rèn)知屬性掌握模式集中在（1111111）（1111110）（1111100）上，而HZQYZ平行班的認(rèn)知屬性掌握模式則較為分散。學(xué)生關(guān)于離子反應(yīng)7個(gè)認(rèn)知屬性掌握概率的大小關(guān)系為：

A3>A6>A5=A1>A2>A7>A4。不同學(xué)校不同班型的學(xué)生在A4復(fù)分解反應(yīng)、A6正確書(shū)寫(xiě)離子方程式和A7離子共存這三個(gè)認(rèn)知屬性的掌握情況上都有待加強(qiáng)。

5.1.4 掌握模式比分?jǐn)?shù)更能診斷學(xué)生的認(rèn)知情況

傳統(tǒng)的測(cè)試認(rèn)為成績(jī)相同的學(xué)生能力水平是相近的。然而通過(guò)對(duì)離子反應(yīng)進(jìn)行認(rèn)知診斷研究發(fā)現(xiàn)，成績(jī)相同的學(xué)生認(rèn)知屬性的掌握模式不一定相同，而認(rèn)知屬性掌握模式相同的學(xué)生，他們的成績(jī)與作答情況也不一定相同，因此教師在教學(xué)過(guò)程要注意學(xué)生的個(gè)體差異性，進(jìn)行因材施教。

5.2 教學(xué)啟示

5.2.1 利用屬性層級(jí)關(guān)系進(jìn)行結(jié)構(gòu)化教學(xué)

布魯納認(rèn)為，教授任何一門(mén)學(xué)科，主要是學(xué)生理解和掌握這門(mén)學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)以及該學(xué)科所特有的研究方法[10]。教師在講解時(shí)，可以根據(jù)構(gòu)建的認(rèn)知屬性層級(jí)關(guān)系展開(kāi)教學(xué)，例如在講離子反應(yīng)時(shí)可以通過(guò)導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)和動(dòng)畫(huà)模擬物質(zhì)在水中溶解形成水合離子的過(guò)程幫助學(xué)生構(gòu)建起電離模型，站在電離的角度重新認(rèn)識(shí)酸堿鹽，對(duì)化合物從電離的角度進(jìn)行再分類，同時(shí)通過(guò)舉例加深對(duì)電解質(zhì)和非電解質(zhì)的印象，在此基礎(chǔ)上結(jié)合復(fù)分解反應(yīng)和離子反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)規(guī)則學(xué)會(huì)正確書(shū)寫(xiě)離子方程式，最終利用離子間能否反應(yīng)判斷離子是否能大量共存，遵循知識(shí)結(jié)構(gòu)循序漸進(jìn)地展開(kāi)教學(xué)。

5.2.2 依據(jù)診斷結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)救性教學(xué)

從整體診斷結(jié)果來(lái)看，大部分學(xué)生的認(rèn)知屬性掌握模式集中在（1111111）（1111110）（1111100）上，需對(duì)A6正確書(shū)寫(xiě)離子方程式、A7離子共存進(jìn)行補(bǔ)救性教學(xué)，A6正確書(shū)寫(xiě)離子方程式最易出錯(cuò)的地方在于“拆”，教師在補(bǔ)救教學(xué)的過(guò)程中可以先帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)常見(jiàn)的強(qiáng)弱電解質(zhì)以及鹽的溶解性，舉例說(shuō)明易溶于水的強(qiáng)電解質(zhì)可以拆，A7離子共存屬于高層次應(yīng)用型的認(rèn)知屬性，有一定的難度，在明確能生成難溶物、弱電解質(zhì)以及氣體的離子是不能大量共存的基礎(chǔ)上，教師尤其要幫助學(xué)生總結(jié)在酸性溶液中OH-、弱酸的酸根及酸式酸根不能大量共存，在堿性溶液中H+、弱堿陽(yáng)離子和弱酸的酸式酸根不能大量共存。

5.2.3 根據(jù)班別和學(xué)生基礎(chǔ)因類、因材施教

現(xiàn)有的大部分學(xué)校會(huì)劃分班別，根據(jù)診斷分析的結(jié)果，了解到不同學(xué)校不同班別的學(xué)生在認(rèn)知屬性掌握上有所差異，教師在教學(xué)中要做到“因類施教”。例如HZQYZ平行班的認(rèn)知屬性掌握模式不同于其他類型的班級(jí)，其認(rèn)知屬性掌握模式比較分散且對(duì)離子反應(yīng)的所有認(rèn)知屬性掌握情況都不太理想。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知屬性掌握模式可以繪制學(xué)習(xí)路徑圖，如1110100→1111100→1111110→1111111，即先對(duì)認(rèn)知屬性掌握模式為1110100的學(xué)生進(jìn)行補(bǔ)救性教學(xué)，幫助他們復(fù)習(xí)A4復(fù)分解反應(yīng)，使他們的認(rèn)知屬性掌握模式變?yōu)?111100，再和認(rèn)知屬性掌握模式為1111100的學(xué)生一起學(xué)習(xí)A6正確書(shū)寫(xiě)離子方程式，以此類推最終使學(xué)生全部掌握7個(gè)認(rèn)知屬性。通過(guò)這種方式可以有效進(jìn)行分層教學(xué)提高教學(xué)效率。根據(jù)診斷結(jié)果顯示分?jǐn)?shù)相同的學(xué)生對(duì)認(rèn)知屬性的掌握不一定相同，而對(duì)認(rèn)知屬性掌握模式相同的學(xué)生，分?jǐn)?shù)與作答情況也不一定相同，教師可以針對(duì)他們未掌握的屬性重點(diǎn)講解從而進(jìn)行因材施教。

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