借鑒認知診斷原理改進初中生物學課堂測試

伯海英

(福建省廈門市教育科學研究院 廈門 361004)

日常教學中，課堂測試是與學生學習關系最密切的評價之一，包括隨堂測試、單元測試等日常測試，通常由授課教師編制測試題。因此，教師是否能夠合理編制試題，并對測試結果進行有效的分析、解釋，獲得學生學習的證據，對改進教學和幫助學生改善學習是十分重要的，直接影響教學效果。現有教學實際中，課堂測試普遍進行，但仔細分析教學效果，還存在很多值得探討和提高的地方。

1 低效測試原因分析

各類課堂測試完成后，其效果卻與愿望相差甚大，可能存在下列問題。

1.1 課堂測試與教學目標缺乏一致性 課堂測試主要用于了解學生在知識、能力等方面達成學習目標的情況，課堂測試與教學目標的一致性，直接影響教學的診斷效果。如果測試不能準確反映學習目標，基于測試的教學診斷就不準確，基于診斷改進教學也就無從談起。因此，編制有效的課堂測試是教師基本功之一。但是初中生物學日常教學中，多數教師停留在經驗和拿來主義，對測試題和教學目標的契合度鮮有考究，尤其在能力維度、測試難度等方面脫離教學要求，導致學生兩種認識傾向：一是以“挖空式”背記為主的測試題，學生誤認為只要死記硬背就能學好初中生物學課程；二是新授課的測試直奔中考要求，導致學生焦慮、自卑等負面情緒。

1.2 測試目標不明確，測試結果難以解釋 教學目標要先轉化為具體測試目標，這是編制測試題的第一步。日常教學中，多數教師對學生達標判斷意識和能力不足，測試目標含糊、不具體，導致測試結果解釋無法深入，對測試數據反映學生哪些學習問題、原因何在、與學生學習過程關系如何等問題不加分析，無益于改善教學。

1.3 課堂測試分析缺乏必要的技術支持 目前，大多課堂測試是成績定向的測試，為學生提供的反饋信息主要是分數，試卷講評多數是核對答案、訂正答案，對追問學生真實的學習困難、引導學生反思成績背后的原因等不夠重視。實際上，相同成績的背后原因各不相同。得分的學生中，有可能是猜測得分；沒有得分的學生中，也有可能只是某個環節的疏忽。因此，即便是測試目標、測試題都處于良好狀態時，如果對測試數據不能進行合理分析，仍然無法發揮測試為后續的教與學改進提供科學決策證據等作用。

2 借鑒認知診斷的原理改進課堂測試

欲提高課堂測試效果，教師首先要學習相關的教育心理理論，用科學理論指導實際教學。

2.1 課堂測試應該具備形成性評價的特點 形成性評價是為了改進的評價，它在評判學習有效性的同時，應提供改進教與學的信息，以促進目標的最終達成。課堂測試屬于形成性評價，應該秉持改進教與學的形成性取向，而不是只給學生一個簡單的分數[1]。教師只有把握形成性評價的本質特點，即所收集的信息主要用于改進，深入分析測試數據，對照目標分析學生的學習成果的進展和不足，分析其成因作為教學改進的基礎，才能發揮課堂測試應有的作用，至少包括以下幾個方面：①診斷問題，從不同角度診斷學生達標程度，發現存在的問題；②發現亮點，培養學生的自我效能感；③反饋改進，為教與學提供改進的信息；④明確方向，進一步明確學習目標和重點[2]。

2.2 在課堂測試中借鑒認知診斷原理 認知診斷理論是認知心理學與現代測量學相結合的產物，是心理測量學領域的一個研究熱點，這一測試理論強調測試應該對學生認知結構、過程和水平做出評價，了解學習困難所在，從而調整教學策略。認知診斷理論強調對學生評價不能僅僅依靠分數作出判斷，而應該對學生認知結構、認知過程和認知水平作出評價，了解學生學習困難所在，從而調整教學策略，使得教學過程“能夠最大限度地適合每個兒童”。由于編制認知診斷測量學模型的參數估計程序、獲取項目參數等比較復雜，需要由教育和心理測量專家來完成。因此，認知診斷目前主要用在大規模考試中，在日常形成性測試還比較少運用[2]。

為了提高課堂測試的有效性，筆者嘗試借鑒認知診斷中屬性及其層級的分析方法，同時簡化屬性模型等方面的要求，以使操作簡便、貼近中學教師的日常工作。結合課程標準的要求，對初中生物學重要概念按照“進行屬性分解→明確屬性內涵→編制測試矩陣→根據屬性設計測試題→設計測試題細目表→編制測試卷”的過程探索優化課堂測試卷的編制。通過實測和分析，可以在不同維度對學生學習狀況和水平進行描述，較細致地診斷學生認知內容和技能上的優勢與不足，通過集體干預和提供個體補救建議，有針對性地促進學生學習。

2.3 借鑒認知診斷原理編制課堂測試題的實例 以《義務教育生物學課程標準(2011版)》第三主題“生物與環境”為例，討論課堂測試卷的編制過程。課標羅列的有關生物與環境的重要概念共有五項，要求學生對生物與環境的關系形成初步系統的認識。

2.3.1 分解認知屬性 認知屬性是認知診斷的基本單位，指的是完成任務應該具備的知識結構和加工技能。筆者主要通過研究課程標準、近年各地中考試題考查維度，來劃分概念的認知屬性及其內涵。根據相關原理，確定屬性和屬性之間的層級關系，不能只用一種方法，而要多種方法共同確認。為了能在日常教學中使用，選擇最簡便的方法，即由骨干教師和不同層次的學生共同確定。通過測試，進一步反思這些屬性疊加起來是否反映了概念整體。也就是說，學生掌握了這些屬性，是否就等于掌握了這個概念[3]。

將“生物與環境”主題的概念屬性分解為兩個方面：①認知內容屬性，包括A1生態系統、A2生態系統的組成成分及其作用、A3食物鏈和食物網、A4物質循環和能量流動、A5生態因素；②認知加工技能屬性，包括P1情境問題解決(分析生產、生活、研究實例)、P2圖表信息識別(識讀文字表、數據表、坐標圖、生物結構圖、實驗裝置圖、概念圖、流程圖等)、P3實驗方法(提出問題、做出假設、制定計劃、實施計劃)、P4實驗分析(分析原理、方法，描述現象、分析和判斷證據、數據，表達結論)。

2.3.2 確定屬性層級和測試矩陣 在研究課標、中考試題的基礎上，描述上述屬性之間的層級關系(圖1)。認知內容屬性為分支型，A1到A4、 A1到A5分別為線性關系；與加工技能屬性整合，認知內容屬性均與情境問題、圖表信息有關，A5分支常與實驗相關。

圖1 生物與環境主題概念屬性層級關系

每個認知屬性存在0(不掌握)、1(掌握)兩種狀態，根據屬性之間的層級關系，以最左邊的一支為例，A1是A2、 A3、 A4的前提，若A1未掌握，則不可能掌握A2、 A3和A4。這樣，將分解的屬性排列組合出可能的掌握模式，然后依據初中課標、教材、考試和教學的實際，刪除不合理的掌握模式，初步得到測試矩陣(表1)，并針對各種屬性及其組合編制測試題。再抽取不同水平的學生進行測試、訪談，如果學生反應符合預期，才能確定層級關系。

表1 “生物與環境”測試矩陣

(測試點說明：1～5分別為直接考查生態系統、生態系統組成成分及其作用、食物鏈和食物網、物質循環和能量流動、生態因素知識；6結合情境考查生態系統；7結合含有圖表的情境考查生態系統；8結合情境考查生態系統組成成分；9結合含有圖表的情境考查生態系統組成成分；10結合情境考查食物鏈和食物網；11結合含有圖表的情境考查食物鏈和食物網；12結合情境考查物質循環和能量流動；13結合含有圖表的情境考查物質循環和能量流動；14結合情境考查生態因素；15結合圖表情境考查生態因素；16研究生態因素的實驗方法；17有關生態因素的實驗分析；18～20為生態系統綜合考查)

測試矩陣設計的合理性是測試題開發的重要前提，如果測試矩陣設計不合理或不正確，在此基礎上開發出的測試題即使具有高質量，整個測驗的診斷效果也可能要打折扣。

反之，測試矩陣設計合理，并按照測試矩陣編寫測驗題，則可較好地檢查測試的目標屬性是否達成，保證測驗的診斷效果。

2.3.3 編制測試細目表和測試題 反饋是形成性評價的重要特點，也是形成性評價發揮作用的重要機制。要使課堂測試具有解釋意義，就要對測試題所承載的測試功能進行具體的設計，也就是要編制測試多向細目表(表2)。

表2 “生物與環境”測試細目表舉例

(注：屬性組合來自測試矩陣；知識維度、認知過程維度依據布魯姆教育目標分類學[4]；學科能力及其水平的劃分參照王健的研究成果[5])

相應測試題舉例如下：

例1 廈門觀鳥愛好者在翔安東埭橋水庫見到最美水鳥——紫水雞，它們生活于水庫邊的蘆葦叢中，吃蘆葦的嫩莖，也吃蘆葦葉上的昆蟲、水中的軟體動物等。請寫出一條與紫水雞捕食昆蟲有關的食物鏈________。

例2 根據下圖，下列關于食物鏈的描述，正確的是

A. ①→②→③ B. ⑤→②→③→④

C. ⑤→②→③ D. ④→③→②→⑤

例3 池塘養鴨，鴨是雜食性，以浮游植物、水草、小魚、小蝦等為食。下列敘述正確的是

A. 魚捕食蝦，蝦身體中的物質和能量流入魚

B. 生態系統中，鴨所需的能量最終來自水草

C. 池塘被污染，水草體內有害物質積累最多

D. 陽光、空氣不是池塘生態系統的組成部分

在測試多向細目表的指導下編制測試題，進一步明確了測試和概念屬性之間的關系，也使測試數據具有多維解釋性，幫助教師和學生從不同類型的知識、不同認知過程、不同學科能力等角度獲得有效反饋信息。一般來講，測試題的編制還需要滿足兩個基本原則：能夠覆蓋每個認知屬性，并對每個認知屬性進行多次觀察。

應特別說明的是，不同于中考等大型考試的常模參照評價，課堂測驗主要是檢查學生達標的程度，因此它應該是標準參照評價，即對照課標，分析學習成果及水平與標準之間的差距，有利于學生反思改進。另外，對測試結果的多角度分析也是很重要的，如果只是簡單比較每次測試的得分率，可能丟失測試數據背后有價值的信息。綜上兩點，要求教師深刻理解課程標準、具備基本的數據處理和解讀能力，這都是教師應有的基本功。

誠然，將測量理論結合到課堂測試研究中，對于中學教師來說比較陌生，尤其是第一輪編制和使用會感覺比較繁瑣，但是由于它的標準參照性質，一旦編制完成后可反復應用，每輪使用只需做局部的修訂完善，因此具有相對持久的生命力。如果從提高改進教與學針對性的角度考慮，在課堂測驗中借鑒測量理論，并適當簡化技術使其使用與日常應用，能夠引導師生更深刻關注學習過程、分析認知表現、發現認知缺陷等、這對于有效改進教學、增進學習效果是十分有意義的。

(基金項目：全國教育科學“十三五”規劃2016年度教育部單位資助課題“中學生理科學習個性化改進：基于大數據和認知訪談的研究”，No.FHB160550)