基于認知診斷理論的核心能力素質教育模型構建

梁景峰 劉偉娜 張靜

摘要 核心能力素質培養是教育培訓領域研究的焦點，構建科學合理的職業核心能力素質模型成為成人教育培訓改革發展的重要議題。認知診斷理論作為一種新的教育評價方法，將嚴格的心理測量標準與形成性評估目標緊密結合，充分利用知識的內在聯系，規劃合理的學習路徑，完成學習進階，為教育教學實踐奠定了基礎。基于認知診斷理論，以氣象部門防雷減災行政管理人員為例，為核心能力素質模型的構建提供新視角和新方法。

關鍵詞 認知診斷;核心素質;素質模型;防雷減災;行政管理

中圖分類號：G710 文獻識別碼：A 文章編號：2095–3305（2020）07–0–03

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.07.072

The Model Construction of Core Competence Quality Education Based on Cognitive Diagnosis Theory

——A Case Study of Lightning Protection and Disaster Mitigation Administrators

LIANG Jing-feng et al （Hebei Agricultural University， College of Mechanical & Electrical Engineering， Baoding， Hebei 071000）

Abstract The cultivation of core competence and quality is the focus of the research in the field of education and training. Building a scientific and reasonable model of vocational core competence and quality has become an important issue in the reform and development of adult education and training. As a new educational evaluation method， cognitive diagnosis theory closely combines strict psychological measurement standards with formative assessment objectives， makes full use of the internal connection of knowledge， plans a reasonable learning path， completes the learning progression， and lays a foundation for educational teaching practice. Based on the theory of cognitive diagnosis， this paper takes the administrative personnel of lightning protection and disaster reduction in meteorological department as an example to provide a new perspective and method for the construction of core competency model.

Key words Cognitive diagnosis; Core quality; Quality model; Lightning protection and disaster reduction; Administrative management

核心素質作為職業必備的品質和關鍵能力，是成人職業教育培訓研究的焦點。核心能力素質模型作為將各項核心素質的有機整合體，構建過程需要科學先進的理論和方法做支撐。認知診斷理論作為一種新的教育評價構建方法，與素質評價具有內在一致性，旨在將嚴格的心理測量標準與形成性評估目標相結合，指導教育教學實踐活動。

近年來，氣象部門貫徹落實國務院文件精神，轉變防雷監管方式，加強事中事后監管，深入開展防雷減災體制改革，從而對防雷減災行政管理人員的能力素質提出了新要求。建立適應體制改革、科學合理的核心能力素質模型極大地促進了防雷減災行政管理人員能力素質的提升，有效指導了防雷減災行政管理人員相關教育培訓工作。本文以認知診斷理論為基礎，構建了人員核心能力素質模型，探索了素質模型構建的新方法。

1 認知診斷理論

在教育心理學發展歷程中，近年來，認知診斷成為國內外心理與教育測量學研究的重點和熱點，是認知心理學與教育測量學有機結合的產物。認知診斷理論源于20世紀80年代，認知科學和心理測量學的結合對教育領域的指導作用受到教育心理學領域內眾多專家和學者的普遍關注。Nichols[1]在1995年出版的專著《認知診斷評估》中首次將認知科學和心理測量學的結合稱作為認知診斷評估，該名稱被沿用至今。Leighton和Gierl的著作《教育認知診斷評估：理論及應用》（2007），Tatsuoka[2]的著作《認知評估：規則空間簡介》（2007），以及Rupp等[3]的著作《診斷測量：理論，方法及應用》，均從不同角度和層次論述了認知診斷理論及其應用進展。

認知診斷理論體系包含Q矩陣理論和認知診斷模型兩部分。屬性層級結構（AHS）、鄰接矩陣（A）、可達矩陣（R）、縮減矩陣（Qr）、受測者Q矩陣（Qs）、測驗Q矩陣（Qt）以及期望反應模式（ERP）構成完整的Q矩陣理論。Q矩陣理論的核心是利用可以直接得到的觀察反應模式（ORP）表示已經確定好的受測者不可直接觀察的知識狀態[4]。診斷測驗完成后，可以取得受測者的作答數據，根據建立的認知診斷模型，可以對受測者的知識狀態進行估計。建立認知診斷模型有不同的方法，Tatsuoka[5]提出了一種基于模式識別和分類技術的診斷方法，即規則空間模型（RSM），該方法首先分析考察測驗的所有認知屬性，確定與考察題目相關的認知屬性和受測者知識狀態的種類，為解決由于受測者作答出現失誤或猜測而導致期望反應模式與期望反應模式的不符問題。RSM根據項目反應模型計算出一組R（θ，ξ）序偶，在規則空間中，R序偶是一個坐標點，稱為純規則點，其中θ是受測者的能力參數，ξ是基于項目反應理論的一個警戒指標，ξ用來表示能力為θ的受測者實際作答反應模式與真實能力水平對應項目反應模式的偏離程度。利用診斷模型可以計算出每個受測者的序偶，使用馬氏距離判別或貝葉斯判別將其判歸為某個純規則點，每個純規則點即代表著相應的知識狀態和水平[6]。

2 核心素質模型構建的可行性

可測性是核心能力素質模型構建的前提，素質是態度、知識、技能的整合與統一，是可以被觀察、傳授、學習和測量的行為，與個體表現密切相關，可供測量評價[7-8]。核心素質的表現水平可經過測量推斷獲得，并表現為一個連續體的狀態，代表構成要素水平的高低，由“三維目標”的基礎上發展而來，通過知識積累、技能發展、態度養成而形成，具有統一性和整體性，不能脫離知識而獨立存在。在核心能力素質框架方面，歐洲國家將行為導向的核心素質分解為態度、知識和技能三個方面進行評價，這種可分解性對利用認知診斷理論進行核心能力素質模型構建起著至關重要的作用[9-10]。

對具有綜合性、內隱性、情景性和適應性等特點的核心素質來說，必須依附核心素質的具體行為，推斷內隱的核心素質狀況需通過觀察外顯的行為表現來間接了解。對于核心能力素質模型構建的思路，歐洲國家將核心素質聯系為外顯的可觀察行為，進而開展對核心素質的評價[11]。認知診斷技術是一種高級潛變量模型，作為新型的評價手段，主要是解決傳統評價方法無法測量潛在能力素質的問題。認知診斷技術測量受測者的核心素質，可以較好地將核心素質內隱的特征外顯化，實現核心素質的評價由模糊狀態轉化為清晰狀態，從而為了解核心素質內部特征及其結構化特點提供新視角。

認知診斷首先將核心素質所對應的行為能力在認知屬性上進行分解，然后利用現代測量學和心理學的手段全面診斷和評價核心素質的認知規律、內部結構及其細粒度上的表現。認知診斷技術不僅注重評價受測者的個性化，還更加關注群體的學習進階和學習路徑等整體狀態。因此，利用認知診斷技術構建的核心能力素質模型成為指導教學有效有序開展、測量學員學習成就、考察培訓教材合理性的依據。此外，核心素質的計算機自適應評價由于認知診斷技術將變為可能，如美國已經以不同形式將計算機自適應評價用于教育測評中[12]。認知診斷技術使核心能力素質模型的構建更加具體，讓師生對核心素質的理解更加深刻，故要有針對性地培養學員的核心素質。

3 核心素養模型構建案例分析

核心素質的屬性層次界定是能力素質模型構建的基礎，直接影響素質模型構建的質量。屬性層次既要符合學科邏輯思維，又要遵循認知規律。屬性的細粒度也直接影響素質模型的解析深度，但從數據的復雜性角度來考慮，一般屬性個數以6～9個為宜。以基層氣象機構防雷減災行政管理人員核心能力素質模型構建為例進行案例分析，將防雷減災行政管理能力分為9個認知屬性，即A1：防雷減災技術基礎知識;A2：氣象行政許可基本知識;A3：氣象行政處罰基本知識;A4：防雷減災法律法規知識;A5：防雷減災標準規范知識;A6：防雷減災執法文書知識;A7：防雷減災行政執法技能;A8：防雷減災行政審批技能;A9：防雷減災市場監管技能（圖1）。測評工具是依照理想測量模式對屬性考查要求形成的（表1）。

根據規則空間模型建立[（θ，ξ）]序偶規則，計算出（θXi，ξXi）純規則點;根據實際被測試量數據，計算出實際反應模式對應的（θ'Xi，ξ'Xi）序偶;受測者實際反應模式的序偶與理想反應模式的純規則點之間的偏差距離采用馬氏距離衡量。

初級管理人員主要掌握了A1、A2、A3、A4和A6屬性，且掌握模式對應的能力值較低。中級管理人員進一步掌握了A5和A8屬性，對應的能力值有所增大。高級管理人員幾乎掌握了所有屬性，且在θ=5.68和θ=3.82高能力的掌握模式上占據比重較大（表2）。

針對不同水平的防雷減災行政管理培訓對象，可以制定滿足個性化需求的能力提升方案。例如，對于只掌握A1、A2和A3的學員，其能力提升路徑可以是A4→A5→A6→A8→A7→A9或A4→A8→A5→A6→A7→A9。在第一種能力提升方案中，學員首先需要理解防雷減災管理法律制度相關知識，然后掌握防雷減災行政審批技能，最后掌握防雷減災市場執法和監管技能;而在第二種能力提升方案中，學員首先需要提高防雷減災行政審批相關能力，然后提高防雷減災市場監管相關能力。

4 結語

基于認知診斷理論構建核心能力素質模型，能夠了解受測者在對知識潛在認知屬性上的個體差異，并將個體差異進行細化、分類，根據知識鏈間的關系，針對受測者個體差異，建立個性化、區別化教育培訓方案，以探索更恰當的學習路徑，取得更有效的學習進階。認知診斷構建能力素質模型的本質是以心理測量學為手段，根據實際反應模式與理想反應模式最大匹配概率，將核心素質劃歸到不同的理想掌握模式中，進而按照核心素質在理想掌握模式中所處的狀態對其進行有針對性地屬性掌握方法與策略的提升。學習進階是學習某一領域知識的認知過程和發展順序，涉及對發展相關認知活動的描述，為課程大綱的修訂、教材的編寫、教學順序的安排以及學習效果測評提供了理論支撐，對整個教育教學工作具有基礎性作用。

參考文獻

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責任編輯：黃艷飛