李娜娜 熊正友 莫尊理

摘要：化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與發(fā)展是中學(xué)化學(xué)教育的主要目標(biāo)，學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力的提升是其關(guān)鍵所在。本研究選取西北地區(qū)1049名高一學(xué)生作為被試樣本，采用改編測(cè)試工具對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力進(jìn)行測(cè)查，借助Winsteps軟件進(jìn)行單維Rasch模型運(yùn)算結(jié)果表明，該地區(qū)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力水平處于1-2之間。根據(jù)研究結(jié)果對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行探討并提出對(duì)策，以期西北地區(qū)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力得到更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力;Rasch模型;西北地區(qū);測(cè)評(píng)分析

文章編號(hào)：1008-0546（2020）04-0007-07

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2020.04.002

化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ菍?duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)和探究化學(xué)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的能力，包含操作、觀察和認(rèn)知等成分。其中化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力是學(xué)生運(yùn)用表象和概念進(jìn)行推理、分析、綜合，抽象、概括、判斷等認(rèn)識(shí)活動(dòng)的過(guò)程[1]?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）中明確提出，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)是研究和學(xué)習(xí)物質(zhì)及其變化的基本方法，是科學(xué)探究的重要途徑之一[2]。為了了解西北地區(qū)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀、檢驗(yàn)學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知水平，本研究在項(xiàng)目反應(yīng)理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合威爾森（Wilson，2008）開(kāi)發(fā)的四基石模型[3]，對(duì)西北地區(qū)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力測(cè)評(píng)，用Winsteps軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行單維Rasch模型分析。根據(jù)研究結(jié)果得出相關(guān)結(jié)論揭示該地區(qū)學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力水平現(xiàn)狀、探索影響化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力水平的因素并提出相應(yīng)的對(duì)策，對(duì)西部地區(qū)學(xué)生實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力的發(fā)展提供借鑒和參考。

一、測(cè)評(píng)對(duì)象和內(nèi)容

1.測(cè)評(píng)對(duì)象

本研究共進(jìn)行了三次測(cè)驗(yàn)，第一次小樣本測(cè)試目的是檢測(cè)測(cè)試工具的質(zhì)量。測(cè)查對(duì)象來(lái)源于甘肅省天水市秦安縣的H中學(xué)86名高一學(xué)生和隴南市成縣的G中學(xué)98名高一學(xué)生，共計(jì)184人。根據(jù)Rasch模型分析測(cè)量結(jié)果后，修改優(yōu)化測(cè)試工具趨于質(zhì)量良好，進(jìn)行第二次大樣本測(cè)驗(yàn)。選取西北地區(qū)不同層次5所學(xué)校的1049名高一學(xué)生為測(cè)試樣本。被測(cè)高一學(xué)生已經(jīng)學(xué)完人教版化學(xué)必修（1.2）化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容。最后采用編制的問(wèn)卷，對(duì)西北地區(qū)不同所學(xué)校的50名高中化學(xué)教師及參加化學(xué)奧賽的不同學(xué)校各個(gè)年級(jí)的156名高中生進(jìn)行隨機(jī)抽樣調(diào)查。

2.測(cè)評(píng)內(nèi)容

結(jié)合普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)及中學(xué)生認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，制定了如表l所示的化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力學(xué)習(xí)進(jìn)程。

二、測(cè)評(píng)工具的開(kāi)發(fā)

1.測(cè)評(píng)工具的開(kāi)發(fā)流程

如圖1所示[4]。

2.開(kāi)發(fā)測(cè)評(píng)工具

基于Rasch模型原理，威爾森提出了測(cè)量建構(gòu)“四基石模型”。四基石模型包括如圖2所示的四個(gè)流程，如表2所示。

基于Wilson的測(cè)量建構(gòu)“四基石”框架，結(jié)合2017年版《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》及實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力學(xué)習(xí)進(jìn)程，在第一輪測(cè)試中，本研究共開(kāi)發(fā)了18道單項(xiàng)選擇題和2道反應(yīng)建構(gòu)題，共計(jì)26個(gè)項(xiàng)目。單項(xiàng)選擇題，每道題有4個(gè)選項(xiàng)，且只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。采用SOLO分類評(píng)價(jià)法對(duì)反應(yīng)建構(gòu)題進(jìn)行賦分。項(xiàng)目與能力水平對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3所示。

3.基于Rasch模型的測(cè)評(píng)工具質(zhì)量檢測(cè)

常用的測(cè)驗(yàn)理論主要有兩種，分別為經(jīng)典測(cè)驗(yàn)理論（Classical Tesl Theory，簡(jiǎn)稱CTT）和項(xiàng)目反應(yīng)理論（Item Response Theory，簡(jiǎn)稱ERT）。ERT在心理學(xué)界和教育測(cè)量與評(píng)價(jià)中應(yīng)用廣泛，因?yàn)镃TT存在兩大不可彌補(bǔ)的缺陷：一是樣本依賴（Sample-dependent），二是測(cè)驗(yàn)工具依賴（Test-dependent）。當(dāng)我們把相同的測(cè)評(píng)工具分給兩組能力水平截然不同的被試去測(cè)時(shí)，會(huì)得出差別很大的難度指標(biāo)（水平高的學(xué)生認(rèn)為測(cè)試工具沒(méi)有難度，而水平低的學(xué)生會(huì)覺(jué)得項(xiàng)目難度太大）。ERT能有效克服上述兩種缺陷，它主要指導(dǎo)項(xiàng)目篩選和測(cè)驗(yàn)編制。ERT假設(shè)被試的心理結(jié)構(gòu)中具有某種“潛在特質(zhì)”，教育研究者可以通過(guò)編制相應(yīng)的項(xiàng)目問(wèn)卷來(lái)測(cè)查被試的這種潛在特質(zhì)，利用被試在測(cè)驗(yàn)中所獲的分?jǐn)?shù)來(lái)解釋、預(yù)測(cè)被試在項(xiàng)目上的反應(yīng)。

本研究運(yùn)用的單維Rasch模型采用項(xiàng)目難度這一參數(shù)。單維RasCh模型能將測(cè)驗(yàn)的原始分?jǐn)?shù)值轉(zhuǎn)化成Logic值，將學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力水平與試題難度放在同一把尺子上進(jìn)行比較[5]。第一輪測(cè)試的總體結(jié)果如表4所示。

由表4可知，學(xué)生的Rasch分值為1.32>0，說(shuō)明學(xué)生的能力水平整體上高于項(xiàng)目的難度。項(xiàng)目的分離度與信度分別為5.39和0.97，均在良好的范圍內(nèi);被試的分離度為1.01，說(shuō)明測(cè)查工具未能很好地將不同能力水平的學(xué)生分離開(kāi)，被試信度為0.50，需要提升。誤差反映了參數(shù)估計(jì)的精確性，被試能力估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.57，而項(xiàng)目難度估計(jì)誤差較小，為0.26。項(xiàng)目的ENFET MNSQ和OUTFET MNso值均在0.5～1.7之間，處于可接受的范圍之內(nèi);項(xiàng)目ENFET ZSTD值和OUTFET ZSTD值大部分在-2～+2之間，但EOI、E07、E15、E22和E24這幾個(gè)項(xiàng)目的取值超出了范圍，需要修訂，尤其是EOI和E02這兩個(gè)項(xiàng)目，大部分統(tǒng)計(jì)量均遠(yuǎn)離了合理的取值范圍。此外，在項(xiàng)目難度估計(jì)方面，有幾個(gè)項(xiàng)目的“異常性”較為突出，以E14和E20為例，E14應(yīng)屬于實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力的第三水平，但其難度估計(jì)值卻比第四水平的E15大;E20屬于第三水平，其難度估計(jì)值卻和第一水平的E3相當(dāng)。因此，接下來(lái)的研究中需要對(duì)項(xiàng)目加以修訂。總的來(lái)說(shuō)，大部分項(xiàng)目的擬合統(tǒng)計(jì)量都在可接受的范圍內(nèi)，反映了測(cè)評(píng)工具具有較好的信效度。

三、測(cè)評(píng)過(guò)程及數(shù)據(jù)分析

1.測(cè)評(píng)過(guò)程

對(duì)第一輪測(cè)試中質(zhì)量不佳的項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化，選定20個(gè)項(xiàng)目作為最終的測(cè)試題目。在第二輪大樣本測(cè)試中，選擇了西北地區(qū)重點(diǎn)高中418和非重點(diǎn)高中631共計(jì)1049名學(xué)生作為被試，進(jìn)行測(cè)評(píng)。

選擇測(cè)驗(yàn)水平1、4的兩個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行示例分析。

例I（E2）下列對(duì)事故的處理方法中，不正確的是（）

A.在實(shí)驗(yàn)室中如遇到電線著火，我們應(yīng)先關(guān)掉電閘

B.不小心將稀鹽酸濺到眼睛里，應(yīng)立刻用大量水沖洗，邊洗邊眨眼睛

C.不慎將少量濃硫酸濺到皮膚上，應(yīng)立即用水沖洗，然后涂抹10%的NaOH溶液

D.發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室中有大量的可燃性氣體泄漏時(shí)，應(yīng)立刻開(kāi)窗通風(fēng)

說(shuō)明：這道題屬于水平1，即學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室中常見(jiàn)安全事故的應(yīng)對(duì)能力。在實(shí)驗(yàn)室中如不慎將少量濃硫酸濺到皮膚上，應(yīng)立即用大量清水沖洗，然后應(yīng)該涂抹的是3%～5%的NaHCO³溶液，而非10%的NaOH溶液，主要考查對(duì)實(shí)驗(yàn)中的事故處理，化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全的理解。

例2（E20）三草酸合鐵酸鉀晶體K³[Fe（C²0⁴）³].3H²0可用于攝影和藍(lán)色印刷。某小組將無(wú)水三草酸合鐵酸鉀在一定條件下加熱分解，對(duì)所得氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。請(qǐng)利用實(shí)驗(yàn)室常用儀器、用品和以下限選試劑完成驗(yàn)證和探究過(guò)程。限選試劑：Imol/L硝酸、濃硫酸、20% KSCN、O.lmol/L CuSO⁴、O.lmol/L KI、3% H²0²、O.lmol/L NaOH、O.lmol/L鹽酸、澄清石灰水、蒸餾水、氧化銅。

（1）各小組同學(xué)查閱資料后發(fā)現(xiàn)固體產(chǎn)物中，鐵元素不可能以三價(jià)形式存在，而鹽只有K²CO³。如何驗(yàn)證固體物質(zhì)中有鉀元素的存在并解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（2）固體產(chǎn)物中鐵元素存在形式的探究。

①提出合理假設(shè)：假設(shè)1：假設(shè)2：假設(shè)3：

②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證假設(shè)

說(shuō)明：本題屬于水平4，即測(cè)查學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)與優(yōu)化能力。實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力的最高要求是學(xué)生具備一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，即能夠依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖龊侠淼募僭O(shè)，選擇不同的試劑，設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證鐵元素的存在形式。本題開(kāi)放性較強(qiáng)，測(cè)查學(xué)生高層次的化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知思維，能夠區(qū)分不同學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰λ綘顩r，實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力越高的學(xué)生，做出假設(shè)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力越強(qiáng)。

2.數(shù)據(jù)分析

（1）評(píng)分者信度

在對(duì)非選擇題進(jìn)行賦分時(shí)，可能會(huì)摻雜評(píng)分者的主觀性。采用Kappa系數(shù)考查評(píng)分者的一致性，當(dāng)Kappa系數(shù)在0.75～1之間時(shí)，表明不同的評(píng)分者在賦分時(shí)有著較好的一致性。表5的數(shù)據(jù)反映了不同評(píng)分者在對(duì)同一道題目賦分時(shí)具有較高的一致性，說(shuō)明本研究對(duì)于學(xué)生在非選擇題上的評(píng)分是可靠的。

（2）大樣本測(cè)試的總體結(jié)果

第二輪大樣本測(cè)試的總體結(jié)果如表6所示。

由表6可知，學(xué)生的Rasch分值為-1.41<0，表明測(cè)試T具的難度高于學(xué)生的能力水平;項(xiàng)目誤差為0.05小于被試誤差，說(shuō)明模型對(duì)于項(xiàng)目難度的估計(jì)是可靠的;四項(xiàng)擬合指標(biāo)均在規(guī)定范圍內(nèi)。被試的分離度1.86，接近2，信度為0.79;項(xiàng)目的分離度為13.04，與之對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目信度為0.99，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2。這些數(shù)據(jù)表明本研究使用的測(cè)試工具有良好的信度，能夠有效測(cè)查西北地區(qū)高中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力的水平。

（3）項(xiàng)目一被試對(duì)應(yīng)情況

Rasch模型可以將原始分值轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)ogit分，將被試能力水平與項(xiàng)目難度放在同一量尺上比較。項(xiàng)目一被試對(duì)應(yīng)圖稱為懷特圖（Wright map），通過(guò)懷特圖[6]，可以清晰地知道項(xiàng)目難度與學(xué)生能力水平的對(duì)應(yīng)情況（如圖3所示）。

圖3中間的豎線是Logit刻度尺，刻度尺左側(cè)表示被試能力水平分布情況，圖中每個(gè)“#”代表12個(gè)被試，每個(gè)“.”代表1-11個(gè)被試，被試能力水平從下到上逐漸上升;刻度尺右側(cè)表示項(xiàng)目難度分布情況，項(xiàng)目難度從上到下逐漸降低。由圖3可知，EOI難度最低，E20難度最大，大部分項(xiàng)目都有被試與之相對(duì)應(yīng)（項(xiàng)目與被試相對(duì)應(yīng)時(shí)，表明被試學(xué)生正確回答該道題目的的概率為50%），有小部分項(xiàng)目其難度相對(duì)被試而言較大，沒(méi)有被試與之對(duì)應(yīng)。

（4）項(xiàng)目單維性情況

單維性是RasCh模型的基本假設(shè)之一，其反映的是某一項(xiàng)目是否只測(cè)查被試的某種單一“潛在特質(zhì)”，本研究中的“潛在特質(zhì)”即實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力[7]。項(xiàng)目的單維性越高，說(shuō)明測(cè)查工具有著較好的信效度。由圖4可知，大部分項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)殘差相關(guān)系數(shù)值（Standard-ized Residual Contrast Loading）在-0.4～+0.4之間，具有較好單維性，能夠有效測(cè)查該地區(qū)高中學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力。但有幾個(gè)項(xiàng)目（A-E20，B-E14，C-E5，a-EI，h-E7）的標(biāo)準(zhǔn)殘差相關(guān)系數(shù)值在-0.4～+0.4之外，說(shuō)明這幾道題目可能除了測(cè)查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力以外，還測(cè)查了其它化學(xué)學(xué)科能力。

以E14為例：下圖是4種碳架的烴，其中判斷正確的是（）

A.a和d不是同分異構(gòu)體

B.b和c中所有的原子都在一個(gè)平面上

C.a和d都能發(fā)生加成反應(yīng)

D.bcd都能發(fā)生取代反應(yīng)

此題屬于E3（理解實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作）維度下的測(cè)查，要求學(xué)生通過(guò)搭建球棍模型學(xué)習(xí)有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的性質(zhì)及規(guī)律。測(cè)試后進(jìn)行學(xué)生訪談，得知在作答這道題目時(shí)，他們不僅考慮了如何搭建相應(yīng)的球棍模型對(duì)4物質(zhì)進(jìn)行分析，還考慮了“同分異構(gòu)體”“加成反應(yīng)”等具體概念性知識(shí)，有的學(xué)生在作答這道題目時(shí)，習(xí)慣性地思考了球棍模型所代表的分子式等，這些因素都可能導(dǎo)致該題目的單維性不佳。

（5）項(xiàng)目擬合、標(biāo)準(zhǔn)誤差及點(diǎn)一測(cè)量相關(guān)性情況

第二輪大樣本測(cè)試的項(xiàng)目擬合、標(biāo)準(zhǔn)誤差及點(diǎn)一測(cè)量相關(guān)性情況如表7所示。20個(gè)項(xiàng)目的難度范圍在-1.24～I(xiàn).OOLogit之間，E20難度最大（對(duì)應(yīng)的Mea-sure值為1.00），EOI難度最?。∕easure值為-1.24）。標(biāo)準(zhǔn)誤差在0.04～0.07之間，都在0.10以下，反映了項(xiàng)目的難度是可靠的。分析具體項(xiàng)目與模型的擬合情況時(shí)，以Infit MNso作為主要參考。除了EOI、E02、E03、E20外，大多數(shù)項(xiàng)目的Infit MNSQ值在0.7～1.3之間，對(duì)應(yīng)的Infit ZSTD值在-2～+2之間，其中EOI和E20這兩道題目的Infit MNso值及Infit ZSTD值均遠(yuǎn)離合理的取值范圍，可能是學(xué)生在作答過(guò)程中出現(xiàn)猜測(cè)行為，使得能力水平較低的學(xué)生答對(duì)了難度較大的題目，與模型不符合[8]，而能力水平較高的學(xué)生在作答時(shí)可能因?yàn)榇中?，概念模糊等原因，將題目答錯(cuò)。整體測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)與模型有較高的擬合度，點(diǎn)一測(cè)量相關(guān)性系數(shù)在0.07～0.73之間，沒(méi)有負(fù)值，且大部分?jǐn)?shù)值大于0.3，反映了項(xiàng)目與模型之間具有良好的一致性。

由單維性數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)一模型擬合檢驗(yàn)及點(diǎn)一測(cè)量相關(guān)性系數(shù)等因素分析，該測(cè)評(píng)工具具有較好的信效度。表8是各個(gè)水平層級(jí)的Measure均值，當(dāng)學(xué)生的Measure分值小于等于-0.624時(shí)，可推測(cè)該學(xué)生處于實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力的第一水平之下;當(dāng)學(xué)生的Measure分值在-0.624～-0.13時(shí)，可推斷該學(xué)生處于實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力的第一水平;當(dāng)學(xué)生的Measure分值在-0.13～-0.07之間時(shí)，可推知該學(xué)生處于實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力的第二水平;當(dāng)學(xué)生的Measure分值在-0.07～0.638之間時(shí)，可推知該學(xué)生處于實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力的第三水平;當(dāng)學(xué)生的Measure分值高于0.638時(shí)，可推斷該學(xué)生處于實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力的第四水平。由表8可知，四種水平層級(jí)對(duì)應(yīng)的Measure均值從Levell到Measure4逐漸增加，說(shuō)明了本研究所確定的水平層級(jí)是科學(xué)的、可行的。

（6）總體分析

根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力劃分標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)西北地區(qū)1049名高一學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知水平的總體表現(xiàn)如圖5所示。

從圖5可以得，被測(cè)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知水平處于水平1及以下（38.32%）和水平2（30.58%）學(xué)生較多，即學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器及基本操作的辨別和描述能力較高，基本具備了實(shí)驗(yàn)事實(shí)的綜合分析與加工處理的能力。15.76%的學(xué)生處于第3水平，即能夠理解實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，10.34%的學(xué)生處于第4水平，即具備了一定的實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)與優(yōu)化的能力。總體來(lái)看，大部分學(xué)生“理解實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作”和“實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)與優(yōu)化”的能力薄弱。

四、西北地區(qū)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的調(diào)查分析

1.問(wèn)卷調(diào)查的目的

為了進(jìn)一步說(shuō)明當(dāng)前西北地區(qū)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀和學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知水平，并對(duì)測(cè)查的結(jié)果進(jìn)一步追因調(diào)查。采用編制的學(xué)生和教師問(wèn)卷進(jìn)行隨機(jī)抽樣調(diào)查。調(diào)查對(duì)象為甘肅省參加化學(xué)奧林匹克競(jìng)賽的不同學(xué)校各年級(jí)156名高中生生和50名帶隊(duì)化學(xué)老師。

2.問(wèn)卷的調(diào)查結(jié)果分析

教師問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果分析表明，多數(shù)老師意識(shí)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性和必要性（63.8%的教師認(rèn)為做化學(xué)實(shí)驗(yàn)是必須的）。但由于課時(shí)不足（40.5%）、實(shí)驗(yàn)器材缺少（30.2%）、精力不夠（10.8%）、領(lǐng)導(dǎo)重視不足（18.5%）等原因，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展不順利，學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)提高緩慢。同時(shí)目前對(duì)實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)測(cè)評(píng)方式單一，大多數(shù)停留在紙筆測(cè)驗(yàn)（51.0%），考查知識(shí)技能，忽視能力與核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和測(cè)評(píng)。

學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果表明，大多數(shù)同學(xué)（58.8%）認(rèn)為實(shí)驗(yàn)操作的考查有利于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力，少數(shù)學(xué)生（10.6%）不希望考實(shí)驗(yàn)操作，因?yàn)樽鰧?shí)驗(yàn)麻煩，操作時(shí)會(huì)緊張。調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ω鞑幌嗤?，?shí)驗(yàn)認(rèn)知能力較弱的是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力（95.5%）和分析數(shù)據(jù)、解釋現(xiàn)象的能力（96.3%），較強(qiáng)的能力是收集實(shí)驗(yàn)資料（93.4%），合作與交流的能力（92.5%）。對(duì)于實(shí)驗(yàn)測(cè)評(píng)方式，常采用為筆試和口試，這與教師問(wèn)卷的結(jié)果十分吻合。目前西北地區(qū)化學(xué)高考中還沒(méi)有考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，將實(shí)驗(yàn)操作納入高考考查范圍內(nèi)，是提升學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力的有力抓手，當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)考查方式有待完善。

五、結(jié)論與啟示

（l）本認(rèn)知能力測(cè)評(píng)和調(diào)查研究能有效地了解高中生化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力狀況。西北地區(qū)高中生實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力水平總體不容樂(lè)觀，第二輪大樣本測(cè)試研究結(jié)果表明，學(xué)生的Rasch分值為-1.41小于0，學(xué)生的能力水平明顯低于項(xiàng)目難度，重點(diǎn)中學(xué)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力高于普通學(xué)校學(xué)生，整體處于第1-2水平之間。反映出學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)薄弱，動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)較少，沒(méi)能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng);學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)施條件不佳，化學(xué)教師難以正常開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段過(guò)于單一，有待提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的興趣。

（2）本測(cè)評(píng)和調(diào)查研究為化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力提供對(duì)策。首先，學(xué)生要夯實(shí)化學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)，完善自身知識(shí)結(jié)構(gòu)，明確實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、目的和要求，形成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。其次，教師要研究化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂和學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究心理，改進(jìn)教學(xué)方法和手段，強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知技能。最后，學(xué)校要不斷更新、完善實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，為化學(xué)教師開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)造條件，增設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究課程，加強(qiáng)化學(xué)教師的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，實(shí)施合理的化學(xué)實(shí)驗(yàn)考核方式，將課改要求落到實(shí)處。學(xué)校、教師及學(xué)生自身都是影響高中生實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力發(fā)展的重要因素。學(xué)生的主動(dòng)性是其實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力提升的內(nèi)因;教師和學(xué)校是影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力發(fā)展的外因，只有內(nèi)因和外因相互融合才能更加有效地培養(yǎng)高中生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力。

（3）本測(cè)評(píng)和調(diào)查研究對(duì)改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有一定啟示。從問(wèn)卷調(diào)查中可以得出，高中化學(xué)教學(xué)中普遍存在重理論知識(shí)輕實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的弊端，有關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多以滿堂灌、畫實(shí)驗(yàn)、背實(shí)驗(yàn)、幻燈片式實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式呈現(xiàn)，忽視了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)價(jià)值。通過(guò)測(cè)試學(xué)生實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力和問(wèn)卷調(diào)查，既可以讓學(xué)生了解自身的不足，也為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改進(jìn)提供了理論依據(jù)。

當(dāng)然，本研究存在的局限性有待進(jìn)一步思考和解決，首先，部分項(xiàng)目的單唯性不佳，數(shù)據(jù)與模型擬合度有待提高。其次，任務(wù)情境的真實(shí)性不夠，要保證測(cè)評(píng)的有效性，設(shè)計(jì)的項(xiàng)目任務(wù)必須能測(cè)出評(píng)價(jià)的目標(biāo)。最后，化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力的測(cè)試對(duì)象單一，今后對(duì)西北地區(qū)如西藏、新疆、青海、寧夏等地區(qū)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知能力需做進(jìn)一步分析研究。

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