一、引言

我国实施新课程后，现高中阶段常用的评价方式有三种：诊断性评价、形成性评价和终结性评价。受高考政策的影响，主要以终结性评价为主，形成性评价和诊断性评价实施较少，传统评价方式重结果轻过程，重知识轻素质，重选拔，较片面，不利于激发学生学习的积极性和学习动机，阻碍了学生在学习中主体性、能动性和创造性的发挥［2］。认知诊断评价是对认知的过程和结果的诊断，是通过对学生个体特定的知识结构和加工技能进行评估，从而诊断其认知发展情况的一种活动。认知诊断能科学、有效地诊断出学生内部心理加工机制和知识状态，对学生学习后的认知状态进行个性化诊断，给教师课堂开展个性化补救提供教学的依据。诊断性评价的目的不是为了给学生贴上“好生”、“差生”的标签，而是找学生的认知优势与不足，为学生和教师开展针对性的补救措施提供依据，使自己的教学更加适合学生的需要，促进学生的学习［3］。

近几年来认知诊断的研究主要集中在理论研究和实践研究两方面。关于理论研究，研究者主要围绕认知诊断评估的涵义、特征、内容，诊断性测验的种类及应用，认知诊断模型等问题进行探讨。如涂冬波、蔡艳、戴海琦和丁树良（2010）对DINA模型进行拓展，开发出适合多种评分（含0-1二级评分和多级评分）数据资料的P-DINA模型，同时采用MCMC算法实现模型参数的估计，并对该模型性能进行研究［4］；孙佳楠、张淑梅、辛涛和包珏（2011）在AHM的基础上开发了GDD模型，并提高了诊断正确率［5］。关于实践研究，研究者主要以前人的认知诊断研究成果为基础构建认知诊断系统或基于现代测量理论建立诊断测量模型进行诊断性评价应用研究。如刘启亮（2008）基于规则空间的模型，对初中生有关化合物知识掌握情况进行诊断，成功地将学生判归到21种理想属性掌握模式，并利用诊断结果设计了补救方案［6］。由此看出诊断性评价的研究偏重于对心理学认知理论的直接引用和对国外相关学习诊断理论的研究借鉴上，尚没有系统完整的对现阶段高中生化学学习的认知诊断。

本文的研究是以认知诊断理论为基础，以离子浓度大小比较为案例，分三步构建了离子浓度大小比较的认知属性及其层级关系。首先，依据课程标准、高考考试说明和高考试题初步构建了离子浓度大小比较的认知属性。其次，通过对化学教育专家和一线教师的访谈，初步确认离子浓度大小比较的认知属性及层级关系。最后，根据学生完成测试题后的口语报告，分析检验属性及层级关系是否恰当合理。

综上所述，通过腹部超声检查联合阴道超声检查能够有效提升妇科急腹症诊断效果，证实这一方法的临床有效性，患者满意度有所提升，因此这一方法值得进一步研究和推广。

二、认知属性及层级关系概述

1.认知属性

认知属性是被试成功完成给定任务所应该具备的知识、技能、策略等要素，它是认知诊断的基本单位。认知属性和具体的认知行为有关，是对问题解决的简化描述。被试的认知属性能否通过项目设计被激发，需要选择合适的粒度刻画任务，粒度直观解释了知识点的细分和细化程度，大小取决于诊断目的和测验结果报告的需要，同时也要考虑测量模型、数据获取和计算方法等的限制。粒度太大，属性划分比较粗糙，其对应的数据容易获得，但是所能提供的诊断信息较少，比如说国家颁布的课程标准就不能直接作为属性。相反，粒度太小，可能属性个数较多，这样虽然从理论上可以提供更多的诊断信息，但是，由于属性个数多可能造成模型过于复杂，属性掌握模式数量急剧增大，计算量可能大到无法实现；且如属性划分过细，相应的数据难以获取，相应属性的信度和效度也难以保证。鉴于当前认知诊断测量模型的发展，一份认知诊断测验不超过9个属性比较恰当［7］。

认知属性可采用四种方式指定：第一种方式文献调查法。通过课程标准和考试说明结合相关研究文献内容分析得出认知属性；第二种方式专家指定法。是请学科专家或教学一线教师根据多年教学经验讨论决定认知属性；第三种方式口语报告法。依据对学生解决问题时的口语报告，分析结果得出项目解决的流程图，由此确定属性及属性之间的关系；第四种方式适用于对已有测验进行分析，请专家解答项目样本，表达各项目测量的属性，然后对得到的各属性进行分类并根据属性的心理或逻辑上的顺序决定属性及属性间的关系［8］。

2.属性层级关系

根轨迹可以按照法则绘制，但是每改变一次开环零极点的值就必须按照法则绘制一次根轨迹，即需要大量计算分离点和起始角，非常烦琐。应用MATLAB软件可以只要改变零极点的数值，立刻得到相应的根轨迹。举例说明：系统的开环传递函数为：增加一个开环零点，零点值为-4、-2、-1的根轨迹变化如图8所示。若系统原始开环传递函数为：增加一个开环极点，极点值为-4、-2、0的根轨迹如图9所示。

为了验证学生解决离子浓度大小比较问题所涉及知识和认知加工过程是否与预期相符，选取了3道离子浓度大小比较的典型高考试题（表2），这些试题包括所有考查的属性，通过被试学生完成试题并以口语报告的方式检验属性及层级关系是否恰当合理。

  

图1 6个属性对应的 4种基本属性结构

  

图2 6个属性对应的独立型属性结构

三、构建离子浓度大小比较的认知属性及层级关系

1.初步确定认知属性

分析三位教师的访谈信息可知初步构建的认知属性内容完整、粒度大小适当，属性间无交叉、重叠、清晰可辨。同时初步提炼出离子浓度大小比较的层级关系（图3）。

认知属性间可以是没有关联彼此独立的，也可能彼此间存在一定的层级关系，它们基于一定的网络结构相互关联，即掌握属性存在一定的逻辑或心理先后顺序。比如，若不掌握加法（A）便不能掌握乘法（B），掌握加法就是掌握乘法的先决条件。属性层级是属性之间的逻辑或心理特征结果，不能与问题解决中要求的属性顺序关系相互混淆。Leighton等人根据属性层级结构的不同，定义了属性层级关系的四种基本类型：线型、收敛型、分支型和无结构型（图1），并且认为这四种基本类型相互组合，可以形成更为复杂的层级关系。Tatsuoka给出一种属性之间无先决条件的独立型结构（图2）［9］。

通过课程标准、考试说明及高考试题构建的认知属性是否全面，每个属性是否清晰界定，还需要通过对化学教育专家和一线教师的访谈，听取他们的意见和建议，进一步确认离子浓度大小比较的认知属性及层级关系。

基于视觉监控下的半自主行驶是介于自主行驶与遥控驾驶之间的一种导航控制方式，车辆行驶中摄像头拍摄到的图像通过远程视频链路持续地回传到控制上位机.操作人员根据接收到的道路图像进行主观判断，完成针对车间运行管理的巡视.

 

表1 高中离子浓度大小比较内容的认知属性

  

认知属性基本概念弱电解质电离平衡规律盐类水解规律守恒规律水溶液中离子平衡的思维策略编码A1 A2 A3 A4 A5描述离子反应、水溶液中的电离平衡及影响因素等弱电解质的电离是微弱的，多元弱酸分步电离，以第一步为主盐类水解是微弱的，多元弱酸根分步水解，以第一步为主，越弱越水解电荷守恒、物料守恒及质子守恒等量替换、关联性思维、系统性思维等

2.初步确认认知属性及层级关系

纵观古今中外的教育史，都十分重视经典名著的传承与学习。在当前自媒体与网络信息的兴盛下，传统的阅读方式受到了很大的冲击，不少人的阅读方式向碎片化方向转变，而这种碎片化阅读削弱人的逻辑思维能力，由此在初中阶段培养学生形成受益终身的良好阅读习惯与阅读能力有着十分重要的现实意义。经典名著中包含着深邃的知识与思想，同时也蕴含着丰富的情感与哲理，对学生语文综合素养的提高起着积极的作用，同时也能塑造学生健康的人格，促进其全面发展。

课程标准和高考考试说明涉及的内容粒度太大，不能直接作为认知属性，借助于对高考试题考查内容的分析，可以确定有现实意义、可操作性强的属性。综上，本研究初步构建了离子浓度大小比较的认知属性（表1）。

首先明确访谈目的，设计访谈提纲，然后选择访谈对象进行访谈。整理访谈内容如下：本研究访谈对象为三人，用A教师、B教师和C教师代替。其中A教师教龄9年，一级教师职称，本科学历；B教师教龄16年，高级教师，硕士学历；C教师教龄24年，正高级职称，本科学历。被访谈的对象教龄、职称、学历分布较为合理，具有代表性。访谈内容包括二方面：一是解决离子浓度大小比较需要具备哪些知识与技能；二是解决离子浓度大小比较时需要哪些逻辑思维顺序。经过整理将访谈信息呈现如下：A教师认为解决离子浓度大小问题需要掌握弱电解质的电离平衡，盐类水解平衡等水溶液中离子平衡相关知识，以及电荷守恒和物料守恒的书写，解题思路为：先分析离子间是否发生反应，并确定水溶液中发生的离子平衡，再写出电荷守恒、物料守恒和质子守恒，最后根据抓大放小的思维策略分析离子间的关系。B教师认为解决离子浓度大小问题需要掌握两个微弱和三个守恒，解题思路为：由宏观现象到微观辨析，进入微观层面分析各离子从哪里来到哪里去，从定量的角度分析各离子的多少，以此确定离子间的关系。C教师认为解决离子浓度大小问题需要掌握水溶液中离子平衡相关知识，能利用关联性思维分析离子的来源与去处，利用系统性思维分析溶液体系中各离子间的关系。

《普通高中化学课程标准》选修内容化学反应原理，主题3溶液中的离子平衡的内容标准为：能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡，了解酸碱电离理论。认识盐类水解的原理，归纳影响盐类水解程度的主要因素，能举例说明盐类水解在生产、生活中的应用［10］。江苏高考化学考试说明必考内容，化学基本概念和基本理论的电解质溶液内容有：理解电解质在水中的电离平衡，能利用电离平衡常数进行相关计算。了解盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素、盐类水解的应用。高考离子浓度大小比较试题在知识内容上主要涉及离子反应、电离平衡、水的电离、盐类水解平衡、电荷守恒和物料守恒等，能力上主要涉及图表信息的识别，利用系统性思维进行推理分析等。

  

图3 离子浓度大小比较内容的认知属性及其层级关系

3.验证属性及层级关系

端锚聚合酶抑制剂XAV939抑制人骨肉瘤SOSP-9607细胞增殖及作用机制研究 ………………………… 董永红等（14）：1917

 

表2 离子浓度大小比较口语报告试题

  

1．根据下表提供的数据，判断在等浓度的NaClO、NaHCO3混合溶液中，各种离子浓度关系正确的是化学式HClO H2CO3电离常数Ki=3×10-8 Ki1=4.3×10-7 Ki2=5.6×10-11 A．c(HCO3－)＞c(ClO－)＞c(OH－)B．c(ClO－)＞c(HCO3－)＞c(H＋)C．c(HClO)＋c(ClO－)＝c(HCO3－)＋c(H2CO3)D．c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO3－)＋c(ClO－)＋c(OH－)2．一定温度下，下列溶液的离子浓度关系式正确的是A.pH＝5的H2S溶液中，c(H＋)＝c(HS－)＝1×10－5mol·L－1 B.pH＝a的氨水溶液，稀释10倍后，其pH＝b，则a＝b＋1 C.pH＝2的H2C2O4溶液与pH＝12的NaOH溶液任意比例混合：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HC2O4-)D.pH相同的①CH3COONa、②NaHCO3、③NaClO溶液中的c(Na＋)：①＞②＞③3．常温下，用0.1000 mol·L－1NaOH溶液滴定 20.00 mL 0.1000 mol·L－1CH3COOH溶液所得滴定曲线如右图。下列说法正确的是12 8 7 4 0 pH ② ③①5 10 15 20 V（NaOH）/mL A.点①所示溶液中：c(CH3COO－)＋c(OH－)=c(CH3COOH)＋c(H＋)B.点②所示溶液中：c(Na＋)=c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)C.点③所示溶液中：c(Na＋)＞c(OH－)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)D.滴定过程中可能出现：c(CH3COOH)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)＞c(Na＋)＞c(OH－)

口语报告的理论是建立在一系列关于人类信息加工过程的基本假设基础之上的，问题解决的行为可看成逐步搜索相关知识的过程，通过被试完成任务后所描述的短时记忆内容，包括问题解决时使用的基本知识、产生的新知识和思考过程，将其内隐思维过程进行外部语言化。鉴于解决离子浓度大小比较问题的复杂性，应选取性格外向、言语表达能力强的学生为研究对象，同时创建安静的环境和轻松的氛围，减少被试学生的紧张情绪，让被试能独立、专注、连贯地解答试题［11］。

从江苏省T中学选择性格外向、言语表达能力强的5名掌握离子浓度大小比较相关内容的高三学生作为被试，先向被试学生说明参加口语报告的原因和口语报告的研究方式，让被试学生了解并支持这种研究，征得同意后完成试题，问题解决时不打扰被试学生的思维，然后立即进入口语报告环节，交流记录被试思维过程、体态语言、面部表情等，并辅以录音。

整理学生口语报告，5名学生中2名同学未能完成作答或作答错误，3名同学顺利完成作答且准确，进一步筛选3名学生的口语报告，选取能呈现各自知识结构的试题，用问题行为图表示这3名学生的思维过程（图4）并与认知属性进行比对。

  

图4 3名学生的问题行为图

由问题行为图可以看出大部分同学解决问题时先由水溶液中的离子平衡为切入点，然后利用电离规律、水解规律、守恒规律进行分析，复杂问题时辅以等量替换，推理等思维策略。这一研究结果表明学生的思维过程与构建的离子浓度大小比较的认知属性及属性层级关系基本一致，图3的认知属性及属性层级关系基本完备，可用于后续Q矩阵的构建。

四、研究结果

认知属性及其层级关系可通过分析课程标准和考试大纲、化学教育专家和一线教师的访谈和学生口语报告等方式确定，学生解决离子浓度大小比较问题时所具备的知识、技能、策略可由5个属性组成的收敛性属性结构表征（图5）。

  

图5 离子浓度大小比较内容的认知属性及其层级关系

参考文献

［1］贾硕杰.“溶液中粒子浓度大小比较”题型的解题思路与技巧［J］.教育实践与研究（B），2015（10）：67-69

［2］［10］中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）［M］.北京：人民教育出版社，2003：21-22

［3］ 关丹丹.认知诊断理论与考试评价［J］.中国考试，2009（4）：10-11

［4］ 涂冬波，蔡艳，戴海琦，丁树良.一种多级评分的认知诊断模型：P-DINA 模型的开发［J］.心理学报，2010（10）：1011-1020

［5］ 孙佳楠，张淑梅，辛涛，包钰.基于Q矩阵和广义距离的认知诊断方法［J］.心理学报，2011（9）：1095-1102

［6］ 刘启亮.规则空间模型在初中生化学知识学习诊断与补救中的应用研究［D］.南昌：江西师范大学，2008

［7］ 汪文义，宋丽红.教育认知诊断评估理论与技术研究［M］.北京：北京师范大学出版社，2015：10-11

［8］ 王星乔.基于测量模型的化学平衡知识的认知诊断研究［D］.上海：华东师范大学，2011

［9］ 蔡艳，涂冬波，丁树良.五大认知诊断模型的诊断正确率比较及其影响因素：基于分布形态、属性数及样本容量的比较［J］.心理学报，2013（11）：1295-1304

［10］李京.初中生构建生物知识流程图思维过程个案研究［D］.北京：首都师范大学，2012