基于DINA模型对高三学生化学键概念的认知诊断研究

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精准把握学生的知识状态是开展有效教学和实现高效学习的前提。认知诊断模型能将学生潜在的知识结构(即属性)外显为可观察的属性掌握模式和掌握概率,获得翔实且较为准确的反馈信息,实现对学生的精确诊断。利用认知诊断理论测量学生认知结构的研究已较为丰富,但当前化学键教与学的相关研究多关注教材、迷思概念和教学策略,基于认知诊断理论进行化学键学习的测评研究还极少。研究主要利用文献法和测试卷调查法,在梳理属性及层级关系、认知诊断模型、化学键相关文献的基础上,编制了包含24个项目的《高三化学键概念认知诊断测试卷》。通过实证研究获得广西三所高中1200余名高三学生的测试数据,基于DINA模型分析不同学校的被试学生对该主题内容的掌握情况及差异。研究成果如下:(1)化学键概念包含七个认知属性,分别是离子键的基本概念、共价键的基本概念、分子间作用力、共价键的基本类型和特征、分子空间构型、配位键的基本概念、金属键的基本概念。相应的属性层级关系主要是由分支型和收敛型组合而成的混合类型。(2)不同学校学生在化学键概念认知属性的掌握模式和掌握概率方面存在差异,故最终所设计的学习路径图也不尽相同。(3)学生所得总分与化学键属性掌握模式之间是既不充分也不必要的关系。总分相同,属性掌握模式可能相同也可能不同;相同的属性掌握模式也可能有多种分数分布。(4)相比于单一的分数,化学键属性掌握模式能更全面地反映学生的知识状态。研究通过对高三学生化学键概念的诊断测试,表明基于DINA模型的认知诊断在化学学科领域的测量方面具有一定的适用性。最后基于上述研究成果,从评价理念、教学方式和学习策略三个方面给教师及学生提出了对策建议。
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