例析“二段式”测验在概念理解测评中的应用

丘智萍 童文昭

摘 要：学科概念的理解是学科知识理解的基础，也是学科核心素养的测评的重要基石.通过分析学科概念的认知探测要求及特点，比较了一般测验方法在概念理解测评上的不足，进而介绍了“二段式”测验的优点，并以“结构决定性质”这一核心概念为例，进行了“二段式”测验的设计展示.

关键词：“二段式”测验;概念理解测评;结构决定性质;素养测评

2017版課程标准的落地，使得核心素养的测量与评价成为急需解决的一个问题.化学课程标准在以核心素养为测试宗旨的考试命题建议中提出要以情境为载体、以问题为任务、以知识为工具[1].这一表述，对化学知识的工具属性作出了明确的界定，也确定了核心素养测评中化学知识的测查方式.化学概念作为化学知识体系的骨架，实现概念的理解是学生掌握化学知识的基础，因而，化学概念理解的测评，既是评估学生化学知识水平手段，也是化学学科核心素养测评的重要基石.

1 概念认知结构的探测

概念理解的测评主要是基于这样一个事实：学生头脑中对某一概念建立起了自己的认知结构.因此，探测认知结构成为理解测评的主要任务.在具体学科中，认知结构是指学生对于该学科所知道的知识内容及其组织，而认知结构的探测是指综合多方搜集的资料并以合适的方式（如文字、图形）来描述，呈现出学生的认知结构.对于认知结构的探测方法，切尔哥斯特等人将其分为：自然观察、访谈、概念关联、纸笔测验和电脑化测验等五种类型;怀特和甘斯特则提出：绘图（概念构图、关联图）、访谈、预测-观察-解释等类型;艾里克森根据概念和情境的偏向进行分类：偏向于概念本身的方法有单字联想、自由联想、概念构图、命题构图等，偏向于应用情境的方法包括观察、对现象的预测和解释、自然情境下的研究等[2].

从上述关于概念的认知结构及其探测的阐述中，我们看出概念的理解主要表现在两个方面：一个是情境引导下的概念应用，另一个是不同概念之间的关联.因此，概念理解的测评也应从“应用”和“关联”这两个方面进行设计.概念应用体现了概念在情境问题中的迁移，通常传统的选择、论述或解释等方式都能够满足这一测评的需求.而概念关联则难以由传统的题型完成，一般需要通过访谈、概念图等方式进行观测.相对于其它认知结构的探测方法，概念图作为一种可视化的认知表征工具，能以图示的方式直观地呈现学生头脑中的概念结构，并且在理解测评上具有突出的优点，但也有评分不便、不适用于较大规模的测验等不足.

2 概念理解的测评方法

21 常用测评方法的比较

对于具体的测评方法，常见的一般有测验和表现评测，具体可分为选择作答测验、提供作答测验、限制型表现评测、扩展型表现评测等四种类型.选择作答测验即按要求选择合适的答案，如选择题、判断题等属于这类测验;提供作答测验即用词或短语的方式作答，像填空题、名词解释题等属于这一类测验;限制型表现评测一般用于结构化程度较高的表现任务，比如根据实验结果写一份实验报告、按实验要求选择混合物的分离方法进行操作，与之相对应题型一般为问答题、格式报告等;扩展型表现评测多用于结构化程度较低的综合性表现任务，要求在实际情境中整合并应用知识，如根据实验目的设计并完成实验、基于理论对某一现象或问题提出看法或解释，与之对应的题型一般为论述题、解释题.

由于知识理解的标志是“解释”，即解释现象.选择、填空等类型的题干中提供了较多的信息供学生类比参考和联想，一定程度上限制了理解的表现，而解释性的题型要求学生对知识的理解和迁移应用的能力明显要比上述题型强得多.上述四类方法在任务真实度（与知识应用的实际情境相似度）、任务复杂性（知识应用的深度）、评测所需时间及评测的判断（判断学生对知识的理解情况）等方面的概括性比较如图1[3].由于测验时间及评测判断是实际问卷调查中极为重要的两个考虑因素，所以具有测验时间短、判断简便的优势的选择作答型测验成为当前调查问卷设计中的主流.然而从图1中我们也可以发现，选择作答型测验在任务复杂度及复杂性上的不足也让其在理解测评中存在着很大的缺陷，如不便于设置复杂的情境考查知识的迁移能力、不便于观测知识理解的误区等等.

22 “二段式”测验

为了解决上述问题，切尔哥斯特的“二段式”选择测验作为一种特殊的测验类型出现在了概念诊断测评中.所谓“二段式”选择测验就是将一道选择题分两个阶段收集学生头脑中的概念信息，以判断学生对概念的理解情况：第一阶段完成概念应用的选择（单选题），第二阶段则对第一阶段的作答情况选择相应的理由或解释（也是单选题）.不难看出，这种测验兼具了访谈法中质性的优点和测验法中量化的优点，而且测验时间短，答题分析也较容易[4].这种先“知其然”再“知其所以然”的测验方式不仅能测出一定情境中概念的迁移运用情况，还可观测概念迁移背后的理解方式和理解程度，在一定程度上弥补了传统的选择作答测验中无法进一步发现学生错误原因的缺陷.

3 二段式测验设计——以“结构决定性质”为例

“结构决定性质”是“宏观辨识与微观探析”素养的核心概念.教材从原子结构、分子结构、晶体结构三个层面描述物质的结构，通过各种现象和事实阐述每个层次的微粒、微粒间的作用力、微粒的空间布局与物质的性质之间的密切关系（如图2），进而阐明其所蕴含的核心思想：“物质的微观结构决定了物质的宏观性质，物质的宏观性质反映了物质的微观结构”，即“见著知微”和“见微知著”的观念和意识.[5]基于上述认识，可分别从结构微粒对性质的影响、微粒间的相互作用对性质的影响、微粒的空间分布对性质的影响等三个角度测查学生对“结构决定性质”这一概念的理解情况.下面分别从这三个角度各举一例分析高二学段分子结构层面该核心概念的“二段式”测验试题的设计.

31 微粒间的相互作用对物质性质的影响

微粒间相互作用视角的“结构决定性质”主要考查的是共价键、离子键及分子间作用力（范德华力、氢键）等对物质性质的影响.二段式测验题通过两个阶段完成设计：第一阶段目标是测查概念的迁移应用，即利用结构判断性质.题例可通过以熔点、沸点、溶解性、密度等物理性质为情境，考查学生利用微粒间相互作用差异判断物质性质差异的能力.第二阶段目标是测查对概念本身的理解，即通过性质解释结构.为提高二段选项的干扰作用，准确考查利用二段解释一段的目标，较好地实现对概念理解情况的检测，可将二段与一段的四个选项进行一一对应，并将二段各选项的解释性知识设置为正确内容，避免学生通过知识本身的错误选中答案.

题例设计1：根据微粒间的相互作用，下列有关物质性质的判断正确的是（ ）

A沸点：NH3

B稳定性：H2O>H2S>H2Se>H2Te

C密度：冰>水

D熔点：NaCl

你选择上述答案的理由是（ ）

a共价键键长越小键能越大

b相对分子质量越大分子间作用力越大

c氢键具有方向性

d离子电荷越大，半径越小，离子键越强

上述题例的正确答案组合为B/a，笔者所在学校抽样测查结果显示，一段的答对率为86%，二段的答对率为81%，两段均正确的为78%，突出的错误答案组合为D/d，这一结果说明学生对微粒间相互用及其对物质性质影响的理解情况较好，但晶体知识的不足影响了对微粒间相互作用的理解.

32 微粒的空间分布对物质性质的影响

在分子层面，微粒的空间分布主要体现为分子的空间构型，故该角度的概念理解考查目标确定为分子的空间构型对物质性质的影响.题例设计的第一阶段以“相似相溶”原理为情境，让学生通过分子的空间构型确定分子极性，进而推断物质的性质（溶解性），测查学生利用分子构型判断物质性质的能力.第二阶段让学生解释一段所选项的空间结构，测查学生对分子结构的解释能力.由于二段的每个选项都可用于尝试解释一段的答案，所以具有很高的干扰效果，能较好地检测学生对概念的真实理解程度.

题例设计2：根据分子的空间构型相关知识，下列有关物质的性质说法错误的是（ ）

ANH3易溶于水

BNH3与PH3的性质相似

CCH4易溶于液氨

D白磷（P4）易溶于二硫化碳

你选择上述答案的理由是（ ）

a两者空间构型相似，极性相似

b两者空间构型不同，极性不同

c两者杂化方式不同，空间构型不同

d两者互为等电子体，结构相似

题例的正确答案组合为C/b，笔者所在学校抽样测查的一段答对率为75%，二段的答对率为79%，两段均答对的为68%，突出的错误答案组合为D/b和C/d，反映了学生对空间构型及极性判断的认识有一定欠缺，尤其是在较不常见物质间的相似相溶问题上，其分子空间结构方面的知识迁移能力较弱.

33 结构微粒对物质性质的影响

从化学学科的微观分类角度看，分子层面（含晶体层面）构成物质的微粒包括原子、离子和分子，因而结构微粒角度的“结构决定性质”主要考查物质结构微粒的不同对物质性质及其应用的影响.题例以镁、铝单质的冶炼为情境，第一阶段考查根据镁、铝的氧化物和氯化物的熔点数据判断晶体的类型，进而推断性质及应用.第二阶段考查晶体结构微粒的判断用以解释第一阶段的选择理由，由于晶体的结构微粒需要通过化学键或分子间作用力构成物质，所以在该阶段的设计中纳入了微粒间相互作用知识的考查.

题例设计3：电解融熔态的金属化合物是工业上常用的一种金属单质制备方法，根据表1中的数据，下列说法错误的是（ ）

A采用電解熔融的氯化镁，制备金属镁

B采用电解熔融的氧化铝，制备金属铝

C氯化铝的熔融状态不导电

D氯化镁的熔融状态不导电

你选择上述答案的理由是（ ）

a熔点越高，工业生产成本越大

b构成微粒是原子，熔融时共价键不断裂

c构成微粒是离子，熔融时离子键断裂

d构成微粒是分子，熔融时共价键不断裂

题例的正确答案组合为D、c，笔者所在学校抽样测查结果中，一段的答对率为94%，二段的答对率为92%，两段均答对的为89%，且无突出的错误组合.这反映了学生能通过结构微粒判断晶体的类型并推断其性质及应用，在“微粒”角度对“结构决定性质”的概念理解情况较好.

参考文献：

[1]教育部普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社， 2017.

[2]郭重吉学生科学知识认知结构的评估与描述[J].（台湾） 漳化师范大学学报， 1990（06）：279-320.

[3]诺曼·E格伦隆德& C基思·沃学业成就评测（第9版）[M].北京：教育科学出版社， 2011.

[4]蔡铁权，姜旭英，胡玫概念转变的科学教学[M].北京：教育科学出版社，2009.

[5]童文昭物质结构核心概念及其学习进阶研究[D].武汉：华中师范大学，2015.

（收稿日期：2019-10-02）