基于Rasch模型对延吉市S中学初三学生化学定量化能力检测的研究

韦文金

摘要：该研究基于我国化学学科教育现状，参考国内外的相关研究成果，依据Rasch测量理论（也称项目反应理论）和测评框架设计相关测验项目及工具；应用所编制的测验工具对延吉市S中学初三学生的化学定量能力进行测验。通过Rasch软件测量学生化学定量能力水平，并比较该校初三学生在定量能力的水平分布上存在哪些差异，从而揭示学生的定量能力发展特征，为教学提供参考。

关键词：Rasch模型；初三学生；化学定量化能力；检测

在九年级的化学学习中，采用“定量化”来解决化学学习过程中常常涉及到化学问题的数学处理过程——对物质的性质、组成、结构和变化规律的量化过程。[1]传统化学课程中将“化学计算”作为一项基本技能，但实际上从量的角度解决化学问题并非单纯的数学运算，也并非简单的方法、技巧等技能的操练，而是以基本概念、基本理论、元素化合物知识为基础，以化学式、化学方程式及溶液组成等蕴含的量的关系为依据，进行分析、判断、推理、运算的过程，故本研究基于Rasch模型，从量的角度解决化学问题，从而折射出学习者在此过程中心智思考的成分。

一、化学定量能力的内容依据与体系

1、内容依据

我国《全日制义务教育化学课程标准》中，对定量化能力学习内容的要求主要体现在三个一级主题：身边的化学物质、物质构成的奥秘、物质的化学变化中。[2]

2、内容体系

我国化学课程体系的初中阶段涉及内容主要以质量为核心，涉及根据化学式、化学方程式、溶液组成中的定量关系进行有关的运算。[1]

二、化学学科能力测验工具的构成

随着初三化学学习进程的展开，要求从量的方面来描述和探究物质的结构、组成和变化。以期使学生能够在更高的智能水平和研究方法上认识和探究物质的结构、组成和变化。

1、Rasch模型应用机理

Rasch模型（Rash Model）也类似于项目反映理论测量模型，由丹麦数学家乔治·拉希（Georg Rasch，1901-1980）上世纪60年代创立。他认为被试对某个项目的反应存在一个数学关系，它控制着被试正确回答特定项目的概率；被试正确作答的概率取决于被试能力与项目难度之间的差异，被试能力越高，越有可能答对越容易的项目（即答对概率越高）；被试能力越低，越不易答对难的项目（即答对概率越低）。[4]

在 Rasch模型中，受试者能力和项目难度并不是直接观测的，需要通过受试者在一系列项目上的反应，运用最大概率估计法（maximumlikli-hoodestimation）进行估算，也称受试者能力参数估计和项目难度参数估计。[3]参数估计可以通过一定的计算机程序加以实现。

2、定量化水平层次分析

Dori（2003）认为有关物质的量的化学计算问题可以从复杂性和转换水平两个维度来分类。若多次转换，问题就越复杂，则学生解决化学计算问题遇到的障碍就越多。[3]学生定量化能力的形成和发展是一个由简单到复杂、由基础到综合、由具体到抽象的过程，如图1所示。

图1 初三化学“定量化”水平层次

三、研究设计

1、研究工具

本研究采用华东师大杨玉琴的博士论文《化学学科能力及其测评研究》中对“化学定量化能力”测验部分的测试问卷，共13道选择题（Q1—Q8），以及Q9—Q13是建构反应题（建构反应题要求被试组织或建构一份答案，在考查学生的高层次能力上具有优势，建构反应题答案有封闭性和开放性两种答案）。[1]

2、研究对象

本研究选取了延吉市S中学初三年级的四个班220名学生作为被试，如表1。

3、数据处理

用SPSS18.0、Excel2007等软件进行统计分析。

四、研究结论

学生的学习水平随时间推移而发展变化的轨迹可以通过测量与评价来概括，不但使得评价与标准之间的关系明了、具体、可行，而且可为教师及教材编者进一步了解学习者学习表现特征，改进课程与教学。研究发现，四个班的学生在“定量化”能力上的差异主要表现在同一水平（水平3）上，这需要在教学中设计更多的项目，充分考察学生各方面的能力水平，以建立起更为精确的“定量化”能力评价的框架。

参考文献：

[1]杨玉琴.化学学科能力及其测评[D].华东师范大学博士论文。2012；129.

[2]教育部.全日制义务教育化学课程标准（实验稿）[S]. 北京：北京师范大学出版社，2001.

[3]Dori Y J..Hameiri M.Multidimensional Analysis System for Quantitative Chemistry Problems：Symbol，Macro，Micro，and Process Aspects[J].Journal of Research in Science Teaching.2003，40（3）：278-302.

[4]韦斯林.应用Rasch模型构建基于计算机建模的中学生物质结构认知测量的研究[D].华东师范大学博士论文，2010.