基于四阶诊断的学生认知起点探查：理论框架与实践路径

　　一、问题提出

　　“以学定教”是课程制定和教学设计的基本准则，也是落实精准教学的应有之义.要实现精准教学，教师首先要明确学生当下的学习水平.因此，对学生的认知起点进行探查是十分必要的.认知起点是指学生在开始新的学习行为之前对学习内容的认知状态[1].在学校教学中，探查认知起点正是了解学生学情的重要手段.例如，学界研究探讨了基于学生认知起点证据的个性化教学、概念转变等议题[2-4].

　　然而，在学科教学实践中，教师因缺乏系统的理论指导而常常囿于主观经验或借助日常测验了解学生的认知状态.这些做法虽然能够在一定程度上描述学生的知识掌握情况，但是忽视了对学生推理过程、主观认识的考察.因此，学情分析常常陷入不深入、不精细、不客观的困境，难以细致刻画学生的深层认知状态.随着学习诊断研究的不断深入，研究者逐渐关注对学生主观认识的考察，诊断方法也逐渐从以知识为核心转变为以认识为核心.在此过程中，二阶诊断和三阶诊断逐渐兴起.相较于传统的日常性测试或终结性测试（可理解为仅关注“答案”的一阶诊断），二阶诊断除了关注学生的“答案”以外，还致力于发掘学生作答的原因（同时关注“答案”和“原因”），三阶诊断则进一步关注了学生对作答及原因的信心程度（同时关注“答案”“原因”和“信心”）.然而，三阶诊断方法依旧存在一定的局限性.本文介绍一种更为精细的四阶诊断方法，并阐述基于该方法探查学生认知起点的实践路径.

　　二、四阶诊断的理论框架

　　四阶诊断是对二阶诊断和三阶诊断的完善和发展.二阶诊断是一种比较初级的诊断性测试，由Treagust于1988年最早提出[5].二阶诊断包括两个阶段.第一阶段是“答案阶”，通常以选择题的形式考察某个知识点，并设置多个选项供学生选择.第二阶段是“原因阶”，目的在于发掘学生在第一阶段作答的原因，通常也以选择题的形式呈现，所设置的选项包括正确的推理和可能存在的错误推理.这类诊断方法较传统测试而言更加细致，有助于教师了解学生解决问题的策略、推理以及其中暴露出的错误.然而，学生暴露出的错误是源于知识掌握的不足？抑或是源于概念理解的偏差？仍然不够明确.

　　为了进一步区分学生错误的原因所在，三阶诊断在二阶诊断的基础上增加了“信念阶”，要求学生对“答案阶”和“原因阶”作答的信心程度进行评估，通常包含“自信”和“不自信”两个选项.根据三阶诊断的评价标准，学生的学习状态能够得以更精细的区分.例如，如果学生在“答案阶”和“原因阶”作答错误，同时在“信念阶”选择“自信”，这意味着他们“对自己的错误深信不疑”，也即出现了迷思概念（misconception）.再例如，如果学生在“答案阶”和“原因阶”作答错误，同时在“信念阶”选择“不自信”，这意味着他们“隐约意识到自己的错误”，说明知识掌握不够扎实.

　　然而，三阶诊断依然存在局限性，这主要体现在学生对于“答案阶”和“原因阶”作答的信心程度可能并不相同.例如，有些学生对于“答案阶”的作答表示自信，但对于“原因阶”的作答则表示不自信；有些学生对于“答案阶”的作答表示不自信，但对于“原因阶”的作答则表示自信.为了进一步区分这些学习状态，四阶诊断分别针对“答案阶”和“原因阶”设置了“信念阶”（如图1），从而能够更明确地刻画学生对上述两个阶段作答的信心程度[6].

　　

　　四阶诊断工具的开发包含四个阶段（如图2）.首先，对标测查内容的认知要求，初步设计开放式问题.其次，以开放式问题为研究工具，开展小规模测试和深度访谈，厘清学生在作答过程中可能采取的策略、遇到的挑战以及潜在的典型错误，并以此作为设置“答案阶”的依据.在此过程中，为了确保工具开发的科学性，研究者有必要结合已有的实证研究成果.通过以上工作，研究者综合测试结果、访谈信息和文献研究的结果确定“答案阶”，并将其设置为选择题的不同选项.再次，在“答案阶”后追加对学生作答原因的考察，要求学生提供选择特定选项的具体理由.在采集学生作答原因时，鼓励学生自主、充分作答，不设选项.通过开展小规模测试和深度访谈，归纳出学生选择特定答案的具体原因，并将其设置为选择题的不同选项，即确定了“原因阶”.考虑到测试样本的有限性，一般还需要在选项最后加上一个开放式的填空（即“其他原因”）.最后，在“答案阶”和“原因阶”之后各设置一层“信念阶”.“信念阶”通常有两种设置方式：一种是采用均值为2.5的五级Likert量表，评分高于平均值则为高信心指数，低于平均值则为低信心指数[7]；另一种则采用包含“自信”和“不自信”两个选项的问卷，直接询问学生对于答案或原因是否自信[8]，这种方式在相关研究中使用较为普遍.经过上述开发过程，最终形成一项完整的四阶诊断工具.

　　

　　基于四阶诊断探查学生的认知起点，能够精细地将学生的认知状态区分成如下类别.第一类认知状态叫“具备科学知识”（scientific knowledge，简称SK），意指学生在“答案阶”和“原因阶”均作答正确，且在“信念阶”中对答案和原因均表示自信.第二类认知状态叫“缺乏科学知识”（lack of knowledge，简称LK），意指无论在“答案阶”和“原因阶”作答正确与否，学生在“信念阶”中对答案和原因至少有一个表示不自信.这类认知状态包含三种子类型：对答案不自信但对原因自信，对原因不自信但对答案自信以及对答案和原因都不自信.第三类认知状态叫“形成迷思概念”（misconception，简称MC），意指学生在“答案阶”和“原因阶”均回答错误，但在“信念阶”中对答案和原因均表示自信.第四类认知状态是指给出了带有正确原因的错误答案（false negative，简称FN），这种认知状态的学生在“答案阶”作答错误，在“原因阶”作答正确，并在“信念阶”中对答案和原因均表示自信.已有研究将这种认知状态形容为“正确的概念，错误的反应”（correct conceptions with wrong responses），这类学生在“原因阶”推理正确且自信，说明其在一定程度上具备科学知识，然而遗憾地选择了错误答案[9].第五类认知状态是指给出了带有错误原因的正确答案（false positive，简称FP），这种认知状态的学生在“答案阶”作答正确，在“原因阶”作答错误，并在“信念阶”中对答案和原因均表示自信.已有研究将这种认知状态形容为“错误的概念，正确的反应”（wrong conceptions with correct responses），这类学生在“原因阶”推理错误且自信，说明其可能存在迷思概念，只是幸运地选择了正确答案[9]，详见表1.