詹沛达 于照辉 李菲茗 王立君

    一种基于多阶认知诊断模型测评科学素养的方法

    詹沛达 于照辉 李菲茗 王立君

    (浙江师范大学教师教育学院, 金华 321004)

    科学素养是指作为一名有反思意识的公民所具有的解决科学问题和运用科学理念的能力。为实现在认知诊断中对科学素养的测评, 本文基于PISA 2015科学素养测评框架首次提出科学素养包含的三阶潜在结构, 使用新提出的多阶认知诊断模型对PISA 2015科学测评数据进行分析, 并通过模拟研究探究新模型的心理测量学性能。结果表明：(1)新模型能够较好地分析包含三阶潜在结构的科学素养; (2)科学知识对科学素养的影响最大, 科学背景次之, 科学能力的影响最小; (3)全贝叶斯MCMC算法能够为新模型提供较精准的参数估计。

    科学素养; 认知诊断; PISA; DINA模型

    1 引言

    “科学技术推动了生产力的发展、经济的繁荣和社会的进步, 促进了人们的生产方式、生活方式和思维方式的变革。科学技术的快速发展对每一位公民的科学素养提出了新的要求” (中华人民共和国教育部, 2017)。实际上, 关于如何提高个体或公民的科学素养是一个交叉学科问题, 它一直以来都是科学教育、教育心理学和学习科学等学科领域的学者们共同关注的重难点。科学素养是一个不断发展的概念, 它的内涵和界定方式会随时代发展而发生改变(see Miller, 1983; OECD, 2006)。2017年, 《义务教育小学科学课程标准》将“科学素养”定义为“了解必要的科学技术知识及其对社会与个人的影响, 知道基本的科学方法, 认知科学本质, 树立科学思想, 崇尚科学精神, 并具备一定的运用它们处理实际问题、参与公共事务的能力”, 从本质上讲, 该定义就是说“科学素养是指作为一名有反思意识的公民所具有的解决科学问题和运用科学理念的能力” (OECD, 2016)。

    为实现对科学素养的客观测评, 国际学生评估项目(Programme for International Student Assessment, PISA)在2015年把科学素养的内涵划分为科学能力(Competencies)、科学知识(Knowledge)、科学背景(Contexts)和科学态度(Attitudes)四个相互关联的维度, 并给出了相应的测评或评估框架, 见图1。这就要求学生在一定的科学背景中, 根据自己的科学态度, 运用科学知识来解决科学问题, 从而展现出自己的科学能力(刘克文, 李川, 2015) ......