《化学教育测量与试题命制研究》立足化学核心素养的评价需求,围绕化学教学测量的研究流程,系统介绍了测量数据的统计与分析以及测量工具的质量评估。本书创新引入免费且易于操作的JASP数据分析软件以及用于测评化学学科核心素养的Rasch模型,同时还创建了素养导向的中学化学三取材四步骤命题程序。每章均设置了本章导读、学习目标、要点总结、问题讨论和学习资料等栏目,以便读者在阅读、练习、实践及反思的过程中更好地把握重点与自我检测。
本书可作为高等学校学科教学(化学)专业研究生、化学课程与教学论研究生及化学(师范类)专业本科生的教材或教学参考书,也可作为化学教育博士研究生、硕士研究生与本科生自学的参考书,同时可作为广大基础化学教育工作者和化学教学研究人员的参考用书。
在新课程改革的不断推进下,与化学学科核心素养相关的评价研究已成为当下教育领域的热点,对中学化学教师的化学教育测量与试题命制技术提出了更高要求。目前,市面上的化学教育测量类专著已经系统地阐述了常用的数据统计分析方法。但这些专著所介绍的软件为SPSS,该软件的正版需要付费,且数据分析的操作与结果报表的解读略显烦琐。同时,对于化学学科核心素养测评的关键技术化学试题命制技术,现有专著中少有手把手式的方法指导。考虑到中学化学教师的工作繁忙,且经常需要命制试题。为此,笔者希望撰写一本有所创新的化学教育测量专著,旨在给读者介绍更便捷的数据统计分析方法和更翔实的试题命制技术。
在已有化学教育测量专著的基础上,笔者在本书中引入了两个新技术。其一,引入国际化学(科学)教育测评领域的新兴软件JASP。该软件免费,具有操作界面简单、可视化报表能自动生成等特点。通过笔者在研究生课程化学教育测量中的教学实践,进一步确认了JASP软件在化学教育研究中的适用性与便捷性。其二,引入创新的中学化学试题命制技术三取材四步骤命题程序。该程序由笔者结合已有理论、自身的试题命制经历与大规模考试的阅卷经验而构建。通过笔者在本科生课程化学教学测量与评价中的教学实践以及笔者所指导的硕士研究生学位论文检验,初步确认了该命题程序的科学性与有效性。通过课程教学与教研实践的检验,上述两个新技术的推广切实可行。此外,本书还引入了化学学科核心素养测评的常用工具Rasch模型。
上述新技术与工具的引入均以读者的便捷使用为出发点。本书旨在为中学化学(科学)教师、中学化学(科学)教研员、化学(科学)课程与教学论以及化学教育硕士研究生等专业人员提供系统的化学教育测量方法介绍与翔实的试题命制技术指导,帮助他们更便捷、更严谨地开展化学教育测量研究。
本书根据化学教学测量的研究流程展开,共14章,整体内容架构如下图所示。首先基于研究工具收集数据,进行描述性统计分析(第1章),包括集中趋势分析、离散趋势分析和分布形态分析,以了解数据的基本特征。接着是推断性统计分析(第2~7章),其中探查关系包含相关分析(第2章)、回归分析(第3章)、探索性因子分析(第4章)和验证性因子分析(第5章);探查差异有t检验(第6章)和方差分析(第7章)。随后基于前面的分析结果,依据经典测量理论和项目反应理论,从信度(第8章)、效度(第9章)、难度与区分度(第10章)几个方面对研究工具进行质量评估。前10章围绕内涵概述适用范围使用前提操作步骤(以JASP软件为例)报表解读写作表达6个方面展开阐述,帮助读者在理解实际案例的过程中掌握教育测量工具评估和数据统计处理方法,并将其运用到教学实践中。
同时,本书也注重阐释化学教育测量理论与试题命制研究的关系,在11章详细阐述了中学化学试题命题框架的整体构成和组分内涵,并参考《课程标准》所提出的命题程序,建构了素养导向的中学化学命题程序,并将其概括为三取材四步骤。其中,三取材是指命题的情境素材主要来源于课程素材(第12章)考试真题(第13章)和科技文献(第14章),四步骤是指命题的一般程序,具体为筛选命题素材,确定试题情境整合已有信息,编制多维细目表编制试题设问,合理调整难度试题试做与评估,推敲修改定题。
本书的案例源自具体的教学研究课题成果,强调化学教育研究成果对一线教学的重要指导意义,进一步保障了本书内容科学性的同时,也可为一线化学教师教育研究提供有益的参考。
本书从开篇到定稿,得到了许多良师益友的指导与帮助。特别感谢华南师范大学化学学院石光教授与曾卓教授对本书撰写与出版工作给予的关心和支持。感谢笔者的教学研究团队的研究生们:2026届研究生李璟、梁峥、刘嘉聪、苏心钰、吴杵潢和邹嘉懿和2027届研究生陈锐泰、甘霖、黎晓昕和郑璇参与各章节的讨论、资料收集与整理;2025届研究生陈圳、窦炳新、李妃、蓝宛榕、梁正誉、石子欣、杨维震、张丽凡、周紫薇和2028届研究生姜雪奕、黄伟芬参与格式校对,并作为第一批读者校读书稿。衷心感谢化学工业出版社的相关编辑人员,本书的顺利出版离不开他们辛勤的工作和热心的帮助。
诚然,有关职前化学教师培养的研究探索永无止境,笔者仍需向国内同行虚心学习,并与国内外研究动态接轨。由于笔者水平有限,书中难免存在疏漏与不足,敬请广大读者不吝赐教。
邓峰
2025年10月于华南师范大学楠园
绪论 1
第1篇 化学教育测量数据的统计分析
第1章 化学教育测量数据的描述性统计分析
本章导读 4
学习目标 4
1.1 集中趋势分析 4
1.2 离散趋势分析 7
1.3 分布形态分析 10
要点总结 12
问题讨论 13
学习资料 13
第2章 化学教育测量数据的推断性统计分析相关分析
本章导读 14
学习目标 14
2.1 Pearson 相关分析 15
2.2 Spearman 相关分析 20
2.3 偏相关分析 23
2.4 路径分析 25
要点总结 27
问题讨论 28
学习资料 28
第3章 化学教育测量数据的推断性统计分析回归分析
本章导读 29
学习目标 29
3.1 内涵概述 29
3.2 适用范围 30
3.3 使用前提 30
3.4 操作步骤 31
3.5 报表解读 35
3.6 写作表达 39
要点总结 39
问题讨论 39
学习资料 40
第4张 化学教育测量数据的推断性统计分析探索性因子分析
本章导读 41
学习目标 41
4.1 内涵概述 41
4.2 适用范围 42
4.3 使用前提 42
4.4 操作步骤 43
4.5 报表解读 46
4.6 写作表达 50
要点总结 51
问题讨论 51
学习资料 51
第5章 化学教育测量数据的推断性统计分析验证性因子分析
本章导读 52
学习目标 52
5.1 内涵概述 52
5.2 适用范围 53
5.3 使用前提 53
5.4 操作步骤 53
5.5 报表解读 57
5.6 写作表达 61
要点总结 61
问题讨论 62
学习资料 62
第6章 化学教育测量数据的推断性统计分析t检验
本章导读 63
学习目标 63
6.1 单样本t 检验 64
6.2 独立样本t 检验 67
6.3 配对样本t 检验 71
要点总结 74
问题讨论 74
学习资料 74
第7章 化学教育测量数据的推断性统计分析方差分析
本章导读 75
学习目标 75
7.1 单因素方差分析 76
7.2 多因素方差分析 82
7.3 协方差分析 88
7.4 多元方差分析 94
要点总结 98
问题讨论 99
学习资料 99
第2篇 化学教育测量工具的评估
第8章 化学教育测量工具的评估信度
本章导读 101
学习目标 101
8.1 内部一致性信度 102
8.2 重测信度 106
8.3 复本信度 109
8.4 互评信度 111
8.5 基于Rasch 模型的信度评估 113
要点总结 120
问题讨论 120
学习资料 120
第9章 化学教育测量工具的评估效度
本章导读 121
学习目标 121
9.1 题项结构效度 122
9.2 分量表结构效度 131
9.3 聚敛效度 138
9.4 区分效度 141
9.5 基于Rasch 模型的效度评估 144
要点总结 152
问题讨论 152
学习资料 153
第10章 化学教育测量工具的评估难度与区分度
本章导读 154
学习目标 154
10.1 难度分析 155
10.2 区分度分析 158
要点总结 162
问题讨论 163
学习资料 163
第3篇 中学化学试题命制模式与案例
第11章 中学化学试题命制模式
本章导读 165
学习目标 165
11.1 中学化学试题命制框架 165
11.2 中学化学试题命制程序 168
要点总结 171
问题讨论 171
学习资料 171
第12章 中学化学试题命制案例基于课程素材
本章导读 172
学习目标 172
12.1 案例1跨学科实践综合题的命制 173
12.2 案例2化学实验综合题的命制 179
要点总结 186
问题讨论 186
学习资料 187
第13章 中学化学试题命制案例基于考试真题
本章导读 188
学习目标 188
13.1 案例1化学工业流程题的命制 189
13.2 案例2有机化学综合题的命制 196
要点总结 204
问题讨论 204
学习资料 205
第14章 中学化学试题命制案例基于科技文献
本章导读 206
学习目标 206
14.1 案例1化学工业流程题的命制 207
14.2 案例2反应原理综合题的命制 214
14.3 案例3有机化学综合题的命制 224
要点总结 230
问题讨论 231
学习资料 231
参考文献