高中生化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)的測(cè)量模型研究

郭金花 吳星 唐玉露 吳建業(yè)

摘要： 通過對(duì)文獻(xiàn)及新課標(biāo)的研究，先提出高中生化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)共包括7個(gè)維度的研究假設(shè)。在對(duì)583名高中生進(jìn)行問卷調(diào)查的基礎(chǔ)上，利用探索性因子分析和驗(yàn)證性因子分析檢驗(yàn)假設(shè)。結(jié)果得到高中生化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)共包括“化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維、化學(xué)模型思維、化學(xué)微觀思維、化學(xué)守恒思維和化學(xué)創(chuàng)新思維”5個(gè)維度，且測(cè)量模型中潛變量之間的相關(guān)性表明這5個(gè)維度之間是相互聯(lián)系、相互作用的有機(jī)整體。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu); 測(cè)量模型; 探索性因子分析; 驗(yàn)證性因子分析

文章編號(hào)： 1005-6629（2019）11-0013-07? ? ? ? ? ? 中圖分類號(hào)： G633.8? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

高階思維能力是21世紀(jì)的一種高級(jí)綜合能力，已成為世界各國核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)識(shí)[1]。要培養(yǎng)現(xiàn)代公民的高階思維能力，首先需要認(rèn)識(shí)高階思維結(jié)構(gòu)。因?yàn)橐粋€(gè)人的思維能力主要是由他的思維結(jié)構(gòu)決定的，思維能力的強(qiáng)弱是思維結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、水平和完善程度的表現(xiàn)[2]。化學(xué)作為自然科學(xué)中重要的分支，非常重視思維對(duì)科學(xué)發(fā)展的作用。在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）中共有3處強(qiáng)調(diào)發(fā)展學(xué)生的“高級(jí)思維”能力[3]，它是學(xué)生獲得“高水平”化學(xué)核心素養(yǎng)與“高水平”學(xué)業(yè)質(zhì)量的重要保障。新課標(biāo)把“化學(xué)核心素養(yǎng)”以及“學(xué)業(yè)質(zhì)量”都分成了由低到高的4級(jí)水平，如果沒有化學(xué)高階思維的支持，要發(fā)展學(xué)生“高水平”（尤其是第4級(jí)水平）的化學(xué)核心素養(yǎng)將只能是一個(gè)“美好的愿望”。因此，對(duì)高中生化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)的研究，將有助于化學(xué)高階思維能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建與測(cè)量，指導(dǎo)培養(yǎng)化學(xué)高階思維能力的課堂教學(xué)實(shí)踐，從而使“高水平”化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)在課堂中“落地”。

1? 化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)的研究假設(shè)

為了便于理解化學(xué)高階思維的結(jié)構(gòu)，首先明確化學(xué)高階思維的內(nèi)涵，在此基礎(chǔ)上對(duì)高中生的化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析。

1.1? 化學(xué)高階思維的內(nèi)涵

高階思維起源于布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)對(duì)認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)的六個(gè)分類： 識(shí)記、理解、應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)價(jià)。安德森在此基礎(chǔ)上對(duì)這六個(gè)教育目標(biāo)進(jìn)行了修訂，并提出“識(shí)記、理解、應(yīng)用”為“低階思維”，而“分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造”為“高階思維”[4]。瑞斯尼克（Resnick）認(rèn)為高階思維是復(fù)雜的、難以預(yù)測(cè)的。為避免對(duì)這一復(fù)雜概念的精確界定，Resnick描述了高階思維的基本特征，認(rèn)為“高階思維能力具有復(fù)雜性、不規(guī)則性、解決方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的多樣性及思維過程自我調(diào)節(jié)性，強(qiáng)調(diào)對(duì)看似混亂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行意義建構(gòu)”[5]。鐘志賢認(rèn)為高階思維是發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或較高層次的認(rèn)知能力[6]。

從高階思維的內(nèi)涵來看，其最基本的特征是思維的復(fù)雜性和高階性。那么在化學(xué)學(xué)習(xí)中如何體現(xiàn)學(xué)生思維的復(fù)雜性和高階性呢？我們認(rèn)為當(dāng)學(xué)生在解決復(fù)雜的或具有挑戰(zhàn)性化學(xué)問題時(shí)需要付出繁重而艱辛的腦力勞動(dòng)。杜威認(rèn)為高階思維的發(fā)生就是反思—問題、生成—探究、批判—解決問題的過程，問題是高階思維的最大動(dòng)力[7]。

綜上所述，結(jié)合高階思維的內(nèi)涵與化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，對(duì)化學(xué)高階思維的內(nèi)涵做出如下界定： 化學(xué)高階思維是指學(xué)生圍繞復(fù)雜的或具有挑戰(zhàn)性的化學(xué)問題，從宏微結(jié)合、變化守恒的視角，借助于化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)語言和化學(xué)模型，運(yùn)用證據(jù)推理、分析、歸納、抽象和評(píng)價(jià)等方法，獲得結(jié)構(gòu)化的化學(xué)核心知識(shí)、原理，養(yǎng)成創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的過程中形成的高水平心智活動(dòng)?；瘜W(xué)高階思維與化學(xué)學(xué)科一般思維最重要的區(qū)別在于前者以復(fù)雜的或具有挑戰(zhàn)性的化學(xué)問題解決為主旨。

1.2? 化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)理論分析

林崇德在分析國內(nèi)外對(duì)思維結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上，提出思維結(jié)構(gòu)應(yīng)包括思維的目的、思維的過程、思維的材料、思維的品質(zhì)、思維的自我監(jiān)控和思維的非認(rèn)知因素等六大結(jié)構(gòu)要素[8]。由于高階思維是思維水平的高級(jí)表現(xiàn)，鐘志賢在此基礎(chǔ)上將高階思維結(jié)構(gòu)歸納為問題求解、決策、批判性思維和創(chuàng)造性思維四個(gè)維度[9]。姜玉蓮?fù)ㄟ^探索性結(jié)構(gòu)方程建模（ESEM）構(gòu)建高階思維結(jié)構(gòu)模型，論證了高階思維結(jié)構(gòu)包括創(chuàng)新性思維、決策能力、元認(rèn)知與反思性評(píng)價(jià)、問題解決能力、同伴情感支持、自我效能感、批判性思維、自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)等8個(gè)因素[10]?？梢?，姜玉蓮認(rèn)為高階思維不僅包括智力因素，還應(yīng)包括非智力因素。這一點(diǎn)與林崇德對(duì)思維結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)是一致的。

化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)應(yīng)在一般性高階思維結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，突出化學(xué)學(xué)科特征?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）中規(guī)定了不同學(xué)生應(yīng)達(dá)到的“學(xué)業(yè)質(zhì)量水平”和“化學(xué)核心素養(yǎng)水平”，對(duì)學(xué)生的思維能力要求應(yīng)該蘊(yùn)含在其中，它是我們提出化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)?；瘜W(xué)高階思維結(jié)構(gòu)是高層次、較完善的思維結(jié)構(gòu)，應(yīng)該對(duì)應(yīng)著“學(xué)業(yè)質(zhì)量水平”和“化學(xué)核心素養(yǎng)水平”的最高水平，因此接下來，我們將對(duì)以上兩個(gè)“水平”中的第4級(jí)水平（最高水平）進(jìn)行分析，提取化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)要素（見表1）。從表1的分析中，我們得出高中生化學(xué)高階思維的結(jié)構(gòu)要素包括化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維、化學(xué)模型思維、化學(xué)微觀思維、化學(xué)守恒思維、化學(xué)創(chuàng)新思維。這五個(gè)結(jié)構(gòu)要素是具有化學(xué)學(xué)科特征的智力要素，但是根據(jù)林崇德、姜玉蓮等的觀點(diǎn)，認(rèn)為高階思維結(jié)構(gòu)還應(yīng)包括非智力要素。由于化學(xué)高階思維仍然屬于高階思維的范疇，因此，我們把姜玉蓮高階思維結(jié)構(gòu)中的“思維的自我調(diào)節(jié)”和“自我效能感”也歸屬為化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)的非智力要素。最后，一共構(gòu)建了7個(gè)結(jié)構(gòu)要素。

表1? 化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)要素的分析與提取

“學(xué)業(yè)質(zhì)量水平”和“化學(xué)核心素養(yǎng)水平”中第4級(jí)水平描述關(guān)鍵詞分? ? 析提取化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)要素

實(shí)驗(yàn)方法、儀器分析、分離提純、實(shí)驗(yàn)方案、控制變量、完成實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一種能動(dòng)的實(shí)踐活動(dòng)方式，不僅是一種感性活動(dòng)過程，更重要的是一種理性思維過程。學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法分析和解決化學(xué)復(fù)雜問題是對(duì)學(xué)生思維能力的高層次要求?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)思維

建構(gòu)模型、選擇模型、解釋或解決復(fù)雜的化學(xué)問題等作為接近原型的重要手段，模型認(rèn)知被化學(xué)學(xué)科廣泛運(yùn)用。學(xué)會(huì)建立模型、運(yùn)用模型分析和解決化學(xué)復(fù)雜問題是對(duì)學(xué)生思維能力的高層次要求?；瘜W(xué)模型思維

微觀結(jié)構(gòu)、微粒間作用力、預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)、宏觀與微觀結(jié)合的視角等化學(xué)是在原子、分子的層次上研究物質(zhì)的一門科學(xué)。學(xué)會(huì)從微觀結(jié)構(gòu)分析和解決化學(xué)復(fù)雜問題是對(duì)學(xué)生思維能力的高層次要求?；瘜W(xué)微觀思維

對(duì)立統(tǒng)一思想、能量轉(zhuǎn)化、能量?jī)?chǔ)存和釋放等很多化學(xué)問題蘊(yùn)含著對(duì)立統(tǒng)一思想： 化學(xué)反應(yīng)中有物質(zhì)被消耗，就有物質(zhì)生成，且原子的種類和個(gè)數(shù)不變;氧化還原反應(yīng)中有元素得電子，就有元素失電子，且得失電子總數(shù)相等;溶液中有陽離子就有陰離子，且電荷總數(shù)相等。另外，化學(xué)反應(yīng)中總伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，且能量保持不變。因此，學(xué)會(huì)從守恒的角度分析和解決化學(xué)復(fù)雜問題是對(duì)學(xué)生思維能力的高層次要求。化學(xué)守恒思維

探究課題、探究方案、優(yōu)化方案、處理實(shí)驗(yàn)信息、反思、質(zhì)疑、新的設(shè)想、無機(jī)物的制備、有機(jī)物的合成等科學(xué)探究、無機(jī)物的制備、有機(jī)物的合成等都是以實(shí)驗(yàn)為手段進(jìn)行的實(shí)踐活動(dòng)，活動(dòng)中著重體現(xiàn)了學(xué)生反思、質(zhì)疑、調(diào)整和優(yōu)化等創(chuàng)新思維的能力。以綜合性、探索性和求新性為特征的創(chuàng)新思維是對(duì)學(xué)生思維能力的高層次要求。化學(xué)創(chuàng)新思維

2? 研究設(shè)計(jì)

2.1? 研究方法

我們對(duì)化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)進(jìn)行了上述假設(shè)，但假設(shè)是否成立，需要設(shè)計(jì)問卷，分析數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)。由于研究之前并不能明確所設(shè)計(jì)的化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)觀察變量和潛在變量之間的關(guān)系，因此我們采用SPSS（25.0）軟件對(duì)已獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行探索性因子分析（Exploratory Factor Analysis，簡(jiǎn)稱EFA）。探索性因子分析主要是通過“降維”的方法找出影響觀察變量的因子個(gè)數(shù)，以及各個(gè)因子和各個(gè)觀察變量之間的相關(guān)程度。但探索性因子分析缺乏對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)與理論模型擬合情況的檢驗(yàn)，因此繼續(xù)利用AMOS（21.0）軟件對(duì)已獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證性因子分析（Confirmatory Factor Analysis，簡(jiǎn)稱CFA）。驗(yàn)證性因子分析是在先前探索性因子分析獲得已知因子的情況下，檢驗(yàn)所搜集的數(shù)據(jù)資料是否按事先預(yù)定的結(jié)構(gòu)方式產(chǎn)生作用，從而決定因子的理論模型擬合實(shí)際數(shù)據(jù)的能力[11]。

2.2? 問卷設(shè)計(jì)

化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)中的智力因素維度依據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中“學(xué)業(yè)質(zhì)量水平”和“化學(xué)核心素養(yǎng)水平”的第4級(jí)水平對(duì)思維的要求進(jìn)行編題;非智力因素維度借鑒方平教授的“自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)量表”和Schwarzer的“自我效能量表”，結(jié)合化學(xué)學(xué)習(xí)中的行為傾向、情感參與進(jìn)行編題。在此基礎(chǔ)上，我們形成了“化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)”的初始量表。每一個(gè)化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)維度分別編制6個(gè)相關(guān)問題（即觀察項(xiàng)目或觀察變量），因此初始量表共設(shè)計(jì)了42個(gè)觀察項(xiàng)目。該量表使用李克特7點(diǎn)計(jì)分法，從“非常不同意”到“非常同意”7個(gè)等級(jí)，依次記為1到7分。

2.3? 樣本調(diào)查

由于化學(xué)高階思維對(duì)學(xué)生的思維水平要求較高，因此必須選擇優(yōu)秀的高三學(xué)生作為調(diào)查對(duì)象。這部分學(xué)生經(jīng)過三年的化學(xué)學(xué)習(xí)，其化學(xué)思維已經(jīng)達(dá)到了較高的水平，他們的測(cè)查結(jié)果能夠較好地反映高中生的化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)。選擇揚(yáng)州市市區(qū)排名前三的四星級(jí)高中，對(duì)583名高三選修化學(xué)的學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，回收有效問卷561份，回收率96.2%。將有效樣本隨機(jī)分成兩半，一半（281份）做探索性因子分析，另一半（280份）做驗(yàn)證性因子分析。

3? 化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)測(cè)量模型的探索與驗(yàn)證

3.1? 探索性因子分析

對(duì)281份問卷數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO和Bartlett初始檢驗(yàn)，得出樣本的KMO=0.892，Bartlett球形檢驗(yàn)的X2值為6062.087，自由度為980，P=0.000，達(dá)到極顯著的水平，表明量表適合進(jìn)行探索性因子分析。利用主成分分析方法，提取公共因子，得到初始因子載荷矩陣，再通過最大方差旋轉(zhuǎn)法得到旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣。對(duì)于因子分析的結(jié)果，根據(jù)項(xiàng)目載荷值小于0.4，共同度小于0.30，且公共因子不少于3個(gè)觀測(cè)指標(biāo)，每個(gè)觀測(cè)指標(biāo)不能橫跨兩個(gè)或兩個(gè)以上公共因子的標(biāo)準(zhǔn)，剔除問卷中的不合適項(xiàng)目[12]，共剩余21個(gè)項(xiàng)目。對(duì)余下項(xiàng)目再次進(jìn)行因子分析，此時(shí)樣本的KMO=0.896，Bartlett球形檢驗(yàn)的X2值為4267.095，自由度為210，P=0.000?？梢妱h除21個(gè)（共42個(gè)）觀測(cè)指標(biāo)后，量表的KMO值有所增大，X2值和自由度顯著下降，表明量表更適合做探索性因子分析。

最后依據(jù)特征值大于1的標(biāo)準(zhǔn)，確定了5個(gè)因子。從碎石圖（見圖1）也可以看出，前5個(gè)因子呈現(xiàn)明顯的陡坡，從第6個(gè)因子開始，坡度平緩，說明前5個(gè)因子已經(jīng)能夠解釋大部分的總方差。數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，5個(gè)因子的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了75.14%。因子載荷值和共同度如表1所示。除了MX1的因子載荷略小于0.7外，其余20個(gè)觀察項(xiàng)旋轉(zhuǎn)后的因子載荷均大于0.7;各因子的共同度均大于0.5。說明提取5個(gè)公因子是非常合理的，且每個(gè)觀察項(xiàng)都對(duì)相應(yīng)的公因子做出了較大的貢獻(xiàn)[13]。

圖1? 碎石圖

表2? 旋轉(zhuǎn)后的成分矩陣和公因子方差統(tǒng)計(jì)

觀察項(xiàng)目因子載荷

12345共同度

SY5： 實(shí)驗(yàn)方法的選擇0.8150.791

SY4： 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)0.8130.795

SY2： 實(shí)驗(yàn)試劑的選擇0.7870.766

SY3： 控制實(shí)驗(yàn)變量0.7830.761

SY6： 實(shí)驗(yàn)裝置的選擇0.7720.745

SY1： 熟練掌握實(shí)驗(yàn)基本操作0.7300.641

SH2：“電荷守恒”法解決問題0.8600.853

SH3：“得失電子守恒”法解決問題0.8390.812

SH1： 溶液中離子濃度的大小關(guān)系0.8260.802

SH4： 陌生氧化還原反應(yīng)的離子方程式書寫0.7420.773

WG4： 化學(xué)變化與能量變化的本質(zhì)0.8480.771

WG2： 微粒間作用力的判斷0.8380.785

WG1： 元素周期律的應(yīng)用0.8340.771

WG3： 物質(zhì)性質(zhì)的解釋或預(yù)測(cè)0.8050.709

CX3： 問題解決創(chuàng)新方法的運(yùn)用0.8700.82

CX2： 科學(xué)探究0.8630.874

CX1： 無機(jī)物的制備與有機(jī)物的合成0.8280.831

MX3： 運(yùn)用“三行式模型”解決問題0.7650.679

MX4： 建構(gòu)“縮放或放縮模型”解決問題0.7340.588

MX2： 建構(gòu)“價(jià)層電子對(duì)互斥模型”解決問題0.7320.634

MX1： 運(yùn)用“晶胞模型”解決問題0.6960.579

注： 提取方法為主成分分析法。旋轉(zhuǎn)方法為Kaiser正態(tài)化最大方差法，旋轉(zhuǎn)在6次迭代后已收斂。

表2中5個(gè)因子均來自初始問卷的原有假設(shè)因子。因此，把第一個(gè)因子共6個(gè)項(xiàng)目命名為“化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維”，第二個(gè)因子共4個(gè)項(xiàng)目命名為“化學(xué)守恒思維”，第三個(gè)因子共4個(gè)項(xiàng)目命名為“化學(xué)微觀思維”，第四個(gè)因子共3個(gè)項(xiàng)目命名為“化學(xué)創(chuàng)新思維”，第五個(gè)因子共4個(gè)項(xiàng)目命名為“化學(xué)模型思維”。而初始問卷中的原有假設(shè)因子“思維的自我調(diào)節(jié)”和“自我效能感”中的大部分觀察項(xiàng)目橫跨了其他因子，這樣萃取出的公共因子均不足3個(gè)觀測(cè)指標(biāo)，不符合成為獨(dú)立因子的標(biāo)準(zhǔn)，因此將這些項(xiàng)目全部刪除。分析原因，“化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維”、“化學(xué)守恒思維”等5個(gè)思維過程中都需要“思維的自我調(diào)節(jié)”和良好或不良的“自我效能感”，說明這兩個(gè)假設(shè)因子均“滲透”在其他5個(gè)因子中，與其他5個(gè)因子具有高度的相關(guān)性，不能作為一個(gè)獨(dú)立因子存在。通過探索性因子分析最終得到的這21個(gè)項(xiàng)目組成了“化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)”的正式問卷。

圖2為旋轉(zhuǎn)后的因子載荷散點(diǎn)圖，將各公因子之間、各公因子與相應(yīng)變量之間的關(guān)系進(jìn)行了展現(xiàn)。

圖2? 旋轉(zhuǎn)后因子載荷圖

3.2? 驗(yàn)證性因子分析

接下來運(yùn)用AMOS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)通過探索性因子分析得到的化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行驗(yàn)證性因子分析。依據(jù)探索性因子分析得到的觀察變量與相應(yīng)的潛變量建構(gòu)測(cè)量模型，將另一份有效樣本形成的SPSS文件導(dǎo)入，根據(jù)AMOS軟件運(yùn)算結(jié)果提供的修正信息，對(duì)模型予以進(jìn)一步修正，依據(jù)MI（Modification Indices）值大于4的標(biāo)準(zhǔn)，從MI最大值開始修正，每次修改一條路徑，最后共建立了e3與e6、 e7與e8、 e9與e12等10組殘差項(xiàng)之間的相關(guān)，得到如圖3所示的修正模型圖。

從圖3中可以看出，5個(gè)潛變量之間均存在著中度的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)介于0.35～0.7之間，因素負(fù)荷量均在0.64～0.93之間，在可接受和理想范圍內(nèi)。從標(biāo)準(zhǔn)化因素負(fù)荷量結(jié)果還可以看出各個(gè)觀察變量在相應(yīng)潛變量中的重要性，數(shù)值越大，越重要[14]。例如： 潛變量“模型思維”對(duì)“晶胞模型”（MX1）、“價(jià)層電子對(duì)互斥模型”（MX2）、“三行式模型”（MX3）、“縮放或放縮模型”（MX4）4個(gè)指標(biāo)的因素負(fù)荷量分別為0.68、 0.68、 0.77、 0.74，說明“三行式模型”這個(gè)觀察指標(biāo)對(duì)“模型思維”的影響最大，也最重要。同樣，在“化學(xué)微觀思維”中“微粒間作用力的判斷”（WG2）指標(biāo)最為重要;在“化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維”中“實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)”（SY4）指標(biāo)最為重要;在“化學(xué)創(chuàng)新思維”中“科學(xué)探究”（CX2）指標(biāo)最為重要;在“化學(xué)守恒思維”中“陌生氧化還原反應(yīng)的離子方程式書寫”（SH4）指標(biāo)最為重要。

圖3? 化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)的測(cè)量模型

在反復(fù)測(cè)試和修正模型后發(fā)現(xiàn)，修正模型的適配度與初始模型相比得到了顯著提升。除了RMR指標(biāo)未達(dá)標(biāo)外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均已達(dá)到擬合優(yōu)度模型水平（見表3）。表明修正后的模型具有良好的擬合性，反映出了修正模型與實(shí)際觀察數(shù)據(jù)之間良好的適配情形，說明模型的外在質(zhì)量較佳[15]。

表3? 整體模型適配度檢驗(yàn)摘要表（初始模型+修正模型）

統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)量χ2/dfRMRRMSEAGFIAGFIIFITLICFIPGFIPNFIPCFI

適配標(biāo)準(zhǔn)<2<0.05<0.08>0.9>0.9>0.9>0.9>0.9>0.5>0.5>0.5

初始模型擬合指數(shù)2.7340.0780.0790.8530.8110.9260.9120.9250.6610.7570.789

初始模型適配判斷否否是否否是是是是是是

修正模型擬合指數(shù)1.3920.0660.0370.9270.9000.9840.9800.9840.6780.7610.792

修正模型適配判斷是否是是是是是是是是是

3.3? 信度與收斂效度分析

進(jìn)一步對(duì)修正模型每個(gè)構(gòu)面（潛變量）的信度與內(nèi)在收斂效度進(jìn)行檢驗(yàn)。通過標(biāo)準(zhǔn)化因素負(fù)荷量以及非標(biāo)準(zhǔn)化因素負(fù)荷量可以計(jì)算出5個(gè)潛變量的組成信度（CR）與平均變異數(shù)萃取量（AVE），計(jì)算公式分別為：

組成信度=（標(biāo)準(zhǔn)化因素負(fù)荷量）2（∑標(biāo)準(zhǔn)化因素負(fù)荷量）2+∑測(cè)量誤差? AVE=（因素負(fù)荷量）2（∑因素負(fù)荷量）2+∑測(cè)量誤差

計(jì)算結(jié)果見表4。CR值是所有測(cè)量變量信度的組合，表示潛變量指標(biāo)的內(nèi)部一致性，CR越高，表明潛變量的內(nèi)部一致性越高。AVE反映了每個(gè)潛變量所解釋的變異量中有多少來自于該潛變量中所有題目，若AVE越高，則表示潛變量有越高的收斂效度，理想值需大于0.5（Fornell and Larcker， 1981），0.36～0.5為可接受門檻。從表4可見，本模型的各潛變量的CR值均大于0.7，除了“化學(xué)模型思維”的AVE略小于0.5，但也在可接受范圍內(nèi)，其余潛變量的AVE均大于0.5。說明該模型各個(gè)潛變量具有良好的信度與收斂效度，也說明模型內(nèi)在質(zhì)量及潛變量的潛在特質(zhì)均較佳[16]。

表4? 潛變量的信度與收斂效度

化學(xué)模型思維化學(xué)微觀思維化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維化學(xué)創(chuàng)新思維化學(xué)守恒思維

CR0.7860.8890.9310.9060.913

AVE0.480.6670.6920.7640.726

4? 研究結(jié)果與討論

在文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，提出了化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)的假設(shè)，共構(gòu)建了7個(gè)維度。利用探索性和驗(yàn)證性因子分析檢驗(yàn)假設(shè)后發(fā)現(xiàn)，化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)共包括“化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維、化學(xué)模型思維、化學(xué)微觀思維、化學(xué)守恒思維和化學(xué)創(chuàng)新思維”5個(gè)維度，同時(shí)得到如圖3所示的化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)的測(cè)量模型。其中原假設(shè)“思維的自我調(diào)節(jié)”和“自我效能感”不成立。可見化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)具有顯著的化學(xué)學(xué)科特征，學(xué)生的非智力因素可以影響化學(xué)學(xué)習(xí)的智力因素，但不能作為獨(dú)立的化學(xué)思維結(jié)構(gòu)存在。根據(jù)前面的研究，尤其是表1中對(duì)化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)的分析，我們總結(jié)歸納了各個(gè)思維要素的具體能力要求，并分述如下：

（1） 化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維： 能對(duì)挑戰(zhàn)性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的有關(guān)信息進(jìn)行分析綜合、抽象概括，以理解實(shí)驗(yàn)問題，選擇實(shí)驗(yàn)試劑、實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)方法，控制實(shí)驗(yàn)變量，形成實(shí)驗(yàn)方案，并能安全順利地完成實(shí)驗(yàn)。

（2） 化學(xué)模型思維： 能選擇不同模型綜合解釋或解決復(fù)雜的化學(xué)問題;能對(duì)復(fù)雜的化學(xué)問題情境中的關(guān)鍵要素進(jìn)行分析以建構(gòu)相應(yīng)的模型，能指出所建模型的局限性，探尋模型優(yōu)化需要的證據(jù)。

（3） 化學(xué)微觀思維： 能分析復(fù)雜化學(xué)問題中物質(zhì)化學(xué)變化和伴隨的能量轉(zhuǎn)化與物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，能依據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)和在一定條件下可能反生的化學(xué)變化，能從宏觀和微觀結(jié)合的視角對(duì)物質(zhì)及其變化進(jìn)行分類和表征。

（4） 化學(xué)守恒思維： 能依據(jù)元素守恒、電荷守恒以及得失電子守恒等方法解決氧化還原反應(yīng)、溶液中的離子反應(yīng)、電化學(xué)等復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)原理問題和化學(xué)計(jì)算問題;能依據(jù)化學(xué)變化中能量守恒的原理，提出利用化學(xué)變化實(shí)現(xiàn)能量?jī)?chǔ)存和釋放的有實(shí)用價(jià)值的思路。

（5） 化學(xué)創(chuàng)新思維： 能根據(jù)文獻(xiàn)和實(shí)際需要提出綜合性的探究課題，根據(jù)假設(shè)提出多種探究方案，評(píng)價(jià)和優(yōu)化方案，能用數(shù)據(jù)、圖表、符號(hào)等處理實(shí)驗(yàn)信息，能對(duì)實(shí)驗(yàn)中“異?！爆F(xiàn)象和已有結(jié)論進(jìn)行反思、提出質(zhì)疑和新的實(shí)驗(yàn)設(shè)想，并進(jìn)一步付諸實(shí)施;能借鑒數(shù)學(xué)思維、物理思維創(chuàng)造性地解決復(fù)雜的化學(xué)問題;能根據(jù)文獻(xiàn)提出無機(jī)物制備和有機(jī)物合成的合理思路。

上述5個(gè)結(jié)構(gòu)要素并不是彼此獨(dú)立的，這一點(diǎn)從化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)的測(cè)量模型（圖3）也可以看出來。模型中5個(gè)潛變量之間具有中度的相關(guān)性，說明5個(gè)結(jié)構(gòu)要素之間是相互聯(lián)系、相互作用的有機(jī)整體?；瘜W(xué)微觀思維是原子、分子水平上的思維，化學(xué)模型中的晶胞模型、原子軌道模型、原子結(jié)構(gòu)模型等都是在微觀粒子的基礎(chǔ)上建構(gòu)起來的，因此，化學(xué)模型思維與化學(xué)微觀思維有著千絲萬縷的聯(lián)系?；瘜W(xué)守恒中的“元素守恒”“得失電子守恒”“質(zhì)子守恒”等也是建立在元素、質(zhì)子、電子等微觀粒子基礎(chǔ)上的守恒，因此，化學(xué)守恒思維與化學(xué)微觀思維也有著一定的聯(lián)系?；瘜W(xué)創(chuàng)新思維中的“科學(xué)探究”要借助于化學(xué)實(shí)驗(yàn)才能開展，因此它與化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維又有著密切的關(guān)系。由此可見，化學(xué)高階思維的各個(gè)維度并不是完全獨(dú)立的，它們之間是相互聯(lián)系、相互作用的有機(jī)整體。

根據(jù)探索性和驗(yàn)證性因子分析，我們找到了高中生化學(xué)高階思維的結(jié)構(gòu)。后續(xù)將根據(jù)化學(xué)高階思維結(jié)構(gòu)制定化學(xué)高階思維能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)編制相應(yīng)的、有一定挑戰(zhàn)性的化學(xué)問題，對(duì)學(xué)生再次實(shí)施調(diào)查，了解高中生化學(xué)高階思維能力的現(xiàn)狀，深入分析化學(xué)高階思維的影響因素，從而使化學(xué)高階思維的研究向縱深發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1][9]鐘志賢. 促進(jìn)學(xué)習(xí)者高階思維發(fā)展的教學(xué)設(shè)計(jì)假設(shè)[J]. 電化教育研究， 2004， （12）： 13～28.

[2]夏甄陶等編. 思維世界導(dǎo)論——關(guān)于思維的認(rèn)識(shí)論考察[M]. 北京： 中國人民大學(xué)出版社， 1992： 3～34.

[3]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 13～91.

[4]王帥. 國外高階思維及其教學(xué)方式[J]. 上海教育科研， 2011， （9）： 31～34.

[5]Rupert Wegerif， 魏曉玲等. 思維、技術(shù)與學(xué)習(xí)綜述（下）[J]. 遠(yuǎn)程教育雜志， 2009， （6）： 36～45.

[6]鐘志賢. 論學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)[J]. 電化教育研究， 2005， （7）： 35～40.

[7][美]約翰·杜威著. 伍中友譯. 我們?nèi)绾嗡季S[M]. 北京： 新華出版社， 2010： 80～96.

[8]林崇德. 學(xué)習(xí)與發(fā)展[M]. 北京： 北京師范大學(xué)出版社， 2003.

[10]姜玉蓮， 解月光. 基于ESEM的高階思維結(jié)構(gòu)測(cè)量模型研究[J]. 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究， 2017， （3）： 100～103.

[11][12][13]張文彤. SPSS統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)教程（第3版高等學(xué)校教材）[M]. 北京： 高等教育出版社， 2017： 106～289.

[14][15]李茂能. 圖解AMOS在學(xué)術(shù)研究中的應(yīng)用[M]. 重慶： 重慶大學(xué)出版社， 2011： 89～116.

[16]范靜波. 居民公共服務(wù)滿意度的感知結(jié)構(gòu)與水平差異——基于探索與驗(yàn)證性因子的實(shí)證分析[J]. 南京大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)·人文科學(xué)·社會(huì)科學(xué)）， 2018， （6）： 50～52.