基于认知诊断理论的核心能力素质教育模型构建

梁景峰 刘伟娜 张静

摘要 核心能力素质培养是教育培训领域研究的焦点，构建科学合理的职业核心能力素质模型成为成人教育培训改革发展的重要议题。认知诊断理论作为一种新的教育评价方法，将严格的心理测量标准与形成性评估目标紧密结合，充分利用知识的内在联系，规划合理的学习路径，完成学习进阶，为教育教学实践奠定了基础。基于认知诊断理论，以气象部门防雷减灾行政管理人员为例，为核心能力素质模型的构建提供新视角和新方法。

关键词 认知诊断;核心素质;素质模型;防雷减灾;行政管理

中图分类号：G710 文献识别码：A 文章编号：2095–3305（2020）07–0–03

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.07.072

The Model Construction of Core Competence Quality Education Based on Cognitive Diagnosis Theory

——A Case Study of Lightning Protection and Disaster Mitigation Administrators

LIANG Jing-feng et al （Hebei Agricultural University， College of Mechanical & Electrical Engineering， Baoding， Hebei 071000）

Abstract The cultivation of core competence and quality is the focus of the research in the field of education and training. Building a scientific and reasonable model of vocational core competence and quality has become an important issue in the reform and development of adult education and training. As a new educational evaluation method， cognitive diagnosis theory closely combines strict psychological measurement standards with formative assessment objectives， makes full use of the internal connection of knowledge， plans a reasonable learning path， completes the learning progression， and lays a foundation for educational teaching practice. Based on the theory of cognitive diagnosis， this paper takes the administrative personnel of lightning protection and disaster reduction in meteorological department as an example to provide a new perspective and method for the construction of core competency model.

Key words Cognitive diagnosis; Core quality; Quality model; Lightning protection and disaster reduction; Administrative management

核心素質作为职业必备的品质和关键能力，是成人职业教育培训研究的焦点。核心能力素质模型作为将各项核心素质的有机整合体，构建过程需要科学先进的理论和方法做支撑。认知诊断理论作为一种新的教育评价构建方法，与素质评价具有内在一致性，旨在将严格的心理测量标准与形成性评估目标相结合，指导教育教学实践活动。

近年来，气象部门贯彻落实国务院文件精神，转变防雷监管方式，加强事中事后监管，深入开展防雷减灾体制改革，从而对防雷减灾行政管理人员的能力素质提出了新要求。建立适应体制改革、科学合理的核心能力素质模型极大地促进了防雷减灾行政管理人员能力素质的提升，有效指导了防雷减灾行政管理人员相关教育培训工作。本文以认知诊断理论为基础，构建了人员核心能力素质模型，探索了素质模型构建的新方法。

1 认知诊断理论

在教育心理学发展历程中，近年来，认知诊断成为国内外心理与教育测量学研究的重点和热点，是认知心理学与教育测量学有机结合的产物。认知诊断理论源于20世纪80年代，认知科学和心理测量学的结合对教育领域的指导作用受到教育心理学领域内众多专家和学者的普遍关注。Nichols[1]在1995年出版的专著《认知诊断评估》中首次将认知科学和心理测量学的结合称作为认知诊断评估，该名称被沿用至今。Leighton和Gierl的著作《教育认知诊断评估：理论及应用》（2007），Tatsuoka[2]的著作《认知评估：规则空间简介》（2007），以及Rupp等[3]的著作《诊断测量：理论，方法及应用》，均从不同角度和层次论述了认知诊断理论及其应用进展。

认知诊断理论体系包含Q矩阵理论和认知诊断模型两部分。属性层级结构（AHS）、邻接矩阵（A）、可达矩阵（R）、缩减矩阵（Qr）、受测者Q矩阵（Qs）、测验Q矩阵（Qt）以及期望反应模式（ERP）构成完整的Q矩阵理论。Q矩阵理论的核心是利用可以直接得到的观察反应模式（ORP）表示已经确定好的受测者不可直接观察的知识状态[4]。诊断测验完成后，可以取得受测者的作答数据，根据建立的认知诊断模型，可以对受测者的知识状态进行估计。建立认知诊断模型有不同的方法，Tatsuoka[5]提出了一种基于模式识别和分类技术的诊断方法，即规则空间模型（RSM），该方法首先分析考察测验的所有认知属性，确定与考察题目相关的认知属性和受测者知识状态的种类，为解决由于受测者作答出现失误或猜测而导致期望反应模式与期望反应模式的不符问题。RSM根据项目反应模型计算出一组R（θ，ξ）序偶，在规则空间中，R序偶是一个坐标点，称为纯规则点，其中θ是受测者的能力参数，ξ是基于项目反应理论的一个警戒指标，ξ用来表示能力为θ的受测者实际作答反应模式与真实能力水平对应项目反应模式的偏离程度。利用诊断模型可以计算出每个受测者的序偶，使用马氏距离判别或贝叶斯判别将其判归为某个纯规则点，每个纯规则点即代表着相应的知识状态和水平[6]。

2 核心素质模型构建的可行性

可测性是核心能力素质模型构建的前提，素质是态度、知识、技能的整合与统一，是可以被观察、传授、学习和测量的行为，与个体表现密切相关，可供测量评价[7-8]。核心素质的表现水平可经过测量推断获得，并表现为一个连续体的状态，代表构成要素水平的高低，由“三维目标”的基础上发展而来，通过知识积累、技能发展、态度养成而形成，具有统一性和整体性，不能脱离知识而独立存在。在核心能力素质框架方面，欧洲国家将行为导向的核心素质分解为态度、知识和技能三个方面进行评价，这种可分解性对利用认知诊断理论进行核心能力素质模型构建起着至关重要的作用[9-10]。

对具有综合性、内隐性、情景性和适应性等特点的核心素质来说，必须依附核心素质的具体行为，推断内隐的核心素质状况需通过观察外显的行为表现来间接了解。对于核心能力素质模型构建的思路，欧洲国家将核心素质联系为外显的可观察行为，进而开展对核心素质的评价[11]。认知诊断技术是一种高级潜变量模型，作为新型的评价手段，主要是解决传统评价方法无法测量潜在能力素质的问题。认知诊断技术测量受测者的核心素质，可以较好地将核心素质内隐的特征外显化，实现核心素质的评价由模糊状态转化为清晰状态，从而为了解核心素质内部特征及其结构化特点提供新视角。

认知诊断首先将核心素质所对应的行为能力在认知属性上进行分解，然后利用现代测量学和心理学的手段全面诊断和评价核心素质的认知规律、内部结构及其细粒度上的表现。认知诊断技术不仅注重评价受测者的个性化，还更加关注群体的学习进阶和学习路径等整体状态。因此，利用认知诊断技术构建的核心能力素质模型成为指导教学有效有序开展、测量学员学习成就、考察培训教材合理性的依据。此外，核心素质的计算机自适应评价由于认知诊断技术将变为可能，如美国已经以不同形式将计算机自适应评价用于教育测评中[12]。认知诊断技术使核心能力素质模型的构建更加具体，让师生对核心素质的理解更加深刻，故要有针对性地培养学员的核心素质。

3 核心素养模型构建案例分析

核心素质的属性层次界定是能力素质模型构建的基础，直接影响素质模型构建的质量。属性层次既要符合学科逻辑思维，又要遵循认知规律。属性的细粒度也直接影响素质模型的解析深度，但从数据的复杂性角度来考虑，一般属性个数以6～9个为宜。以基层气象机构防雷减灾行政管理人员核心能力素质模型构建为例进行案例分析，将防雷减灾行政管理能力分为9个认知属性，即A1：防雷减灾技术基础知识;A2：气象行政许可基本知识;A3：气象行政处罚基本知识;A4：防雷减灾法律法规知识;A5：防雷减灾标准规范知识;A6：防雷减灾执法文书知识;A7：防雷减灾行政执法技能;A8：防雷减灾行政审批技能;A9：防雷减灾市场监管技能（图1）。测评工具是依照理想测量模式对属性考查要求形成的（表1）。

根据规则空间模型建立[（θ，ξ）]序偶规则，计算出（θXi，ξXi）纯规则点;根据实际被测试量数据，计算出实际反应模式对应的（θ'Xi，ξ'Xi）序偶;受测者实际反应模式的序偶与理想反应模式的纯规则点之间的偏差距离采用马氏距离衡量。

初级管理人员主要掌握了A1、A2、A3、A4和A6属性，且掌握模式对应的能力值较低。中级管理人员进一步掌握了A5和A8属性，对应的能力值有所增大。高级管理人员几乎掌握了所有属性，且在θ=5.68和θ=3.82高能力的掌握模式上占据比重较大（表2）。

针对不同水平的防雷減灾行政管理培训对象，可以制定满足个性化需求的能力提升方案。例如，对于只掌握A1、A2和A3的学员，其能力提升路径可以是A4→A5→A6→A8→A7→A9或A4→A8→A5→A6→A7→A9。在第一种能力提升方案中，学员首先需要理解防雷减灾管理法律制度相关知识，然后掌握防雷减灾行政审批技能，最后掌握防雷减灾市场执法和监管技能;而在第二种能力提升方案中，学员首先需要提高防雷减灾行政审批相关能力，然后提高防雷减灾市场监管相关能力。

4 结语

基于认知诊断理论构建核心能力素质模型，能够了解受测者在对知识潜在认知属性上的个体差异，并将个体差异进行细化、分类，根据知识链间的关系，针对受测者个体差异，建立个性化、区别化教育培训方案，以探索更恰当的学习路径，取得更有效的学习进阶。认知诊断构建能力素质模型的本质是以心理测量学为手段，根据实际反应模式与理想反应模式最大匹配概率，将核心素质划归到不同的理想掌握模式中，进而按照核心素质在理想掌握模式中所处的状态对其进行有针对性地属性掌握方法与策略的提升。学习进阶是学习某一领域知识的认知过程和发展顺序，涉及对发展相关认知活动的描述，为课程大纲的修订、教材的编写、教学顺序的安排以及学习效果测评提供了理论支撑，对整个教育教学工作具有基础性作用。

参考文献

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[2] Tatsuoka，KK.Cognitive assessment： An introduction to the rule space method[M]. Routledge New York，NY，2009.

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[12] 武小鹏，张怡，张晨璐.核心素养的认知诊断测评体系建构[J].现代教育技术，2020，30（2）：42–49.

责任编辑：黄艳飞