化学发散性思维测量工具的开发与应用

李卓

发散性思维是创造性思维的主要组成部分，对化学发散性思维的研究可以加深对化学创造性教学的理解。开发了化学发散性思维的测量工具，确保其测量学质量合格之后，对258名高二学生进行了测试。结果显示化学发散性思维能力不具有显著的性别差异，但男生在流畅性和灵活性两个维度的得分显著低于女生；化学发散性思维能力与化学学业水平基本呈正相关，学困生的测试得分显著低于中等生与学优生。建议在化学教学活动中多使用化学开放性题目，以发展学生的化学发散性思维，为不同学业水平的学生化学发散性思维能力培养提供了建议。

化学发散性思维；测验编制；心理测量

创造性思维是公民应对21世纪新挑战的关键素养，发散性思维是创造性思维的核心部分与重要预测因素。[1]随着时代的发展，发散性思维受到越来越多的关注，學科教学活动也被赋予培养学习者发散性思维能力的期望。《普通高中化学课程标准（2017版）》提出：“鼓励学生从不同角度分析和解决问题，培养学生的发散思维和创新精神。”[2]化学发散性思维是根据当前信息提取记忆系统中贮存的信息，并将信息通过不同的方向、角度和途径重新组合而形成新的思想，从多方面探索、解决化学问题的思维。研究者虽然提出了多种培养化学发散性思维能力的教学方法，[3][4][5]但由于缺少可以准确探查化学发散性思维能力的手段，使得种种主张的有效程度难以检验。因此，有必要对化学发散性思维的测量进行探索。

1.1发散性思维与创造力培养

创造力一般被认为是产生新的（原创的、意想不到的）和适当的（符合条件的和有价值的）想法的能力。[6]创造性思维代表了创造性活动的思维过程，被认为是一种高阶的认知活动，是提出有用的思想或产生新颖的产品的心理过程，也是引导社会发展的基础。[7]发散性思维和聚合性思维辩证统一、有机结合，共同形成创造性思维的基础。

发散性思维从不同的角度考量同一个问题，得出不同的答案，具有灵活、流动、可变、新颖、相对的特点。[8]聚合性思维是指基于已有经验与知识，在解决问题的过程中，将大量的信息逐渐引导成一个逻辑序列，并从中得出逻辑结论的思维方式[9]。聚合性思维试图寻求问题的正确答案，是一种有条件限制的收敛性思维，具有方向明确、稳定和服从的特征。如果只关注聚合过程而忽略发散，会导致思维僵化与贫乏；如果只关注发散过程而忽略聚合，会造成思维产物太过随意，任意性过强，对解决问题于事无补，导致精力的浪费。

发散性思维和聚合性思维的发展都对创造性思维的培养有重要意义，然而在实际教育过程中，受到经验性知识和规律的制约，孩子发散思考和想象的能力逐渐降低，传统教育体制带来发散性思维和聚合性思维发展不平衡的起源在于学习的负迁移和过于重视聚合性思维在认知活动中的作用而形成的功能固着。人们关注发散性思维的程度要远低于关注聚合性思维的程度，因此，培养发散性思维能力是提升个体创造力的有力手段。

1.2发散性思维的测量原理

Guilford提出发散性思维测量的主要维度是生成想法的数量和质量，具体而言包括流畅性（想法的数量）、灵活性（想法的多样性）、新颖性（想法的新奇性）三个特征。[10]研究者依据Guilford的思想设计了多种发散性思维测试的工具，如南加利福尼亚大学测验和托兰斯测验等。[11]对这些工具的测量原理进行考察，发现相关测验均使用开放性问题以引起被试的发散性思维，继而从不同维度对被试的发散性思维成果进行考量，得到被试的发散性思维能力水平。

流畅性体现的是发散性思维产生想法的数量，反映了被试产生大量想法的能力，每个测试项目都试图挖掘某种不同的能力或心理过程，通过查看被试的每一个反应，可以获得关于被试心理功能的进一步线索。对于个体对给定任务所做出的反应来说，流畅性是最一致也是最容易操作的衡量标准。

灵活性又称变通性，从信息加工过程的角度来说，发散性思维关注的重点是产生想法的过程，所生成的想法从一个概念转向另一个，再转向另一个概念，如此循环往复。灵活性即是指概念范畴的转换，即想法从一个类别到另一个类别的转移。灵活性分数代表一个人产生各种想法、从一种方法转换到另一种方法或使用各种策略的能力。相对于流畅性分数而言，极高的灵活性分数可能是从一种方法跳到另一种方法并且无法坚持足够长的时间来真正发展它的人的特征[12]

新颖性又称独创性，新颖性反映的是想法的非同寻常、偏僻及机智灵敏。具体来说，新颖性是指生成想法有多与众不同或异乎寻常，可以通过基于李克特量表评分的主观方法和基于频率的客观方法这两种方式来进行评分。新颖性分数代表被试产生远远超出明显、普通、平庸或既定的想法的能力，获得高分需要延迟满足或减少紧张的能力，通常表明一个人能够在获得解决方案方面做出巨大的精神飞跃，或者是走捷径。[13]

发散性思维能力水平可以由三个维度得分的平均分来衡量。[14]由于三个维度的原始得分之间不具有可加性，因此需要将原始得分转化为标准分数，以便进行运算分析。

化学发散性思维是发散性思维方式在化学领域的体现，本文从流畅性、灵活性与新颖性三个维度测量化学发散性思维能力。

2.1编制思路

测试反映的是被试的化学发散性思维情况，希望考察学生在解决开放性化学问题时思维活动的流畅性、灵活性和新颖性，并非化学学科知识的掌握情况。编制测试工具时，遵循以下两个原则：①题目应要求被试从多层次、多角度思考以获得尽可能多的答案，给化学发散性思维尽可能大的施展空间；②问题涉及到的知识范围不应超出学生学过的内容，以最大限度排除知识对发散性思维的影响。

为此，本研究将解决测试问题所需的知识限定在初中学业水平，测试对象选择高中生，可认为他们已经达到初中化学学业水平。经过广泛搜集与改编，初步确定测试题目。请多位化学学科教学领域的专家审阅以保证测试卷的内容效度；再请经验丰富的一线化学教师与课程与教学论（化学方向）的研究生试做，根据专家意见以及试做反馈修改文字表述，使其更符合高中生的心理特点。最终得到符合要求的题目共7个，示例见表2。

2.2评分规则

参考有广泛影响力的评分方法[15]制定评分规则：在流畅性维度，由一名评分者计分，一个符合题目要求且不重复的答案计1分；在灵活性维度，由两名评分者独立对答案进行分类，每种分类计1分，两名评分者打分的均值为灵活性维度的原始得分；在新颖性维度，本次测验中出现频率小于5%且大于等于2%的符合要求的答案记1分，小于2%的记2分。根据原始分在总体中的排名，将其转化为标准分，七道题目某维度标准分的总和为该维度的得分（Z分数），将该得分按照T=100+20Z的计算公式转化为对应的T分数，测试卷得分为三个维度得分的T分数的平均值。以测试卷得分作为衡量其化学发散性思维能力水平的依据。

2.3研究工具的测量学质量分析

为检验测评工具的质量，以上海市某校87名高中学生为样本进行试测。利用一小时左右的时间，组织學生作答，最终回收测试卷87份，有效卷81份，其中男生32名，女生49名。测试完成之后，严格按照评分标准计分，使用IBM SPSS Statistics 23.0软件对试题得分数据进行处理

经过计算得到测试卷的Cronbach's alpha系数为0.858，大于0.8，表明测试卷的内部一致性信度良好；各题目的灵活性维度得分的评分者间信度均大于0.7，代表研究工具的评分者间信度较高；各题目的区分度都大于0.4，说明测试卷适合进行大样本的测验研究。采用验证性因素分析的方法处理最终收集到高中生化学创造性思维能力测试数据，结果显示，KMO值为0.892，Bartlett卡方值为2519.655，p=0.000，远小于0.05，满足进一步因素分析的条件，三个因素的累积变异解释变异量为67.156%（>60%），共同因子是可取的，验证性因子分析得到各因子的载荷情况与本研究测试卷预设维度相一致，即说明测试卷能较好地从流畅性、灵活性、创新性这三个维度对学生的化学发散性思维能力进行探查，具有较好的结构效度。整套测试卷的难度水平为0.583，试题难度适宜。

以上海市某校高二学生为被试样本，该校办学规模大，学生人数多，生源涵盖面广，因此样本有良好的代表性。以经过质量检验的测试卷为研究工具，学生独立作答，完成后收集答卷。共回收测试卷275份，其中无效卷17份，有效卷258份，有效样本率为93.8%。

收集答卷后，按照评分标准对回答情况从流畅性、灵活性、新颖性三个维度展开评估，得到三个维度的标准分以及测试卷总分。以S同学问题一的回答结果为例，简要呈现评分过程。

【问题一】：两个试剂瓶中分别装有500mL无色澄清液体，已知一瓶为蒸馏水，一瓶为饱和食盐水。如何鉴别两瓶液体？

S同学对问题一有9个答案，见表3：

流畅性：9个答案都符合题目要求，计9分

灵活性：评分者一将9个答案分为5组，分别是①④，②⑨，③，⑤，⑥⑦⑧；评分者二也有5个分类，分别是①④，②③，⑤，⑦，⑥⑧⑨。灵活性得分为两名评分者的给分均值，即5分。

新颖性：对问题一，258份答卷中符合题意的非重复答案有56个，总计出现905次。S同学的答案⑤在本次测试中共出现40次，答案⑨出现28次，两个答案的出现频率在5%到2%之间，得2分；答案⑧出现5次，频率小于2%，得2分，S同学问题一的新颖性得分为4分。

将每道题目各维度原始分转化为标准分，七道题目某维度标准分的总和为该维度的得分，将该得分按照T=100+20Z转化为T分数，三个维度得分的T分数的均值为测试卷得分。S同学的测试卷得分为109，具体得分情况见表4。

将258名被试的测试得分情况导入SPSS 23.0软件，进行后续处理。

258名被试的《化学发散性思维能力测试卷》得分总体情况如表5所示。

表5测试总分描述性统计

可以看出，258名被试成绩总分的平均分＞中位数＞众数，低分段的被试数量比较多。 频数分布直方图可以更明显表现分数分布情况。以人数为纵坐标，样本得分区间为横坐标，绘制出如图1所示组距为6、组数为8的频数分布直方图：

图1 测试得分总体情况

自（92，98]得分区间以始，越趋近最高得分区间，相应的人数越少。258名被试的化学发散性思维发展水平有较大差别，以下对不同性别以及不同学业水平的被试群体之间的差异进行讨论。

4.1 性别差异

将258名被试的测试总分按照性别进行描述统计，结果如表6所示。

表6 不同性别学生测试总分

测试的最低分（80）出现在男生中，男女生组中都存在最高得分（126）；男生组得分的标准差与极差均大于女生组。由此可见男生组的化学发散性思维水平离散程度高于女生组。女生组的平均值高于男生，为验证此差异是否在统计学上显著，对两组测试得分进行独立样本t检验，结果显示t=1.898，显著性p=0.059＞0.05，证明被试样本中男女生在测试总分上不具有显著差异。

为探查化学发散性思维能力在各维度是否存在性别差异，对男女生在三个维度上的得分进行t检验，结果如表7所示：

女生组在三个维度的得分平均值都高于男生组。t检验结果显示，男生组在化学发散性思维流畅性和灵活性两个维度上显著低于女生组（P值小于0.05）；在新颖性维度上不存在显著的性别差异。

为探索流畅性和灵活性两维度上性别差异存在的原因，通过计算寻找到在流畅性与灵活性两个维度得分出现性别差异最显著的第七题，随机抽取男女生答卷各5份，结合答题情况进行定性分析。发现男生对题目给出回答的数量少于女生，导致男生的流畅性得分比女生低；较少的答案数量导致答案所属类别也较少，使得男生的灵活性得分也低于女生；在新颖性维度，男生得分略微高于女生，有一名男生流畅性与灵活性得分偏低，但新颖性得分在10名随机抽取的答卷中排名第一，可能的解释是他将精力用在产生少量但精心设计的答案上了。

4.2 學业水平差异

以最近一次年级统考的化学成绩作为学业水平分类依据，将被试分为“学优生”（前27%），“中等生”以及“学困生”（后27%）三组。其中化学成绩排名为后27%（即第189名）有3人出现同分的情况，都归为学困生组，因此学优生组的样本量为70人，中等生组为116人，学困生组为72人。三组被试的测试卷总分如表8所示。

三组的平均分、最小值、最大值都表现出学优生＞中等生＞学困生的现象，这说明化学发散性思维能力与化学学业水平基本上呈正相关。

使用LSD事后多重检验法探查三组中的两两差异情况。结果显示学优生与中等生测试得分的差异显著性p=0.903＞0.05，表明学优生与中等生在测试总分上不存在显著性差异；学优生与学困生、中等生与学困生测试得分的差异显著性分别为0.002和0.001，小于0.05，说明学困生的测试得分显著低于学优生与中等生。

为针对性提高不同群体学生的化学发散性思维能力，需要了解差异存在于哪一个维度。将三组学业水平不同被试的化学发散性思维各维度得分的均值绘制成图2的直方图：

可以看出，中等生的流畅性得分略微领先学优生，但灵活性与新颖性得分都稍逊学优生一筹。选取流畅性得分不高的3名学优生进行访谈，有同学认为“回答相近的答案没有意思，不愿写出更多的答案”这可能是导致学优生流畅性得分略低与中等生的原因之一。通常情况下，与流畅性得分负相关的较低灵活性得分与新颖性得分表示反应范围狭窄，这可能是思维习惯僵化、知识和经验不足或动机低下的结果。对具有代表性的中等生关于测试卷答题过程的访谈也证明，学生的某些思维习惯会对灵活性与新颖性得分产生负面影响。

学困生在三个维度的得分均值都低于另外两组，与其他两组差距最大出现在灵活性维度，灵活性是指概念范畴的转换，即想法所属类别的转移，灵活性维度的得分可能受到流畅性得分的影响，一般来说如果产生想法的数量相对较少，那么想法所属的类别也不会多，据此推测，“学困生”灵活性维度得分较低的原因可能是知识面较其他两组更为狭窄。对三个维度得分进行LSD事后多重检验，结果显示学困生化学发散性思维各维度得分都低于其他两组，但仅在流畅性与灵活性两个维度上存在统计学意义上的显著差异。

5.1 化学发散性思维能力的群体差异

被试中男女生的化学发散性思维能力不具有显著性差异，但男生在流畅性和灵活性两个维度的得分显著低于女生。以化学成绩将被试分为学优生、中等生与学困生三类，结果显示，化学发散性思维能力与化学学业水平基本呈正相关；学困生的测试得分显著低于中等生与学优生；分维度来看，学困生与中等生、学优生之间的显著差异存在于流畅性与灵活性两个维度。

5.2化学发散性思维能力的培养策略

在传统的封闭性化学习题解答过程中，学生很大程度是在复制他人设定的解题方法以寻找既定的、唯一的正确答案，思维缺少发散性，长此以往，不利于学生化学发散性思维能力的发展。与之相反，在化学开放性习题的解答过程中，学生可以探索问题的多个解决方向，其思维较少地受到限制。在对参加测试学生的访谈中发现，化学开放性题目还可以提升学生的化学学习兴趣，很多学生表示喜欢测试卷中的题目并享受解题的过程，当找到他们满意的答案时，便沉浸在成就感之中。因此，本文建议在化学教学活动中多使用化学开放性题目，以培养学生的化学发散性思维。

考察测试卷答题情况，发现大部分学困生由于对答题所需基础知识的掌握非常薄弱，从而难以在化学问题解决过程中建立有效的概念搜索与迁移，造成对题目的反应数量较少，影响化学发散性思维的流畅性，并进一步导致对题目的反应所属概念范畴的转换程度极低，影响化学发散性思维的灵活性。对学困生而言，教师应以帮助其掌握基本的化学学科结构和化学学科知识为重点，只有拥有了足够的思维材料，学生的化学发散性思维才有展开的基础。

学优生和中等生在流畅性维度表现较好，为发展化学发散性思维的灵活性维度和新颖性维度，教师在教学活动中，选择化学教学材料的来源范围不应局限在化学课本，教学活动不应只发生在化学课堂与习题解答之中，教师应充分调动资源，帮助学生放宽眼界，使化学学习活动发生的范围延伸到课堂、课本之外。在解决化学问题时，教师应有意识引导学生进行发散思维，要先有发散的过程，继而分析所得想法的合理性与可行性，最后组织学生关注到想法的灵活性与新颖性。

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