南京师范大学
毕 业 论 文
论文题目：
姓 名：
班 级：
专 业：
指导教师：
完成时间： 高考化学试题难度分析 庄严 06（2） 化学 任红艳（副教授） 2010.5
论文独创性的声明
值此论文完成之际，本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下独立完成的。尽我所知，除了文中特别加以标注的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。同时，对于文中所参考他人的研究成果，均已在论文中作了说明，并致以谢意。
签名： 日期：2010-05-15
论文使用的授权
本人完全了解南京师范大学化学与环境科学学院有关保留、使用毕业论文的规定，即：学院有权保留所送交的论文，允许论文被查询和借阅，并可以公布论文内容，以及可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
签名： 导师签名： 日期：2010-05-15
内 容 摘 要
国家教育部考试中心公布的难度指标即相对难度，是在考试之后用统计方法计算出来的，是指通过率或不通过率及其衍生的标准难度，它反映了试题与学生整体水平之间的适应程度。这种事后检验的方法虽然简单易行，但对考生水平相当敏感，不能在试题设计中起到主导作用。因此，在建库和命题组卷时，不仅要控制相对难度，还要控制绝对难度。采用认知任务分析（CTA ）法对试题的绝对难度进行事前的主观评定，方法是将每道试题的要素数量、要素辨识难度、运用原理数量、原理辨识难度和认知负荷五个指标进行量化并相加得到该题的绝对难度。进而分析绝对难度和相对难度的一致性程度，从而评价认知任务分析技术这种难度标定方法对于标定化学试题难度的适用性是本论文研究的出发点和目的所在。本论文将以09年高考化学福建卷为例开展研究，对其中的选择题（6，7,8,9,10,11,12）及非选择题（23,24,25,30,31）共11题逐题进行分析。通过本课题的研究，获得赋以化学试题难度参数的科学方法，可以帮助解决中学化学教学中化学教师命题时带有较大的主观随意性和自身局限性的问题。
关键词： 认知任务分析法 相对难度 绝对难度 高考化学试题
Abstract
Difficulty index that Examination Center of National Ministry of Education published is relative difficulty,which is calculated using statistical methods after the examination.It is pass rate/no-pass rate and its derived standard difficulty ,which reflects the adaptation level between examination questions and the overall level of the students. This method of inspection after the test is simple,but very sensitive to the level of the candidates and in the design of test can't play a leading role.Therefore ，when you build a question bank and producing papers,not only to control the relative difficulty, but also control absolute difficulty. The method using cognitive task analysis (CTA) technique to conduct subjective assessment in advance about the absolute difficulty of the examination questions,is to quantify the five indicators(the number of elements, the identification difficulty of elements, the number of principle, the identification difficulty of principle, cognitive load) of every examination question and add together. And then we analysis of the degree of consistency of the relative difficulty and the absolute difficulty. Evaluating the applicability of cognitive task analysis (CTA) technique to calibrating the difficulty of chemistry questions is the starting point and purpose of this paper. The paper will take the chemistry paper of 2009 college entrance examination in Fujian as an example.Through research of this topic, we can get the scientific method of assigning the difficulty parameters of chemistry questions.And this research can help the chemistry teachers solve the problems about the subjective arbitrariness and their limitations when Compiling the chemistry questions.
Key words: Cognitive Task Analysis Technique;Relative Difficulty;Absolute Difficulty; Chemistry Questions of College Entrance Examination
目 录
Abstract . ............................................................................................................................................................. 1
1关于试题绝对难度及其标定方法的研究概述 ............................................................................................... 1
1.1 国外关于该课题的研究概述 ............................................................................................................... 1
1.2 国内关于该课题的研究概述 ............................................................................................................... 1
2 认知任务分析方法及程序简介 ...................................................................................................................... 1
2.1 影响试题绝对难度的五个因素 ........................................................................................................... 1
2.2 试题绝对难度分析方法与步骤 ........................................................................................................... 2
2.3 对试题绝对难度的评定举例 ............................................................................................................... 2
3高考化学福建卷试题难度分析结果 ............................................................................................................... 5
3.1 高考化学福建卷试题相对难度 ........................................................................................................... 5
3.2 评定高考化学福建卷试题绝对难度 ................................................................................................... 6
3.3 两名评定者间的一致性检验 ............................................................................................................... 7
3.4 绝对难度与相对难度的相关性分析 ................................................................................................... 8
3.4.1 对于“认知负荷”因素的分析 .................................................................................................. 9
3.4.2 题目整体与部分绝对难度间关系研究 .................................................................................... 9
3.4.3 题目各个部分绝对难度间关系研究 .......................................................................................11
3.4.4 题目绝对难度与相对难度差异析因 .......................................................................................11
4 结论 . ................................................................................................................................................................11
附 录：09年高考化学福建卷试题绝对难度分析 ....................................................................................... 12
注 释 . ............................................................................................................................................................... 25
参考文献 . ........................................................................................................................................................... 26
致 谢 . ............................................................................................................................................................... 27
国家教育部考试中心公布的难度指标即相对难度，是在考试之后用统计方法计算出来的，是指通过率或不通过率及其衍生的标准难度，它反映了试题与学生整体水平之间的适应程度。这种事后检验的方法虽然简单易行，但对考生水平相当敏感，不能在试题设计中起到主导作用。因此，在建库和命题组卷时，不仅要控制相对难度，还要控制绝对难度。本文对测试化学试题绝对难度的方法进行研究，从而获得赋以化学试题难度参数的科学方法，可以帮助解决中学化学教学中任课教师命题时带有较大的主观随意性和自身局限性的问题。
1关于试题绝对难度及其标定方法的研究概述
1.1 国外关于该课题的研究概述
Newell 和Simon （1972）提出了问题搜索空间描述法，其中，问题的搜索空间是影响问题难度的最重要的因素。Funke(l991)提出了问题特征估计法。信息加工心理学家提出的负荷估计法和思维步骤估计法来说明问题难度。例如，Kotovsky ， Hayes和Simon(1985)提出问题难度与记忆负荷有关， A.H.Johnstone 提出问题难度与学生解决问题时所需要的思维步骤的多少有关。另外，还有一些心理学家(尤其是数学心理学家) 则用题目的结构特点、语言陈述方式、图式的可得性等解释问题难度。例如，DeCorte 和Verschaffel(l981)从关系复杂性的角度分析问题难度。
1.2 国内关于该课题的研究概述
国内也有部分研究者关注试题绝对难度的标定: 丁金芳（2002）提出用综合评估法估计试题的绝对难度；漆书青（2005）通过确定影响难度的因素并给每个因素评定等级得分，建立实测难度对人工难度的回归方程；孙恒（2005）将难度影响因素作为网络的输入项，建立神经网络模型对试题难度进行估计；邵志芳（2008）提出了事前认知任务分析技术对试题难度进行评估。
2 认知任务分析方法及程序简介
2.1 影响试题绝对难度的五个因素
本课题标定化学试题绝对难度的方法借鉴华东师范大学邵志芳教授用于标定数学试题难度的认知任务分析法，此种方法认为影响试题绝对难度的因素有五个：试题的要素数量、要素辨识难度、运用原理数量、原理辨识难度和认知负荷［1］。其中要素数量指题中给出的所有能使用的要素个数（题目提供的解答所需的基本概念、条件以及解答要求）；原理数量指题中涉及的所有原理个数（解题所需要的原理、规则、定理）；认知负荷指认知能力各个成分（包括注意、记忆、表象、概括、推理、发散思维和决策能力等）的需要程度。要素辨识难度指题目的要素可能是明显的，也可能是题目中条件或表述语句的变形，需进一步的加工才能成为解题所需的要素。原理辨识难度则因个体对原理的熟悉程度，原
理本身的理解难度以及原理间的逻辑关系的不同而不同。本论文对要素辨识难度和原理辨识难度的标准进行了改进，即题目所给的要素经过几步加工才能成为解题所需的要素，那么此要素的辨识难度就是几；根据解题过程中运用原理的步骤评定原理的辨识难度。
2.2 试题绝对难度分析方法与步骤
认知任务分析技术的具体操作方法是将每道试题的要素数量、要素辨识难度、运用原理数量、原理辨识难度和认知负荷五个指标相加得到该题的绝对难度。具体步骤如下：
（1）审题，确定题目中给出的有用要素有哪些，分别列举出每个要素。
（2）根据要素在题目中出现形态与解题所需形态的差别评定要素辨识难度。
（3）解题，确定解题过程中运用的原理有哪些，分别列举出每个原理。
（4）根据解题过程中运用原理的步骤评定原理辨识难度。
（5）结合整个解题过程，罗列出解题需要的认知负荷。
（6）将每道小题的要素数量、要素辨识难度、运用原理数量、原理辨识难度和认知负荷五个指标相加得到该小题的绝对难度。如果是选择题，则将各小题的绝对难度相加再求平均值；如果是非选择题，则将各小题的绝对难度乘以相应的分值比例后再求和。
2.3 对试题绝对难度的评定举例
以下将选择题和非选择题各举一例来说明事前认知任务分析这种难度标定方法。
表1 对选择题第8题的事前认知任务分析
表2 对非选择题第30题的事前认知任务分析
3高考化学福建卷试题难度分析结果
3.1 高考化学福建卷试题相对难度
由于我们所能搜集到的高考试题相对难度并不多，09年的高考试题相对难度仅搜集到了福建卷。对09年高考化学福建卷试题相对难度［2］如下(按全体考生实考成绩统计) ：
表3 09年高考化学福建卷试题相对难度
不难看出以上相对难度越大，题目越简单，和用认知任务分析法评定出的09年高考化学福建卷试题绝对难度（具体见附）不一致（绝对难度越大，题目越难）。因此，需要对相对难度进行转换。把试题难度P 作为正态曲线下的面积，反查正态分布表，从而将P 转换以б为单位的等距Z 值。最后使用公式△=4Z+13将Z 转换为标准难度△。
表4 将09年高考化学福建卷试题的相对难度转化为标准难度△
3.2 评定高考化学福建卷试题绝对难度
两名评定者采用认知任务分析法，对影响每个试题难度的各个影响因素进行评定，将每道小题的要素数量、要素辨识难度、运用原理数量、原理辨识难度和认知负荷五个指标相加得到该小题的绝对难度。
表5 两名评定者对各个题目所评定的绝对难度
3.3 两名评定者间的一致性检验
两名评定者分别对每一试题进行五个指标的独立评定，最后将五个指标值相加得到试题的事前主观难度总分。总体来看，两名评定者对试题各指标的把握尺度较一致，从图1中我们可以看到明显的一致性趋势。用SPSS13.0软件对两名评定者对各个试题所评的事前主观难度之间的相关性进行了分析，二者之间的皮尔逊相关系数为0.942。
表6 两名评定者对各个题目所评定的绝对难度的相关性
图1 两名评定者对各个题目所评定的绝对难度的一致性趋势
两名评定者所评定的各个试题的难度间达到了较高的一致性，说明事前认知任务分析法这种难度标定方法的信度较高。存在差异的题目主要是在对题目的认知负荷因素的评定上，主要是由于对各个心理因素的理解存在差异。之后两名评定者对各个题目的难度进一步做了商讨，最后达成了一致意见。最后商定的各个题目的绝对难度值见下表：
表7 评定者对各个题目商定的的绝对难度
3.4 绝对难度与相对难度的相关性分析
将用认知任务分析法评定出的09年高考化学福建卷试题绝对难度（具体见附）和以上列出的相对难度的一致性进行分析，见图2。
图2 09年高考化学福建卷标准难度与绝对难度的一致性分析
并用SPSS V13.0软件对09年高考化学福建卷试题的绝对难度和标准难度进行相关性分析，得出皮尔逊相关系数为0.845，属于非常强正相关[3]，说明二者之间的相关性非常高。
表8 09年高考化学福建卷试题的绝对难度与标准难度的相关性
以下对用认知任务分析法标定绝对难度的过程中的问题进行具体讨论： 3.4.1 对于“认知负荷”因素的分析
由于认知负荷属于心理学范畴，涉及做题主体—学生做题时的心理状况，和前四个从题目本身入手分析的因素有所区别。这也是两名评定者所评定的绝对难度值之间存在差异的主要原因。虽然邵志芳的认知任务分析法加入了认知负荷这个因素，但是否适合化学试题，在评定绝对难度时不得不考虑。以下是将09年高考化学福建卷试题绝对难度（具体见附）中的认知负荷因素去除后，再将由此得出的绝对难度和标准难度进行相关性分析，得出的皮尔逊相关系数为0.819。小于表8得出的0.845，由此可见，评定绝对难度时需要加入认知负荷这个因素。
表9 去除认知负荷因素后的绝对难度与标准难度的相关性
3.4.2 题目整体与部分绝对难度间关系研究
在评定选择题的绝对难度时发现一个问题：各选项的难度不一，有的选项难度较小，有的选项难度较大，如果一个单选题要求选出正确的选项，学生很有可能一眼发现最简单的选项是对的，就直接做出了选择，因此很多学生可能认为此题不难，但这题其他的选项可能是较难的。如果采用取各选项中绝对难度最大值或最小值的方法，这两种方法做出的结果很有可能有偏差。
表10 选择题取最小难度值法求得的绝对难度与标准难度的相关性
表11 选择题取平均值法求得的绝对难度与标准难度的相关性
由表10知，取最小值法求得选择题的绝对难度与标准难度的皮尔逊相关系数为0.071，而平均值法求得选择题的绝对难度与标准难度的皮尔逊相关系数为0.656，明显高于最小值法。由此可见，采用取平均值法较为科学。但这种方法也不是最佳的，第9题经这种评定方法得出的绝对难度为8，（而明显简单于该题的第6题绝对难度也是8）相对较小。但因为其考查必修有机化学最基础的知识，题目涉及数种有机物，综合性略大［4］，所以相对难度较大。
在评定非选择题时，每题的绝对难度是由各小题的绝对难度乘以各小题分值所占比例后相加得出的。经检验，非选择题的绝对难度与标准难度的皮尔逊相关系数为0.692，这种方法评定非选择题的绝对难度还是比较适用的。
表12 非选择题的绝对难度与标准难度的相关性
3.4.3 题目各个部分绝对难度间关系研究
例如，在评定第25题（7）时，如果只将五个要素评定结果相加，该小题的绝对难度只有9，但纵观整大题，此小题并没有那么简单。在解决这题时运用到上题的结果，如果上题没有做出来，该小题也不会有思路。因此，在评定该小题的绝对难度时，应加上上一题的绝对难度8，最终该小题的绝对难度是17。 3.4.4 题目绝对难度与相对难度差异析因
从图2看出，23题的绝对难度高于相对难度。经多次分析，此题难度并不低，有几个小题需要一定的思考时间和解题技巧。但从相对难度看来，正确率在50%以上，似乎学生做得没有绝对难度分析得那么糟糕，究其原因很有可能是因为23题是非选择题的第一题，学生做起来比较集中精力，并且在心理上认为第一题不会很难。
4 结论
综上所述，认知任务分析法在细节的处理上，需要化学教学研究方面的工作者不断加以改进，如取平均值等改进方法。也存在绝对难度和相对难度有一些不符之处，其中不能排除学生心理、学生认知风格、题目设置等多方面因素。总体来说，认知任务分析法在高考化学试题绝对难度的评定上，具有比较高的可靠性。
附 录：09年高考化学福建卷试题绝对难度分析
16
17
18
19
20
21
22
23
24
注 释
［1］邵志芳, 余岚. 《试题难度的事前认知任务分析》. 心理科学,2008,31(3):696-698.
［2］黄丹青. 《2009年高考福建省理综化学科试题质量分析》. 福建基础教育研究,2009.8:88-92. ［3］张厚粲，徐建平. 现代心理与教育统计学[M] .北京：北京师范大学出版社,2004.
［4］黄丹青. 《2009年高考福建省理综化学科试题质量分析》. 福建基础教育研究,2009.8:88-92. 25
参考文献
[1]李广洲. 化学教育统计与测量[M].南京：南京师范大学出版社，1998．
[2]天利全国高考命题研究组.2005-2009新课标最新五年高考真题汇编详解. 北京：西藏人民出版社，2009
[3]侯承舜. 五年高考三年模拟（化学）. 北京：首都师范大学出版社，2009，6
[4]董圣鸿, 漆书青等. 题目难度、区分度参数人工赋值方法的研究. 考试研究，2005，1（1）：25-32
[5]郑毅.2007年上海市高考数学（理）试题难度事前认知任务分析. 上海：华东师范大学，2008，6
[6]邵志芳，余岚．试题难度的事前认知任务分析[J]．心理科学，2008，31（3）：696-698
[7]窦洪庚. 关于化学习题分类的思考[J].中学化学教学参考，2008，03：6-8
[8]教育部考试中心．2009年普通高等学校招生全国统一考试大纲[M]．北京：高等教育出版社，2009
[9]Georgios Tsaparlis ，&Vasileios Angelopoulos ．A model of problem solving ： Its operation ， validity and usefulness in the case of organic-synthesis problems．Science Education，2000，84：131-153
[10]S.Friel and A.H.Johnstone. Making test scores yield more information. Education in chemistry,1988,3:46-49
致 谢
在本论文完成之际，特别感谢我的导师任红艳副教授，一个学期来在课题研究上对我悉心指导，严格要求。在帮助我改进研究方法的同时，为我创造了很多自我提升的机会。
同时感谢李广洲教授，李老师对事业的执著追求和对问题的敏锐洞察力，都将使我终身受益。
同时也非常感谢姜海娟学姐为我指明研究方向，在课题研究过程中，不仅提出了很多宝贵意见，而且在我遇到困难时帮助我实践，使我顺利完成论文。
最后，对于论文的不足之处，请给予批评指正。
南京师范大学
毕 业 论 文
论文题目：
姓 名：
班 级：
专 业：
指导教师：
完成时间： 高考化学试题难度分析 庄严 06（2） 化学 任红艳（副教授） 2010.5
论文独创性的声明
值此论文完成之际，本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下独立完成的。尽我所知，除了文中特别加以标注的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。同时，对于文中所参考他人的研究成果，均已在论文中作了说明，并致以谢意。
签名： 日期：2010-05-15
论文使用的授权
本人完全了解南京师范大学化学与环境科学学院有关保留、使用毕业论文的规定，即：学院有权保留所送交的论文，允许论文被查询和借阅，并可以公布论文内容，以及可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
签名： 导师签名： 日期：2010-05-15
内 容 摘 要
国家教育部考试中心公布的难度指标即相对难度，是在考试之后用统计方法计算出来的，是指通过率或不通过率及其衍生的标准难度，它反映了试题与学生整体水平之间的适应程度。这种事后检验的方法虽然简单易行，但对考生水平相当敏感，不能在试题设计中起到主导作用。因此，在建库和命题组卷时，不仅要控制相对难度，还要控制绝对难度。采用认知任务分析（CTA ）法对试题的绝对难度进行事前的主观评定，方法是将每道试题的要素数量、要素辨识难度、运用原理数量、原理辨识难度和认知负荷五个指标进行量化并相加得到该题的绝对难度。进而分析绝对难度和相对难度的一致性程度，从而评价认知任务分析技术这种难度标定方法对于标定化学试题难度的适用性是本论文研究的出发点和目的所在。本论文将以09年高考化学福建卷为例开展研究，对其中的选择题（6，7,8,9,10,11,12）及非选择题（23,24,25,30,31）共11题逐题进行分析。通过本课题的研究，获得赋以化学试题难度参数的科学方法，可以帮助解决中学化学教学中化学教师命题时带有较大的主观随意性和自身局限性的问题。
关键词： 认知任务分析法 相对难度 绝对难度 高考化学试题
Abstract
Difficulty index that Examination Center of National Ministry of Education published is relative difficulty,which is calculated using statistical methods after the examination.It is pass rate/no-pass rate and its derived standard difficulty ,which reflects the adaptation level between examination questions and the overall level of the students. This method of inspection after the test is simple,but very sensitive to the level of the candidates and in the design of test can't play a leading role.Therefore ，when you build a question bank and producing papers,not only to control the relative difficulty, but also control absolute difficulty. The method using cognitive task analysis (CTA) technique to conduct subjective assessment in advance about the absolute difficulty of the examination questions,is to quantify the five indicators(the number of elements, the identification difficulty of elements, the number of principle, the identification difficulty of principle, cognitive load) of every examination question and add together. And then we analysis of the degree of consistency of the relative difficulty and the absolute difficulty. Evaluating the applicability of cognitive task analysis (CTA) technique to calibrating the difficulty of chemistry questions is the starting point and purpose of this paper. The paper will take the chemistry paper of 2009 college entrance examination in Fujian as an example.Through research of this topic, we can get the scientific method of assigning the difficulty parameters of chemistry questions.And this research can help the chemistry teachers solve the problems about the subjective arbitrariness and their limitations when Compiling the chemistry questions.
Key words: Cognitive Task Analysis Technique;Relative Difficulty;Absolute Difficulty; Chemistry Questions of College Entrance Examination
目 录
Abstract . ............................................................................................................................................................. 1
1关于试题绝对难度及其标定方法的研究概述 ............................................................................................... 1
1.1 国外关于该课题的研究概述 ............................................................................................................... 1
1.2 国内关于该课题的研究概述 ............................................................................................................... 1
2 认知任务分析方法及程序简介 ...................................................................................................................... 1
2.1 影响试题绝对难度的五个因素 ........................................................................................................... 1
2.2 试题绝对难度分析方法与步骤 ........................................................................................................... 2
2.3 对试题绝对难度的评定举例 ............................................................................................................... 2
3高考化学福建卷试题难度分析结果 ............................................................................................................... 5
3.1 高考化学福建卷试题相对难度 ........................................................................................................... 5
3.2 评定高考化学福建卷试题绝对难度 ................................................................................................... 6
3.3 两名评定者间的一致性检验 ............................................................................................................... 7
3.4 绝对难度与相对难度的相关性分析 ................................................................................................... 8
3.4.1 对于“认知负荷”因素的分析 .................................................................................................. 9
3.4.2 题目整体与部分绝对难度间关系研究 .................................................................................... 9
3.4.3 题目各个部分绝对难度间关系研究 .......................................................................................11
3.4.4 题目绝对难度与相对难度差异析因 .......................................................................................11
4 结论 . ................................................................................................................................................................11
附 录：09年高考化学福建卷试题绝对难度分析 ....................................................................................... 12
注 释 . ............................................................................................................................................................... 25
参考文献 . ........................................................................................................................................................... 26
致 谢 . ............................................................................................................................................................... 27
国家教育部考试中心公布的难度指标即相对难度，是在考试之后用统计方法计算出来的，是指通过率或不通过率及其衍生的标准难度，它反映了试题与学生整体水平之间的适应程度。这种事后检验的方法虽然简单易行，但对考生水平相当敏感，不能在试题设计中起到主导作用。因此，在建库和命题组卷时，不仅要控制相对难度，还要控制绝对难度。本文对测试化学试题绝对难度的方法进行研究，从而获得赋以化学试题难度参数的科学方法，可以帮助解决中学化学教学中任课教师命题时带有较大的主观随意性和自身局限性的问题。
1关于试题绝对难度及其标定方法的研究概述
1.1 国外关于该课题的研究概述
Newell 和Simon （1972）提出了问题搜索空间描述法，其中，问题的搜索空间是影响问题难度的最重要的因素。Funke(l991)提出了问题特征估计法。信息加工心理学家提出的负荷估计法和思维步骤估计法来说明问题难度。例如，Kotovsky ， Hayes和Simon(1985)提出问题难度与记忆负荷有关， A.H.Johnstone 提出问题难度与学生解决问题时所需要的思维步骤的多少有关。另外，还有一些心理学家(尤其是数学心理学家) 则用题目的结构特点、语言陈述方式、图式的可得性等解释问题难度。例如，DeCorte 和Verschaffel(l981)从关系复杂性的角度分析问题难度。
1.2 国内关于该课题的研究概述
国内也有部分研究者关注试题绝对难度的标定: 丁金芳（2002）提出用综合评估法估计试题的绝对难度；漆书青（2005）通过确定影响难度的因素并给每个因素评定等级得分，建立实测难度对人工难度的回归方程；孙恒（2005）将难度影响因素作为网络的输入项，建立神经网络模型对试题难度进行估计；邵志芳（2008）提出了事前认知任务分析技术对试题难度进行评估。
2 认知任务分析方法及程序简介
2.1 影响试题绝对难度的五个因素
本课题标定化学试题绝对难度的方法借鉴华东师范大学邵志芳教授用于标定数学试题难度的认知任务分析法，此种方法认为影响试题绝对难度的因素有五个：试题的要素数量、要素辨识难度、运用原理数量、原理辨识难度和认知负荷［1］。其中要素数量指题中给出的所有能使用的要素个数（题目提供的解答所需的基本概念、条件以及解答要求）；原理数量指题中涉及的所有原理个数（解题所需要的原理、规则、定理）；认知负荷指认知能力各个成分（包括注意、记忆、表象、概括、推理、发散思维和决策能力等）的需要程度。要素辨识难度指题目的要素可能是明显的，也可能是题目中条件或表述语句的变形，需进一步的加工才能成为解题所需的要素。原理辨识难度则因个体对原理的熟悉程度，原
理本身的理解难度以及原理间的逻辑关系的不同而不同。本论文对要素辨识难度和原理辨识难度的标准进行了改进，即题目所给的要素经过几步加工才能成为解题所需的要素，那么此要素的辨识难度就是几；根据解题过程中运用原理的步骤评定原理的辨识难度。
2.2 试题绝对难度分析方法与步骤
认知任务分析技术的具体操作方法是将每道试题的要素数量、要素辨识难度、运用原理数量、原理辨识难度和认知负荷五个指标相加得到该题的绝对难度。具体步骤如下：
（1）审题，确定题目中给出的有用要素有哪些，分别列举出每个要素。
（2）根据要素在题目中出现形态与解题所需形态的差别评定要素辨识难度。
（3）解题，确定解题过程中运用的原理有哪些，分别列举出每个原理。
（4）根据解题过程中运用原理的步骤评定原理辨识难度。
（5）结合整个解题过程，罗列出解题需要的认知负荷。
（6）将每道小题的要素数量、要素辨识难度、运用原理数量、原理辨识难度和认知负荷五个指标相加得到该小题的绝对难度。如果是选择题，则将各小题的绝对难度相加再求平均值；如果是非选择题，则将各小题的绝对难度乘以相应的分值比例后再求和。
2.3 对试题绝对难度的评定举例
以下将选择题和非选择题各举一例来说明事前认知任务分析这种难度标定方法。
表1 对选择题第8题的事前认知任务分析
表2 对非选择题第30题的事前认知任务分析
3高考化学福建卷试题难度分析结果
3.1 高考化学福建卷试题相对难度
由于我们所能搜集到的高考试题相对难度并不多，09年的高考试题相对难度仅搜集到了福建卷。对09年高考化学福建卷试题相对难度［2］如下(按全体考生实考成绩统计) ：
表3 09年高考化学福建卷试题相对难度
不难看出以上相对难度越大，题目越简单，和用认知任务分析法评定出的09年高考化学福建卷试题绝对难度（具体见附）不一致（绝对难度越大，题目越难）。因此，需要对相对难度进行转换。把试题难度P 作为正态曲线下的面积，反查正态分布表，从而将P 转换以б为单位的等距Z 值。最后使用公式△=4Z+13将Z 转换为标准难度△。
表4 将09年高考化学福建卷试题的相对难度转化为标准难度△
3.2 评定高考化学福建卷试题绝对难度
两名评定者采用认知任务分析法，对影响每个试题难度的各个影响因素进行评定，将每道小题的要素数量、要素辨识难度、运用原理数量、原理辨识难度和认知负荷五个指标相加得到该小题的绝对难度。
表5 两名评定者对各个题目所评定的绝对难度
3.3 两名评定者间的一致性检验
两名评定者分别对每一试题进行五个指标的独立评定，最后将五个指标值相加得到试题的事前主观难度总分。总体来看，两名评定者对试题各指标的把握尺度较一致，从图1中我们可以看到明显的一致性趋势。用SPSS13.0软件对两名评定者对各个试题所评的事前主观难度之间的相关性进行了分析，二者之间的皮尔逊相关系数为0.942。
表6 两名评定者对各个题目所评定的绝对难度的相关性
图1 两名评定者对各个题目所评定的绝对难度的一致性趋势
两名评定者所评定的各个试题的难度间达到了较高的一致性，说明事前认知任务分析法这种难度标定方法的信度较高。存在差异的题目主要是在对题目的认知负荷因素的评定上，主要是由于对各个心理因素的理解存在差异。之后两名评定者对各个题目的难度进一步做了商讨，最后达成了一致意见。最后商定的各个题目的绝对难度值见下表：
表7 评定者对各个题目商定的的绝对难度
3.4 绝对难度与相对难度的相关性分析
将用认知任务分析法评定出的09年高考化学福建卷试题绝对难度（具体见附）和以上列出的相对难度的一致性进行分析，见图2。
图2 09年高考化学福建卷标准难度与绝对难度的一致性分析
并用SPSS V13.0软件对09年高考化学福建卷试题的绝对难度和标准难度进行相关性分析，得出皮尔逊相关系数为0.845，属于非常强正相关[3]，说明二者之间的相关性非常高。
表8 09年高考化学福建卷试题的绝对难度与标准难度的相关性
以下对用认知任务分析法标定绝对难度的过程中的问题进行具体讨论： 3.4.1 对于“认知负荷”因素的分析
由于认知负荷属于心理学范畴，涉及做题主体—学生做题时的心理状况，和前四个从题目本身入手分析的因素有所区别。这也是两名评定者所评定的绝对难度值之间存在差异的主要原因。虽然邵志芳的认知任务分析法加入了认知负荷这个因素，但是否适合化学试题，在评定绝对难度时不得不考虑。以下是将09年高考化学福建卷试题绝对难度（具体见附）中的认知负荷因素去除后，再将由此得出的绝对难度和标准难度进行相关性分析，得出的皮尔逊相关系数为0.819。小于表8得出的0.845，由此可见，评定绝对难度时需要加入认知负荷这个因素。
表9 去除认知负荷因素后的绝对难度与标准难度的相关性
3.4.2 题目整体与部分绝对难度间关系研究
在评定选择题的绝对难度时发现一个问题：各选项的难度不一，有的选项难度较小，有的选项难度较大，如果一个单选题要求选出正确的选项，学生很有可能一眼发现最简单的选项是对的，就直接做出了选择，因此很多学生可能认为此题不难，但这题其他的选项可能是较难的。如果采用取各选项中绝对难度最大值或最小值的方法，这两种方法做出的结果很有可能有偏差。
表10 选择题取最小难度值法求得的绝对难度与标准难度的相关性
表11 选择题取平均值法求得的绝对难度与标准难度的相关性
由表10知，取最小值法求得选择题的绝对难度与标准难度的皮尔逊相关系数为0.071，而平均值法求得选择题的绝对难度与标准难度的皮尔逊相关系数为0.656，明显高于最小值法。由此可见，采用取平均值法较为科学。但这种方法也不是最佳的，第9题经这种评定方法得出的绝对难度为8，（而明显简单于该题的第6题绝对难度也是8）相对较小。但因为其考查必修有机化学最基础的知识，题目涉及数种有机物，综合性略大［4］，所以相对难度较大。
在评定非选择题时，每题的绝对难度是由各小题的绝对难度乘以各小题分值所占比例后相加得出的。经检验，非选择题的绝对难度与标准难度的皮尔逊相关系数为0.692，这种方法评定非选择题的绝对难度还是比较适用的。
表12 非选择题的绝对难度与标准难度的相关性
3.4.3 题目各个部分绝对难度间关系研究
例如，在评定第25题（7）时，如果只将五个要素评定结果相加，该小题的绝对难度只有9，但纵观整大题，此小题并没有那么简单。在解决这题时运用到上题的结果，如果上题没有做出来，该小题也不会有思路。因此，在评定该小题的绝对难度时，应加上上一题的绝对难度8，最终该小题的绝对难度是17。 3.4.4 题目绝对难度与相对难度差异析因
从图2看出，23题的绝对难度高于相对难度。经多次分析，此题难度并不低，有几个小题需要一定的思考时间和解题技巧。但从相对难度看来，正确率在50%以上，似乎学生做得没有绝对难度分析得那么糟糕，究其原因很有可能是因为23题是非选择题的第一题，学生做起来比较集中精力，并且在心理上认为第一题不会很难。
4 结论
综上所述，认知任务分析法在细节的处理上，需要化学教学研究方面的工作者不断加以改进，如取平均值等改进方法。也存在绝对难度和相对难度有一些不符之处，其中不能排除学生心理、学生认知风格、题目设置等多方面因素。总体来说，认知任务分析法在高考化学试题绝对难度的评定上，具有比较高的可靠性。
附 录：09年高考化学福建卷试题绝对难度分析
16
17
18
19
20
21
22
23
24
注 释
［1］邵志芳, 余岚. 《试题难度的事前认知任务分析》. 心理科学,2008,31(3):696-698.
［2］黄丹青. 《2009年高考福建省理综化学科试题质量分析》. 福建基础教育研究,2009.8:88-92. ［3］张厚粲，徐建平. 现代心理与教育统计学[M] .北京：北京师范大学出版社,2004.
［4］黄丹青. 《2009年高考福建省理综化学科试题质量分析》. 福建基础教育研究,2009.8:88-92. 25
参考文献
[1]李广洲. 化学教育统计与测量[M].南京：南京师范大学出版社，1998．
[2]天利全国高考命题研究组.2005-2009新课标最新五年高考真题汇编详解. 北京：西藏人民出版社，2009
[3]侯承舜. 五年高考三年模拟（化学）. 北京：首都师范大学出版社，2009，6
[4]董圣鸿, 漆书青等. 题目难度、区分度参数人工赋值方法的研究. 考试研究，2005，1（1）：25-32
[5]郑毅.2007年上海市高考数学（理）试题难度事前认知任务分析. 上海：华东师范大学，2008，6
[6]邵志芳，余岚．试题难度的事前认知任务分析[J]．心理科学，2008，31（3）：696-698
[7]窦洪庚. 关于化学习题分类的思考[J].中学化学教学参考，2008，03：6-8
[8]教育部考试中心．2009年普通高等学校招生全国统一考试大纲[M]．北京：高等教育出版社，2009
[9]Georgios Tsaparlis ，&Vasileios Angelopoulos ．A model of problem solving ： Its operation ， validity and usefulness in the case of organic-synthesis problems．Science Education，2000，84：131-153
[10]S.Friel and A.H.Johnstone. Making test scores yield more information. Education in chemistry,1988,3:46-49
致 谢
在本论文完成之际，特别感谢我的导师任红艳副教授，一个学期来在课题研究上对我悉心指导，严格要求。在帮助我改进研究方法的同时，为我创造了很多自我提升的机会。
同时感谢李广洲教授，李老师对事业的执著追求和对问题的敏锐洞察力，都将使我终身受益。
同时也非常感谢姜海娟学姐为我指明研究方向，在课题研究过程中，不仅提出了很多宝贵意见，而且在我遇到困难时帮助我实践，使我顺利完成论文。
最后，对于论文的不足之处，请给予批评指正。