1、1基于 IMMEX 评价的化学教学探索附录 2国艳萍附录 2 内容：人份阅读材料（阅读材料 1：基于 IMMEX 评价的教学探索；阅读材料2：基于 IMMEX 系统的问题解决绩效模型）附录 1：阅读材料阅读材料 1 基于 IMMEX 评价的教学探索上海外国语大学附属大境中学 姚晓红为了进一步转变教学方式，提高学生问题解决能力，我校引进美国 IMMEX 系统，开展了基于 IMMEX 评价的教学研究。通过在信息技术的支持下，设计以评价为中心的教学环境，探索关注学生思维过程，给学生提供修改和改进思维与理解的机会，促进学生思维发展的教学新境界。IMMEX（Interactive Multimedia
2、Exercises）即“多媒体互动测训平台” ，它通过创立一个激励学习的环境，借助于先进的教育技术手段将学生隐含在脑海中的解决问题的思维过程，通过直观的手段展现出来，并通过数学模型进行有效的量化来进行评估，在基于项目反应原理、神经网络算法、马尔科夫模型、 聚类等现代科学手段，在学生问题解决思维过程和思维策略的评价方面提供了新的视角和方法。一、基于 IMMEX 评价教学的认识与思考评价是教育教学活动的基本环节，对课堂教学、学生发展等起着积极导向和促进的作用。长期以来，我们的教育中往往过于注重学习成绩和学习结果的评定，忽视学生学习过程和学习能力的评价，尤其缺乏对学生思维过程的有效评价。我们感到：
3、1、IMMEX 教学能充分关注学生问题解决的思维过程学生学习过程既是一个复杂的认识过程，又是一个复杂的心理过程、思维过程、行为过程等。IMMEX 可以借助于先进的技术手段，把学生思维的 “黑箱”打开，更清晰地了解学生在运用所学知识或学习查阅资料来解决问题的思维过程，有效地分析学生的思维模式和问题解决能力的状况，引导教师在教学中充分关注学生思维发展，使教师及时调整教学方式方法、向学生提供个性化的教育干预成为可能。2、IMMEX 教学是建立在信息技术的真实、可视评价基础上IMMEX 系统通过学生对选择信息的记录，利用图形化形式描绘出学生在题目信息项之间“游走”的过程。其中并排小圆圈代表题目中的各信
4、息选项，选项之间的连线代表学生对信息项选取路径，连线的高度代表选项的时序。思维回路图不仅可以比较不同学生思2维过程特点，也可以比较同一学生思维发展变化。思维路径图是以坐标图的形式来反映学生选择信息、解决问题的基本路径图。横坐标：信息选择项数。纵坐标：具体选项内容。曲线：思维路径走向。通过思维路径的选项和曲线走向，可以清晰了解学生的思维过程，比较不同学生解决同一问题的策略选择，对学科教师更清晰的了解学生的“想什么”“怎么做”“问题出在哪里”等带来技术支持和科学分析。3、IMMEX 教学是以过程性评价来促进学生学习IMMEX 评价是建立在过程性评价理念基础上。过程性评价采取目标与过程并重的价值取向
5、；主张评价过程与教学过程的交叉和融合；评价主体与客体的互动和整合；过程性的功能包括对学生的学习质量水平做出判断，肯定成绩、找出问题，促进学生对学习的过程进行积极的反思，从而更好地把握学习方式方法等。IMMEX 特别关注学生解决问题的思维过程，评价发生在教学始终，在学生进行问题解决的过程中，学生选择点击查看某个信息细节的顺序，次数及停留的时间均会被系统记录，结合学生最后对题目的解答及总的答题时间，不仅汇总成为问题解决的思维回路图、思维路径图，还形成了多个变式评价表格，思维策略是否“可行、优化、稳定”的评价等，其目的在于以诊断、指导、发展以及促进学生学习。3IMMEX 的“效率效果四象限图” 既有
6、解决问题的结果评价也体现了过程性评价。我们可以从学生第一变式到最后一个变式在四象限图的发展趋势，清晰的了解学生学习动态特征，促进学习目标的达成，也给教师分析一个学生、一个班级的思维特征和多个学生、多个班级的学习情况提供了客观评价手段。4、IMMEX 教学实现教学方式转变IMMEX 教学既是对日常教学的超越，同时也是对日常教学的一个补充、一个促进。IMMEX 教学与日常教学在教学目标、教学内容、学习方式上都有很大不同。日常教学与 IMMEX 教学比较日常教学 IMEMX 教学教学目标 掌握书学科知识与技能，主要是学科基本结构，促进认知发展在解决问题中建构知识，形成能力，培养实践和创新能力教学内容
7、 在规定的课程计划、标准、大纲、教材范围内，传授某学科领域固定的内容和获取知识的手段。1. 从规定的课程计划、标准、大纲、教材、某学科领域的基本知识出发向现实世界中的真实问题延伸2. 着眼广泛，采用源自自然、社会和生活的真实内容，具有跨学科，综合性强的特色涉及学科 单一学科 从单一学科到跨学科的综合问题学习方式 接受式学习和探究式学习结合：通过教师启发性的探究式学习：学生在教师的引导下，自4讲解，完成教学内容 主构建解决问题的思路和策略组织形式 基本上以班级为单位 班级、小组或个人为单位，跨班级、跨年级、跨学校、跨地区、跨国界教学手段 可以应用也可以不用信息技术，但以教师演示为主一定使用信息技
8、术网络平台，学生通过技术平台提供的问题集学习学习场地 固定场地，教室为主 不限定场所:教室或学校为主，家里也可以学习评价 以终结性评价为主，重点考察知识技能的掌握以过程性评价为主，重点评价学生的解决问题的思维过程和思维策略5、基于 IMMEX 教学关注个性差异、注重因材施教IMMEX 可以让教师在教学中更深入地了解学生，关注学生的个性差异，尤其是可以在科学了解学生的思维特征基础上对不同特点的学生定制不同的学习计划，并及时进行教学干预和辅导。如有的学生需要在知识掌握上干预，也有的学生是要在方法策略上进行干预，还有的学生是在学习态度上要予以教育等，更好地做到因材施教。IMMEX 也可以跟踪了解学生
9、在经过干预之后所发生的变化，分析干预后的实效，提高教学有效性。二、基于 IMMEX 评价教学的实践与探索2010 年 3 月我校在高一年级 3 个班级 118 名学生开展了 IMMEX“有害物质”化学教学研究，11 月又在高三（4）班 39 名学生开展了 IMMEX“劫后余生”化学复习教学，2011年 3 月在高一（1）班开展了“飞跃火车”物理教学探索，同时也在高一（7）班和高一（1）分别开设 IMMEX 思维课程。在实践中，我们总结的基于 IMMEX 评价的教学范式为：IMMEX 教学范式1、创设情境 1、自我反思2、激活思维 2、发现问题3、评价分析 3、尝试修订1、同伴合作2、教师教学1
10、、变式深化 3、个别辅导2、拓展学习 3、方法总结 1、变式训练2、结果评价3、修正完善1、 发现IMMEX 问题集具有情境性、开放性、挑战性、综合性的特点。例如 “劫后余生”案例的问题情境是困在鬼城需要自制蒸馏水以自救的问题， “飞跃火车”是作为一个特技演员来解决飞跃火车的实际问题；“紧急救援”是作为 007 救援队长如何制定援救方案、实施援IMMEX 评价优化发现干预稳定深化5救的问题， “法医破案”是要在犯罪现场收集信息和证据，找出谁是凶手的问题等。这些问题集联系生活实际并富有挑战性，能创设激励学生学习的环境，激活学生思维活动。下图“有害物质”示例般在第一次的教学时，我们给学生设置一个相
11、同的变式，给学生以规定的时间内去完成，教师可以通过计算机自动生成的评价图表对学生的思维过程和表现进行初步评价分析。如：就高三(4) 班 39 名同学第一次完成了一个变式情况，教师发现：两次尝试成功有6 人，占 15.78%，一次尝试成功有 23 人，占 60.05%，两次尝试没有成功有 4 人，占 10.52%，第一次没有完成有 4 人，占 10.52%。而教师不仅可以初步掌握班级的基本情况，更可以对每个学生的思维过程进行分析评价。如对一次尝试成功的 23 个学生的思维过程的具体评价发现，学生思考和选择信息的过程不尽相同，很多学生在遇到这类超越书本的综合性问题表现无从下手，在无关信息的选项中点
12、击和停留时间较长，思维过程烦琐而不清晰，有的学生根本没有把握到核心选项，有的甚至存在猜答案而侥幸答对的情况等。2、优化解决 IMMEX 的问题的过程是完全开放的。学生可以选择不同的信息、选择不同的方法来学习解决问题，其中有些信息是相关的、有些信息是干扰的、有些是拓展学习的、有些是方法提示的，提高学生信息获取、筛选能力，也培养学生思维的开放性。学生对自己的评价报告进行查阅，进行自我反思、回顾自己解决问题的得失所在，发现并提出解决问题过程的疑问，并尝试给予修订和优化。优化的过程可以是学生对问题集的“图书馆”等拓展的知识内容进行自主学习的过程，也可以让学生自由提出问题、自主分析解决问题的过程中可简化
13、的步骤、需要的核心选项，理清解决问题的思路。此教学环节再可以分派 12 个变式，促进学生思维的深刻性，以学生为主体，个体独立反思为主，避免以教师和同学的思维影响、干扰学生自主的优化过程。当然，在教学干预阶段，学生也可在同伴、教师等帮助下，对自我解决问题的思维策略进行优化，寻求科学的思维方法。3、干预IMMEX 教学同伴合作学习和教师的教学辅导还是非常重要的教学环节。在教学中，对学生间的合作学习，我们分别采取了“异质分组”+“ 自由组合 ”的方式，选取在前几个变式中思维清晰、解答正确的学生为组长，分小组让学生进行讨论、交流，分享学习经验，寻6求解决最佳策略。教师对 IMMEX 评价报告进行分析后
14、，找出学生的个性和共性问题，尤其是针对思维混乱、知识障碍或方法偏差等不同个体或群体，就产生问题的原因进行分析、分类，制定集体教学计划或个别干预，开展针对性、个性化教学和辅导，提高教学有效性。“劫后余生”是综合了物理的、化学的学科知识，其中与化学相关的核心内容是：化学反应的实质是旧键断裂新键生成，及其中的能量变化、水的汽化热、及热能的利用率等问题；“有害物质 ”涉及的是离子检验、物质的鉴别等问题；“飞跃火车”以匀加速运动等知识，需要对学科知识的进行学习巩固。对于一部分表现很好的学生，教师也可以采取不干预的策略，也可以请这些学生来干预同伴。对个别通过课堂教学仍无法解决问题的学生，教师需要通过课后进
15、行个别辅导和支持。4、稳定经过多次变式以后，我们不难发现，不少学生逐渐克服了学习困难，并形成相似的思维回路图和思维路径图，同时也基本能稳定在四象限图中的第一象限，达到了稳定的思维过程，也寻求到了一条解决问题的科学、可行的思维路径。教师也可从中检测反馈的教学实效。5、深化对于形成稳定思维策略的同时，教师可以加深变式难度， 如在“有害物质”案例 38 个变式中，其中 NaCl、KCl、Na 2CO3、K 2CO3 等是难度较低，而对 NH4NO3、AgNO 3 等是中等难度的变式，对 SrSO4、Sr(OH) 2 等是有较高难度的变式，教师可以根据学生的学习深入分配不同难度的变式，以在学生已掌握一
16、般方法的基础上向更高难度、更有挑战的问题去深入学习与探究。随着 IMMEX 教学的深入，教师也要引导学生转换思考角度、寻求多种方法，促进学生思维的灵活性。IMMEX 也可课内课外、校内校外联动学习，引导学生更拓展学习。在开展的 IMMEX 教学班级和课程班级的学生调查来看，学生还是非常喜欢 IMMEX课堂。吴同学说：“该课程可以检测我的思维模式，通过它我可以知道我的思维是否条例清楚，可以及时调整，一开始我没明白问题的要求，每个信息都打开，可最终发现并没有多大用处，在深入探究之后，我发现了哪些信息是没用的，哪些应该在何时使用。 ”高三化学国燕萍老师更有感触到：“五个变式全部完成，摆在我面前的不再
17、是每个学生的卷子，也不再是同学们的分数。而是每名同学解决问题时的思维过程。在高三紧张复习阶段，让学生活化思维、综合应用是比提高学科成绩更有价值。同时，我对学生思维特点有更深入了解，也可以更有针对性开展高三复习了。 ”IMMEX 在我校的研究还将深入，我们也正开展“IMMEX 思维课程”建设，让学生通过不同学科的案例促进学生思维的深刻性、开放性、灵活性，提高问题解决的能力。我们也正推进 IMMEX 问题集的编制，已编写完成的“有机燃料 ”作为高二有机复习中应用。当然，IMMEX 系统由于过程开放但结果不开放的局限，目前我们只停留在化学、物理、数学三门理科学科教学研究，对文科教学目前的技术还较难支
18、持其评价。下阶段，我们还将完善 IMMEX 教学设计，研发 IMMEX 学科问题集、丰富 IMMEX 教学案例，提高干预实施绩效、深化 IMMEX 学科课程建设等深入探索。7参考文献：1Cox，JrCT，Jordan，J，Cooper，MM，Stevens，R(2006)Assessing student understanding with technologyJThe Science Teacher，(45)：56-602Stevens，R，Soller，A，Coper，MM，Sprang，M(2004)Modeling the development of problem solving
19、 skills in chemistry with aweb-based tutorALester，JC，Vicari，RM，Paraguaea，F(2004)Intelligent Tutoring SystemsCBerlin：Springer Verlag：580-5913Stevens，R(2oo8)A valuebased approach for quanting students scientific problem solving efficiency and effectiveness withinand across educational systemsDBOL 2009
20、-7一l0http：wwwinlmex ucla edudocspublicationspdfMARCESPresentationRHSp4Vendlinski，T，Stevens，R(2OOO)The use of artificialneural nets(ANN)to help evaluate student problem solving strategiesAFishman，B，OConnor Divelbiss，S(2000)Fourth International Conference of the Learning SciencesCMahwah：108-1145 张晓英、杨
21、开城、赵国庆 IMMEX 教学应用的初步研究开放教育研究第 16 卷第 1 期 2010 年 2 月6 马斯媛、胡晓玲 IMMEX 多媒体互动益智测训平台评价应用技术应用广角7 马玉慧、周颖、黄荣怀数学问题解决系统案例分析及启示现代教育技术第19卷2009年第6期8阅读材料 2基于 IMMEX 系统的问题解决绩效模型设计游昊龙 1 任善恂 1 姚晓红 2 宗亮 1（ 1.云南大学 网络与信息中心教育技术学，云南 昆明 650091；2.上海外国语大学附属大境中学，上海 200011）【摘要】 “多媒体互动学习平台（IMMEX） ”在学生问题解决的评价方面提供了新的视角和方法，它通过创立一个激励
22、学习的环境，能将用传统的教学手段难以测试而对认知过程中两个最重要的标识思维的效率和解题策略的成功率，通过数学模型进行有效的量化来进行评估。在 IMMEX 系统被引入中国并试点的过程中我们发现系统没有对评价信息反馈后，教师的进一步行为提供支持，教师在面对问题解决系统来构建绩效模型，并给出原因分析模型与具体的干预方案，以期望能为 IMMEX 系统问题解决能力培养的改进提供一个可借鉴的系统模式。【关键字】问题解决；IMMEX；绩效技术；干预设计问题解决能力作为学生学习的一项重要内容与基础教育改革的目标之一，其相关研究与实践越来越受到专家和学者的重视。而随着信息技术的迅速发展，利用信息技术手段和方法促
23、进学生问题解决学习的系统也层出不穷。IMMEX 便是在美国反响较好的问题解决系统之一，其特点是设计一个问题环境，通过问题解决的过程，将平时不易考察的思维效率和效果，实现可视化和量化，并在实测数据的基础上进行聚类分析评测 1，该系统准确的量化评估方式为问题解决评价提供了新的视角与方法，并取得了一致好评。随着 IMMEX系统被引入中国并逐步试点，一些学生在问题解决过程中出现问题，教师对出现问题的学生没有系统化的原因分析和干预方法，从而导致培养的结果和期望不一致。鉴于此，本文尝试以绩效的视角并结合 IMMEX 评价系统来构建绩效模型，以期望能为 IMMEX 系统问题解决能力培养的改进提供一个可借鉴的
24、系统模式。一、问题解决与 IMMEX 系统9问题解决，作为一种高级思维能力，一直是教育心理学、认知心理学、教育心理学、数学领域共同探讨的课题。很多研究者从不周角度对“问题解决”进行了解释：行为主义心理学家强调解决问题的过程是尝试错误而最后获得成功的过程；格式塔心理学家认为问题解决是“顿悟”的结果；美国心理学家奥苏贝尔（Ausubel）等把问题解决看作是填补空白的过程；认知心理学家安德森（Anderson）认为问题解决可以被定义为任何指向目标的认知操作程序。 2本研究针对中学生的问题解决做如下理解：中学生在学习过程中的问题解决是学生综合运用所掌握的知识，技能，策略和方法去尝试并克服问题，寻求最优
25、化解决问题的过程，并在这一过程中，学生的知识，技能，策略和方法得以改进。IMMEX（Interactive Multimedia Exercise）是一种运用信息技术的“多媒体互动学习平台” ，在 IMMEX 系统中学生进入题库遇到的是生活化，故事化的问题情景，其范围涉及广泛，需要数学、物理、化学等多学科知识配合，加上逻辑推理，生活常识的综合运用，如图 1。同时，每个题目所设计的不同已知条件变化多达 10 种以上方案，每个方案之中含有众多的干扰信息，学生每次做题都会遇到不同的题目情景，如此反复训练以加强学生灵活的问题解决能力，而不会导致死记硬背答案。IMMEX 系统的一大特色是其强大的评价系统 3。评价系统不仅关注问题解决的结果，更注重问题解决的过程，并且具有较高的信度 4。在学生进行问题解决的过程中，学生选择点击查看某个信息细节的顺序，次数及停留时间均会被系统记录，结合学生最后对题目的解答及总的答题时间汇总成为问题解决的思维回路图（如图 2）与效率效果图（如图 3） 。通过系统实时的记录并反馈教师可以直观的获得不同学生的问题解决情况。10
