认知任务分析法在高考地理试题难度分析中的应用

认知任务分析法在高考地理试题难度分析中的应用

遇雅男 崔海涛

山东省烟台市开发区高级中学 264006

摘要：试题难度一直是每年高考结束后的热点话题。以通过率或答对率为指标的事后难度分析存在许多不足，而认知心理学的认知任务分析法可以在考前对试题难度进行量化分析。本文使用认知任务分析评价框架，尝试对2018年地理高考试题进行难度研究。

关键词：高考地理；认知任务分析；试题难度

事后难度分析，是指在考试结束后统计同学们本次考试的通过率或得分率，但是这种指标只能在考试之后获得，同时也会受学生学习状况、考试状态等因素的影响，使考试结果并不能完全客观的反映试卷的难度。由于高考的保密性，学校普通教师无法客观的评价题目的难易，这对实际教学起不到很好的指导作用。因此试题事前难度分析显得非常重要，本文基于认知任务分析法对地理高考试题进行事前难度分析。

1要素数量分析

如果一句话或者几句话都在传达一个信息，那我们把这一句话或者几句话要素计为1，不是死板的按字词来计算。由于地理试题自身特点，很多考题都涉及到地图，因此我们统一规定将地理试题中的每幅图也计为1个要素。

窗体底端

案例1：2018年地理高考全国卷Ⅰ选择第4题，题中，将“图示资料”的示意图计为1个要素，图示中的相关概念“户籍人口”、“常住人口”在题干中对应的解释计为2个要素，这些都是解题的概念和条件；“近十年来该直辖市”是解题要求，计为1个要素，因此该题的要素数量共计为4。

2 要素辨识难度分析

要素辨识难度是指将试题要素从题目中辨识出来用于解题的难度。我们将要素辨识难度分为单元、类别、关系、系统、转化或蕴含五个层次，难度依次增加。

根据案例1，题中的4个要素，“示意图”这一要素，需要答题者进行某种联系推理才能进行作答，因此将辨识难度数值计为3，“户籍人口”、“常住人口”、“近十年来该直辖市”都不需要进行加工就可以直接用于解题，因此将这三个要素辨识难度都计为1。最后，该试题要素辨识难度为各个要素辨识难度之和，数值为6。

3 原理数量分析

原理是指用于题目解答的定理、原理、规则等。

案例2：2018年地理高考全国卷Ⅰ选择第8题，题中“推测该河段所在区域的地壳经历了”，该河段先接受河流的沉积，然后地壳被抬升，在外力侵蚀作用下形成平坦面，如此反复，用于解题的原理有“内力作用与地表形态”、“外力作用与地表形态”，因此我们将这道试题的原理数量计为2。

4原理辨识难度分析

原理辨识难度是指将一条原理辨识出来用于解题的难易程度。辨识难度也可分为单元、类别、关系、系统、转化或蕴含五个层次。

根据案例2，答题者从记忆中提取“内力作用与地表形态”原理后，需要结合题中图示进行同类联想，判断出该河段先接受河流的沉积，然后地壳被抬升，因此将该原理辨识难度计为2。答题者从记忆中提取“外力作用与地表形态”原理后，不需要进行任何加工，直接可用于答题，在外力侵蚀作用下形成平坦面，因此我们将该原理辨识难度计为1。最后，我们得出这道试题的原理辨识难度计为各个原理的辨识难度之和，数值为3。

5认知需要度分析

认知需要度分析是指分析整个题目阅读、解答、检验过程中的认知负荷量与认知加工方式。

5.1认知负荷分析

认知负荷的分析需要从细节洞察、工作记忆、表征转换三个方面来分析。认知负荷的评分是按数值1-5来赋分，依次表示越来越需要这种能力，1表示解题过程中“几乎不需要”，5表示“非常需要”。

如之前提到的案例2，2018年地理高考全国卷Ⅰ选择第4题，两名评分员都认为，该题需要学生们观察示意图，并对图中信息和细节进行洞察分析，“细节洞察”负荷计为3，该题对“户籍人口”“常住人口”相关概念的记忆，以及对两条曲线的变化对比分析时需要占用工作记忆和短时记忆，但负荷较小，“工作记忆”负荷计为2，该题需要答题者将题目中的信息转化成近十年人们一直向外迁移，但外迁人口在减少，且流出的人口大多是青壮年，需要一定的表征转换能力，将“表征转换”负荷计为3。

5.2认知加工方式分析

认知加工方式是指解题完成所必需的，对整个题目所进行的认知加工操作方式，辨识、记忆、发散、聚会、评价五种认知加工方式难度依次增加，分别赋予1-5分。

案例3：2018年地理高考全国卷Ⅰ简答题36题第4问，题中，答题者需要从记忆中提取中国、俄罗斯各自优势，并结合题干信息，对各优势信息进行权衡最优解释，得出答案。答题者得分情况由他对题中提取信息的多少和聚合加工的好坏决定，因此可将这道题的“认知加工方式”判定为“聚合”，赋值4。

6 基于认知任务分析法的试题、试卷难度计算

6.1试题难度计算

认知任务分析评价框架中，试题难度包括试题解决难度、试题基准难度以及试题难度指数。

试题解决难度（Solution Difficulty，简称SD），也就是试题的实际难度，数值上等于各项指标数值之和。SD=要素数量+每个要素的辨识难度+原理数量+每个原理的辨识难度+认知负荷（细节洞察+工作记忆+表征转换）+认知加工方式。

例如，2018年地理高考全国卷Ⅰ选择第4题，要素数量计为4，要素辨识难度计为1+1+1+3=6，原理数量计为1，原理辨识难度计为3，细节洞察负荷计为3，工作记忆负荷计为2，表征转化负荷计为3，最后认知加工方式计为3，因此该题的解决难度SD=4+6+1+3+3+2+3+3=25

试题基准难度（Base Difficulty，简称BD），就是指与本试题考察要点相同的最简单的试题难度，数值上等于各项指标均赋值1，然后求和。BD=要素数量+每个要素的辨识难度（均为1）+原理数量+每个原理的辨识难度（均为1）+认知负荷（均为1）+认知加工方式（设为1）=2*（要素数量+原理数量）+4

例如，2018年地理高考全国卷Ⅰ选择第4题，该题的基准难度=要素数量（本题涉及4个要素，计为4）+每个要素辨识难度（均为1，4个要素计为4）+原理数量（本题涉及1个原理，计为1）+每个原理辨识难度（均为1，1个原理计为1）+认知负荷（细节洞察、工作记忆、表征转换三个维度均为1，合计为3）+认知加工方式（计为1），因此BD=4+4+1+1+3+1=14

试题难度指数（Difficulty Index，简称DI），用于试题与试题间难度的比较。DI=（SD-BD）/BD。

例如，2018年地理高考全国卷Ⅰ选择第4题，该题难度指数DI=（25-14）/14=0.786

6.2试卷难度计算

试卷解决难度（Test Solution Difficulty，简称TSD），也就是一套试卷各试题解决难度之和，TSD=∑SD_n。

例如，2018年地理高考全国卷Ⅰ，该试卷的解决难度为：

TSD=17+16+13+25+16+17+22+17+17+30+14+18+14+21+15+22+20+16+15=345

试卷基准难度（Test Base Difficulty，简称TBD），就是一套试卷各试题基准难度之和，TBD=∑BD_n。

例如，2018年地理高考全国卷Ⅰ，该试卷的基准难度为：

TBD=12+12+10+14+10+12+12+12+12+16+10+12+10+14+10+16+16+12+10=232

试卷难度指数（Test Difficulty Index，简称TDI），用于试卷与试卷之间难度的比较。TDI=（TSD-TBD）/TBD。

例如，2018年地理高考全国卷Ⅰ，该试卷的难度指数为：

TDI=（345-232）/232=0.487

本文通过前人所总结改进的认知任务分析框架，对量化地理试题难度做出初步尝试，基于认知任务分析法的高考地理试题难度研究不仅可以对地理高考试题变化有宏观的了解，而且对之后地理高考题的编制、教师的教学过程也起到了十分重要的指导作用。