發(fā)布時間：2020-03-26 00:54

【摘要】：科學素養(yǎng)是當今國際科學教育共同追求的目標�？茖W素養(yǎng)的核心與關鍵在于理解科學。近40年的科學教育研究顯示,幼兒到大學畢業(yè)生普遍持有大量的錯誤科學概念,其中相當一部分錯誤概念十分頑固、曠日持久,它們嚴重制約著學生對科學知識的充分理解與把握,造成大量學習困難、障礙�；瘜W教育中,學生化學學習的一個瓶頸是難以在不同水平化學表征(即宏觀、微觀和符號表征)之間建立聯(lián)系和靈活轉(zhuǎn)換,從而催生大量的錯誤概念,造成學習障礙。學生實現(xiàn)多水平化學表征之間的靈活轉(zhuǎn)換,需要充分理解化學模型和建模。為幫助學生順利突破這一瓶頸,近年來,計算機模型廣泛運用于科學教學中,它們強化宏觀現(xiàn)象、微觀運動與符號之間的相互聯(lián)系,有效促進學生模型建構(gòu)以及建立化學表征與轉(zhuǎn)換,增強學生的概念理解、推理思維、科學探究技能以及問題解決能力。 計算機模型作為學習工具運用于科學教學與學習中,促進學生對科學概念、科學模型的理解,這已成為當今科學教育中的一個重要趨勢。既然學生逐漸廣泛運用計算機模型發(fā)展自己對科學的理解,那么建立基于計算機模型的學生科學理解的測量與評價自然就顯得十分必要和重要,然而這方面研究目前仍十分滯后。本論文研究創(chuàng)造性地將Rasch模型、計算機建模、物質(zhì)結(jié)構(gòu)概念理解、測量與評價4種元素有機整合,以Rasch模型以及測量建構(gòu)“四基石”方法為指導,以物質(zhì)結(jié)構(gòu)為切入點,以計算機建模為主要學習工具和評價內(nèi)容,以測量工具的開發(fā)、檢驗和運用為主線,從理論和實證研究相結(jié)合的層面上,深入、微觀探索了計算機建模環(huán)境下中學生物質(zhì)結(jié)構(gòu)理解測量與評價的建構(gòu)。 理論研究部分,主要對與本研究密切相關的概念、理論進行綜合分析與討論,包括化學多水平表征、科學模型、計算機模型、學習進程、物質(zhì)概念理解、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理解、Rasch模型、測量建構(gòu)“四基石”方法等。這些方面為本論文研究提供了重要的理論基礎和方法論指導。在此基礎上進一步建構(gòu)了中學生物質(zhì)結(jié)構(gòu)學習進程,作為理論框架指導測量工具的開發(fā)與修訂、數(shù)據(jù)的分析與解釋。 實證研究部分,包括三個方面研究：3個測量工具(即化學反應、溶液、酸和堿)的開發(fā)與質(zhì)量檢驗、測量工具之間的等值化研究、學生物質(zhì)結(jié)構(gòu)理解的初步研究。研究對象包括中國初三、高一以及美國1011年級約1600名學生。每個測量工具均經(jīng)過兩輪試測,第一輪測試結(jié)果通過Rasch模型的建模與分析,在此基礎上對測量工具進行修訂,并運用于第二輪測試中；第二輪測試數(shù)據(jù)再次運用Rasch模型進行分析和質(zhì)量檢驗。同時,運用“錨—測試”設計,對3個測量工具進行等值化研究,形成原始分→0—100Rasch刻度分的分數(shù)轉(zhuǎn)換表,并提出物質(zhì)結(jié)構(gòu)學習進程的各水平難度。基于中國初三、高一學生在化學反應、溶液、酸和堿3份測試中的測試結(jié)果,我們進一步研究中國兩個年級學生基于計算機模型的物質(zhì)結(jié)構(gòu)理解的特征、規(guī)律與發(fā)展趨勢,在定量和定性分析基礎上提出了計算機建模環(huán)境下中學生物質(zhì)結(jié)構(gòu)學習及發(fā)展的“生態(tài)化”模型。 研究發(fā)現(xiàn),所開發(fā)的計算機建模環(huán)境下中學生物質(zhì)結(jié)構(gòu)概念理解的測量工具具有良好的信度、效度；“錨—測試”等值化設計合理、有效,充分將計算機建模環(huán)境下中學生物質(zhì)結(jié)構(gòu)概念理解的不同測量相互建立聯(lián)系,從而更好地描述學生的學習與進步；所建構(gòu)的計算機建模環(huán)境下中學生物質(zhì)結(jié)構(gòu)學習進程及其認知水平與序列模型充分反映了學生學習與發(fā)展的特征；高一年級學生計算機建模環(huán)境下物質(zhì)結(jié)構(gòu)的理解明顯高于初三,高一約處于物質(zhì)結(jié)構(gòu)學習進程水平3,初三約處于水平2；學生的理解隨著年級增長呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性；學生對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的理解包含物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的理解以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識的運用,是以物質(zhì)結(jié)構(gòu)為中心、4種成分(物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)與變化、化學性質(zhì)與變化、守恒)相互聯(lián)系、相互作用的“生態(tài)”發(fā)展過程。 本研究的突出貢獻在于,建構(gòu)了基于Rasch模型的計算機建模環(huán)境下學生科學概念理解的測量與評價的范式,建構(gòu)中學生物質(zhì)結(jié)構(gòu)的學習進程,開發(fā)并實證了3份計算機建模環(huán)境下中學生物質(zhì)結(jié)構(gòu)理解的測量工具,探索了測量工具之間的等值化方法,初步揭示了初三、高一學生計算機建模環(huán)境下中學生物質(zhì)結(jié)構(gòu)理解的特征與規(guī)律,具有重要的方法論、理論與實踐意義。在本論文的最后,我們進一步討論了研究的啟示、局限以及未來的研究方向。
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：G634.8

【引證文獻】

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1 崔金玲;;信息技術(shù)推廣與新型教學結(jié)構(gòu)構(gòu)建研究[J];安陽工學院學報;2014年03期

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1 諶秀云;中學生化學反應學習進程研究[D];華東師范大學;2012年

2 陳花蕊;中學生科學學科能力的框架建構(gòu)與測量研究[D];華東師范大學;2012年

3 宋德洋;中學生化學基本觀念的評價研究[D];山東師范大學;2013年

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本文編號：2600693