中小学生科学探究及影响因素

以科学探究为核心的科学教育已经成为科学教育改革中最受关注的理念之一。学生的科学探究因其具有重要的理论意义和现实意义而受到研究者的重视,科学探究的研究也得到了教育学、学科教学以及心理学等众多领域的关注,心理学领域对科学探究的研究与对科学思维或科学推理的研究是分不开的,并且在科学探究的策略与影响因素等方面取得了大量的成果。但仍然还存在一些不足,如以往研究主要是针对科学探究的不同阶段进行的,缺乏对科学探究全过程的整合研究,对科学探究的评价指标不一致;对学生科学探究的发展特点的研究较少;对影响因素的系统研究较少等。本研究首先对学生科学探究的实质作了深入的理论分析,以为|教育论文网|科学探究是一种高级的问题解决活动,具有和问题解决相同的认知机制;其中认知策略是探究的核心;科学探究是一种积极的知识建构活动,建构过程中个体的科学熟悉论信念、对科学的态度、推理能力等起重要的作用。在这一理论框架的指导下,对小学五、六年级和初中七、八年级学生的科学探究的特点及影响因素作了进一步探讨。实证研究分两部分,第一部分即研究一,采用计算机模拟的自我指导实验探究任务,任务内容为单摆实验和弹簧实验,要求被试自主探究影响单摆摆动频率和弹簧伸拉长度的因素,并以科学探究的全过程为研究对象,以被摸索究中的实验设计谋略水平、证据评价策略水平以及正确推论结果作为衡量科学探究的指标,系统探讨了小学高年级和初中学生科学探究的特点。第二部分首先对本研究需要的两个问卷进行了进一步的修编,通过研究二和研究三分别考察了学生科学熟悉论信念问卷与对科学的态度量表的结构和特点。研究四探讨了科学熟悉论信念、对科学的态度、推理能力、知识与科学探究的关系,并采用结构方程综合考察了不同任务条件下、小学和初中样本中各因素对科学探究的综合影响。研究发现:(1)科学探究中学生所使用的实验设计谋略主要有完全设计谋略、局部连锁策略、局部控制策略、分离变量水平策略和无策略五种;所使用的证据评价策略主要有:两两比较策略、共同发生策略、理论评价策略和无策略四种。(2)无论是实验设计水平和证据评价水平,还是正确推论数量,均不存在明显的性别差异;但都存在明显的年级差异,表现为:小学高年级学生与初中学生之间,小学、初中与大学生之间差异明显,但五、六年级之间,七、八年级之间差异不明显。(3)任务难度对学生的实验设计和正确推论有明显影响,学生三变量任务中的实验设计水平、正确推论百分比都明显低于两变量任务;在证据评价水平上,任务难度的差异不明显。另外,正确排除的均匀数明显低于正确包含的均匀数,说明中小学学生作排除性推论比包含性推论困难。(4)本研究中编制的《科学熟悉论信念问卷》的信、效度较高;问卷所包含的三个因子:知识的来源、知识的确定性和知识的发展性能够较好地解释科学熟悉论信念的结构;学生的科学熟悉论信念存在明显的年级差异,但不存在明显的性别差异。总的来说,随年级升高,熟悉论信念也越积极。(5)对《对科学的态度量表》的分析结果表明,这一工具有效可靠,该量表包括四个因子:对科学价值的态度、对科学学习的态度、对介入科学探究活动的态度和对科学家与科学相关生涯的态度;各年级学生在《对科学的态度量表》各因子得分上,随着年级升高明显下降,年级越低,对科学的态度越积极;在科学学习和科学生涯维度上存在明显的性别差异,男生较女生更积极。(6)科学熟悉论信念、对科学的态度、推理能力对科学探究均具有明显的影响,其中对科学的态度在熟悉论信念对科学探究能力的影响中起部分作用;在不同难度的任务以及小学和初中样本中,熟悉论信念所起的作用是稳定的,在较难的三变量任务中,推理能力对科学探究的影响作用最大。本研究的结果对科学教育和教学实践有重要的启发意义,对中小学生科学探究的策略方法的培养应当成为科学教育的重要内容;另外培养学生积极的科学熟悉论信念和对科学的正向的态度也科学教育的重要途径。【关键词】：科学探究实验设计证据评价自我指导的实验科学熟悉论信念对科学的态度
【论文提纲】：中文摘要8-10Abstract10-13第一章文献综述与问题提出13-371探究与科学探究13-181.1探究的涵义13-141.2科学探究的涵义14-151.3科学探究研究的三种取向15-182科学探究的理论基础18-212.1布鲁纳的发现学习理论18-202.2建构主义学习理论20-213科学探究的实证研究21-333.1科学探究策略的研究21-253.1.1实验设计谋略的研究21-233.1.2证据评价策略的研究23-253.2科学探究的影响因素研究25-313.2.1任务特征25-263.2.2知识26-273.2.3推理能力27-283.2.4科学熟悉论信念28-303.2.5科学态度30-313.3科学探究的研究范式31-333.3.1研究中使用的探究任务31-333.3.2科学探究的丈量|教学论文网|指标334问题提出与研究设计33-374.1已有研究存在的问题33-354.1.1缺乏对科学探究实质的理论分析33-344.1.2对学生科学探究发展特点的研究较少344.1.3对科学探究影响因素的系统研究不足34-354.2本研究的思路354.3研究方法35-374.3.1理论研究法35-364.3.2计算机模拟法364.3.3实验法364.3.4测验法364.3.5访谈法36-37第二章科学探究的实质——理论建构37-491科学探究心理机制的已有研究37-421.1Klahr和Dunbar的双重搜索模型37-391.2Kuhn的模型39-401.3Sloman的双过程模型40-422科学探究的实质42-492.1科学探究是一种高级的问题解决活动42-442.2科学探究是以认知策略为核心的44-452.3科学探究是一种典型的知识建构活动45-49第三章中小学生科学探究的基本特点49-73研究一中小学生科学探究的基本特点49-731研究目的502研究方法50-532.1被试50-512.2研究工具与材料512.3研究程序51-522.3.1培训主试512.3.2施测程序51-522.3.3编码与计分522.4编码者信度52-532.5数据分析533结果与分析53-663.1实验设计谋略的类型及使用情况53-573.1.1实验设计谋略的类型53-543.1.2实验设计谋略的使用情况54-563.1.3实验设计谋略水平的年级、性别以及任务难度的差异56-573.2证据评价策略的类型及使用情况57-613.2.1证据评价策略的类型57-583.2.2证据评价策略的使用情况58-593.2.3证据评价策略水平的年级、性别以及任务难度的差异59-613.3正确推论的结果61-643.3.1两变量任务中正确推论的百分比61-623.3.2三变量任务中正确推论的百分比623.3.3正确推论的年级、性别及任务难度的差异62-643.4探究过程中常见的错误643.5个案分析64-664讨论66-724.1关于探究策略66-704.1.1关于实验设计谋略66-694.1.2关于证据评价策略69-704.2关于推论类型704.3关于中小学生科学探究的发展70-714.4关于任务难度71-725结论72-73第四章中小学生科学探究的影响因素73-107研究二中小学生科学熟悉论信念的结构与特点73-841研究目的742研究方法74-752.1被试74-752.2程序752.3材料753结果与分析75-823.1《科学熟悉论信念问卷》的初步分析75-773.1.1项目分析75-763.1.2探索性因素分析76-773.2《科学熟悉论信念问卷》的验证性因素分析77-793.3信度分析793.4中小学生科学熟悉论信念的特点79-824讨论82-834.1中小学生科学熟悉论信念的结构82-834.2中小学生科学熟悉论信念的特点835结论83-84研究三中小学生对科学的态度的结构与特点84-931研究目的842研究方法84-862.1被试84-852.2工具852.3程序85-863结果与分析86-903.1《对科学的态度量表》的探索性因素分析863.2《对科学的态度量表》的验证性因素分析86-873.3《对科学的态度量表》的信度分析87-883.4中小学生对科学的态度的发展特点88-904讨论90-924.1中小学生对科学的态度的结构904.2中小学生对科学的态度的特点90-925结论92-93研究四不同任务条件下科学熟悉论信念、对科学的态度、推理能力与中小学生科学探究的关系93-1071研究目的932研究方法93-942.1被试932.2材料93-942.3程序943结果与分析94-1043.1科学探究与科学熟悉论信念的关系94-963.2科学探究与对科学的态度的关系96-983.3科学探究与推理能力的关系98-1003.4科学探究与科学熟悉论信念、对科学的态度、推理能力关系的整合模型100-1044讨论104-1065结论106-107第五章综合讨论107-1161中小学生的科学探究的特点与影响因素107-1101.1关于研究方法107-1081.2关于科学探究的问题解决特点108-1091.3关于科学探究的知识建构特点109-1102本研究的意义及对科学教育的启示110-1152.1研究的意义110-1112.1.1理论意义110-1112.1.2实践意义1112.2对科学教育的启示111-1152.2.1科学教学要重视教给学生科学探究的策略111-1122.2.2科学教育要重视对学生的熟悉论信念和科学态度的培养112-1153本研究的不足及未来研究的展望115-116第六章总结论116-117参考文献117-133附录133-137后记137-138发表论文138