“科学过程能力”发展进程的实证研究

发布时间：2017-08-28 20:36

  本文关键词：“科学过程能力”发展进程的实证研究

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【摘要】：随着时代的进步与社会的发展,科学教育不再以培养精英科学人才为主旨,科学教育的终极目标是提高全体公民的科学素养,而“科学过程能力”是科学素养的核心构成要素,也是科学素养获得与养成的重要能力,更是科学教育的重要内容。尽管,我国评价制度改革正逐渐从“知识主旨”走向“能力立意”,然而,由于相应的科学能力评价框架以及评价工具的滞后,与“科学过程能力”相匹配的活动表现性评价依旧未能落实,传统的能力评价方式难以提升评价的有效性,也难以发挥评价对学生能力发展的促进作用。基于以上现实,本研究审视了国内外课程一致性研究的现状与趋势,将“学习进程”概念引入“科学过程能力”的研究议题之中,在评价、教学和课程之间建立一致性基础,构建三者互动、互促的反馈系统,试图突破目前国内一致性研究的缺陷,设计学生“科学过程能力”发展进程的框架与实践地图,并付诸教学实践与评价实践,通过亲历其中的实证、互动、反馈机制,寻求一致性研究与学生“科学过程能力”发展的双向突破。基于以上思路,本研究的核心内容和拟解决的首要问题包括：“科学过程能力”的内涵是什么?“科学过程能力”由哪些要素构成?“科学过程能力”的发展进程是怎么样的?如何开展基于“科学过程能力”发展进程的教学干预?如何基于“科学过程能力”发展进程开发表现性任务试题并进行能力测评?“科学过程能力”发展进程的特征如何?围绕着这些问题,本论文进行了以下研究。 第1章：研究概述。首先阐述本研究产生的背景,既是对研究大环境的交代,也说明了开展本研究的目的和意义所在。其次,探讨本研究的理论基础,分析了能力、知识、方法、素养等基本概念的内涵,并描述了它们之间相互作用的关系机制。在此基础上对“科学学科能力”、“科学探究能力”等相关概念进行辨析,梳理了“科学学科能力”的分类方法与研究取向,进而确定了本研究中的“科学过程能力”的本质内涵,即“学生在构建科学知识、探究科学问题的过程中形成并运用的具有科学学科特征的综合能力,其构成内核是科学思维,其显性表征是外部活动,属于特殊能力的范畴”。第三,确定了本研究视角及研究问题,即关注“科学过程能力”的表现性评价,体现活动性；关注“科学过程能力”的动态变化,体现发展性；贯穿“科学过程能力”发展进程的确立过程,体现实证性。第四,在此基础上,拟定本研究的技术路线,确定研究的基本方法,为研究提供方法论基础和手段支撑。 第2章：“科学过程能力”框架结构研究。通过文献综述,确定了本研究的“科学过程能力”框架的构建方法：能力基本要素分析法,并以科学活动、科学内容为载体构建能力框架。进而,采用基本要素分析法研究国内外科学课程标准中的核心能力要素,并对三大国际科学评价项目的能力框架及其发展趋势进行研究。在文献研究的基础上,进一步采用深度访谈的调查方式对一线优秀科学教师和科学教育研究者进行调查访谈,最终确定了“科学过程能力”的四大核心要素,即“提出科学问题的能力”、“探究过程设计的能力”、“运用材料和工具的能力”、“基于证据解释的能力”,并对四大核心能力的内涵进行了界定。 第3章：“科学过程能力”发展进程的构建。阐述并分析了“学习进程”的内容、要素与结构,深入分析了“学习进程”付诸于实践的两种微观路径：横向研究和纵向研究,并根据本研究的视角选择了“学习进程”的纵向研究作为研究路径。进而,根据学生能力发展水平、规律以及本研究的视角构建了“科学过程能力”发展进程和各个能力水平的行为表现,为本研究进一步开展实证研究的提供指导框架。 第4章：实验研究的设计。第4章开始进入实证研究部分,实证研究是本研究的核心部分,它既是实验研究的过程,也是开展“科学过程能力”表现性评价的实践探索,它将本研究的前期理论构建、教学研究、测试任务开发等串联起来并融汇贯通。本章根据研究目的提出了实验研究的假设：基于“科学过程能力”发展进程的教学干预(简称SPADP教学模式)能够促进学生“科学过程能力”的发展,进而确定了实验研究中的自变量、因变量和无关变量。根据研究需要和实际情况选择了TMS中学六年级的四个班级作为研究被试,并进行了实验组和对照组的分配与安排。 第5章：“科学过程能力”测评工具的开发与完善。根据“科学过程能力”征,并对能力发展特征的可能原因作出分析。 第9章：学生“科学过程能力”发展进程的个案研究。从个案研究的视角,选择具有代表性的学生案例进行以质性研究为主的深度剖析。个案的前测结果分析发现,通过书本以及教师讲授获得的知识,不一定能转化为学生的能力；学生Y缺乏实践操作的锻炼；学生Y没有有意识地将思维与行为建立同步联系。后测结果发现学生Y在只需要较浅层次思维的能力上提升较快,在需要较高思维水平的能力上提升较为缓慢。 最后是论文的研究总结,对研究结论、研究启示以及研究展望进行了阐明。虽然,本研究取得了一些有价值的研究结论和启示,但后续的研究还任重而道远,如“科学过程能力”发展进程的再优化研究、长期追踪研究以及相应表现性评价的试题库建设等。
【关键词】：“科学过程能力” 发展进程 表现性评价 教学干预 实验研究
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：G633.98
【目录】：

• 摘要6-9
• Abstract9-21
• 第一部分：理论研究21-99
• 第1章 ：研究概述21-49
• 1.1 研究背景21-26
• 1.1.1 全球科学教育目标的转型：旨在提高全体学生的科学素养21-22
• 1.1.2 知识与能力之辩：二元争论及其消解22-23
• 1.1.3 课程、评价与教学走向一致与整合的趋势：旨在促进学生能力发展23-24
• 1.1.4 “科学过程能力”的表现性评价：实践与研究的缺失24-26
• 1.2 “科学过程能力”的内涵分析26-40
• 1.2.1 基本概念的澄清26-30
• 1.2.2 相关概念的分析30-39
• 1.2.3 “科学过程能力”概念的界定39-40
• 1.3 本研究的视角与主要研究问题40-42
• 1.3.1 本研究视角的确定40-42
• 1.3.2 主要研究问题42
• 1.4 研究方法与研究设计42-49
• 1.4.1 研究方法的选择42-43
• 1.4.2 本论文的整体结构43-46
• 1.4.3 本研究的设计46-47
• 1.4.4 本研究的意义47-49
• 第2章 ：“科学过程能力”框架结构研究49-81
• 2.1 “科学过程能力”框架的构建方法49-58
• 2.1.1 “科学探究能力”框架模型的构建类型49-54
• 2.1.2 “数学学科能力”的框架模型构建54-57
• 2.1.3 “科学过程能力”框架模型构建的视角与方法57-58
• 2.2 国内外发达国家科学课程标准中的“科学过程能力”58-73
• 2.2.1 国外发达国家科学课程(教育)标准中的“科学过程能力”要素58-68
• 2.2.2 我国科学课程标准中的“科学过程能力”68-73
• 2.3 国际科学评价项目中的“科学过程能力”73-79
• 2.3.1 IEA的“科学过程能力”测评框架73-78
• 2.3.2 PISA评价项目中的“科学过程能力”框架78-79
• 2.3.3 NAEP评价项目中的“科学过程能力”框架79
• 2.4 “科学过程能力”核心构成要素的确定79-81
• 第3章 ：“科学过程能力”的发展进程研究81-99
• 3.1 “学习进程”的研究：能力发展进程构建的理论基础81-91
• 3.1.1 “学习进程”内涵的澄清：内容、要素与结构81-86
• 3.1.2 “学习进程”如何付诸于实践：微观研究的两种路径86-90
• 3.1.3 促进“学习进程”研究走向教学实践的可能路径90-91
• 3.2 “科学过程能力”发展进程的构建91-99
• 3.2.1 “提出科学问题的能力”发展进程92-94
• 3.2.2 “探究过程设计的能力”发展进程94-95
• 3.2.3 “运用材料和工具的能力”的发展进程95-97
• 3.2.4 “基于证据解释的能力”发展进程97-99
• 第二部分：实证研究99-234
• 第4章 ：实验研究的设计99-107
• 4.1 实验研究的总体设计100-101
• 4.2 实验研究的具体设计101-107
• 4.2.1 研究假设的提出101
• 4.2.2 研究变量的确定101-103
• 4.2.3 被试的选择与无关变量的控制103-107
• 第5章 ：“科学过程能力”测评工具的开发与修正107-141
• 5.1 基于理论建构与RASCH模型的评价工具开发107-111
• 5.1.1 测试工具开发的理论基础——RASCH模型要点介绍107-108
• 5.1.2 RASCH模型的四基石理论108-111
• 5.2 “科学过程能力”前测工具的质量分析及优化111-127
• 5.2.1 试测对象的选择112
• 5.2.2 测试过程112-113
• 5.2.3 第一轮试测结果：工具质量分析113-123
• 5.2.4 能力测试工具的修正与再试测123-127
• 5.3 前测工具设计以及评分等级构建127-141
• 5.3.1 “科学过程能力”测试工具的内容载体128-129
• 5.3.2 “科学过程能力”的主要测评工具129-141
• 第6章 ：学生“科学过程能力”的初始水平：前测结果分析141-174
• 6.1 学生“提出科学问题能力”的初始水平141-143
• 6.1.1 学生“提出科学问题能力”的描述性分析141-142
• 6.1.2 不同班级“提出科学问题能力”的差异性分析142-143
• 6.2 学生“探究过程设计能力”的初始水平143-150
• 6.2.1 学生“探究过程设计能力”的描述性分析143-145
• 6.2.2 学生“探究过程设计能力”的微观考察145-149
• 6.2.3 不同班级“探究过程设计能力”的差异性分析149-150
• 6.3 学生“运用材料和工具能力”的初始水平150-164
• 6.3.1 学生“运用材料和工具能力”的整体分析151-154
• 6.3.2 学生“运用材料和工具能力”的微观考察154-164
• 6.4 学生“基于证据解释能力”的初始水平164-174
• 6.4.1 “基于证据解释能力”的整体水平分布165-168
• 6.4.2 学生“基于证据解释能力”的微观考察168-174
• 第7章 ：基于“科学过程能力”发展进程的教学干预模式174-197
• 7.1 SPADP教学模式的特征174-176
• 7.1.1 以“科学过程能力”为教学设计线索：明确发展目标174
• 7.1.2 关注能力要素之间的迁移：体现能力要素的横向促进作用174-175
• 7.1.3 基于学生个体的能力发展路径：体现干预的针对性175
• 7.1.4 综合运用多种策略：真正激发学生探究的动机与兴趣175-176
• 7.2 SPADP教学模式的结构176-178
• 7.3 教学干预工具的构建178-180
• 7.3.1 设计学生发展目标178
• 7.3.2 设计教学操作程序178-179
• 7.3.3 设计课堂反馈评价179-180
• 7.4 教学内容载体的选择180-183
• 7.5 教学组织形式的设计183
• 7.6 SPADP教学模式与一般教学模式的区别183-184
• 7.7 SPADP教学模式的案例分析184-197
• 7.7.1 教学目标的制定184-186
• 7.7.2 教学干预的实施过程186-197
• 第8章 ：学生“科学过程能力”的发展水平197-213
• 8.1 “科学过程能力”核心要素的发展路径197-202
• 8.1.1 学生“科学过程能力”的整体发展水平198-199
• 8.1.2 学生“提出科学问题能力”的发展水平199
• 8.1.3 学生“探究过程设计能力”的发展水平199-200
• 8.1.4 学生“运用材料和工具能力”的发展水平200-201
• 8.1.5 学生“基于证据解释能力”的发展水平201-202
• 8.2 SPADP教学干预效果分析202-213
• 8.2.1 实验组、控制组前测结果的差异性检验202-203
• 8.2.2 实验组、控制组前、后测的差异性检验203-206
• 8.2.3 实验组和控制组后测差异性检验206-208
• 8.2.4 男、女学生“科学过程能力”发展特征分析208-213
• 第9章 ：学生“科学过程能力”发展进程的个案分析213-226
• 9.1 典型个案的择取与能力要素的聚焦213-214
• 9.1.1 典型个案的选择及其依据213-214
• 9.1.2 “科学过程能力”核心要素的聚焦214
• 9.2 学生Y的能力发展模型：实验组优等生的个案研究214-226
• 9.2.1 学生Y的背景分析214
• 9.2.2 学生Y的能力初始水平214-221
• 9.2.3 学生Y的能力发展水平221-226
• 第10章 ：研究总结226-234
• 10.1 研究结果226-229
• 10.1.1 厘清了科学学科领域内能力研究的分类与取向226-227
• 10.1.2 重新界定了“科学过程能力”的内涵与能力核心要素227
• 10.1.3 构建了“科学过程能力”的发展进程227-228
• 10.1.4 开发并设计了测评学生“科学过程能力”的表现性任务228
• 10.1.5 构建了基于学生“科学过程能力”发展进程的教学干预模式228
• 10.1.6 描述了六年级学生“科学过程能力”发展的微观特征228-229
• 10.1.7 对学生个体“科学过程能力”发展路径进行了质性分析229
• 10.2 研究启示229-231
• 10.2.1 “科学过程能力”发展进程研究是教师与研究者走向合作的契机229-230
• 10.2.2 构建一以贯之的“科学过程能力”发展进程框架已是当务之急230-231
• 10.2.3 学生“科学过程能力”评价方式亟待改革231
• 10.3 研究展望231-234
• 10.3.1 “科学过程能力”发展进程框架的再优化研究232
• 10.3.2 “科学过程能力”发展进程的长期追踪研究232
• 10.3.3 “科学过程能力”测评任务试题库的研制与开发232-234
• 附录234-265
• 附录1： 探究“燃烧条件”的工作单234-238
• 科学探究 工作单(一)234-235
• 科学探究 工作单(二)235-236
• 科学探究 工作单(三)236-237
• 科学探究 工作单(四)237-238
• 附录2：探究“影响水蒸发快慢的因素”工作单238-242
• 科学探究 工作单(一)238-239
• 科学探究 工作单(二)239-240
• 科学探究 工作单(三)240-241
• 科学探究 工作单(四)241-242
• 附录3：探究“燃烧条件”工作单的评分标准242-250
• 附录4：探究“影响水蒸发快慢因素”工作单评分标准250-260
• 附录5：探究“燃烧条件”现场观察评分表260-261
• 附录6：探究“影响水蒸发快慢因素”现场观察评分表261-262
• 附录7：“科学过程能力”发展进程简要访谈提纲262-263
• 附录8：教学内容载体——“能与能源”主题教学框架263-265
• 参考文献265-276
• 一、中文部分265-271
• 二、英文部分271-276
• 后记276-279
• 作者简介279

【参考文献】

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本文编号：749351