高中生化学建模能力的测评工具开发及应用研究

发布时间：2019-06-03 07:37

【摘要】：建模是国际科学教育的主题内容之一,化学建模能力是我国新一轮课程标准中核心素养中的重要组成部分。因此,对高中生化学建模能力进行理论研究,开发有效的测评工具,并进行实践研究相当重要。基于国际科学教育研究领域有关建模能力研究成果的基础上,本研究对化学建模能力的概念、特点等进行了理论研究,探讨并建构了评价化学建模能力的维度和评价标准体系,并基于高中化学学科知识背景编制测评工具,使用修正后的测评工具对高中生化学建模能力进行测评和研究,获得高中生化学建模能力的重要信息。本研究的研究问题如下:(1)化学建模能力的内涵是什么?有何特点? (2)高中生化学建模能力构成要素是什么? (3)高中生化学建模能力发展状况如何?(4)不同年级的高中生化学建模能力发展有何区别? (5)如何促进高中生化学建模能力的发展?本论文由六部分组成。第一部分为绪论,阐述问题的提出背景、意义、内容、设计与方法。第二部分是文献综述,阐述本文研究涉及到的“模型”、“建模”、“建模能力”等核心概念,比较和分析国内外有关“化学建模能力”、“化学建模教育”、“化学建模能力测评”的发展现状,并概括和构建了构成化学建模能力的维度和水平。第三部分为包括测评工具的编制——高中三个年级的化学建模能力测试卷、三个年级学生的第一轮第二轮测试及对测试工具的修订。第四部分是三个测试工具之间的等值化研究和卷难度水平分析。第五部分是高中化学建模能力测评研究,对高中生化学建模能力进行定量和定性分析。第六部分主要论述本研究的结论与启示、反思与展望。本论文的研究结论如下:(1)测量工具的信效度良好。本文使用Rasch模型对测量工具的信度、效度进行严格、细致、多方面的检验,并对开发的测量工具进行多次修订,提高质量。基于Rasch模型的修订,测试工具的效果明显得到提升,测试的数据特征较好地反映了高中生建模能力发展的实际状况,能够较为准确地描绘出高中生化学建模能力发展的特征,为分析、假设提供有用的依据。三个测量工具的“锚题”设计比较有效,等值化实现了三个年级之间使用不同测试内容的可比性,更好地对不同年级不同学生的同一种能力进行了描述和比较。(2)高中生化学建模能力整体发展随着年级的增长呈上升趋势。高三学生的化学建模能力整体高于高二,高二年级又显著高于高一年级。高三年级学生和高二年级学生处于建模能力水平4,但是高三年级学生的化学建模能力稍高于高二年级。高一年级学生的化学建模能力处于水平2,接近水平3。知识的积累对化学建模能力的发展具有显著的促进作用。(3)同一年级的高中生在化学建模能力维度上发展总体上也是随着年级的增呈上升趋势,但是存在个别差异。高三学生在建模能力的每个维度发展均较好,能力发展由高到低依次为模型应用能力、表征能力、认知能力、检验能力和构建能力。高二学生在每个维度上的发展均较高三年级学生差,能力发展由高到低依次为模型应用能力、认知能力、表征能力、检验能力和构建能力。高一学生能力发展由高到低依次为模型应用能力、检验能力、认知能力、表征能力和构建能力。高一年级学生在模型检验能力维度发展高于高二年级,其他维度低于高二年级。(4)化学建模能力各维度之间存在一定的联系。三个年级学生在化学建模能力的五个维度上的能力发展数据显示,模型构建能力的发展有助于模型的检验能力发展,模型的检验发展又进一步促进模型应用能力的发展,但是模型的构建能力发展对于模型检验能力的发展并不起到决定性的作用。另外模型认知能力的发展和模型表征能力的发展不从根本上影响其他三个维度能力的发展。模型的认知发展也不是完全独立的,它是建模历程的最开始,也是建模结束时的收获。化学建模能力的测评研究基于Rasch测量模型,为开发测量高中生化学建模能力水平工具提供了思路,并具体地研究了高中生化学建模能力发展状况。建议教学过程中加强学生的模型构建能力,进行模型教育,整体提升化学建模能力。
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【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：G633.8

【参考文献】