计算机交互式科学探究试题的开发与试测

发布时间：2020-04-10 01:23

【摘要】：科学探究是科学的本质特征和科学教育的核心理念,也是创造性思维、实验操作和逻辑推理交互作用的过程。随着科技更迭的日益加快,势必会引起更大的创新型人才需求。而对科学探究的重视必然也需要相应的具有良好的信效度科学探究评价。当前国际科学教育评价的焦点逐步从静态的缺乏关联的科学内容知识转向动态循环的科学探究过程。对此,本研究重点梳理了近年来具有影响力的科学探究评价项目,借鉴国际领域大型测试的经验,与多领域专家合作进行计算机交互式科学探究试题的开发,并选择已初步掌握科学探究方法的八年级学生作为试测对象,用以检验自编科学探究试题的质量。由于科学是以自然万物为研究对象的探究活动,且以证据和逻辑推理为基础。本研究以以证据为中心的评价设计框架,编制了计算机交互式科学探究评价试题。之后,采用Rasch模型对自编试题的质量进行检验和对试测样本的科学探究能力水平进行估计。另外,通过试题脚本的撰写来保证试题的内容效度,通过试测样本的期末成绩与被试样本科学探究能力水平之间的相关分析来检验自编试题的效标关联效度,通过观察被试在性别、学校以及科学态度得分的高低分组的科学探究能力水平是否存在差异来检验试题的区分效度。结果发现:(1)自编的科学探究试题与Rasch模型拟合良好。(2)试题难度整体分布呈负偏态,平均难度中等。不同题型的难度存在显著性差异,但不同科学探究维度间的项目不存在显著性差异。(3)试题整体的区分度较高,对被试的科学探究能力水平有良好的区辨力。(4)被试群体的科学探究能力水平分布呈正态分布。(5)试题具有良好的信度和效度。综上,自编的计算机交互式科学探究项目质量良好,为相关领域的深入研究提供了实证依据。
【图文】：

界面图,游乐场,土壤,界面

动画模拟了 Ozzie 草原草原生态系统(如图 2-3)[19]。沉浸式的三维虚拟世界应用于 VPA、SAVE Science、River city、Crystal Island 等研究项目[20,21,,22,23,24]。如 VPA项目案例《村庄出现了变异青蛙》模拟了一个发生青蛙变异的村庄，村庄有多个池塘，，池塘中有多个蝌蚪、正常青蛙、带有六条腿的多色青蛙，学生需要与一名科学家和多名农民交流或者在科学实验室中进行实验来探究青蛙变异的原因(如图 2-4)[20]。River City 多用户虚拟世界是一座 19 世纪的工业城市，其中包含各种社区、工厂、机构(如医院和大学)以及一条穿城而过的大河，不同的地形影响水的径流。学生可以选择代表自己的“虚拟人物”与环境中的其他参与者或代理人通过对话框和虚拟姿势交流。学生可以通过点击环境中的物品触发内容，也可以使用数字工具来观察样本(如图 2-5)。River City 市长委托学生回到 1878年，帮助她查出居民生病的原因[21]。

食物链,草原

图 2- 3 SimScientist《草原食物链》Figure 2-3. SimScientist 《Grasslands-foodweb》interface
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP399-C1;G633.98

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