高中生化学空间能力测评研究

发布时间：2020-05-14 09:30

【摘要】：在科学、技术、工程和数学(Science,Technology,Engineering and Mathematics,STEM)的学习中,学生会经常面临图形、动画、视频等非语言信息。这些信息很多时候比语言能更清晰、直观和准确地表达和传递复杂的概念。加工这些信息,需要学生有一定的空间能力。具有较高空间能力的学生更容易产生和处理复杂思想的心理表征,从而在STEM学科学习中表现出创新能力。为了突出空间能力在STEM学科中的重要作用,促进相关的教育和实践,美国专门成立了空间智能与学习中心,促进相关实践和研究的不断进步。同时,化学教学的实践也表明,学生在涉及空间信息的化学问题解决中存在着很大的困难,有必要深入研究化学空间能力及其相关测量与评价问题。绪论首先阐述了研究背景,并从理论和实践两方面对本研究的意义展开了详细的论述。接着,为了明确研究的内容和范围,明确地界定了研究的核心概念“化学空间能力”;在查阅了大量英文文献的基础上,对心理学中关于空间能力的研究和化学学习中的空间能力的研究进行了全面的述评;最后,提出了本研究的研究思路、研究方法及研究的创新之处。第一章梳理了化学空间能力的理论基础。首先回顾了在科学史上化学空间概念的发展和演变历程,指明了化学空间能力的加工对象是微观层面的物质结构问题。其次介绍了科学教育领域的视觉化理论和化学教育领域的三重表征理论。指出化学空间能力本质上是微观表征能力的一部分。第二章是建构高中生化学空间能力的评价标准。首先分析了普通高中课程标准对化学空间问题的相关论述。然后,以布卢姆的教育目标分类学、SOLO分类理论、范希尔的几何思维水平理论,以及皮亚杰和英海尔德的儿童空间发展理论为基础,建构了高中生化学空间能力的评价标准。评价标准分成4个水平,包括学生的行为表现、涉及的化学知识、几何因素和心理因素等内容。最后,为了检验建构的评价标准的科学性、合理性和可行性,邀请大学的化学教育学者、高中化学教研员、高中化学教师和化学竞赛教练等4类专家,进行了德尔菲法研究。结合专家的咨询意见,修订和优化了评价标准。第三章是开发高中生化学空间能力的测评工具。首先介绍了经典测量理论和Rasch模型等相关教育与心理测量理论,然后在测量理论的指导下,编制了高中生化学空间能力的测评工具,接下来对测评工具进行了两轮的质量检验,并分别在此基础上进行了改进和优化。最后,检验结果显示测评工具的质量达到了进行大样本测试的要求。第四章是运用高中生化学空间能力测评工具实施大样本测试,并对测试数据进行分析。测试的数据表明,首先,研究者所建构的高中生化学空间能力评价标准是科学、合理的。其次,高中生的化学空间能力总体上呈正态分布。再次,经过训练以后,不同年龄和不同性别的高中生的化学空间能力没有显著性的差异,但是,不同学业水平和不同学校层次的高中生的化学空间能力有显著性的差异。第五章是对整个研究进行总结。首先认为研究的理论创新是建构了高中生化学空间能力的评价标准,其次是在评价标准的基础上开发了较高质量的化学空间能力的测评工具,并通过大样本的测试发现:高中生化学空间能力呈正态分布等实证研究的贡献。在此基础上,针对高中化学教学与命题,提出了策略方面的建议。最后,结过反思发现,本研究存在着研究对象还不够多元、研究方法过少和定量研究水平不高等不足,这也指明了未来深入研究的方向。
【图文】：

图0.3氯化钠和抓化艳离子晶体的结构图

现在建筑、天文、数学、物理、化学和物等学科中。逡逑而己经谈到，空间思维涉及空间、表征和推理三个方而。（丨）在牛顿经典力学背景逡逑间本质上是一个绝对的“虚空”。牵涉到空间的思维？般会有下面的特点：－？是测量相互间的换算关系，，比如千米与英里；二是不同的汁算方式，如＇英里、旅行的时间和用等：三是坐标系的基础，如笛卡尔坐标系与极坐标系；四是空间的特质，如二维空空间等。（２）表征是指人们在长期的生产和生活过程中发展起来的、用来描述空间的逡逑统。例如，建筑学中各种视图之间的关系：建筑物的平面图与正视图、正交投影图与投影的效果：麦卡托投影与等积地图投影。地图设计的原理：易读性的作用、视觉对逡逑图的可读性中的图形－背景的组织等。（３）推理是指由己知的涉及空间信息的判断推论的逻辑思维过程。例如，以下三种情况都是涉及空间信息的推理。思考最短距离的一个矩形的街区中，鸟的飞行线路与路径距离。外推和内推的能力：把某个函数关系像上和从地图的等高线估计山坡和倾斜度。决策能力：出租车司机根据电台的交通拥选择替代绕行路线。逡逑、ＳＴＥＭ领域中的空间能力逡逑为人的一种基本认知能力，空间能力在人们的生活中有广泛的应用。比如：木工、缝纫、逡逑修、出租车驾驶和运动等等。逡逑
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：G633.8

【参考文献】

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本文编号：2663151