高中生物理建模能力及其培养对策研究

发布时间：2022-09-30 15:13

　　在科学技术蓬勃发展,国际竞争日趋激烈的今天,科学教育的重要性日益彰显。科学教育是公民科学素养和创新能力培养与发展的重要途径。在进入二十一世纪后,西方各国将科学教育培养的关注点从“科学探究”能力转向“科学实践”能力,科学实践成为实现“学生学习真正科学”的关键。美国《K-12框架》将科学实践分为包括科学建模在内的八项实践活动,但这八项科学实践的地位并不相同,其中科学建模是贯穿其他科学实践的核心,是最重要的科学实践。科学建模是自然科学各学科基体中普遍存在的基本元素,它既具有跨学科的共性,同时,又具有学科领域的独特性。而物理学作为自然科学其他子学科的基础,物理建模是科学建模中最重要、最能彰显科学建模特征的部分。物理建模能力已经被纳入我国物理学科核心素养指标体系,成为高中生物理核心素养中的关键能力。建模之于科学及科学教育的重要性被广泛的认同,但建模能力的重要性与目前学生建模能力的发展水平并不匹配。大量研究发现,中学生不具备对模型和建模本质的深层次的认知,更缺少用模和建模的能力,我国中学生物理建模能力水平亟待提高。培养学生物理建模能力就需要高质量的研究成果作为理论支持和实践指导。然而,我国教育界对... 

【文章页数】：281 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    一、问题的提出
    二、研究内容与方法
    三、研究设计
第一部分 理论观照
    第二章 相关研究综述
        一、国外相关研究概况
            (一) 智力(或能力)结构研究
            (二) 建模能力结构模型的研究
            (三) 培养学生建模能力的教学研究
            (四) 建模能力的评价研究
        二、国内相关研究概况
            (一) 智力(或能力)结构研究
            (二) 建模能力结构模型的研究
            (三) 培养学生建模能力的教学研究
            (四) 建模能力的评价研究
        三、国内外已有相关研究成果给我们带来的启示
    第三章 研究的理论探寻
        一、核心概念界定
            (一) 模型
            (二) 建模
            (三) 物理建模
            (四) 物理建模能力
        二、本研究的理论基础
            (一) Spearman和Wechsler智力结构理论
            (二) Schwarz科学建模能力结构模型理论
            (三) Hestenes物理“建模循环”教学理论
            (四) Halloun建模过程模式理论
            (五) 本研究的理论思考
第二部分 实证研究
    第四章 物理建模能力构成要素框架的建构
        第一节 物理建模能力构成要素的质性分析
            一、研究方法的确定
                (一) 研究方法的选择
                (二) 研究的信度和效度讨论
                (三) 本研究所遵循的质性分析原则
            二、研究对象的选择
                (一) 建模实践活动领域的划分
                (二) 物理建模能力的判定标准
            三、原始数据的收集
            四、原始数据的编码分析
                (一) 初始编码阶段的概念汇总
                (二) 聚焦编码阶段的核心概念提取
                (三) 轴心编码阶段的类属建立
        第二节 物理建模能力各要素指标的剖析
            一、非认知因素
                (一) 成就动机
                (二) 专业兴趣
                (三) 性格特征
            二、基础能力因素
                (一) 分析力
                (二) 迁移应用
                (三) 自我发展
                (四) 交流与合作
            三、专项能力因素
                (一) 专业知识
                (二) 专项经验
                (三) 模型思维
                (四) 元建模知识
            四、物理建模能力构成要素的内在关系
                (一) “非认知因素”是物理建模能力发展的原动力和惯性
                (二) “基础能力因素”是个体从事科学实践活动的基础能力
                (三) “专项能力因素”是指向物理建模实践活动的特殊能力
        第三节 物理建模能力构成要素框架的检验
            一、基于“建模能力”知识图谱的数据挖掘
                (一) 数据来源
                (二) 构造高频关键词的共词矩阵和相关矩阵
            二、数据的分析
                (一) 高频、强中心性和高突现关键词分析
                (二) 高频关键词的因子分析(Factor Analysis)
            三、检验的结论
                (一) 量化和质性研究结果在类属上契合度高
                (二) 量化和质性研究结果在要素指标上契合度高
                (三) 量化研究表明研究者们对“专项能力因素”类属的认同度最高
                (四) 量化研究表明研究者们较认同“基础能力因素”类属
                (五) 量化研究表明研究者们逐渐认识到“非认知因素”的重要性
        第四章 小结
    第五章 高中生物理建模能力培养现状分析
        第一节 高中生物理建模能力培养现状的问卷调查
            一、调查问卷的设计
            二、问卷调查结果的分析
            三、调查分析的结论
                (一) 教师对学生物理建模能力的三个类属都有一定程度的培养
                (二) 教师最重视“分析力”和“专业知识”要素的培养
                (三) 不同特征的教师对物理建模能力的培养有差异
        第二节 课程标准对模型及建模表述的文本分析
            一、我国物理课程标准和科学课程标准对模型和建模的要求
            二、课程标准文本的量化统计结果
            三、国外科学课程标准对模型和建模的要求
            四、国内外课程标准对模型和建模要求的比较结果
                (一) 对建模能力培养的理念不同
                (二) 培养目标的衔接程度不同
                (三) 具体要求的呈现位置不同
                (四) 具体要求的表述方式不同
        第五章小结
第三部分 对策与建议
    第六章 高中生物理建模能力培养中存在的问题及对策
        第一节 高中生物理建模能力培养存在的问题及其成因
            一、我国高中生物理建模能力培养中存在的问题
                (一) 对学生成就动机和专业兴趣的培养不足
                (二) 忽视学生性格和意志力的培养
                (三) 忽视学生交流与合作能力的形成与发展
                (四) 过渡操控的教学抑制了学生自我发展的能力
                (五) 对学生模型思维的培养重视不够
            二、高中生物理建模能力培养问题的成因
                (一) 课程标准对物理建模能力培养的要求存在缺失
                (二) 教育观念和认识上存在偏差
                (三) 教师缺少有效的教学支持
        第二节 高中生物理建模能力培养的对策和建议
            一、课程标准中明确建模能力培养的目标要求
            二、投入经费支持建模能力发展规律的认知研究
            三、注重“非认知因素”培养,提高学生的建模兴趣和动机
            四、重视表征工具的价值,提高学生的表达能力
            五、转变教学观念,重视学生“模型思维”培养
            六、发挥物理学史的教育功能,树立学生的建模意识
        第六章 小结
    第七章 结论与展望
        一、研究结论
        二、研究创新
        三、研究不足与展望
参考文献
附录
后记


【参考文献】：
期刊论文
[1]科学教师教学能力结构模型建构——基于德尔菲专家咨询法的调查分析[J]. 王碧梅,胡卫平.  教师教育研究. 2016(06)
[2]学科能力构成及其表现研究——基于学习理解、应用实践与迁移创新导向的多维整合模型[J]. 王磊.  教育研究. 2016(09)
[3]基于建模机制的中学物理翻转课堂教学效果研究[J]. 王晶莹,张跃.  电化教育研究. 2016(09)
[4]21世纪核心素养的框架及要素研究[J]. 师曼,刘晟,刘霞,周平艳,陈有义,刘坚,魏锐.  华东师范大学学报(教育科学版). 2016(03)
[5]探析国外科学教育领域的“学习进阶”研究[J]. 袁媛,朱宁波.  外国中小学教育. 2016(07)
[6]学生发展核心素养研究的国际分析[J]. 黄四林,左璜,莫雷,刘霞,辛涛,林崇德.  中国教育学刊. 2016(06)
[7]科学建模能力评述:内涵、模型及测评[J]. 翟小铭,郭玉英.  教育学报. 2015(06)
[8]小学语文阅读理解能力的层级特点与结构优化[J]. 朱洁如.  上海教育科研. 2015(07)
[9]基于层次聚类法的大学生数学建模能力评价模型研究[J]. 侯首萍.  兰州教育学院学报. 2015(04)
[10]大学生就业能力结构及其影响因素的实证研究[J]. 彭树宏.  教育学术月刊. 2014(06)

博士论文
[1]高校教师教学能力结构模型研究[D]. 徐继红.东北师范大学 2013
[2]中美理科教师对科学探究及其教学的认识[D]. 王晶莹.华东师范大学 2009

硕士论文
[1]义务教育阶段学生数学建模能力评价研究[D]. 朱娅梅.华东师范大学 2014



本文编号：3683783