本文關鍵詞：“運動與相互作用”主題中的重要概念及其學習進階研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：圍繞核心概念組織科學教學內(nèi)容是當前國際科學教育界所關注的一個熱點問題。從2009年歐亞拉美七國學者聯(lián)合編著的《科學教育的原則和大概念》出版,到美國學者提出“少即是多(Less is More)",再到美國把核心概念寫入《新一代科學教育標準》,都體現(xiàn)了對核心概念教學的關注。所謂核心概念,是指在學科內(nèi)部可以起到組織(整合)眾多概念和規(guī)律的理論知識。然而,僅僅強調(diào)核心概念教學是不夠的。這是因為學科核心概念只有有限的幾個,并且高度概括,不明確指向具體的學科知識。由于任何抽象內(nèi)容的學習都離不開具體事物的支撐,所以為了掌握核心概念,必須設置一些下位的概念作為支撐,讓學生通過循序漸進的學習最終掌握核心概念。而這些下位的概念學術界稱之為重要概念。于是,選定學生學習的重要概念就成為值得研究的問題。既然明確了重要概念在課程設計中的地位,那么該如何選擇重要概念的內(nèi)容?這就成為本文要研究的第一個問題。由于“運動與相互作用”主題是物理學中的重要主題,因此本文選擇這個主題下的重要概念進行研究。在選定重要概念之后,需要對重要概念的學習順序有一個合理的安排。對重要概念學習順序的安排就是學習進階的研究,這是本文所關注的第二個問題。當前學者對學習進階的理解大致可以分為兩類。一些學者認為學習進階就是有邏輯的、符合學生發(fā)展規(guī)律的概念學習序列,另一些則認為學習進階就是學生理解科學概念的心理過程。這兩種理解并不沖突,他們分別是從課程論和教學論兩種視角來看待學習進階問題的。只不過從課程論視角研究學習進階所選擇的進階單元比較大,而從教學論角度研究學習進階所選擇的進階單元比較小�；谖覀兡壳把芯克邆涞闹骺陀^條件,本研究采取了第一個視角。圍繞以上兩個問題,本文開展了四個研究：研究一,選定重要概念。首先,運用比較研究的方法初步篩選重要概念。本研究選擇了44個國家和地區(qū)的課程文件,來篩選出在核心概念下物理教育工作者所共同關注的重要概念。經(jīng)過文獻梳理,最后得出了這36個重要概念的頻次統(tǒng)計圖,選擇其中出現(xiàn)頻次在10次以上的概念作為重要概念。初步篩選重要概念之后,本研究又制作了7級Likert量表,對我國多個省市的一線中學物理教師進行了調(diào)查研究,以了解一線教師對之前所篩選的重要概念的認可程度。然后,分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果,發(fā)現(xiàn)大部分重要概念還是得到了中學老師的認可,而只有一條概念需要調(diào)整。刪去這條概念之后,最后本研究選定了20個概念作為中學物理“運動與相互作用”主題下的重要概念。研究二：建構學習進階假設。開發(fā)學習進階的第一步就是建構學習進階假設,本文根據(jù)以往物理教學研究成果,尤其是關于科學前概念的研究成果,參考了當前國內(nèi)外物理教科書,并結合研究一的結果,建構了一個“運動與相互作用”主題下重要概念的學習進階假設。這個學習進階假設包含三個學段：初中階段、高中低年級階段和高中高年級階段。研究三：開發(fā)測量工具。有了學習進階假設之后,接下來是對其進行驗證。而驗證學習進階假設需要充分了解學生學習現(xiàn)狀。而要了解學生學習現(xiàn)狀,關鍵需要開發(fā)客觀可靠的測量工具對學生的學習進行測量,這就是研究三的內(nèi)容。對應于之前的學習進階假設,本研究分別針對初中階段、高中低年級階段和高中高年級階段的重要概念開發(fā)了三套測量工具,用以對學習進階假設進行驗證和修訂。在此,本文借鑒了當前流行的使用Rasch模型方法。具體的開發(fā)過程分如下幾個步驟：1)定義一個具有線性性質(zhì)和結構的概念；2)界定被試的行為表現(xiàn)；3)編制原始試題庫和評分規(guī)則；4)針對目標人群具有代表性的樣本進行實地測試；5)運行Rasch模型,評估題目信度效度指標,并在必要時修改題目；6)重復第4和第5步直至所有題目都符合Rasch模型的要求；7)建構問卷的效度和信度聲明。依照上述這些步驟,我們分別開發(fā)了三套測量工具。研究四：驗證學習進階。得到了可靠的測量工具之后,下面就是通過對學生的測試來驗證學習進階假設。本研究分別對九年級、高一和高二的學生進行了測試,考慮到被試的代表性,我們采取了分層抽樣的方法。在得到測試結果之后,運用Rasch模型對三份測量工具所測結果進行了等值化處理,使其測量的結果可以放在一個尺度下進行比較。最后得出了中學階段“運動與相互作用”主題中的各重要概念的難度值列表。在有了各個重要概念的難度值的基礎上,接下來就是對之前建立的學習進階假設進行驗證和修訂。驗證和修訂學習進階的原則是,首先尊重物理學科自身的邏輯,在這個前提下,有一些重要概念如果其難度序列異常,則要在不破壞學科邏輯的前提下才能做出適當調(diào)整。驗證和修訂過程如下：首先討論總體的進階框架。初中階段概念的平均難度是-1.1835,高中低年級階段概念的平均難度-0.0673,高中高年級階段概念的平均難度為1.864。可見這三個學段的難度的差距是非常顯著的,這樣初中、高中低年級和高中高年級這三個學段的劃分得到了驗證。接下來討論各個學段內(nèi)重要概念的學習序列。由于涉及概念較多,我們首先根據(jù)概念的邏輯關系,將相近的幾個概念歸為一類,從而歸納出了若干個概念團。這樣就可以先找出這些概念團的順序,然后再確定概念團中所包含的概念的順序,最后我們就可以得出一個合理的學習進階。在此,我們將初中的重要概念歸為四個概念團,經(jīng)討論,確定它們的順序依次是：速度、力、壓強、牛頓定律。在對各個概念團中的概念順序討論之后。我們即得出了初中階段的重要概念序列,依次是：速度、彈力、重力、摩擦力、力是相互作用的、同一直線上二力合成、壓強、液體壓強、牛頓第一定律和牛頓第二定律。用同樣的方法我們也得出了高中低年級的概念學習序列,依次是：勻變速直線運動和矢量、彈力、浮力、摩擦力、牛頓第一定律、牛頓第二定律、牛頓第三定律、力的合成與分解。最后,我們分析得出高中高年級的重要概念學習序列是：平拋運動、圓周運動、向心力、萬有引力。這樣,我們就建立了運動與相互作用的概念學習序列,即學習進階。綜合以上研究本文得出了如下研究結論：中學階段的“運動與相互作用”主題下的重要概念共有20個；得出了“運動與相互作用”主題下的重要概念的難度值；建立了“運動與相互作用”的學習進階圖。課程設計需要綜合考慮社會需要、學科邏輯、學生發(fā)展以及歷史傳統(tǒng)等各個方面因素,本研究站在學生發(fā)展和學科邏輯視角,通過對重要概念難度的測量和學科邏輯的討論,建構了“運動與相互作用”的學習進階,以期對課程標準的修訂和教材編寫提供借鑒。
【關鍵詞】：重要概念 核心概念 學習進階 運動與相互作用
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：G633.7
【目錄】：

• 摘要6-9
• Abstract9-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 問題的提出13-15
• 1.2 研究目的與意義15-16
• 1.2.1 研究目的15-16
• 1.2.2 研究意義16
• 1.3 論文主要內(nèi)容和結構16-19
• 第2章 文獻綜述19-34
• 2.1 核心概念19-23
• 2.1.1 核心概念的內(nèi)涵19-21
• 2.1.2 核心概念對教學的意義21-23
• 2.2 重要概念23-24
• 2.3 學習進階24-34
• 2.3.1 學習進階的內(nèi)涵24-26
• 2.3.2 學習進階研究的起因26-27
• 2.3.3 開發(fā)學習進階的意義27-28
• 2.3.4 學習進階的研究方法28-33
• 2.3.5 已有的學習進階研究33-34
• 第3章 研究設計34-41
• 3.1 研究總體設計34-35
• 3.2 研究方法35-39
• 3.2.1 比較法35-36
• 3.3.2 文獻法36
• 3.3.3 調(diào)查法36-37
• 3.3.4 測量法37-39
• 3.3 研究樣本39-41
• 3.3.1 課程文件的選擇39
• 3.3.2 調(diào)查樣本的選擇39-40
• 3.3.3 測試樣本的選擇40-41
• 第4章 研究一：選定重要概念41-68
• 4.1 “運動與相互作用”重要概念的比較研究41-63
• 4.1.1 比較的范圍41
• 4.1.2 比較的標準41-42
• 4.1.3 比較的操作方法42
• 4.1.4 比較內(nèi)容的呈現(xiàn)42-61
• 4.1.5 比較研究的結果61-63
• 4.2 “運動與相互作用”重要概念的調(diào)查研究63-66
• 4.2.1 調(diào)查工具63
• 4.2.2 調(diào)查過程63-64
• 4.2.3 調(diào)查結果64-66
• 4.3 “運動與相互作用”重要概念的內(nèi)容66-68
• 第5章 研究二：建構學習進階假設68-80
• 5.1 相關學習心理研究成果68-73
• 5.1.1 學習心理理論研究68-69
• 5.1.2 科學前概念研究69-73
• 5.2 已有教材梳理73-77
• 5.2.1 初中物理教材73-75
• 5.2.2 高中物理教材75-77
• 5.3 繪制重要概念的學習進階圖77-80
• 第6章 研究三：測量工具的開發(fā)80-111
• 6.1 測量工具一80-94
• 6.1.1 界定測量內(nèi)容的線性特質(zhì)80-81
• 6.1.2 界定被試的行為表現(xiàn)81-82
• 6.1.3 編制原始試題庫和評分規(guī)則82
• 6.1.4 實地測試82-83
• 6.1.5 評估試題擬合度83-89
• 6.1.6 第二輪測試并分析數(shù)據(jù)89-92
• 6.1.7 對第二輪測試試題調(diào)整之后數(shù)據(jù)分析92-94
• 6.1.8 構建測量工具一的信度和效度聲明94
• 6.2 測量工具二、工具三94-111
• 6.2.1 編制原始試題庫和評分規(guī)則94-95
• 6.2.2 實地測試95
• 6.2.3 評估試題擬合度95-102
• 6.2.4 第二輪測試102-110
• 6.2.5 構建測量工具二、工具三的信度和效度聲明110-111
• 第7章 研究四：驗證學習進階111-126
• 7.1 對學生施測111-112
• 7.2 測量工具等值化的原理112-113
• 7.3 “鏈”本身的質(zhì)量評估113-117
• 7.3.1 “錨”試題的總體統(tǒng)計113-114
• 7.3.2 “錨”試題的難度分布114-115
• 7.3.3 鏈內(nèi)、鏈間的項目擬合115-117
• 7.4 對中學生物理學習現(xiàn)狀的測量結果117-121
• 7.5 學習進階假設的驗證與修訂121-126
• 第8章 結論與討論126-136
• 8.1 研究結論126-129
• 8.1.1 “運動與相互作用”主題中重要概念內(nèi)容及學年分布126-127
• 8.1.2 “運動與相互作用”主題中重要概念的難度值127-128
• 8.1.3 “運動與相互作用”主題的學習進階圖128-129
• 8.2 研究討論129-136
• 8.2.1 有關重要概念內(nèi)容的討論129-130
• 8.2.2 基于重要概念難度的教學討論130-131
• 8.2.3 基于“運動與相互作用”進階的教學討論131-132
• 8.2.4 啟示與建議132-133
• 8.2.5 本研究的創(chuàng)新點133-134
• 8.2.6 本研究的不足之處134
• 8.2.7 有待進一步研究的問題134-136
• 參考文獻136-143
• 附錄143-193
• 附錄1：重要概念的比較研究143-182
• 附錄2：重要概念調(diào)查量表(高中)182-183
• 附錄3：重要概念調(diào)查量表(初中)183-184
• 附錄4：初中物理能力測試(初測)184-185
• 附錄5：初中物理能力測試(二次)185-186
• 附錄6：初中物理能力測試(最終)186-187
• 附錄7：高中物理能力測試(A)187-188
• 附錄8：高中物理能力測試(B)188-189
• 附錄9：高中物理能力測試(高一試測)189-190
• 附錄10：高中物理能力測試(高二試測)190-191
• 附錄11：高中物理能力測試(高一最終測試)191-192
• 附錄12：高中物理能力測試(高二最終測試)192-193
• 致謝193-194

【參考文獻】

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本文編號：281626