高中生科学推理能力测评工具开发初步研究 ——以物理学科情境为例

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我国《普通高中物理课程标准(2017年版)》提出物理学科核心素养包含“物理观念”“科学思维”“科学探究”和“科学态度与责任”四个方面。并且将“科学推理”作为“科学思维”的要素之一,强调了科学推理能力对物理学科的重要作用。对“科学推理能力”进行测量是对其进行研究的一项基础性工作,但目前国内外教育领域对“科学推理能力”的测量大多采用LCTSR科学推理量表,没有深入到各个学科领域。因此,本研究立足于高中物理开发了科学推理能力的测评工具。主要研究工作如下:首先,本文结合多领域多学者的探讨,界定了“科学推理能力”的内涵,强调的是个体依据科学事实进行推理,进而做出解释或得到结论的能力。在此基础上,基于Lawson科学推理课堂测验和《普通高中物理课程标准(2017年版)》构建物理学科情境下的科学推理能力测评框架:将科学推理能力分为四个维度,包括守恒推理维度、比例推理维度、控制变量推理维度和假设演绎推理维度;又根据推理的复杂程度将每个维度划分为1、2、3和4四个水平。其次,基于能力测评框架开发科学推理能力测评工具,并采用双层选择题的形式测量学生的科学推理能力。在试题初步编制完成之后,结合学科专家、一线教师以及学生本身的反馈意见不断地对测评工具进行修改得到预测卷。随机抽取一定样本进行预测调查,结合Rasch模型利用Winsteps软件对预测结果进行质量检验并利用反馈信息对项目进行修正,最终形成用于正式测评的、质量合格的科学推理能力测评工具。再次,利用新开发的测评工具考察高中学生科学推理能力的发展现状。利用SPSS软件对结果进行数据统计和分析,发现大部分被试的科学推理能力处于中等偏下的水平。此外性别、家庭资本以及学生物理学习成绩等因素均会对学生科学推理能力产生影响。科学推理能力对科学学习和学生素养发展具有重要意义,本论文围绕这一关键概念,以理论研究为基础,展开了测评研究和影响因素研究,获得了丰富的实证数据结果,达成了预期的研究目标。本研究为科学推理能力测评与诊断做出了一些有益的尝试,间接地为提升学生科学推理能力、促进科学学习提供了支持,也为改进教师的教学实践提供了依据和方向。
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