中学生在科学实验探究活动中提出问题的初步研究

摘要

科学探究指的是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。科学探究也指的是学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。科学探究既是一种重要的教学方式,也是学生的学习内容之一。科学开始于问题,科学探究正是紧紧围绕问题来展开并逐渐深入下去的。本研究主要借鉴科学哲学中王习胜对问题结构的分析,将中学生提出问题的结构分为三个基本要素：即问题的指向、问题的疑项以及问题的解答域。同时,科学问题的预设,就主要负载于问题的指向和解答域要素之上,包括科学问题的指向预设和科学问题的解答域预设。本研究的研究内容为：(1)学生提出问题的文字表征分析；(2)学生提出问题的数量分析；(3)分析学生提出问题的指向；(4)分析产生错误指向预设的原因及其对解决问题的影响；(5)分析学生提出问题的解答域及解答域预设对问题解决的影响。本研究在前人的研究基础上,以四川省隆昌县第七中学初三年级40名学生作为被试,以广西师范大学兴华科学教育团队设计的“怪坡”装置为探究任务,采用让学生进行科学探究和临床访谈的方法,借鉴科学哲学中关于“科学问题”的研究成果,从问题结构的角度,对中学生在科学实验探究活动中提出问题的数量和质量等方面进行较深入的研究,从而为学生的提出问题以及科学探究能力的进一步研究打下一定的理论和实践基础。本研究得出的主要结论如下：1.在本次科学实验探究活动中,学生对所提出问题的文字表征主要存在以下三个方面不足：(1)用词不准确。(2)语义表达含糊不清。(3)不能准确地表征出探究活动所隐含的规律。2.在本次科学实验探究活动中,40名学生共提出190个问题。男生提出97个问题,占问题总数的51.1℅,平均提问5.11个。女生提出93个问题,占问题总数的48.9℅,平均提问4.43个。从提出问题数量上来讲,男生提问平均个数略高于女生。每位学生提出问题最多有10个,最少有1个,平均提问数量为4.75个；有30名学生提问数量在3~6个之间,占总人数的75℅,这表明大部分学生提出问题数量在3~6个。在本次科学实验探究活动中,40名初三学生提出问题的数量与物理学业成绩之间的皮尔逊积差相关相关系数为-0.042(p=0.79>；0.05),没有显著相关。3.在学生提出的190个问题当中,频数大于等于3的问题指向有十一个指向内容。反映出学生在科学实验探究活动中思维活跃,勇于探索。对于“问题指向二”,即指向“偏转现象与磁铁、磁性、磁场或地磁场等的关系”,我们认为这指向了本实验探究中问题的核心。在190个问题中,“问题指向二”的频数为22,占问题总数的11.6℅；在这属于“问题指向二”的22个问题中,男生提问频数为17,占77.3℅,女生提问频数为5,占22.7℅。男生提问频数明显多于女生提问频数。4.40名初三学生总共提出190个问题,其中有25个问题的指向预设出现错误,占问题总数的13.2%。在25个错误的问题指向预设中,男生提出12个,占48%,女生提出13个,占52%。学生提出问题的错误指向预设共有16种类型。学生提出25个错误问题指向预设,主要有以下三种原因：(1)学生在科学实验探究活动中,提出假说或观点之后没有积极去寻找证据来支持或反驳自己的假说,提出假说或观点非常草率,只能算作一种随意的猜想,没有意识到证据在科学探究中的重要性。其中,在25个错误指向预设中,有18个属于这种情况,占72%。(2)在面临现象与原有假说(观点或结论)相矛盾的时候,学生没有用新的现象去修正或推翻自己原有假说(观点或结论),只是感觉非常困惑。其中,在25个错误指向预设中,有3个属于这种情况,占12%。(3)学生的知识性的错误。其中,在25个错误指向预设分析当中,有4个属于这种情况,占16%。5.通过分析学生提出问题的解答域预设,进一步证实了张红霞的观点：封闭性的科学问题往往产生于开放性问题之后,学生提出的问题中往往蕴含着某种假说,而且会进一步激发学生提出更多的问题。最后,本文对本研究进行了反思,并根据所得出的研究结论,为科学探究式教学提出了一些参考性的建议。

目录

摘要

Abstract

一、引言

（一） 研究背景及意义

（二） 相关概念的界定

1. 对问题的界定

2. 对科学问题的界定

3. 对问题结构的界定

4. 对科学问题结构的界定

二、相关理论与研究综述

（一） 相关科学哲学理论

1. 科学问题的结构

2. 科学问题的预设对科学研究的影响

（二） 相关教育心理学理论

1. 皮亚杰的发生认识论

2. 建构主义学习理论

3. 维果茨基最近发展区理论

4. 布鲁纳的认知—发现学习理论

（三） 相关研究综述

1. 学生课堂提问的功能研究

2. 影响学生提问的因素研究

3. 促进学生课堂提问的策略研究

4. 提出问题的能力研究

5. 提出问题的其它研究

6. 文献评述

三、研究设计

（一） 研究内容

（二） 被试的选取

（三） 研究方法、工具和程序

四、数据处理、分析和讨论

（一） 学生提出问题的文字表征分析

（二） 学生提出问题的数量分析

1. 男、女生提出问题的数量比较分析

2. 学生提出问题数量的频数分析

3. 学生提出问题的数量与物理学业成绩的相关分析

（三） 学生提出问题的问题指向分析

1. 问题指向的内容

2. 问题指向的频数及百分比分析

3. 男女生问题指向的差异分析

（四） 学生提出问题的错误指向预设分析

1. 学生提出问题中错误指向预设的数量分析

2. 学生提出问题中错误指向预设的原因分析

3. 学生提出问题中错误指向预设对实验探究的影响

（五） 学生提出问题的解答域预设分析

五、研究结论和教学建议

六、反思

七、参考文献

八、附录

致谢