基于电学发展史高中生欧姆定律形成的测评研究

摘要

物理学作为一门自然科学,其物理概念和规律的形成及掌握是学生构建物理知识体系的基础。物理概念和规律形成时所蕴含的内容与新课标所提倡培养学生核心素养有着密切的联系,在高中物理教育教学中,教师们也越来越注重学生概念和规律形成的教学。本研究主要基于电学发展史挖掘欧姆定律形成的材料,对材料进行选编加工后,设计出欧姆定律形成测试卷,利用测试卷对学生进行欧姆定律形成的测评研究。通过对测试成绩进行统计和分析,从中了解被测学生欧姆定律形成的水平,核心素养的基本达成情况,分析干扰学生欧姆定律形成的因素,并为促进学生欧姆定律的形成提供参考策略。本论文采用文献研究、专家咨询、调查研究和统计分析等研究方法,主要开展以下四部分的研究工作:第一部分,欧姆定律形成材料的选编。分别以“欧姆定律形成的时间先后”和“欧姆定律形成的知识主题”为线索对欧姆定律发展过程材料进行编排、整理及加工,得到以发展史为背景的欧姆定律形成材料。第二部分,欧姆定律形成测试卷的设计。依据“三层级九水平”概念和规律形成水平框架,制定出欧姆定律形成水平赋分量表和测试卷双向细目表,以此为基础设计欧姆定律形成测试卷的初稿。根据专家评估后反馈的意见对初稿进行修改和完善,然后测试卷经“课程实施的调查模式”(简称“SEC模式”)分析得到一致性系数P=0.855,表明欧姆定律形成测试卷与欧姆定律形成过程材料在内容主题和形成水平上有较好的一致性,因此该测试卷可用来进行实践测评研究。第三部分,欧姆定律形成的实践测评研究及数据分析。实践测试以广西4个地区5所高中(南宁A校、柳州B校、钦州C校和D校、玉林E校)共706个有效样本为研究对象,其中A校和E校包含高二、高三年级,B校仅包含高一年级,C校和D校仅包含高二年级。调查结束后借助SPSS27.0软件和Excel表格对样本数据进行统计描述和分析,发现测试卷整体难度系数为0.690,难度适中,且测试题具有显著的差异性和相关性,测试的结论有:(1)全部被测学生的平均分为42.10,是满分61分的69.02%,学生欧姆定律形成的平均水平良好。总体标准差是11.520,其差异系数为27.36%(正常范围5%～35%),表明总体的离散程度处于中等偏大。从欧姆定律形成各层级达成人数的比例上看,达到“知道”层级的人数占总人数的99.86%,“理解”层级为80.45%,“能做”层级为54.11%,三层级的人数占比呈递减分布。以标准分数对不同学生团体(年级、学校、性别)进行差异性分析:从不同年级上看,高三年级欧姆定律形成各层级的标准分数最高,高一年级的最低,说明欧姆定律形成水平高三年级最好,高一年级较差,结果符合所了解的样本实际学习情况。从4所学校高二年级上看,A校学生欧姆定律形成各层级的标准分为“知道”0.3192、“理解”0.4354、“能做”0.2096,都高于其它三所学校;从不同性别上看,男生欧姆定律形成三个层级的标准分数都大于女生的标准分数,说明男生欧姆定律形成水平要比女生的要好,但两者之间的差距不是很大。(2)本次测评的题目涉及“物理观念”、“科学思维”、“科学探究”3个核心素养的测量,这3个物理核心素养的达成人数比例都在70%以上,初步反映出测评对象的核心素养发展较好。(3)通过分析测试卷中各题的错误选项,发现干扰学生欧姆定律形成的因素有“知识迁移不强”、“信息整合不当”和“概念混淆不清”等7个。从全部被测学生中对选择这些错误选项的人数比例进行分析,可知干扰学生欧姆定律形成的最大因素是“知识迁移不强”,受干扰人数占比为45.04%。(4)根据前面的研究分析,结合实际情况,提出5点促进高中生欧姆定律形成的策略:(1)整合规律形成信息,提取规律形成的关键;(2)加强新旧知识联系,提高类比推理能力;(3)重视实验探究和数据处理的过程;(4)巧妙运用数学方法解析物理规律;(5)学会对欧姆定律进行运用和拓展,使知识得到迁移。第四部分,根据测试卷及规律形成的过程设计了对测试卷理解以及影响规律形成因素的调查问卷,对全部测试学生进行调查。按李克特五级量表赋分,在非智力维度上,平均得分从高到低排序是:学生因素>家庭背景>教师因素,粗略地反映出这3个因素对学生规律形成影响程度大小的先后顺序。在智力维度的“识别”、“提取”、“领会”等9个水平中,各水平平均得分均大于3,表明学生对这9个水平的题目内容总体上持“一般符合”及以上的认可度。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及现状

1.1.1 研究背景

1.1.2 国内外研究现状

1.2 研究的目的与意义

1.2.1 研究的目的

1.2.2 研究的意义

1.3 研究的方法与思路

1.3.1 研究的方法

1.3.2 研究的思路

1.4 研究的主要创新点

2 相关概念的界定与理论基础

2.1 概念界定

2.1.1 物理概念和物理规律

2.1.2 物理概念形成和物理规律形成

2.2 理论基础

2.2.1 教育重演理论

2.2.2 物理概念形成的理论

2.2.3 布鲁姆教育目标分类理论

2.2.4 一致性理论

3 欧姆定律形成材料的选编

3.1 欧姆定律形成材料的选编原则

3.2 以欧姆定律形成的时间先后编排

3.3 以欧姆定律形成的知识内容整理

3.4 欧姆定律形成材料的加工处理

3.5 欧姆定律形成材料的确定

3.6 本章小结

4 欧姆定律形成测试卷的设计

4.1 欧姆定律形成水平框架和赋分量表的确定

4.1.1 欧姆定律形成水平框架的由来

4.1.2 欧姆定律形成水平赋分量表的制定

4.2 欧姆定律形成测试卷的设计基础

4.2.1 欧姆定律形成测试卷的设计原则

4.2.2 欧姆定律形成测试卷的设计流程

4.3 欧姆定律形成测试卷的构思

4.3.1 欧姆定律发展史材料的内容及编码

4.3.2 欧姆定律形成测试卷双向细目表的制定

4.3.3 欧姆定律形成测试卷的初稿

4.3.4 欧姆定律形成测试卷的修正

4.4 欧姆定律形成测试卷的分析

4.4.1 欧姆定律形成测试卷评分标准分析

4.4.2 测试卷中物理核心素养的考察分析

4.5 欧姆定律形成测试卷的一致性研究

4.6 欧姆定律形成测试卷的终稿

4.7 本章小结

5 欧姆定律形成实践测评研究及数据分析

5.1 欧姆定律形成测试的实施

5.1.1 测试的对象及其描述

5.1.2 测试的要求

5.2 测试结果的统计描述与分析

5.2.1 测试卷的总体描述

5.2.2 测试题的难度分析

5.2.3 测试题的区分度分析

5.2.4 测试题的相关性分析

5.3 高中生欧姆定律形成水平的分析

5.3.1 高中生欧姆定律形成水平的整体分析

5.3.2 不同团体下高中生欧姆定律形成水平的差异分析

5.4 核心素养达成情况分析

5.5 欧姆定律形成的干扰因素分析

5.5.1 干扰欧姆定律形成的主要因素

5.5.2 干扰欧姆定律形成的因素分析

5.6 促进高中生欧姆定律形成的策略

5.7 本章小结

6 欧姆定律形成测试卷测后调查问卷

6.1 欧姆定律形成测后调查问卷的设计

6.1.1 调查问卷设计的目的及原则

6.1.2 调查问卷设计的思路及成形

6.2 问卷调查的统计描述与分析

6.2.1 非智力维度影响因素分析

6.2.2 智力维度影响水平分析

6.3 本章小结

7 研究结论与展望

7.1 研究结论

7.2 研究不足与展望

参考文献

附录1 欧姆定律形成水平测试卷(答题卡)

附录2 专家基本信息表

附录3 概念形成测试卷测后情况调查