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高中教学

当代科学探究对高中生科学本质观的影响论文

时间:2018/2/5 8:40:39   作者:小刁   来源:www.jiaoyulw.com   阅读:400   评论:0
内容摘要:  科学探求中包括科学本质,经过运用科学探求来提高学生科学本质观是科学本质教育中一种有效的方法,了解中学生科学本质观的现状,发现其间存在的问题,用实证研究的方法讨论科学探求对中学生科学本质观的影响,力求能对中学物理教育提出一些行之有用的教育策略。  1 教育形式的设计  学生单是...

  科学探求中包括科学本质,经过运用科学探求来提高学生科学本质观是科学本质教育中一种有效的方法,了解中学生科学本质观的现状,发现其间存在的问题,用实证研究的方法讨论科学探求对中学生科学本质观的影响,力求能对中学物理教育提出一些行之有用的教育策略。


  1 教育形式的设计

  学生单是从“做科学”和探求活动的过程中了解科学本质和科学探求是比较困难的,教师应该选用特别的方法帮助学生反思探求活动,这是学生了解科学本质和科学探求的一种途径,笔者设计了如下教育形式:科学探求(教育)―反思(其间的科学本质内容)―明示(科学本质内容)。

  以“磁感应强度”教育内容设计为例,科学探求过程如下。
 
  提出问题:研究磁场的强弱―设计试验方案―控制相关变量―进行试验探求―分析试验定论―比值定义磁场的强弱(B)。
  
  科学本质教育内容:在科学探求的过程中以及科学知识建立的过程中,都离不开研究者的紧密逻辑并赋有发明性的思维。

  反思环节:

  教师:我们回想一下,我们这次探求的详细过程是怎样的?

  学生:提出问题―猜测假设―拟定方案―设计试验―进行试验―数据分析―解说成果等等。

  教师:对!这就是科学探求的一个详细的过程,是不是每次探求都要阅历这么一个过程呢?这个过程是不是固定的呢?

  学生:不一定!

  教师:我们进行试验时运用了什么样的研究方法呢?

  学生:控制变量法。

  教师明示:是的。物理学的思维和研究方法是在物理学的展开过程中物理学家逐步探索、积累、概括、总结出来的。但并非任何一种方法过程都能够适用于各种科学探求中,也并非每个研究过程都要阅历以上的每个过程,科学研究的途径是多样的,不仅包括逻辑推理和试验的方法,还包括联想、幻想等发明性思维方法,并且同一个问题也可用不同的方法来处理,终究能够得到相同的成果。探求的成果与科学家的发明性和片面认识也是分不开的,科学知识是人类智力的发明,科学研究的整个过程需要人类丰富的想象力和创造力。

  2 研究目标

  本次试验所有被试目标都是南京市金陵中学的学生,选择高一、高二及高三共17个班774位学生进行测量,回收有用问卷735份。在科学探求对学生科学本质观影响的试验中,选择高二(2)班学生作为试验班,高二(10)班学生作为对照班。

  3 量表的选择

  本研究运用的查询量表――《了解科学及科学探求本质量表》是在美国拉萨尔大学的梁玲博士2005年开发的量表SUSSI的基础上改编的。其间包括6个方面的本质内容,分别是:相对性,科学规律与科学理论,社会文明对科学研究的影响,想象力和创造力,查询成果的特征,科学研究的过程。

  量表共有3个部分,分别是24道选择题、6道敞开题以及被试目标的布景材料。问卷选用五等级计分法,最高分为5分,最低分为l分。研究过程中对问卷进行了信度测量,得到量表的内涵一致性Alpha=0.7528,说明问卷全体具有比较好的内涵一致性。本量表已在国内外许多关于学生及教师科学本质观的测验研究中得到广泛运用,具有较高的效度。

  4 高中生科学本质观现状的查询

  在本次研究中总共发放《了解科学及科学探求本质量表》问卷774份,选择高一、高二、高三17个班级的学生作为研究目标进行查询,回收有用问卷735份。研究首要对学生在量表中的得分进行量化分析,量表总分为120分,总量表得分80分、分量表得分13.5分为中心分数,得分超越中心分数就代表对科学本质有一定的了解。[1]表1分别是高一、高二及高三学生在总量表和各个量表上得分的平均值以及标准差的状况。

  能够看出,各年级学生总分的平均值都超越了80分。经过对许多问卷的分析,其间不乏科学本质观十分明晰的学生。而经过比照,我们也能够看到高一至高三年级学生科学本质观的差异:高二、高三学生与高一学生比较,科学本质观有所提高,而高三年级学生比高二年级学生的科学本质观稍微下降。

  在“科学规律与科学理论”的分量表得分中,平均分最高的是高二年级的11.59分,其次是高三年级得到11.56分,第三是高一年级的11.1分,我们能够发现该分量表的得分明显偏低。
 
  在“相对性”“社会和文明对科学影响”“科学研究的过程”三个项目中,得分最高的是高二年级,其次是高三年级,最低的是高一年级。结合访谈发现,大部分学生能认识到科学理论的改变,如“科学理论会改变,如日心提到地心说”等等。大部分学生以为社会文明对科学研究存在很大影响,如“中国古代封建社会对科学提高就有阻止”等等。许多学生在访谈中以为存在科学家通用的科学研究程序,不过也有一些学生以为科学研究程序并不总是适用的等等。
  
  在“想象力和创造力对科学研究的影响”“查询成果的特征”两个项目中,高一、高二、高三是逐级提高的。结合访谈发现,大部分学生以为想象力和创造力对科学研究有较大影响,如“广义相对论对引力场、质能联系的阐释即有想象力与创造力的影响”。部分学生以为对同一事情不同科学家的查询成果可能有所不同,还有部分学生以为查询成果是客观的,如“有很小的不同,查询成果是客观的”“可能有不同,因为科学家是客观的”。

  5 教育试验关于学生科学本质观的影响

  试验班和对照班一起进行前后测,我们对对照班进行前后测并计算得分,然后进行了对照班被试前后测得分配对样本t查验。查验的成果:无论是总量表的得分仍是各分量表的得分,其查验成果[Sig. (2-tailed)]均大于0.05,说明对照班被试学生在前后测中没有表现出明显性的差异。

  5.1 试验班学生前后测得分状况

  在试验教育之前对试验班经过《了解科学及科学探求本质量表》进行前测,选择一些学生进行单个访谈,全面了解学生的科学本质认识,之后对试验班进行“科学探求―反思―明示”教育形式融入科学探求的物理课程教育。在为期三个月的教育试验结束后,再次对其进行后测,并一起再次选择学生进行单个访谈,了解其科学本质观的现状与改变状况,得分成果如表2所示。

  从表中能够看出,“相对性”“科学规律与理论”“社会与文明”以及“想象力与创造力”分量表的得分有所增加,“查询成果”及“研究方法”分量表得分略有下降。

  表3显现的是试验班被试前后测得分配对样本t查验的成果。由此表能够看出,经过配对样本t查验,“相对性”分量表查验成果[Sig. (2-tailed)]为0.046(<0.05),存在比较明显的差异,可是其他各分量表的查验成果[Sig. (2-tailed)]均大于0.05,这说明在前后测的得分比照中无论是增加仍是减少都没有明显性的含义。

  5.2 学生前后测状况柱状图分析

  为了使前后测状况愈加一望而知,我们做了试验班学生前后测状况柱状图,图1是试验班学生前后测状况的柱状图,图2是试验班学生前后测状况的扩大柱状图,由图1及图2能够看出“相对性”“科学规律与理论”“社会与文明”以及“想象力与创造力”分量表的得分有所增加,“查询成果”及“研究方法”分量表得分略有下降。总分增加了1.75分,增加份额为2.1%,与对照班的增加份额0.07%比较,增加明显。

  6 结 论

  (1)经过对南京市金陵中学高一至高三年级中774位同学进行查询,成果表明,高中生对科学本质具有一定程度的认识。

  (2)对高一、高二及高三三个年级学生科学本质测验成果进行比照,能够发现,高二年级学生的科学本质观略高于高三年级学生,高二、高三两个年级学生的科学本质观高于高一年级学生。

  (3)经过对试验班进行一段时间的显性的科学本质教育发现,融入科学探求的物理教育关于学生在“科学理论的相对性”方面的认识起到改善作用,可是并未使学生的全体科学本质观达到明显的改变。

  根据以上研究,笔者以为学生科学本质观的构成是一个经过平常学习稳步构建的过程,是一个长时间且复杂的过程,学生关于科学本质的认识并非是线性的增强过程,可能会出现因为认知抵触或外界影响而引起的螺旋式提高。

  7 反思

  7.1 存在的问题

  教育试验中的教育内容悉数来自于经典物理,这对学生构成当代达到一致的科学本质认识存在一定困难。本次教育试验持续时间较短,期间学生因为小高考压力大,试验时间受到一定的约束,因为课程发展的需要,整个过程中学生自己动手参加探求的机会不多,大多探求试验属于课堂演示试验,这可能是教育试验作用不明显的一个重要原因。

  7.2 注重科学探求在物理课程中的运用

  尽管本试验中经过科学探求并未明显改善学生的科学本质认识,但这并不能否定科学探求的重要性。在教育试验发展过程中,试验探求的展开使学生关于试验的认识由之前的简单演示到参加设计,这极大地丰富了学生的试验认识,实在提高了试验能力;其次,理论探求的展开关于学生思维能力的提高也是很有帮助的。


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