高中生化学模型认识观评估框架及其应用

      一、研究方法

      （一）研究工具

      模型认识观是关于模型和模型本质的基本观点[1]，化学模型认识观是模型认知观的下位概念，即关于化学模型性质、目的等的认识和观点。不同研究者在化学模型认识观具体内容的阐述和划分上有所不同，本研究主要以Schwarz等人在“元模型知识”测评中构建的评估框架[1]为参考，将化学模型认识观分为“模型本质”“建模本质”“模型评估与修正”“模型目的”4个维度，并对这4个一级维度再进一步划分为10个二级维度。

      为保证测评内容的全面性及命题的针对性，本研究结合Treagust[2]、邱美虹[3]的研究框架对二级维度中的部分内容进行增减，形成具有化学学科特色的模型认识观评估框架，并编制四点式（选项包括“非常同意”“比较同意”“不太同意”“非常不同意”4个等级，评分时依次记为4分、3分、2分、1分）化学模型认识观调查问卷。框架内容及对应试卷题号如表1所示。

      

      通过预测试对化学模型认识观调查问卷的质量进行检验。总量表α系数为0.931，4个一级维度对应的分量表α系数分别为0.885，0.73，0.715，0.897，说明问卷信度较高。问卷KMO值为0.779，p＜0.01，说明该问卷有较好的结构效度。由此看来，该化学模型认识观调查问卷质量良好，能够用于大样本施测。

      （二）研究对象

      研究对象选自西安市2所示范性高中，每所学校各抽取3个年级、6个理科班，一共抽取了626名学生，得到有效样本614份，具体情况见表2。每个年级的2个理科班均包括1个实验班和1个普通班，以保证被试具有较好的层次分布。

      

      （三）数据收集与分析

      为保证被试作答的独立性和有效性，研究者要求被试在规定时间内完成作答并及时回收试卷。本次研究采用等级赋分法进行各项目评分，将被试在各项目上的得分录入Excel中作为本研究的数据来源，利用SPSS25.0软件进行统计分析。

      二、研究结果

      （一）总体得分情况

      表3记录了所有被试在4个一级维度和10个二级维度上的平均得分情况。4个一级维度的平均得分为3.087～3.415分，表明被试关于化学模型本质认识观4个维度的理解均处于中上水平，同时“模型目的”和“建模本质”2个维度的平均得分明显高于“模型本质”和“模型评估与修正”维度（如图1），说明学生对前2个维度的认识更加清楚。

      

      具体来说，在“模型本质”的5个二级维度中，学生在“模型的构造性质”和“多个模型”2个维度上的平均分低于3分，分别为2.747分和2.882分，说明学生对“化学模型是否代表绝对现实”和“同一化学对象或现象是否可以有不同的模型”存在疑问甚至有着错误认知；在“建模本质”的2个二级维度中，学生在“建模过程”和“改变模型”的平均分为3.342分和3.423分，表现良好；在“模型评估与修正”的2个二级维度中，学生在“模型修正”上的平均分为2.947分，说明学生对于“什么情况下需要修正化学模型”存在模糊认知；在“模型目的”维度上平均分较高，为3.415分，说明学生对化学模型的作用、功能等有较好的理解。结合标准差值（0.311～0.528），表明被试在模型认识观4个维度上的表现具有一定的相似性，分散程度小。

      

      （二）不同年级学生得分情况

      高中3个年级学生在化学模型认识观4个一级维度上的表现如图2所示。在“模型评估与修正”和“模型目的”2个维度中，学生平均得分随年级逐步增高；在“模型本质”和“建模本质”2个维度中，高二、高三年级学生表现均优于高一年级，而高二、高三两个年级学生的平均得分出现了细微的转折。由柱状图可以看出，在化学模型认识观4个一级维度上，各个年级之间学生的得分差距较小，经差异性检验得知，不同年级学生在4个一级维度上的得分均不存在显著差异（p＞0.05）。

      

      为进一步探究不同年级学生化学模型认识观发展的具体情况，本研究对3个年级学生在化学模型认识观二级维度上的得分进行统计分析，结果如表4所示。

      在化学模型认识观的10个二级维度中，学生在“模型的种类和模型的属性”“模型内容”“模型标准”“模型的目的”4个维度的平均值随年级依次上升；在“多个模型”“模型的局限性和可变性”“建模过程”“改变模型”“模型修正”5个维度上，高二学生平均得分略高于高三学生；在“模型的构造性质”这一维度上，高一学生优于高二、高三学生，出现了逆转，不过分数相差甚小。