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。