SCI论文（www.lunwensci.com）
摘 要：物理实验是高中物理教学的重要组成部分，物理实验中的科学方法更是高中物理实验课程的重要内容。学生对高中物理实验 中的科学方法掌握情况如何，需要给予评价反馈。我国现阶段对高中物理实验中的科学方法的测评研究存在空白，关于高中物理 实验中的科学方法测评理论以及测评框架体系亟须完善。本文笔者以等效替代法为例，尝试开发一个合理的测量工具，用于测评 理科学生对物理实验中的科学方法认知水平，为我国高中物理实验中的科学方法测评研究做出探索，以此推进高中物理实验中的 科学方法教育。
关键词：物理实验,科学方法,认知水平,测量与评价,等效替代法
物理是一门跟实验相互联系的学 科。《普通高中物理课程标准(实验 稿)》中指明：“实验教学是物理教学 的重要组成部分，是落实物理课程标 准、全面提高学生科学素养的重要途 径。”如今的一线实验课堂教学中，由 于没有明确规定实验中的科学方法教 学目标，学生对物理实验中的科学方 法的认知水平层次没有有效地反馈给 教师，教师在实验教学过程中很难有 效地进行科学方法教育。要想开发一 个对物理实验中的科学方法认知水平 的测量工具，要先从理论研究到开发 测量工具，最后到对开发工具有效性 进行重复检验。本文以等效替代法为 例，谈谈对物理实验中的科学方法认 知水平的测评研究。
一、高中学生对物理实验中的科 学方法认知水平
认知目标是评价活动的主要依 据。我国 2003 年颁布的《普通高中物 理课程标准(实验稿)》中将认知性目 标界定为四个水平，分别为：了解、 认识、理解、应用。而布卢姆在《布卢 姆教育目标分类学(修订版)》中将认 知领域的教育目标划分为：记忆 / 回忆、理解、应用、分析、评价、创造。 参照以上理论，本文将科学方法的认知 目标制定为从低到高的四个层次：了 解、理解、应用、综合应用(见表 1)。
二、高中物理实验中的科学方法 认知水平的测评框架
本文选择等效替代法作为测评内容。根据高中物理实验中的科学方法、 教育目标和高中理科学生对物理实验 中的科学方法的认知水平，搭建以下 高中物理实验中的科学方法认知水平 的测评框架(见图 1)。
三、高中理科学生对物理实验科 学方法认知水平的测量工具开发
本文以等效替代法为测评内容， 根据搭建的测评框架中的认知维度， 编制与认知维度层次相对应的测量试 题，通过两轮试测和修订后，将测试 得到的数据结果用 SPSS19.0 进行分 析，根据分析结果对测量工具进行完 善，最后将测量试题组编成一份正式的 试卷。下面是测量工具的测试题介绍。
(一)了解层次试题
了解层次具体的表现形式为回忆 / 再认。本层次对应的试题的考查要求 为通过学生学习中经历过的科学方法 的使用过程，来唤醒学生头脑中关于 此科学方法的记忆。在熟悉的情境， 足够的方法内容的提醒，考查学生能 否将科学方法的名称从记忆中准确提 取出来。
样题 1. 某同学做“验证力的平 行四边形定则”的实验情况如图所示， 其中 A为固定橡皮条的图钉，O为橡 皮条与细绳的结点，OB 和 OC 为细 绳。图乙是在白纸上根据实验结果画 出的图，本实验采用的科学方法是 ( )
A. 理想实验法
B. 等效替代法
C. 控制变量法
D. 建立物理模型法
(二)理解层次试题
“理解”层次具体表现为描述和 说明。本层次需要学生能够熟悉物理 实验中说明应用科学方法的关键点。 考查学生是否能在熟悉的物理实验情 境中清楚科学方法的使用过程。
样题 2. 做“探究力的平行四边形 定则”的实验，如图所示，两个弹簧 测力计分别钩住细绳套，互成角度拉橡皮条使之伸长，到达某一位置 O 时需记下、 ， 描 下 ， 再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡 皮条拉长，使结点到达位置 ， 再记下 。
(三)应用层次试题
“应用”认知层次与“理解”认 知层次最主要的区别是科学方法的运 用，“应用”是可以用物理实验中的科 学方法设计实验，具体表现形式为分 析 / 整合。本层次对应的测试题中的 情境对学生来说是熟悉的物理实验情 境，考查要求为，学生要在熟悉的物 理实验情境中找出设计实验的科学方 法，然后进行实验设计和验证。在评 价学生时一定注意，只要学生选择的 物理实验中的科学方法有理有据，实 验设计合情合理，涉及了科学方法的 本质，就可以判断学生掌握了此科学 方法。
样题 3. 在“探究力的平行四边 形定则”的实验中：
(1) 其中的两个实验步骤分别是：
A. 在水平放置的方木板上固定一张白纸，用图钉把橡皮条的一端固 定在方木板上，另一端拴上两个绳套， 通过细绳同时用两个弹簧测力计(弹 簧测力计与方木板平面平行)互成角 度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到 达某一位置 O 点，在白纸上用铅笔记 下 O 点的位置，读出两个弹簧测力计 的示数 F1 和 F2.
B. 只用一只弹簧测力计，通过细 绳拉橡皮条，使它的伸长量与两个弹 簧测力计拉时相同，读出此时弹簧测力计的示数 F′，记下细绳的方向。请填出以上步骤中空白的地方 并指出步骤中的错误或疏漏：A 中 是 ;B 中是 。
(2)在实验中，如果只将细绳换 成橡皮筋，其他步骤没有改变，那么 实验结果 (填“会”或“不 会”)发生变化。
(四)综合应用层次试题
“综合应用”比“应用”高一个 层次的最重要的原因，是该层次的测 试题是建立在陌生的实验情境或生活 情境的基础上，面对陌生的实验情境， 需要学生自行发现实验中的问题并找 出解决方法，从而设计出最优的实验 方法进行验证。 达到此水平， 才是 对物理实验中科学方法真正的综合应 用。
样题 4. “曹冲称象”在中国几 乎是妇孺皆知的故事。请用物理学中 “等效替代的思想”简述“曹冲称象” 的实验步骤和结论。
(五)测量评分指标(见表 2)
四、高中学生对物理实验中的科 学方法认知水平的现状
(一)测试对象和方法
研究对象分别从广州市某两所重 点中学中各抽取一个重点班和一个普 通班的高二学生。发放测试卷 428 份， 收回 423 份，剔除无效试卷 13 份，最 后得到有效试卷 410 份，被试组 277 名男生、133 名女生。在该校中以班 级为单位进行集体测试。采用纸笔测试，测试时间是 15 分钟。
(二)测量数据的质量分析
1. 测量数据的信度分析
利用 SPSS19.0 对测量结果进行 分析，正式的高中学生对物理实验科 学方法认知水平的测量工具的内部一 致性 Cronbach’s Alpha 系数 α 值为 0.905.信度分析结果如表 3 所示，说 明修订后的正式测量工具中测试题的 编制具有较高的可信度。
2. 测量数据的效度分析
采用 SPSS19.0 研究测量工具的 结构效度。对应物理实验中的科学方 法组成题目小组进行分析，分析结果 表明整个模型拟和很好，近似误差均 方根 <0.01.拟和优度指数、非范拟和 指数、比较拟和指数大于 0.90.结果表 明本测量工具具有非常好的结构效度。
3. 测量数据的区分度分析
运用独立样本 t检验高分组(占 总人数的 27%)和低分组(占总人数 的 27%)在每题上差异显著性分析。 分析结果如表 4 所示，全部 4 个项目 的 Sig. 值均小于 0.05.表明正式测 量工具具有较好的区分度。
(三)测试结果分析
1. 总体测试结果分析
将测试分数经过权重赋分后，经 过对测试卷的总体统计后发现，被试 学生的物理实验中“等效替代法”认 知水平的测试平均分为 56.9 分，若按 照 100 分制 60 分为合格线，高中学生 对实验中的科学方法认知水平测试成 绩是不及格的。可见高中学生对高中 物理实验中“等效替代法”没有予以 重视和学习(如图 2)。
2. 各分数段频数和百分比分析
将重点班和普通班各分数段人数 进一步对比，统计情况如图 3.
上图中的数据显示，重点班的图 线峰值向高分段偏移。结果表明，重 点班学生对实验中“等效替代法”认 知水平高于普通班。
3. 物理实验中的科学方法的认知 水平与物理成绩的相关性检验
取学生上学期物理平时测验及两 次考试的平均分作为学生的物理成绩， 与本次物理实验中的“等效替代法” 的认知水平进行相关性检验，检验结 果如表 5.
从上述数据分析可知：物理成 绩和实验中“等效替代法”的认知 水平之间的相关系数为 0.206.样本含量为 410.在 H0 ：p=0 原假设下， 观测得到的显著性水平分别为 0.016 (<0.05)，故拒绝原假设。因此，高 中学生对物理实验中“等效替代法” 的认知水平与物理成绩呈显著性相关。
五、小结和讨论
(1)对本测量工具的信度效度进 行检验分析，本研究编制的测量工具 内部一致性较好，结构效度较好，测 量工具具有较高的可信度与效度。(2) 高中学生物理学习成绩与其物理实验 中的科学方法的认知水平是会相互影 响的，说明实验中的科学方法的认知水 平渗透到了学生的物理学习能力中。 要想提高学生物理成绩，必须对物理 实验中的科学方法加以重视。(3)物 理实验中的科学方法的测评有助于促 进教师与学生的发展，科学方法测评 需要学生和教师关注新的物理情境， 这就会促使教师关注物理教学中、物 理实验中以及生活中科学方法的使用。 同样在教学、生活中也会更多地去尝试 使用科学方法。这样将形成一个良性的 循环，促进教师的专业素质发展。同 样，科学方法测评有利于促进学生的发 展。在科学方法测评试题中会创设新的 情境，每做一道科学方法测试题学生 都会独立解决一个新的问题。久而久 之会增强学生解决问题的信心和勇气， 增强其应用科学方法解决问题的能力。
参考文献：
[1] 中华人民共和国教育部 . 义务 教育物理课程标准 (2011 年版 )[S]. 北 京 : 北京师范大学出版社 ,2012.
[2] 邢红军 , 陈清梅 . 从知识中心 到方法中心 : 科学教育理论的重要转 变 [J]. 首都师范大学学报 ( 自然科学 版 ),2011(06).
[3] 姚瑞庆 . 高中物理实验教学存 在的问题与建议 [J]. 中国现代教育装 备 ,2012(05).
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/54779.html
