教师对学生自主学习支持与学生化学学习关系的实证研究_化学论文

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      一、问题的提出

      所谓教师自主支持（Autonomy Support）是指教师对学生自主性的支持程度。[1]研究表明当学生体验到较高程度的教师自主支持时，学生的潜能会被激发，学生的能力也会相应提高。[2-3]但国内针对教师自主支持对学生发展影响的研究主要集中在心理学研究领域，多探讨教师自主支持与学生的动机、效能感以及创造力的关系，极少有相关研究涉及教师自主支持对于学生学科学习的影响。[4-7]然而，促进学生化学学习和能力发展是基础化学教育追求的目标之一，化学学习应从哪些方面予以测评？学生感知到的教师自主支持是如何影响学生化学学习的？影响化学学习的哪些方面？影响到什么程度？对于这些问题目前尚缺乏充分的揭示与发现。本研究通过大样本调查和量化统计分析，探查学生感知到的教师的自主支持与其化学学习的相关性，对以上问题进行实证研究，并据研究结果提出若干教学建议。

      二、研究过程

      本研究立足探查学生感知到的教师自主支持与其化学学习的相关性，包含两大主要部分：（1）编制测评学生化学学习的工具；（2）测评学生的化学学习以及化学学习与学生感知到的教师自主支持之间的关系。具体过程与研究方法如下。

      （一）编制测评学生化学学习的工具

      1.建立化学学习测评框架

      在如何测评学生化学学习这一问题上，本研究首先仔细梳理了国内外近年来涉及化学学习评价的各种方法。如高考对化学学习的评价，国内近几年来由林崇德、胡卫平、裴新宁、司马兰、王后雄等学者相继提出和不断发展的“用化学学科能力评价学生学习”的方法[8-11]以及目前国际上最有影响力的各项科学学业测评研究（PISA、NAEP、TIMSS、APU）等。[12-14]分析以上研究，我们发现国际上倾向于从综合科学的角度研究化学学习的评价，在模拟真实生活与社会的情境下考查学生运用科学知识以及进行科学研究的能力，而目前国内相关研究大多从分学科的角度展开，对学科能力和学科学习缺乏系统考察；国外具有代表性的研究大多通过一系列实证工作，以求建立具有可操作性及高可靠性的能力测评框架，而国内目前相关研究则过于集中能力界定，思辨为主、实操性不足，且试题命制存在一定主观性，缺少大样本标准化的数据分析，未能对学生的不同表现进行详细的考察，因而也较难利用这类研究结果提出教学建议。

      鉴于此，本研究尝试借鉴目前在国际教育评价研究方面颇具影响力的PISA测试的能力框架体系，[15-16]以情境作为测评背景，从兴趣态度和学科能力两个方面来评价化学学习，进而构建我们自己的化学学习测评框架，该框架如下页图1所示。

      以上测评框架中设置化学学习测评情境主要是考虑对于化学学习的测评不能脱离化学知识或化学学习情境而独立存在，测评学生在具体情境中运用所学技能和概念知识分析和解决化学问题的能力可以改变传统考查技能或程序的记忆性考试方式，真正测评出学生化学学习水平。本研究选择包含“食品与健康”“环境与资源保护”“化学科学发展与化学史”等涉及个人、社会、环境等各个方面的真实情境来编制测评试题。

      

      测评框架中关于化学学科能力的内涵，我们借鉴PISA对科学能力的界定，结合化学学科自身特点分为“识别化学问题”“科学解释化学现象”“使用化学证据”三个方面。具体每个方面的能力细分如表1所示。

      

      在实际编制测评试题时除了上述能力以外，本研究也考虑到对化学学习具有特别意义和联系的认知过程中所包含的归纳/演绎推理、批判和整体思维、陈述的（如数据到表格和图表）转换、根据数据形成解释、模型思维、数学计算等在内的各项能力。

      该测评框架中的化学知识包括化学学科知识和与化学科学相关的知识两个范畴。化学学科知识主要包含本研究对象——高一年级学生在义务教育阶段和高中阶段已学的所有化学学科知识，同时也涵盖了少量物理、生物学科中与化学学科紧密相关的知识。但在具体选取知识点时尽量做到涉及的化学学科知识能代表最重要的化学科学概念和思想，并且要求知识的选择与所选取的情境具有高度贴合性，同时这些是日常生活中可能高频率使用的知识，如“水的性质与净化”“物质的微观组成与化学反应的微观本质”“酸雨的形成与危害”“化学反应的能量变化”等。而与化学科学相关的知识则又包含实验探究的知识、科学解释的知识以及社会中的科学与技术（STS）等。

      在化学学习的评价体系中引入关于态度和兴趣的测评是基于科学素养的多维建构要求以及我国现行化学课程标准中对于“情感态度与价值观”维度进行评价的要求。本研究所测查的化学态度包括“看待化学科学对于人类进步、经济、工业发展影响的态度”“看待化学科学对于环境影响的态度”“看待化学科学对于日常生活影响的态度”等。对于化学兴趣的测查包括“对探知未知的与化学相关问题的兴趣”“对参与思考、讨论化学相关议题的兴趣”等。

      在实际编制测评试题时，有关态度以及兴趣的问题都系统地与测试情境相关联，内嵌在情境性测试题中，以期获得更为真实的反馈。

      2.编制测评工具及工具的优化与成型

      制定好化学学习测评框架是开发化学学习测评工具的第一步。本研究深知传统测试是基于经典测量理论的，传统测试中研究者用被试的得分来定义其水平，用答对率定义题目难度。这使得传统测试难以克服测试工具依赖与样本依赖的问题。[17]

      为避免传统测试的缺陷，本研究借助丹麦数学家Rasch以项目反应测试理论为基础提出的Rasch模型编制工具试题。[17-19]Rasch模型能够估计测验项目之间、被试之间以及项目与被试之间的关系，可以在同一图形内使用等距单位来描述被试之间以及测验项目与被试之间的关系，可以在同一个图形中使用等距的单位描述被试个体和项目的潜在特质。笔者按以下步骤编制测试工具试题。

      （1）按照已经建立的化学测评框架和Rasch模型的要求编制试题（部分试题原创，部分为PISA2006、2009试题按适应被试情况进行修改）。

      （2）邀请化学教学专家及一线化学教师对编制的试题工具提出修改意见，请部分学生试做并提出相应意见，结合专家及师生意见做出初步修改。

      （3）选取具有代表性的被试学生南京市A高中高一两个班级共95人（其中男生50人，女生45人），使用编制的试题工具进行小样本测试。

      （4）使用Winsteps软件对所回收的小样本测试结果进行分析，结合Rasch模型要求考察试题的相关质量指标，对不符合要求的部分问题进行改编与修订。

      （5）使用修订后的测试工具进行二轮施测，被测学生为南京市B高中高一两个班共计75名学生，并用（4）的方法进一步检验、修订，使其符合Rasch模型的达标参数，形成具有一定信度、效度的成熟的测试工具，用于最终的大样本测试。

      最终成型的测试试题由“饮用水安全”“燃料与温室效应”“酸雨与雾霾”“燃素说的推翻”4个主题构成。每一主题均给出了由文字、图片、表格等组成的试题情境，然后结合情境设计化学试题，在“识别化学问题”“科学解释化学现象”“使用化学证据”三个能力维度考查学生综合的化学学科能力，且三个能力维度的题量以及所需测试时间基本相等，题型主要为建构反应题并辅以部分选择题，这些试题均采用等级计分法（0，1，2或0，2）计分。

      测查学生兴趣与态度的试题则全部内嵌在情境性测试题中，用于评价学生对于与情境有关的化学话题的兴趣、学生对于化学与社会关系的看法等。如，不是直接问学生是否对化学话题感兴趣，而是问“你对纯净水与矿泉水的差异”的兴趣是“没有”“少量”“中等”还是“高度”。测评学生对于化学话题兴趣的问题采用单项反应模式，以便减少学生回答时受到社会预期影响；测查学生对于化学科学态度的问题采用4级计分方式（A：非常同意、B：同意、C：反对、D：非常反对）。

      表2为本研究所编制的化学学习测评工具进行二轮测试后基于Rasch模型对测试样本数据整体参数的统计分析。

      

      结果表明，本测试中被试能力平均水平为0.58，测试卷相对于被测样本来说较容易。表中各项数据表明，本研究编制的测量工具对于项目难度和被试能力估计误差均较小，但有一定差异。Infit和Outfit的MNSQ值和ZSTD值均接近理想值（MNSQ接近1，ZSTD接近0），说明试测数据与样本有很好的一致性。项目分离度（大于2）和分离可靠性（接近1）均非常高，体现了良好的独立性。对于被试而言分离度和分离可靠性较低，说明测试的样本选取还需更优化合理，水平层次差异需更明显，如果实测中选取更大样本，可以解决该问题。

      （二）测评化学学习与学生感知到的教师的自主支持之间的关系

      1.研究工具

      本研究采用上述经过两轮测验并根据Rasch分析结果进行优化的“化学学习测评工具”作为测评学生化学学习的最终工具。以William和Deci于1996年编制的“教师自主支持的学习环境问卷（LCQ）”作为测评学生感知到的教师自主支持的问卷，在实际使用时针对化学课堂情境和施测对象的实际情况对问卷进行了部分微调，最终施测卷包含15个题项，采用5级里克特量表计分，“1”表示很不同意，“5”表示很同意，分值越高表示感知到的自主支持水平越高。

      2.数据的收集

      本研究调查了江苏省常熟市和丹阳市2所不同水平学校高一学生，自主支持问卷共回收有效卷828份，化学学习测评卷共回收有效卷696份（学科能力问卷全卷完成率80%以上视为有效卷），其中同时完成自主支持问卷和化学学习测评问卷的学生共计577份（男生238人，女生339人）。调查时间为2014年6月下旬，此时参与调查的学生已经完成了高一化学学习，问卷的发放和回收均由施测学校校长和化学教研组长协助施测班级化学教师共同完成。

      3.数据的分析处理

      对化学学习测评卷中有效卷按照该测试工具编制时制定的评分细则逐项进行编码、赋分后首先使用Excel软件对数据进行初步处理，再使用Winsteps 3.3732软件进行Rasch分析，从而分析被试以及测试工具的信度和效度，并得出各项目的Rasch得分。

      自主支持问卷中反向设置了测谎题用于验证问卷有效性，对比前后选择倾向性，选择通过测谎测试的试卷作为有效卷，有效卷数据使用Excel进行初步处理。

      化学学习与自主支持相关性分析则使用SPSS15.0软件对所收集的上述两组数据进行相关性分析与处理。

      三、结果与讨论

      （一）化学学习的测评结果统计与分析

      化学学习测评卷在大样本测试后进行Rasch分析，通过各项目的Measure数值可以看出，所有试题的相关系数均为正向，即测试项目与测试目标基本一致。Rasch模型的Infit及Outfit的MNSQ和ZSTD数值均接近理想值，项目分离度和可靠性均非常高，体现了测试工具良好的数据样本一致性和测试工具良好的独立性，虽然对于被试而言分离度和分离可靠度稍低，但在可接受范围内。各项数据表明，该化学学习测验的各项目能够对学生能力作出较为客观和全面的评价。

      表3为大样本测试后化学学习测评卷整体质量分析，表4为测量结果的描述性统计。

      

      

      （表中能力A、B、C分别指代“识别化学问题”“科学解释化学现象”“使用化学证据”这三个能力维度；兴趣和态度为学生在相应条目上Rasch得分加合后的均值。）

      表3和表4的统计结果表明，男生和女生在“识别化学问题”“科学解释化学现象”这两个能力维度上水平相差不大，但男生“使用化学证据”的能力高于女生，最终男生在学科能力总分上略优于女生。

      以性别为自变量，对各部分能力分、兴趣和态度分，自主支持分作方差分析（ANOVA），可以发现，男生和女生在识别化学问题和科学的解释化学现象两种能力上水平接近，但男生在使用化学证据上有明显优势（F=15.101，P=0.000）。同时统计结果也表明男女生的化学兴趣均较浓，且男生（4.80）更胜于女生（4.69）。但在化学科学态度上男女生均表现得较为消极。

      （二）学生感知到的教师自主支持结果统计与分析

      两所学校学生感知到的自主支持程度均较高，其里克特量表得分均超过4分，总体均分为：4.48（男均分4.43，女均分4.51）。但两所学校都呈现女生感知到的教师自主支持程度高于男生的情况，尽管两者在统计学上差异不显著。

      （三）学生化学学习与教师自主支持相关性分析

      表5所显示的相关性分析结果表明，学生化学学习的三种能力之间具有显著的正相关，且三种能力均与化学学科能力的总分具有较强的相关性（0.671、0.678、0.795）。学生化学学科的兴趣与学生感知到的教师自主支持也存在显著的正相关（0.183），学生对于化学学科的态度以及学生的化学学科能力均与教师的自主支持没有统计学上的显著相关，而学生对于化学科学的兴趣与其对待化学学科的态度存在正相关（0.169）。

      

      四、结论与思考

      第一，本研究最终相关性分析结果表明，学生化学学科能力三个维度之间具有显著的正相关，且三种能力均与化学学科能力的总分具有较强的相关性。这表明从“识别化学问题”“科学解释化学现象”“使用化学证据”三个维度上测评学生化学学习能力是科学的，据此所设计的测评量表也是可靠的。日常的化学教学中应该有针对性培养学生上述三个方面的能力，以促进学生化学学科能力的全面提升。本研究在编制化学学习测评问卷过程中所采用的路径和方法也可以为制定其他有关化学测量工具的研究者提供借鉴。

      第二，学生对于化学学科的兴趣与感知到的教师自主支持显著正相关。这说明学生感知到的化学教师的自主支持，可以正向影响其学习化学的兴趣。即化学教师在教学过程中对学生的关心、爱、鼓励、友好的交流，支持学生独立思考、采用灵活的学习策略和合适学习任务等可以极大提升学生对于化学学习的正向情绪和动机水平。这与之前国内外学者的各项研究结果一致。[20-21]这提示我们，当前化学教学中应继续倡导教师与学生的积极互动，多倡导教师使用积极性语句，多关注学生情绪情感，多给予学生支持和鼓励，多给学生提供选择的机会，以进一步促进学生学习化学的内部动机的增强。

      第三，学生对于化学学科的态度与感知到的教师自主支持无明显的关系。我们认为这是因为态度区别于兴趣，即兴趣侧重情绪更多倾向于情感的知觉，而态度更包含有一种认知成分，即对事物理解和观念。[22-23]人对于事物的认识受多方面的影响——过去的经历、他人的意见，归因风格等都会影响学生对于化学的认知，进而影响学生对于化学的态度。这提醒我们在化学教学中如果试图改善学生对于化学的态度，仅从创设氛围、积极鼓励等提升教师自主支持的角度还不能解决问题，而从认识的角度切入却可能是可行的路径。心理学中关于态度研究的归因引导以及认知协调等理论，[2324]启发我们在针对诸如化学污染、化学泄漏、食品添加剂滥用等有关“化学负面事件”的教学中，教师应发挥积极引导、正确归因和理性分析的作用，从而使学生形成有关化学事件的正确认知，进而从认识的角度促进学生积极化学态度的形成。本研究中同时揭示学生化学学习兴趣与学生化学学科态度之间存在正相关，这也在提醒我们教师自主支持对于提升学生化学学科态度也许并非完全没有作用，如何在化学兴趣和化学态度之间找到直接的关联是接下来化学教学中值得研究的问题。

      第四，学生的化学学科能力与感知到的教师自主支持也无明显关系。该结论的出现是对当前化学教学的重要提醒，学科能力的提升更多受学生自身水平、教师自身水平以及教师教学策略等更多因素的影响。从化学教师的角度来看，优秀的化学教师不仅仅需要关心、爱、鼓励学生，与学生友好的交流，支持学生的独立思考……即给予学生高度的自主支持，更需要提升自身化学学术修养，加强对于化学学科的理解，提高教学技能，并能采取适当教学方法针对化学学科能力三个维度有针对性给予学生指导。

      第五，男女生在“科学理解实验数据和实验事实”这一能力维度差异较大，男生显著优于女生。这种差异应是在化学教学中需要关注并加以重视的。男女生科学思维模式有差异应是不争的事实，在教学中应该既要促进男生发展这方面的能力优势，同时也需要关注女生该能力维度的协调发展，从而实现对化学学科能力的全面发展。

      最后，虽然本研究的结论是基于大样本的数据统计分析，但研究仍然存在一定的局限性。而且我们的化学学习测评工具还有待进一步提升，数据的分析和研究还有待进一步挖掘。以上种种不足，都有待我们的研究进一步深入。

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