初中生物理学科领域知识学习现状的调查，本文主要内容关键词为：初中生论文,学科论文,现状论文,物理论文,领域论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、问题提出
认知心理学认为个体在知识表征上存在的差异是学生学习成绩差异的主要因素之一，具体表现在知识的结构和知识的使用两个方面。[1]传统教学中，教师通过学科考试成绩来了解学生的知识掌握情况，此种方法存在很多局限。Sternberg R J.(1999)指出，学业成就测验所测量到的只是学生知识表征系统中非常有限的一部分。[2]学生的知识表征形态和结构存在什么特点？Alexander(1988)受专家领域特长研究的启发，结合Gagne(1985)和Anderson(1986)的知识表征理论提出了领域知识的概念，她指出领域知识是个体所拥有的关于某个特定领域的所有知识，是结构清晰和功能完善的知识表征形态，其结构包括某个特定领域的陈述性(declarative)、程序性(procedural)和条件性(conditional)知识三个部分。[3][4][5][6][7][8]
研究发现，个体在知识学习过程中的变化实质上是其领域知识的变化，领域知识有助于个体构建某个特定领域的基础性知识，能增强对新知识的同化和吸收，对个体的知识学习成绩有积极影响。[9]姜子云、邓铸(2008)等研究[10]发现，领域知识丰富性与解题成绩的相关较高，而领域知识结构性与解题成绩相关较低，领域知识丰富的学生其知识贮存并不一定具有较好的结构性。Lawless(2006)等在研究学生的学习成绩影响因素时发现领域知识对新知识的获得具有很强的预测能力。[11]
由于过去的研究主要集中在领域特长方面，几乎都将领域知识作为一个整体来考察其对认知学习的影响，如从领域知识丰富程度来探讨领域知识对认知活动的影响，而领域知识所特有的三维结构的知识表征特性却被忽视了，没有得到相应的研究。为了弥补这方面的不足，国内学者蔡笑岳等(2010)利用领域知识的结构，结合学科知识学习的特点，对学科知识进行重新表征，提出了学科领域知识的理论构想，并以此为基础对学科学习当中的领域知识及其结构和知识表征特点进行了一系列考察。[12]学科领域知识的理论构想把知识表征为学理内容知识、认知过程知识和问题条件知识三类知识。
李长虹、蔡笑岳等(2010)在学科领域知识的理论构想下，探讨了知识表征和数学学业成绩的关系，发现学科领域知识可以显著提高学生数学陈述性知识和程序性知识表征的水平，知识的表征水平与数学成绩显著相关，学优生的知识表征水平显著高于中等生和学困生。[13]但是，不同学习成绩学生学习中的知识表征形态和结构特点没有考察，本研究即是在此理论与研究背景下，考察学生在初中物理学科学习中的领域知识表征形态和结构特点。
二、研究方法
（一）研究对象
选取了广州市三个不同区域的三所中学，从三所学校的初二年级中，分别随机选择了四个班、三个班和三个班，共10个班级共467名学生参加了测试，其中男生229人，女生238人。获得有效问卷437份，有效率93.6%。
（二）测量工具和实施
1.测量工具编制的理论基础
根据学科领域知识的核心理念，自编物理学科领域知识调查问卷。学科领域知识的理论构想把知识表征为三维结构，分别是学理内容知识、认知过程知识和问题条件知识。它们的具体含义如下：
学理内容知识是一个特定学科教学范围内的陈述性知识，用于描述事实、陈述观点或阐释关系等。表现为概念、原理、关系、规则等反映事物的内容、属性的知识。其与领域知识中的陈述性知识相对应，是学生可以通过有意识的提取而直接陈述的知识，可以理解为一种静态的知识，是回答“是什么，学什么”的知识。
认知过程知识是指在学科学习过程中，有关认知活动过程性和操作性的知识。其与领域知识中的程序性知识相对应，是学科领域内的关于知识获取、认知操作和问题解决的规则或程序，属于认知技能的知识范畴，是动态的知识，回答的是“怎么学，如何学”的知识。
问题条件知识指的是在特定的学科学习中与学科问题解决相关的条件性知识。其与领域知识的条件性知识相对应，具体就是学科问题情景中进行问题解决时使用已有知识的限制条件。问题条件知识是一种状态性的知识形态，与问题情景紧密联系，是解决“什么时候，为什么”使用知识的问题。
2.测量工具的编制过程
首先，研究者列出了人民教育出版社编写的八年级物理教材上册中的所有知识点，共78个知识点，请某重点中学的两位一线物理教师，选出他们认为最能代表学生对本册物理知识掌握情况的知识点，结合教师的意见和测试的用时限制，确定考查的内容为光的折射和声、光的传播条件三个知识点。
然后，研究者根据学科领域知识的三维知识表征的定义，编写了物理学科领域知识调查问卷。问卷分三个维度，为学理内容知识、认知过程知识和问题条件知识。每个维度6道题，每个知识点两道题，共18道题。答对得1分，答错得0分。题目采用的是简答题的方式，如认知过程知识维度的题目是：在学习光的折射这一知识点时，你运用了什么方法？在学习光的折射这一知识点时，你头脑里思考了什么？其他两个知识点的题目与此类似。每份问卷的结尾都请被试写出期中物理测试成绩和最近一次物理单元测试的成绩，没有回答的作无效问卷处理。
3.测验的实施过程
正式测验时，选择三所不同地区、等级、办学形式的中学，共10个班467人参与了正式实测。先在上课前进入班级，宣读指导语，讲解作答要求，每个班级一名主试，并介绍学理内容知识、认知过程知识和问题条件知识的概念，大部分学生举手示意理解后，发放问卷，时间40分钟，测试完每位学生发放一个笔记本作为报酬。
4.问卷的信度和效度
预测的学理内容知识、认知过程知识和问题条件知识的分半信度分别为0.85、0.80和0.79，P值均小于0.01；正式测验中，问卷的全卷和三个维度的内部一致性系数分别为0.69、0.77、0.78、0.82,p值均小于0.01。效度采用的是效标关联效度，以期中物理测试成绩为效标，预测和正式测验的效度分别为0.55和0.59。
三、结果及分析
（一）被试对三类知识的掌握存在明显的不均衡现象
表1 学理内容知识、认知过程知识和问题条件知识的描述性统计
由表1可知，总体上学生对三种知识的掌握上存在明显的不均衡现象，学生对认知过程知识的掌握存在正偏态，大部分学生得分低于平均分，且偏离正态的程度最大；而学理内容知识和问题条件知识均呈现负偏态的趋势，大部分学生在这两项知识上的得分要高于平均分，其中问题条件知识接近正态分布。这说明认知过程最难掌握，学生在这方面的差距最大。
（二）成绩与三类知识之间的相关程度各不相同
表2 成绩与学理内容知识、认知过程知识和问题条件知识之间的相关系数
注：*表示p＜0.05，**表示p＜0.01，下同。
因为本课题开始这方面的研究时，正是处于上学期，获取数据时，刚好期中测验后又进行了一次单元测试，所以选择这两次测验来代表学生的物理学习成绩。由表2可知，两次测验中均是认知过程知识与物理成绩的相关最大，其次是学理内容知识，最后是问题条件知识，这说明学生认知过程知识的掌握越好，他们的测验成绩的得分越高的可能性就越大。
（三）三类知识的平均数在不同的知识学习水平上存在明显的差异
表3 不同成绩组三种知识的平均数、标准差及两两配对t检验
注：pair 1表示学理内容知识与认知过程知识的平均数配对比较；pair 2表示学理内容知识与问题条件知识的平均数配对比较；pair 3表示认知过程知识与问题条件知识的平均数配对比较。
按照期中物理成绩把学生分为6组，第6组的期中物理分数最高，分数在90～100分之间，2～6组的为每10分为一个组，第1组的分数段在0～50分之间。由表3可知，随着物理测验分数的升高，每组学生的三类知识的得分也有升高的趋势。六个组的学生，大部分情况下认知过程知识的得分最高，其次是学理内容知识，最低的是问题条件知识。学理内容知识和认知过程知识得分只在测验分数在90～100分段的学生间才存在差异，p＜0.05；学理内容知识和问题条件知识的得分从70～80分段的学生开始，就存在显著的差异，p＜0.01；认知过程知识和问题条件知识的得分从60～70分段的学生开始，就存在了显著的差异，p＜0.01。
由于样本的物理成绩以及三类知识的得分均不为正态分布，所以进行非参数检验。对期中物理成绩的等级和学生学理知识进行卡方检验得知，差异显著
=66.913，df=25,p＜0.001。将成绩1～2归为低分组，5～6归为高分组，进行独立样本，检验，发现差异显著，说明成绩高的学生学理内容知识比成绩低的学理内容知识掌握得好。对期中物理成绩和认知过程知识进行卡方检验，
，df=35,p＜0.01，说明不同成绩的学生，他们的认知过程知识存在显著差异。由表3可知，成绩好的学生的认知过程知识得分的平均数有随着得分升高而渐渐升高的趋势，且成绩越好的组，它们的众数有向高分靠拢的趋势。对成绩与问题条件知识进行卡方检验
,df=25,p＞0.05，说明成绩好坏的不同组学生，他们在问题条件知识的掌握上没有显著差异。
四、讨论
（一）学科领域知识在学生的知识储存系统中表现出不同的分布形态
由表1可知，三种不同类型知识的分布均非正态，各自偏离正态的方向和程度不同。出现这种不合常识的非正态分布情况，可能有以下原因：①可能与样本的取样有关。样本在三所中学随机选取了10个班为考察对象，更合理的应该是按照成绩进行分层抽样；②可能与测评工具有关。在三种类型知识的测量上和评分上的失误，可能导致了此种情况；③可能与三种不同类型知识所具有的不同认知特性有关。问卷所测查的知识是存储在学生长时记忆中的，同样的样本，三种类型知识的分布情况呈现了差异，这说明了三种类型知识在学生头脑中存储的结构是不同的。
（二）三类知识中认知过程知识对学生物理成绩的作用最大
大量研究证实，领域知识可以有效预测个体的学业成绩。Lawless(2006)等在研究学生的学习成绩影响因素时发现领域知识对新知识的获得具有很强的预测能力。[14]刘翠莲研究证明，缄默知识与学习成绩存在显著的正相关关系。[15]由表2可知，认知过程知识与两次的物理测验成绩相关最大。学科领域知识中的认知过程知识对应于领域知识中的程序性知识，李长虹、蔡笑岳(2010)等研究得出，学优生在程序性知识组织方面显著高于其他学生。Anderson(1982)也指出，陈述性知识表征和程序性知识表征之间是存在交互作用的，学生在知识表征方面的优势同时来自于陈述性知识表征和程序性知识表征方面的优势。[16]本问卷中认知过程知识是属于认知技能范畴知识，是反映“怎么学，如何学”的知识，学生在运用这类知识时，会结合知识的感知觉、记忆、思维和联想等来理解知识点。[17][18]由于学生在学习时，认知过程知识相比其他两类知识会涉及更多的认知活动参与，所以其与测验分数的相关最大，对学习成绩的预测性自然也最高。结合前文结果与分析的最后一部分可知，成绩优秀组、中等组和落后组的三组学生在学理内容知识和认知过程知识上存在显著差异，在问题条件知识上没有显著差异。但是，认知过程知识的得分在不同成绩水平上的学生的三类知识中的得分中始终是最高的，所以其对学生成绩的影响最大。从教学上讲，如果教师在教学中能够加强对认知过程知识的讲解，很有可能大幅提高学生的成绩。
（三）学科领域知识在不同的知识学习水平上表现出不同的结构性
学科领域知识是储存在长时记忆系统中的知识，是以语义网络模型表征的知识表征系统，是一种结构化、功能化、应用化的知识表征形态。[19]处在不同学习阶段的学生的知识表征系统，与个体学习知识时所经历不同阶段（新手期：适应期、专家期）的知识表征系统是等效的。Alexander指出，学生在进行学习时，其知识结构不是固定不变的，而是会随着学习的深入发生重组；在不同学习阶段中，即使是相同的知识在知识表征系统的结构和作用也不一定相同。[20]这与本研究的结果相同。从表3可以看出，学生在三类知识的掌握上存在着显著的两两差异，而且随着测验分数的升高，两两之间的差异有越来越大的趋势。说明测验分数越高的学生，他们对三类知识的掌握就越不均衡，成绩越好的学生他们的认知过程知识掌握得最好，其中认知过程知识与问题条件知识的差异最大，其次是学理内容知识和问题条件知识，最后是学理内容知识和认知过程知识。把1和2组归为成绩落后组，3和4组归为成绩中等组，5和6组归为成绩优秀组，可以得出，成绩优秀组的学生在三种知识的掌握上存在着显著的两两差异，而成绩落后组的学生在三种知识的掌握上没有显著的两两差异。
Alexander的领域学习模型(model of domain learning,MDL)，根据学生的领域能力发展水平，将学生的知识学习过程划为新手(acclimation)、胜任者(competency)和专家(expertise)三个标志性阶段。在新手阶段学生的知识是有限的，难以准确分辨信息的准确性和相关性；在胜任者阶段，领域知识得到了整合，学生能够运用表层水平策略深层加工策略来理解知识，从而有助于解决更加复杂的问题；在专家阶段，学生能够利用深层的高水平的加工策略来学习，能够有很高的元认知监控水平。[21][22]本研究中的成绩落后组的学生，他们处在领域学习的新手阶段，难以准确分辨信息，没有对知识进行高水平的加工，所以他们三类知识不存在显著的两两差异；而成绩优秀组的学生，他们处在领域学习的专家阶段，知识已经分化，其中能反映他们自身独特思维过程的认知过程知识作用最大，所以他们的三类知识会存在显著的两两差异。总的来说，学科领域知识在知识学习的不同阶段表现出不同的结构性。
（四）不足与展望
本研究以学科领域知识的理论构想为基础，自编了物理学科领域知识调查问卷，探讨了初中物理学科领域知识表征与物理学习成绩的关系。其中物理学科领域知识调查问卷仅以人教版初二物理上册最具代表性的三个知识点来考察它们的学科领域知识表征特征，所以结果的外部效度受到了影响。本研究数据的标准差太大，可能与在施测时学生短时间内对学科领域知识的概念难以理解有关，同时还可能与问卷的“0”、“1”评分模式有关，等等，在后面的研究中将逐步克服这些不足。
五、结论
1.成绩优秀组、中等组和落后组的三组学生在学理内容知识和认知过程知识上存在显著差异，在问题条件知识上没有显著差异；
2.成绩优秀组的学生在三类知识的掌握上存在着显著的两两差异，而成绩落后组的学生在三类知识的掌握上没有显著的两两差异；
3.认知过程知识与物理测验成绩的相关最高，其次是问题条件知识、学理内容知识，且相关都显著。