1.研究方法的选择

（1）理论分析法

理论分析法是一种思辨研究范式下常规的社会科学研究方法，这种方法是在前人研究的基础上进行逻辑推演和归纳总结，从中提出某一特定或专项能力的结构指标。在教育学中，分析学科能力结构时常会用理论分析法，例如，分析科学探究能力结构、阅读理解能力结构等。通过理论分析法得到的能力结构模型具有深厚的理论根基和较强的自洽性，如相关学者就是在生物学、神经科学、脑科学等不同学科、众多种类的研究基础上，将其合成为推论的依据，最后得出多元智能理论的。但随着二十世纪实证研究范式的兴起，理论分析法的缺陷与不足也越来越明显。首先，它缺少实证研究的“科学性”。通过归纳法建构起来的能力结构模型其本质是一种理论假设，而这种假设的基础是前人的理论与研究者自身经验的一种叠加与整合，它缺少根植于现实世界的数据资料，更没有设计严密的假设验证过程；其次，理论分析法所得出能力结构实际应用价值较小，理论分析法的研究路径是自上而下，它缺乏与真实世界数据的契合。教育研究领域需要的往往不是所谓四海皆准的“普遍性”规律，而是具有情境性、地方性的研究结果，只有这样才能揭示在具体的实质领域中被限定的能力结构的面貌，才更具有实效性。

（2）因素分析法

因素分析法是实证研究范式下的一种量化研究方法，心理学界普遍采用该方法研究智力（或能力）结构。一些心理学家认为人类拥有多种智力，彼此之间相互独立，可以分开测量，这种测量技术是相关性分析的一种形式。这种相关性分析表明了在测验中哪一组数据是结合在一起的，哪些数据应该被认为是相互之间有明显差异的。因素分析法虽然有不同的流派，但其基本思路是相同的，都是以因素分析为工具，首先构想出一组能刻画某一特定能力的性质、状态的变量，再根据这些变量设计出分测验对被试进行测试，并收集测试结果的数据；对测试结果进行统计分析提取公因素；最后对提取的公因素进行解释。因素分析法看似科学、严密，但实则存在很多问题：其一，因素分析法的基础是一套能获取被试能力信息的分测验。然而，分测验要达到高的信度和效度是一件很难的事情。从目前研究中很少看到因素分析法使用过程中对其分测验的信度和效度进行讨论的案例，这几乎成为一件很“隐讳”的事情。其二，测量变量的筛选没有成形的理论依据，往往只是凭借研究者主观经验做出选择。这就导致了不同研究者对同一种能力结构模型的研究结论大相径庭。其三，因素分析法存在不同的数学处理方法，对收集的数据采用不同的数学处理，最终提取的公因素就不同，得出的能力结构自然也不同。最后，如何为提取的共同因素命名并进行解释，一般依赖研究者对某个心理过程的主观看法，这也是一种经验性的活动。所以，因素分析法如何客观、科学地揭示能力结构的问题始终无法得到圆满的解决。

（3）扎根理论研究方法

扎根理论研究方法是实证研究范式下的质性研究方法，它要求研究者深入活动现场收集大量的一手资料，并将这些原始数据放在相关的情境和社会背景下进行编码、比较、分类、综合，最终将经验性数据建构为自己的实质理论。扎根理论方法在研究能力结构问题时，能够克服其他研究方法的不足。其一，它建构的能力结构具有完备性。扎根理论方法强调通过数据呈现世界的样子，以收集丰富的数据作为分析的可靠支撑。丰富的数据既要聚焦，还要全面，它是对研究对象的厚描。为了实现对研究对象的厚描，研究者将不断地收集原始数据直至达到类属的饱和，这样的一种研究机理确保了通过该过程研究得到的能力结构具有完备性。其二，扎根理论方法得出的研究结论具有一定的适用范围和较强的解释力。它从原始数据入手进行归纳分析，自下而上不断将资料提炼，逐步建构一个统一的，概念密集的理论，该理论对于有同样经验和背景的群体具有普遍性、解释性和预测性，它能为他们提供解释框架，以便这个群体借助这个框架来看待现实。

综合比较上述研究方法，我们选择了更接地气的扎根理论研究方法建构物理建模能力构成要素框架。特别说明的是，研究采用的是建构主义扎根理论研究取向，沿袭扎根理论研究路径，对物理建模能力构成要素进行质性分析。因此，本章的质性分析主要来自初始编码、聚焦编码、轴心编码和理论建构四个阶段。①初始编码：仔细研究原始数据中各种形式的数据片段，如词、句子、段落和事件，进行逐行编码，汇总能体现个体物理建模能力的概念。②聚焦编码：借助各种编码策略，分析最有用的初始代码，进行数据间的广泛比较，将资料重新组合，把大量的初级代码“精确选择”为少量的聚焦代码。③轴心编码：从聚焦代码中提取轴心概念类属，实现类属的具体化。围绕类属形成关系网络，并建立类属间的联系，验证相互关系，补充不完备的部分。④理论建构：从编码过程中提升出初步的理论雏形，完成扎根理论的建构工作。

2.研究的信度和效度讨论

检验一项研究的质量的关键指标是信度和效度，高质量的教育研究同样应具备高的信度和效度。本书对于物理建模能力构成要素框架的构建是一种质性研究，其信度和效度检验也是绕不开的难题，在此有必要加以说明。

（1）信度

信度指研究结果的可靠性和可重复性程度，有的研究者认为质性研究不讨论信度的问题，由于质性研究中研究者作为研究工具的一部分，即使是同一时间、地点，就同一个问题，同一人群做研究，研究结果也会因研究者的不同而不同。质性研究强调研究者个人的独特性和唯一性。也有研究者认为质性研究的信度在于观察量的大小，“研究的可信性是从数据开始的，数据的深度和范围非常重要，一个区域丰富、内容充实、信息关联的数据之下的研究是出类拔萃的”。我们比较认同第二种观点，认为质性研究的观察量越大，样本统计结果就越接近总体参数值，对样本的分析也就越能代表所在群体的情况。

质性研究过程较为繁复，从样本的选取到进入现场，从收集资料到分析整理，最终建构理论，需要耗费的时间和精力几倍于量化研究。因此，质性研究不可能像量化研究那样选取很大的样本量。在质性研究中，抽样的人数往往是15士10个，究竟选取多少个样本合适，需要依据从样本那里收集到的数据能否达到类属“饱和”，恰好达到饱和的数值就是最佳的取样数，少一个则数据不足，多一个则数据冗余。同时，确定抽样数量还要考虑研究可用的时间、资源以及报酬递减法则等。因此，质性研究一般将样本数选择在30个（即介于代表性样品量和研究总体量之间）即可以被视为大样本，研究的信度在一定程度上也能得到保障。为了保障研究具有较高的信度，我们做了三件事情：首先，为了兼顾质性研究的信度和效率，研究选取了35位在物理学及其他自然科学领域中物理或科学建模能力表现突出的专家（包括科研人员和物理教师），在研究过程中，始终坚持卡“可靠性”“原创性”“共鸣”点分析原则，对数据中包含的意义保持一种开放、接纳的态度。第三，进行研究。其“实效性”四研究认为质性研究和量化研究可以互为补充和验证。因此，本书除了从观察量的大小来确保物理建模能力构成要素框架的信度外，还开创性地采用科学知识图谱方法对框架的信度实施检验。(www.daowen.com)

（2）效度

效度指研究结果的正确性和真实性的程度，在质性研究中这种所谓的真实性受研究者看待事物的角度、方式及其与研究对象间的互动关系等因素的影响。质性研究的效度一般通过“提供丰富的原始资料”这一手段来完成检验。丰富的原始资料可以为研究结论提供充分的论证依据，原始资料越丰富，研究者越有可能对研究结论做出自己的判断。研究者做出初步结论后可以回到原始资料对结论进行检验，特别是当对结论产生争议时，将结论带回到原始资料中进行比较，看是否能得出最符合原始资料的“真实性”结论，大的样本量和丰富的原始数据是提高质性研究效度的利器。

“质性研究的目的不是追求那种现实中的一般并不存在的假设的东西，而是揭示貌似自然的事实背后的利益关系、价值选择和价值冲突。”我们认为，虽然质性研究的结论不似量化研究那样具有概括性和普适性，很难在量的意义上进行“推论”，但它依然存在一种“认同性推广”的价值，只要研究建立的理论具有一定的解释性并能与他人实现思想共鸣，就具有了一种理论性推广的作用。质性研究暗含了一个前提，虽然其研究结果属于“地方性知识”，然而具有同样经验、背景或特征的群体中的个体的诸多共性，使得我们对群体中若干具有代表性的个体的研究能够实现对整个群体的性质和特征的揭示。正因如此，研究认为通过探究35位物理（或科学）建模能力表现突出的专家的建模经历和身心特征，所建构的物理建模能力构成要素框架，也适用于学生，能推广应用到培养学生物理建模能力的教育教学中。

3.研究所遵循的质性分析原则

（1）可靠性原则

可靠性原则强调，研究者提取的概念类属能够广泛地覆盖他们经验观察的范围，并且研究者的观点与原始数据之间必须具有很强的逻辑关系。研究要能达到可靠性这一点，首先，收集的原始数据要达到足够的广度和深度。只有覆盖了经验观察的广泛领域，才可能获得足够的细节，从而在描述和解释数据时，才能令读者有身临其境的感觉。其次，收集的原始数据和研究者得出的观点之间必须存在很强的逻辑关系。也就是要求研究者的研究过程及建构的理论深深地“扎根”于可靠的原始资料之中，从原始数据中来，最终用于解释更多的可观察领域的数据，不能是将观点建立在已有理论预设的基础上。第三，质性研究要具有科学品味，它的科学性不是指传统意义上的“科学”，而是一种将概念、描述、分析、解释、理论建构根植于原始资料的客观性。虽然，质性研究的观点和发现都是建构的，但它们绝不是虚构出来的、不切实际的幻想。正如相关专家所说的，“质性研究者不能无中生有，他们会想象，但不会捏造。他们不能因为贴着质性研究标签就任意忽视各种研究策略的逻辑和美学。”

（2）原创性原则

扎根理论研究要求在两个方面坚持原创性原则，一是原始数据的原创性。为了保证原始数据的原创性，应尽量多的应用研究者自己收集的一手资料，少用或不用已有的文献资料，从而实现在数据中有新概念的生成。二是研究结果的原创性。研究结果的原创性要求有质量的质性研究是有内容的研究，具有社会和理论意义，能洞察和敏感于可观察现象，能拓展和完善现有观点和实践，而不只是陈旧观点的重复，能激发更进一步的讨论和研究。研究者应努力在自己的扎根理论研究中提出新的概念，清晰而高效地描述概念的属性和维度，努力朝着建构理论的方向靠近，实现一定程度上的挑战。

（3）共鸣原则

共鸣原则强调研究者质性分析得出的类属要能充分地描述被研究者的体验，并提供关于被研究者生活和世界的更为深刻的见解。换言之，就是质性研究本身能与读者和研究对象的生活经验产生共鸣。共鸣原则有两层含义：首先，研究者必须能够充分描述被研究者的体验，必须能够对被研究者的经验敏感、移情、尊重和忠实，而做到这一切的基础是研究者对被研究者必须保持充分的开放，要对资料所表明的内容保持充分的开放，要贴近数据，否则研究者就会失去资料的丰富性和深度。其次，共鸣原则还要求研究者的研究能为具有与被研究者同样经验和背景的人提供关于他们生活世界的更丰富的见解和更深刻的意义。扎根理论研究所建构的理论虽然是一种实质理论，但它在某类特征的群体中具有普遍性、解释性和预测性，它能为具有共同背景的一类人的经验提供解释框架，以便这个群体借助这个框架来看待现实。

（4）实效性原则

实效性原则要求研究者的分析要能为人们的日常生活世界提供可以运用的解释，并且研究本身对知识的构建具有贡献，能产生新的知识。简而言之，实效性强调有质量的质性研究一定是有用的。确保扎根理论研究的实效性，首先要求质性分析提取的类属能展示被研究者经验的一般过程，提供给人们解释日常生活经验的框架。扎根理论研究建构的理论应该符合它所在领域而且可以用在该领域，除了专业人员外，一个理论应该很容易被专业外人士理解；一个理论应该足够普遍，适用于各种情况和人群，这就是它的实效性。其次，研究产生的新知识对社会发展起到促进和积极的作用。也就是既能对实质领域的学术研究做出贡献，又能有助于创造一个更美好的世界。