理论教育 高中学生物理建模能力编码分析

高中学生物理建模能力编码分析

时间:2023-08-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:在初始编码阶段,我们采取了“逐行编码”策略,对转录的访谈文本的每一行数据进行命名。这样的逐行编码“对于有着丰富细节、与基于经验问题或过程有关的数据来说能发挥特别好的作用,……有助于研究者以新的方式看待熟悉的事物。”通过逐行编码的方式最能使初始代码紧贴数据,最容易发现资料中的逻辑关系。具体而言,研究着重从以下四方面进行数据的初始编码。

高中学生物理建模能力编码分析

1.初始编码阶段的概念汇总

从初始编码开始,研究就开启了寻找意义的模式。质性研究对资料的分析和整理的要求很高,任何疏漏都可能导致研究结果准确性和完整性的破缺。故此,在每次访谈之后研究者都会第一时间完成两项工作,一是将访谈的录音逐字转录为文本,二是反复阅读转录的访谈文本并撰写分析备忘录。这样做的意图是趁研究者对访谈的情境和相关内容记忆还较为清晰时,可以更完整、无遗漏地再现访谈过程,另外在整理转录之前没有机会受外界因素(双方关系、心情、他人评价)的影响,确保了转录中没有对内容进行人为的筛选而造成内容的“失真”。研究者通过撰写分析备忘录一早就进入到原始数据中,并不断地拓展备忘录以推进数据分析的进程。在撰写备忘录的过程中,一些代码会凸显出来,使研究者专注于一个类属,从而促使对这个类属的各个方面的深入探求。备忘录有利于研究者挖掘原始数据中内在的、未曾言明的以及浓缩的意义。在每一份访谈备忘录中,我们都会重点思考两个问题,首先是访谈问题是否得当,根据受访者的反应和谈话质量对访谈提纲进行细微的调整或较大的改动,以确保下一个访谈的质量。其次是深度阅读文本资料之后,寻找其中与物理建模能力构成要素有关的重要词、短语和句子,特别是受访者提出的原生代码,这些原生代码有助于保留被研究者的观点和行动的意义。

在初始编码阶段,我们采取了“逐行编码”策略,对转录的访谈文本的每一行数据进行命名。这样的逐行编码“对于有着丰富细节、与基于经验问题或过程有关的数据来说能发挥特别好的作用,……有助于研究者以新的方式看待熟悉的事物。”我们仔细阅读并研究访谈原始资料的每个数据片段(词、句子、段落等),以实现精确的数据分析登录。通过逐行编码的方式最能使初始代码紧贴数据,最容易发现资料中的逻辑关系。初级编码最终应实现从研究者分析的视角以及学科背景出发,以一种更加清晰和直观的方式来呈现被研究者陈述和行为中隐藏的内容,从而给被研究者经验以新的洞见。研究秉承对任何概念的可能性保持开放的原则,逐行寻找尽量多的能体现个体物理建模能力的数据片段,并把它们标示出来,共计3663条。具体而言,研究着重从以下四方面进行数据的初始编码。

(1)直接体现出个体在物理建模活动中身心特征、行为表现及其建模能力发展变化的词语和句子,例如“有兴趣”“坚韧”“谨慎”“敏锐”“积累”“勤奋”“信心”“抓本质”“专业知识”“抽取关键要素”“成功感”“表达”“喜欢”“直觉”“包容”“踏实”等。我们将意义相近的词语保留,计算词句重复使用的频次。

(2)受访者谈吐、语气、表情、精神状态等信息,能反映出一些未言明的观点与想法。由于单纯的访谈文本,缺乏质感,比较平面化,所以为了尽量全面地体现受访者的本意,就不能只对词、句子这样的数据片段进行标注,还应关注受访者语气、表情、神态等信息。除此之外,还应对一些事件进行抽象和比较,有利于研究者深入地理解受访者赋予“原生编码”的意义。比如,我们在访谈一位“凝聚态物理”专业的年轻学者时,他一开始就回忆自己读博期间的艰辛、坎坷和不如意的经历,接着就是讲述他如何分析自身原因,探寻走出困境的方法的历程。在整个访谈中,他的表情特别凝重,一直在摇头,并频频地做出深呼吸的动作,似乎回忆又将他带回到那个不堪回首的时间里。乍一开始,我们觉得这些似乎与物理建模能力没有太大的关系,但在反复阅读访谈文本并深入思考、揣摩受访者当时的情绪和行为之后,我们发现这个表情和语气背后隐藏着的是这位年轻学者能一步步发展成为物理建模专家,他所必须具备的坚忍、踏实、积极向上的意志品质和性格特征,及面对挫折的超强承受力。所以,一些看似无关的细节,经常暗含了很多重要的因果关系的信息,需要将这些信息也考虑进来作为编码的参考。

(3)将受访者谈到的解决物理问题的案例统一收集整理,以实现深入分析和研究个体在不同专业领域的问题解决过程中是如何成功地建立模型、应用模型,最终达成预期目标的。这样的案例包括:如何利用光信号检测海底输油管道内壁的腐蚀数据;如何才能生长出一种特殊的纳米结构;解决多个粒子间的纠缠怎样分配的问题;在非局域介质里光束传输时,弧子和呼吸子的特征问题等等。这些需要通过物理建模进行问题解决的案例都是受访者在访谈过程中提供的亲身经历。我们认为这些案例有助于深入剖析专家所具备的物理建模能力的构成要素。研究决定将这些资料单独整理,在后面的行文中,将根据实际需要抽取部分案例进行物理建模能力构成要素的详细分析与解释。

(4)受访者对学生物理建模能力培养的观点中一定暗含了受访者对物理建模能力构成的认知,所以我们把这方面的案例也进行了认真的整理。直接问受访者“物理建模能力的构成要素是什么”,受访者不容易一下子给出全面的回答。在日常的工作中,虽然受访者经常从事物理建模实践活动,但对此概念的专门性的思考却较少,当突然被问及该概念时没有足够的时间深入思考,因此给出的信息量也较小。我们转向访问受访者如何培养学生物理建模能力的问题,以此来探察受访者对物理建模能力从几个维度进行培养,反而易于揭示受访者对物理建模能力构成的观点。虽然形式上比较曲折、迂回,但获取的数据信息较丰富、全面,而且是以一种自然未经加工的状态呈现出来的。

2.聚焦编码阶段的核心概念提取

完成初始编码阶段对概念的发现、收集和汇总工作后,我们开始对其中的核心概念进行筛选,此时编码进入具有指向性、选择性的聚焦编码阶段。如果把初级编码形容为“广撒网”的话,那么聚焦编码就是“精选择”。在这个阶段,我们要对已有的初级代码进行判断,有些代码或概念在原始数据中出现频次很高,形成一定的规模,这些代码往往最重要、最能敏锐和充分地分析数据,我们须将其纳入聚焦编码的范畴。在对不同研究方向、不同性别、不同年龄的研究对象进行访谈的过程中,发现他们在建模时,所表现出来的与物理建模能力相关的心理特征、行为表现都存在诸多共性因素。于是,研究通过不断地进行数据间的比较,把这些初级代码聚焦为11个上位的代码,它们分别是:成就动机、专业兴趣、性格特征、分析力、迁移应用、自我发展、交流与合作、专业知识、专项经验、模型思维、元建模知识。

随着信息技术的飞速发展,传统“剪刀+浆糊”的资料分析方式越来越多地被NViVo,CAQDA等工具软件所取代,这些软件能使编码更加标准化、更有效率。然而,编码是一个复杂的过程,它是在研究者对原始资料意义解读以及研究者和被研究者视域融合的情境下实现的,不能指望按照程序性的方法、手段和步骤就能提出问题、捕捉灵感、创造奇迹。工具软件是建立在简约论的基础上,将研究对象割裂进行研究,忽视了研究对象所处的文化背景,脱离了人的社会经验。然而质性研究所面对的研究对象是一个一体化的、有组织的整体,是不可简约的系统,一旦被分解就无法洞见其完整的意义。因此,资料归类和分析编码的工作还要以人的头脑为主来完成。研究为避免出现“分而析之”的简约论处理原始数据使研究陷入只见树木不见森林的窘境,仍然采用传统的人工整理归类和分析编码的方式,虽然工作量很大,但能充分地囊括所有能够体现物理建模能力构成要素的信息。

进行聚焦编码之前,为了保证能准确、无遗地进行代码的对应,首先要明确每个代码的操作性定义。具体定义如下:成就动机的操作性定义是:个体为实现物理建模目标而接受各种挑战,克服各种困难,忍耐暂时不利的处境,不断地追求进步的内在动力,该代码下包含的词句如下:

“很想弄懂它”“想知道这个事情到底是什么样子”“满怀探索宇宙奥秘的雄心壮志”“靠近大师的思想,我觉得更快乐”“崇拜爱迪生,幻想当发明家”“下决心转入清华物理系”“羡慕学长从事科研,向往具有这样的本领”“人的成功感、自我认可感很重要”“内心深处有一种向上的精神”“振兴我国天文事业的雄心壮志”“决心甘当中国天文事业的拓荒者”“为建设强大的祖国尽绵薄之力”“责任重大”“才包定为祖国而学的信念”“最大的愿望就是建一流的实验室”“有成功感,成就动机就得到满足”“从小立下的志愿是我以后工作的强大动力”“我立下人生的走向,成为一名科学家”“有过许多科学幻想”“觉得科研特别神圣”“向往科研,没考虑个人利益”“觉得天文各方面都挺好”“动机不能太功利”“确实想把它做好”“为了保研”“专业比较热”“找工作的原因”“为了出路、选择了化学系”“资助比较多”“为了出路,选择化学”“发展需要”“追求尽善尽美”“把自己喜欢的事情做到极限”等等。编码过程中,我们共搜索到302条体现成就动机的词组和语句。

专业兴趣的操作性定义是:个体对物理学有一种发自内心的积极的情感体验,愿意从事物理实践活动,并力求探知、认识物理现象本质的心理倾向,该代码下包含的词句有:“喜欢把理论知识用到工程应用中”“喜欢物理”“没兴趣就做不了,会很烦”“中学最喜欢的是物理”“对宇宙的加速膨胀感兴趣”“有兴趣则效率高”“喜欢教学生”“对物理产生日益浓厚的兴趣”“从小在卫生间看大学的物理教材”“我从小喜欢动手做实验”“实验的特殊爱好”“怀有极大的兴趣”“魂牵梦萦”“对实验的特殊爱好”“对天文学的兴趣越来越浓”“为之痴迷”“为天文事业所吸引”“自幼喜爱物理”“兴趣浓厚,如鱼得水”“被它迷住了”“奇妙的力学世界给我许多启示”“被带入一个五彩缤纷的力学世界”“对玻璃性质计算体系产生了浓厚的兴趣”“比较偏好理科”“觉得野外观测很吸引人,选择羊八井实验”“但自己的兴趣是宇宙射线,不想放弃”“物理竞争全县第一名”“高中时对物理特别感兴趣”“就是喜欢”“对某些光有这样的特性,我觉得比较有意思”等等。编码过程中,我们共搜索到246条体现专业兴趣的词组和语句。

性格特征的操作性定义是:个体对物理建模活动所表现出来的稳定的态度和习惯化的行为方式。该代码下包含的词句有:“坚持和毅力”“执着”“非要弄明白不可”“坚持不懈”“一点执着的精神”“坚忍不拔”“坚持做下去才有斩获”“需要做的就是坚持住”“不能打一枪换一个地方”“需要锲而不舍的精神”“人生贵在执着的追求”“一直以来都没离开量子信息”“对一个问题能坚持”“执着学风和钻研精神”“别人觉得我很勤奋”“勤奋就是需要维持你的状态”“你努力寻找你能力的上限,只有勤奋才能找到”“我比别人勤奋”“竭尽全力”“你的智商就这么高,不再多做一点,距离人家就更远了”“不能有丝毫懈怠”“还是得用功刻苦”“辛勤劳动”“严谨的治学态度”“凝聚无数辛勤的汗水”“自己内部一再讨论核实”“最怕草率的人”“踏踏实实”“踏实肯干”“认真学习”“坐得住,专心做一件事”“踏实勤奋”“脚踏实地从最基本的事做起”“踏踏实实做实验”“需要踏实不浮躁”“他很扎实,呆得住”“坐得住,有耐心,踏实”“不要跟风”“勇于创造”“重复别人的工作没太大意思”“有创新思维”“有锐意创新的勇气”“努力开辟新的课题”“科学工作的核心是创造”“勇于创造,善于创造”“不做重复性的实验”“工作绝大多数在国际上均为首创”“追求新思想的意识”“要想到意外之外”“开辟前进的新方向”“想创一条新路,看看能否在光谱上加上红外颜色方法找碳星特征”“有勇于开拓创新的精神”“勇于尝试、冒险、探索”“发现不足,产生新想法”等等。我们在编码过程中,我们共搜索337条体现性格特征的词组和语句。(www.daowen.com)

分析力的操作性定义是:个体能分辨和判断出构成研究对象的关键因素及因素间内在联系的推理能力。编码中,凡是包含对研究对象进行剖析、分辨、分析、观察、权衡、抽取本质、从纷繁复杂中提取分拣等意思的表述都归入该代码中。该代码下包含的词句如下:“分析判断”“反复比较与权衡”“分析就是抓核心东西”“认识事物就是抓住事物的核心本质”“他会思考体现为他能抓住事物间的联系”“一件事儿关键的是你能不能看到本质以及本质后面的本质”“我们要的就是最本质的事情,没有必要把所有的……”“你只要抓住本质就行了”“分析各个要素的关系”“分析研究对象的构成或因素”“确定参数的权重和比例”“把物理本质和外界条件因素把握得比较准”“比较、分析不同理论的特点”“结构不完全一样,肯定有一个很特殊的东西在里面”“关键问题必须重点抓好”“对湍流本质的完全掌握”“研究工作必须有一个较为清晰的物理图像”“准确的判断力”“找碳星就是确定特点、特征”“有自己的想法,主动思维”“推理”“思路差”“逻辑混乱”“逻辑层次严密”“结构混乱”“系统性思考”“条理特别清楚”“反复思考和推敲”“从字里行间获得一些需要的信息”“思才能出智慧”“以批判的眼光对待过去的观念和原则”“思维敏锐”“对过去的理论和方法做出科学的独立分析”“理性思维”“物理直觉至关重要”“这种直观印象优势能透出事物的本质”“激光调Q开关原理就是凭借物理直觉”“准确的判断力”“思维要活”“思维活跃就是旁征博引”“能够对数据有一点儿敏感性”“运动学最重要的是培养学生空间感”“你脑子里要想这个物体怎么运动,物体空间关系是什么”“追击问题的核心是物体间的时空关系”“没有思维,肯定表达不出来”“不借助草图、没空间感、找不到时空关系,运动学系统”“高一讲运动学时一定要培养学生的思维能力”“速度、位移、加速度的联系找到了,题就做出来了”等等。我们在编码过程中,共搜索到572条体现分析力的词组和语句。

迁移应用的操作性定义是:个体能将在一个任务情境中获得的知识、技能应用于完成新任务的能力。心理学认为迁移包括正迁移和负迁移,本书中的迁移主要指正迁移,即一种学习结果对另一种学习的促进作用。该代码下包含的词句如下:“借鉴”“迁移”“情境适应”“灵活运用”“针对具体问题提出自己的想法修正模型”“把之前学的东西掏出来”“修正前人的模型,建立六环数学模型”“针对实际问题进行建模”“灵活运用”“从相邻的专业中得启发”“受一位年纪大的科学家的启发,将空间各向异性应用来解释”“用LAMOST找一种研究碳星起源的新方法”“别人给一点儿启发,你就能用来解决自己的问题”“听到一些新的东西,使你提出新的思路”“我们发现肯卡瑞斯函数不具有单边性,但它的平方具有单边性可以用来解决多粒子纠缠分布”“一般我们不会自己创建模型,而是在已有的模型上添加一些项,做些修正”“别人加了一个项解决了一个问题,给我很大的启发”“问题就是他没有将情境转换成物理问题”“我问老师量子力学里的本征值是不是就是这个量的本质属性”“把激光光束和介质结合在一块儿建构一个合适具体问题的模型”“建立你的模型就是修正模型符合实际”等等。在编码过程中,共搜索到305条体现迁移应用的词组和语句。

自我发展的操作性定义是:个体在对自己客观认识的基础上,善于利用各种资源和机会进行学习,不断建构和完善自己的认知结构的能力。该代码包含的词组与句子有:“人应该做适合自己的事”“明白自己擅长做什么,朝这个方向努力”“我本身逻辑思维特别强,但记忆力比较差”“人是有差别的”“半导体超晶格已经过热了,我认为我应该转变”“我发现那套方法不足以支撑我的研究需要”“水平差距其实很大”“我们大多数人可能是属于灌水的人”“我本身逻辑思维特别强,但记忆力弱”“如果我当中学老师,做得应该比较好”“我平时做人做事比较注重细节”“我适合做与实际相关的工作”“慢慢地认识自己适合的位置和工作”“我自信我比别人做得更多的是培养学生”“我有点儿学究”“我的优势是协调能力强”“发现自己的能力上界”“自学能力”“学习能力”“善于学习”“善于吸收新知识”“学完单片机,自学DSP,学完DSP,又主动学原配机”“既要有知识背景,又要有自学能力”“世界科学技术发展非常快,需要学的东西实在太多,主要还得靠自己努力学习”“学习知识和更新知识的能力”“自学产生微波的磁控管的工作原理”“要跟上时代,改行是必然的,就要不断学习”“努力学习相近专业领域的最新知识”“矩阵分析需要自己学习”“有机会出国学习一些技术”“我又在努力重新学一些研究生和博士生的课程”“每天必干的事就是看最新的文章”“我比别人懂得争取机会,利用机会”“这是一个机会,如果失去了就没有翻身之日”“抓住机会全靠自己”“时刻做个有心人”等等。经搜索,我们发现有341条体现自我发展的词组和语句。

自我发展是自我认知基础上,进一步发展的高阶认知行为。在我们的原始资料中发现科研人员常常采用的一种自我调整模式就是寻找机会,在他们对自己及所处的环境有充分的认知和客观的判断后,为了改变目前的环境以利于自己科研活动顺利开展或自身专业发展而采取的比较普遍的调整行为就是寻找机会或努力把握机遇。所以,在编码的过程中,把这部分意思归入到“自我发展”代码下。

交流与合作的操作性定义是:个体具备表达自己观点,倾听他人观点,与团队成员有效合作共事的能力。根据这个操作性定义,交流与合作这个代码下应包含三个层面的词句:首先是个体能够用口头和书面的方式,清楚有效地表达自己的设想和观点;其次是敞开心扉接纳他人的观点,与他人进行信息传递和社会互动;第三是在团队中担任工作,与人合作互助,展现团体合作的能力。该代码包含的词句如下:“表达能力太关键了”“表达的核心是思维”“思维和表达”“一定让孩子表达”“不要管说得对不对,把你的想法说出来就行”“培养学生表达能力很关键”“要表达清楚”“想如何讲得更好”“一开始应该让他说起来,不强调对错”“交流没有障碍,这是最重要的”“他要能明白我在跟他说什么”“看别人的文章后,弄不明白的地方发邮件跟人家好好沟通,让人家愿意告诉你一些细节”“沟通很重要”“关键是能交流”“跟国内外的组去合作,碰撞一些新想法”“作为新人更重要的就是跟高人去交流”“今天的科研越来越注重广泛的沟通”“跟其他领域的合作,大家各有所长”“心态要开放,能跟大家合作”“我懂恒星物理,他懂大数据处理,就可以合作”“互相协作、互相讨论、取长补短”“大力协同、共同工作”“能找到合作者更好”“每个人发挥自己的特长和优点”“系统性的工作肯定是大家协同合作”等等。在编码过程中,我们共搜索到体现交流与合作的词组和语句有238条。

专业知识的操作性定义是:被个体熟练掌握的物理学基本概念、基本定理和定律、前沿动态以及专业标准和规范等系统化的知识。该代码下包含的词句有:“相关领域专业知识储备必须得多”“专业基础是你吃饭的本领”“逐渐积累专业知识”“学科知识背景对人的影响很大”“基础扎实”“很深的理论造诣”“坚实的理论基础和技术准备”“厚实的理论基础”“试图超越正规的物理学习进入科研的想法不可取”“掌握物理的基本知识”“成功源于扎实的基础”“光有观察的结果不行,还需本质解释,这就要有专业背景”“由于没有物理专业背景,只能拿现成模板,没有物理分析,研究档次上不去”“有基础工作起来就顺”“凝聚态物理应用了过去最多的物理和数学理论”“牛人就是基础好”“首先要有过硬的专业基础”“大学的教材必须认真学,尤其四大力学”“凡是对问题本质认识清楚的人,学科专业学的都比较深”“我比别人看得多一点儿,就因为我四大力学学得好”“没有数学功底,物理玩儿不转”“数学用得好会使物理很清晰”“统计学用得比较多”“数学能力对我们量子信息这个方向很重要”“线性代数和矩阵分析”“了解该研究的进展情况”“掌握前沿、国内外现状”“物理学前沿最新的发现和成就”“掌握科学前沿的最新成果”“老师在课堂上把前沿的东西讲两句就可能埋下了一颗科学研究的种子”等等。我们在编码过程中,共搜索到471条体现专业知识的词组和语句。代码“专业知识”中不仅包含了物理学科领域的专业知识和技能,还包括对物理学习和研究起基础和工具作用的数学知识。虽然,数学不是物理学的专业基础知识,但的确是通晓物理不可或缺的知识之一。因此,数学知识也被归为该代码下。

专项经验的操作性定义是:个体在不断地经历问题解决过程之后形成的建立物理模型的知识和技能。该代码下包含的词句如下:“经过多年锤炼、凝练的理论已经整体形成”“有工作经验,积累时间长”“就是不聪明,积累几年也成专家了”“做得多了自然就会有个判断”“时间积累长,发现有一片天区射线弱”“受启发多了,见得多了,自然能力就上去了”“需要见多识广”“作为平庸的人,我们积累的招儿越多,我们的能力就越强”“刘老师说过一个叫十万小时定律,一个人在一件事上花十万小时,就成了专家”“到一个新单位没有两、三年时间你根本缓冲不过来”“主要取决于你的前期的积累”“尤其是变分法中的拉格朗日量,完全靠经验”“基本模型给你,如何修补就要靠你的经验了”“研究方向基本是连续的,没有中断,所以积累了不少经验”“跟经验也有一定的关系,很多已有模型可借鉴”“你压根儿没接触过,怎么会预测”等等。编码过程中,我们共搜索到276条体现专项经验的词组和语句。

模型思维的操作性定义是:模型思维是指个体具有建模解决物理问题的意识,掌握一定的建模方法和策略,并且能形成清晰的物理建模思路的能力。该代码下包含的词句如下:“会用到模型”“先建理论模型再实验验证”“不建立模型,科研就没法做”“寻找可能用于解释的东西把它拿出来相当于建模”“建模差不多是个技术问题”“建模过程要慢慢收紧条件”“很多人做的都是建模的工作,但没有意识到”“在这个模型上可以添加一些项,但基础模型不变”“有一天某人不做模型,他已不是在做物理”“做物理就是做模型”“物理的出发点就是做一个模型”“建模能力是很重要的事儿”“建模能力应从小开始培养”“我们的工作首先就是要建物理模型”“需要建模,包含在我说的方法中”“中学阶段就应该培养建模能力”“学生做题需要点一下,这实际就是物理建模问题”“这就是建模,引导学生想这三条光线”“南开大学物理系主任罗XX认为中学物理中最重要的是物理模型”“我对建模这事儿挺认可”“自己并不做模型,而是怎么整合模型”等等。我们在编码过程中,我们共搜索到263条体现模型思维的词组和语句。

元建模知识的操作性定义是:个体掌握的有关物理模型和物理建模本质的知识。该代码下包含的词句如下:“模型是系统或框架”“对自然认识的过程就是建模”“模型具有预见性”“模型是理论基础”“模型相当于工作最关键的部分”“模型就是你心里的打算”“办事流程就是模型”“生物学中的模型是一种结构”“每个人认识不同,建的模型也不同”“模型是最好的,用来解释和分析的东西”“建模就是解题方案”“建模就是怎么想这个东西”“怎么干这件事就是建模”“建模就是对东西的认知”“建模就是整合原有理论”“找碳星的特点就是建模”“建模就是把研究对象的属性定出来”“把研究对象的条件提炼出来就是模型”“我把物理研究对象的条件提出来就是一个模型”“这个模型指两个光腔,每个里面各有一个光子”“独立完成一个任务就是建模找解决方法”“这些本质的东西在理论上就是框架,框架就是模型”“最本质的东西抽象出来就是模型”“激光光束本身也是模型”“需要两个模型,一个是介质模型、一个是光束模型”“玻璃、水这些透明的就是介质模型”“把激光光束和介质结合在一块儿建构一个合适的具体模型”“非局域介质是一个理论概念,铅玻璃是具体模型”等等。编码过程中,我们共搜索到312条体现元建模知识的词组和语句。

3.轴心编码阶段的类属建立

我们通过轴心编码实现对物理建模能力构成要素的类属或维度的提取,并围绕类属建立关系网络,将零散的、不同等级和类型的代码组合为具有统领性的、能够将代码意义全部囊括其中的连贯统一体。轴心代码是经聚焦编码阶段后提取的上位概念,代表了11个聚焦代码所呈现的一个总体观点或主题。我们在考察11个聚焦代码间的关联后,深度分析各个代码间存在着的共同意义内涵,围绕这一意义内涵建立代码之间的相关关系,提取出“非认知因素”“基本能力因素”和“专项能力因素”三个类属。这三个类属与我们的理论设想一致,没有发现新的类属。随着分析的深入,代码之间的各种联系越来越具体、明晰,原始资料的内容也进一步被提炼浓缩,从而逐步实现将受访者的表述聚合起来,精细类属,整合相关类属的目标。在研究中,我们提取出如下三个类属,每个类属的名称及其所包含的代码。非认知因素包含的代码是:成就动机、专业兴趣和性格特征;基础能力因素包含的代码是:分析力、迁移应用、自我发展和交流与合作;专项能力因素包含的代码是:专业知识、专项经验、模型思维和元建模知识。

将成就动机、专业兴趣、性格特征三个代码归入“非认知因素”类属中,他们在个体参与物理建模活动中发挥着重要的激发、启动和维持作用。它们是物理建模能力形成的重要驱动力和物理建模能力持续发展的稳定的心理基础。将分析力、迁移应用、自我发展、交流与合作四个代码划归到“基础能力因素”类属下,它们是个体从事科学实践活动必须具备的基本能力素养。基础能力因素发展的状况直接影响个体专业知识、技能的掌握情况以及物理思维的发展,同时,对在具体问题情境下应用模型解决实际问题的能力也带来了间接的影响。将专业知识、专项经验、模型思维、元建模知识划归到“专项能力因素”类属下,它们直接作用于物理建模过程,不同的科学实践活动对于个体“基本能力因素”的要求趋同,但对于个体的“专项能力因素”却有较大差异。可以说“专项能力因素”是物理建模能力的核心要素,也是最能体现物理建模能力独特性的类属。

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