理论教育 高中学生物理建模能力构成要素的验证结果

高中学生物理建模能力构成要素的验证结果

时间:2023-08-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:由此看来,国内学者对物理建模能力研究的关注点也是聚焦在“非认知因素”“基础能力因素”和“专项能力因素”三个方面,这说明我们在第四章中建构的物理建模能力构成要素框架在类属上达到了饱和,不缺项,因此,基于知识图谱的关键词分析合并因子分析的结果验证了我们利用扎根理论研究方法构建物理建模能力构成要素的类属架构是可信的。

高中学生物理建模能力构成要素的验证结果

1.量化和质性研究结果在类属上契合度高

科学建模能力研究的高频关键词的因子分析可知,2001-2020年间我国研究者聚焦六个与科学建模能力密切相关的公因子—“专业基础知识”“分析能力”“模型思维”“创新意识”“元建模知识”和“表达能力”的探讨。这些公因子囊括了科学建模能力研究中81.768%的信息,成为科学建模能力研究的绝对焦点,这在一定程度上反映了研究者对科学建模能力构成要素的判断。说明了提取的六个公因子是研究者公认的物理建模能力的主要构成要素,即研究者在论文中集中关注的物理建模能力的构成要素为“专业基础知识”“分析能力”“模型思维”“创新意识”“元建模知识”和“表达能力”六个指标。我们用物理建模能力构成要素框架中的“非认知因素”“基础能力因素”和“专项能力因素”三个能力类属对这六个公因子进行归类,发现“分析能力”“表达能力”可以归入“基础能力因素”,“专业基础知识”“模型思维”和“元建模知识”可以归入“专项能力因素”,“创新意识”可以归入“非认知因素”。这说明知识图谱所描绘出来的研究者聚焦的物理建模能力构成要素的类属与质性分析的结论是契合的。研究者们不但认为“专业基础知识”“分析能力”这些在传统教育中重视培养的能力重要外,对于“创新意识”这样的非认知因素的重要性也有相当高的认同度,“元建模知识”和“模型思维”也逐渐成为研究的热点议题。由此看来,国内学者对物理建模能力研究的关注点也是聚焦在“非认知因素”“基础能力因素”和“专项能力因素”三个方面,这说明我们在第四章中建构的物理建模能力构成要素框架在类属上达到了饱和,不缺项,因此,基于知识图谱的关键词分析合并因子分析的结果验证了我们利用扎根理论研究方法构建物理建模能力构成要素的类属架构是可信的。

2.量化和质性研究结果在要素指标上契合度高

本书利用扎根理论研究方法构建的物理建模能力构成要素框架有三个类属和11个具体要素指标,通过“建模能力”知识图谱中高频、强中心性、高突现关键词分析再结合因子分析,发现当前研究者在物理(或科学)建模能力研究中聚焦的能力指标有“专业基础知识”“分析能力”“模型思维”“创新意识”“元建模知识”和“表达能力”6个。这6个指标与质性分析得到的11个物理建模能力构成要素指标有很好的对应关系,例如“分析能力”对应“分析力”;“表达能力”对应“交流与合作”;“模型思维”对应“模型思维”;“元建模知识”对应“元建模知识”等,可见物理建模能力构成要素中的11个核心要素中的6个得到了证实,知识图谱量化分析的结果是质性分析结果的子集。这说明量化分析和质性分析得出的物理建模能力构成要素的具体指标有很高的契合度,进一步证实了物理建模能力构成要素框架是基本合理的。

3.量化研究表明研究者们对“专项能力因素”类属的认同度最高

高中物理”是被引频次最高的关键词,这说明专业知识的掌握依然是物理建模能力的重要基础。“模型思维”“元建模知识”两个公因子下的关键词“应用意识”“策略”“元认知”都具有高突现值,说明它们在物理建模能力研究中出现了拐点,并且很可能成为今后的研究重点和热点。在本书扎根理论研究部分,归纳整理出“专项能力因素”类属包括“专业知识”“专项经验”“模型思维”和“元建模知识”四个要素指标,而高频关键词的因子分析中发现已有研究已经聚焦了其中三个指标—“专业知识”(对应“专业基础知识”建模知识)、“能力因素”(对应“元建模知识”公因子)、“模型思维”(对应“模型思维”公因子)。这在一定程度上表明大多数研究者对专项作为物理建模能力构成要素的认同度最高,也从侧面证实了质性研究结论的合理性。(www.daowen.com)

4.量化研究表明研究者们较认同“基础能力因素”类属

对公因子“分析能力”具有诠释作用的关键词“思维”和“数量关系”是两个引用频次较高的关键词(被引频次排列在第二位和第四位),这反映了研究者普遍认同“分析能力”在科学建模能力构成中的基础地位。对公因子“表达能力”具有解释作用的关键词“数学语言”具有极高的突现值(Burst=6.45),这说明从某个时间节点开始,研究者普遍认识到表达、交流、沟通能力在科学建模实践中的价值,使得“表达能力”方面的研究数量激增,但相对其他公因子而言,研究者对“表达能力”的研究关注度还比较欠缺。公因子“创新意识”被划归到“基础能力”类属,正如维纳所说的“科学是人类在强烈的创造欲之下,利用自己手里的材料创造的产物”,科学的发展离不开人的创造能力。同理,科学建模也是一项创新性很强的科学实践活动,它离不开个体的创造性人格,创造性人格是建构新颖的科学模型的先导。科学建模的过程需要发挥个体勇于突破,敢于创新,富于冒险的精神,这样才能发现原有模型的缺陷,建立新的模型。综合分析之后,发现研究者较认同“基础能力”是个体从事科学建模活动的前提和基础。

5.量化研究表明研究者们逐渐认识到“非认知因素”的重要性

我国部分学者开始关注对建模能力中非智力因素的研究,其中,出现了对个体动机、兴趣、个性特征与建模能力关系的探讨。虽然,研究者对建模能力中“非智力因素”的研究和关注度远远小于“专项能力因素”和“基础能力因素”,但已经有了质的突破。“创新意识”就是研究者所聚焦的“非认知因素”之一。本书提取的公因子中很少聚焦科学建模能力的“非智力因素”,其部分原因在于现有文献很少将与科学建模能力有关的非智力因素的词段列为文章关键词,导致Cite Space等软件无法侦测到它们,以至于统计数据出现偏差。但无论如何,非智力因素都应该作为科学建模能力构成中不可或缺的部分成为今后科学建模能力研究的热点之一,应提起广大研究者的重视。

综合上述,我们通过比较知识图谱分析与扎根理论研究的结果,发现二者契合度较高。首先,在物理建模能力构成要素的类属上没有缺项,都包含“非认知因素”“基础能力因素”和“专项能力因素”三个类属。第二,扎根理论研究构建的物理建模能力构成要素的11个要素中的6个得到了验证,说明质性分析所得结果的合理性。总而言之,通过知识图谱的关键词结合因子分析的量化研究在一定程度上证明了扎根理论研究结论具有较高的合理性和可信度。

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