發(fā)布時間：2020-05-14 09:30

【摘要】：在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)(Science,Technology,Engineering and Mathematics,STEM)的學(xué)習(xí)中,學(xué)生會經(jīng)常面臨圖形、動畫、視頻等非語言信息。這些信息很多時候比語言能更清晰、直觀和準確地表達和傳遞復(fù)雜的概念。加工這些信息,需要學(xué)生有一定的空間能力。具有較高空間能力的學(xué)生更容易產(chǎn)生和處理復(fù)雜思想的心理表征,從而在STEM學(xué)科學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出創(chuàng)新能力。為了突出空間能力在STEM學(xué)科中的重要作用,促進相關(guān)的教育和實踐,美國專門成立了空間智能與學(xué)習(xí)中心,促進相關(guān)實踐和研究的不斷進步。同時,化學(xué)教學(xué)的實踐也表明,學(xué)生在涉及空間信息的化學(xué)問題解決中存在著很大的困難,有必要深入研究化學(xué)空間能力及其相關(guān)測量與評價問題。緒論首先闡述了研究背景,并從理論和實踐兩方面對本研究的意義展開了詳細的論述。接著,為了明確研究的內(nèi)容和范圍,明確地界定了研究的核心概念“化學(xué)空間能力”;在查閱了大量英文文獻的基礎(chǔ)上,對心理學(xué)中關(guān)于空間能力的研究和化學(xué)學(xué)習(xí)中的空間能力的研究進行了全面的述評;最后,提出了本研究的研究思路、研究方法及研究的創(chuàng)新之處。第一章梳理了化學(xué)空間能力的理論基礎(chǔ)。首先回顧了在科學(xué)史上化學(xué)空間概念的發(fā)展和演變歷程,指明了化學(xué)空間能力的加工對象是微觀層面的物質(zhì)結(jié)構(gòu)問題。其次介紹了科學(xué)教育領(lǐng)域的視覺化理論和化學(xué)教育領(lǐng)域的三重表征理論。指出化學(xué)空間能力本質(zhì)上是微觀表征能力的一部分。第二章是建構(gòu)高中生化學(xué)空間能力的評價標準。首先分析了普通高中課程標準對化學(xué)空間問題的相關(guān)論述。然后,以布盧姆的教育目標分類學(xué)、SOLO分類理論、范希爾的幾何思維水平理論,以及皮亞杰和英海爾德的兒童空間發(fā)展理論為基礎(chǔ),建構(gòu)了高中生化學(xué)空間能力的評價標準。評價標準分成4個水平,包括學(xué)生的行為表現(xiàn)、涉及的化學(xué)知識、幾何因素和心理因素等內(nèi)容。最后,為了檢驗建構(gòu)的評價標準的科學(xué)性、合理性和可行性,邀請大學(xué)的化學(xué)教育學(xué)者、高中化學(xué)教研員、高中化學(xué)教師和化學(xué)競賽教練等4類專家,進行了德爾菲法研究。結(jié)合專家的咨詢意見,修訂和優(yōu)化了評價標準。第三章是開發(fā)高中生化學(xué)空間能力的測評工具。首先介紹了經(jīng)典測量理論和Rasch模型等相關(guān)教育與心理測量理論,然后在測量理論的指導(dǎo)下,編制了高中生化學(xué)空間能力的測評工具,接下來對測評工具進行了兩輪的質(zhì)量檢驗,并分別在此基礎(chǔ)上進行了改進和優(yōu)化。最后,檢驗結(jié)果顯示測評工具的質(zhì)量達到了進行大樣本測試的要求。第四章是運用高中生化學(xué)空間能力測評工具實施大樣本測試,并對測試數(shù)據(jù)進行分析。測試的數(shù)據(jù)表明,首先,研究者所建構(gòu)的高中生化學(xué)空間能力評價標準是科學(xué)、合理的。其次,高中生的化學(xué)空間能力總體上呈正態(tài)分布。再次,經(jīng)過訓(xùn)練以后,不同年齡和不同性別的高中生的化學(xué)空間能力沒有顯著性的差異,但是,不同學(xué)業(yè)水平和不同學(xué)校層次的高中生的化學(xué)空間能力有顯著性的差異。第五章是對整個研究進行總結(jié)。首先認為研究的理論創(chuàng)新是建構(gòu)了高中生化學(xué)空間能力的評價標準,其次是在評價標準的基礎(chǔ)上開發(fā)了較高質(zhì)量的化學(xué)空間能力的測評工具,并通過大樣本的測試發(fā)現(xiàn):高中生化學(xué)空間能力呈正態(tài)分布等實證研究的貢獻。在此基礎(chǔ)上,針對高中化學(xué)教學(xué)與命題,提出了策略方面的建議。最后,結(jié)過反思發(fā)現(xiàn),本研究存在著研究對象還不夠多元、研究方法過少和定量研究水平不高等不足,這也指明了未來深入研究的方向。
【圖文】：

圖0.3氯化鈉和抓化艷離子晶體的結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)在建筑、天文、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和物等學(xué)科中。逡逑而己經(jīng)談到，空間思維涉及空間、表征和推理三個方而。（丨）在牛頓經(jīng)典力學(xué)背景逡逑間本質(zhì)上是一個絕對的“虛空”。牽涉到空間的思維？般會有下面的特點：－？是測量相互間的換算關(guān)系，，比如千米與英里；二是不同的汁算方式，如＇英里、旅行的時間和用等：三是坐標系的基礎(chǔ)，如笛卡爾坐標系與極坐標系；四是空間的特質(zhì)，如二維空空間等。（２）表征是指人們在長期的生產(chǎn)和生活過程中發(fā)展起來的、用來描述空間的逡逑統(tǒng)。例如，建筑學(xué)中各種視圖之間的關(guān)系：建筑物的平面圖與正視圖、正交投影圖與投影的效果：麥卡托投影與等積地圖投影。地圖設(shè)計的原理：易讀性的作用、視覺對逡逑圖的可讀性中的圖形－背景的組織等。（３）推理是指由己知的涉及空間信息的判斷推論的邏輯思維過程。例如，以下三種情況都是涉及空間信息的推理。思考最短距離的一個矩形的街區(qū)中，鳥的飛行線路與路徑距離。外推和內(nèi)推的能力：把某個函數(shù)關(guān)系像上和從地圖的等高線估計山坡和傾斜度。決策能力：出租車司機根據(jù)電臺的交通擁選擇替代繞行路線。逡逑、ＳＴＥＭ領(lǐng)域中的空間能力逡逑為人的一種基本認知能力，空間能力在人們的生活中有廣泛的應(yīng)用。比如：木工、縫紉、逡逑修、出租車駕駛和運動等等。逡逑
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：G633.8

【參考文獻】

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本文編號：2663151