張軍朋,范亞輝，呂辰祎，鄧浩儀

(1.華南師范大學(xué) 物理與電信工程學(xué)院，廣東 廣州 510006；2.深圳高級(jí)中學(xué)，廣東 深圳 518040)

在物理課程中，科學(xué)探究是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)探究是科學(xué)探究的主要形式，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)探究的重要環(huán)節(jié). 已有研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在經(jīng)歷自己設(shè)計(jì)、調(diào)查來(lái)解決問(wèn)題的過(guò)程后，對(duì)科學(xué)本質(zhì)和探究的認(rèn)識(shí)有很大改變[1]. 而在我國(guó)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師往往把實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、具體操作步驟等講解清楚，學(xué)生根據(jù)具體步驟進(jìn)行操作,做實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)僅僅是動(dòng)手重復(fù)固定的操作. 對(duì)中學(xué)生的科學(xué)探究能力現(xiàn)狀的調(diào)查表明，學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是中學(xué)生探究能力中較為薄弱的環(huán)節(jié)[2]. 科學(xué)探究不僅僅要?jiǎng)邮肿鰧?shí)驗(yàn)，更要積極主動(dòng)地動(dòng)腦設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn). 現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的需求已不局限于對(duì)知識(shí)的記憶和技術(shù)活動(dòng)的重復(fù)，更看重的是能夠應(yīng)對(duì)多變世界中可能出現(xiàn)的新問(wèn)題的能力.

物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力屬于高階思維能力的范疇，但我國(guó)現(xiàn)行物理教學(xué)和評(píng)價(jià)沒(méi)有對(duì)學(xué)生的高階思維能力給予足夠重視[3]. 長(zhǎng)期以來(lái)，基于課程標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)業(yè)成就評(píng)價(jià)研究相對(duì)滯后，且在高考指揮棒下，課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法較好地銜接. 課程標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有給出具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和樣例，這給評(píng)價(jià)學(xué)生達(dá)到什么程度帶來(lái)了困難. 因此，物理實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)改革應(yīng)促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的發(fā)展，應(yīng)為促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的深度理解而評(píng)，應(yīng)為促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的深度學(xué)習(xí)而教.

目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)研究集中在科學(xué)探究能力的測(cè)評(píng)上，關(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的測(cè)評(píng)研究較少，且有關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ臏y(cè)評(píng)形式主要關(guān)注容易評(píng)價(jià)和確定性的實(shí)驗(yàn)知識(shí)、方法和技能，多以甄別與選拔功能為主，沒(méi)有發(fā)揮實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的激勵(lì)與導(dǎo)向作用. 本研究在明晰物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力內(nèi)涵及測(cè)評(píng)要素的基礎(chǔ)上，基于國(guó)際實(shí)驗(yàn)或科學(xué)能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定高中物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的測(cè)評(píng)要素與具體指標(biāo)，構(gòu)建高中物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力測(cè)評(píng)框架，應(yīng)用測(cè)評(píng)框架?chē)L試開(kāi)發(fā)情境化紙筆測(cè)試工具，旨在為物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力測(cè)評(píng)實(shí)踐提供標(biāo)準(zhǔn)，指明評(píng)價(jià)的路徑和方向，同時(shí)為正確引導(dǎo)物理探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)與測(cè)評(píng)提供參考.

1 物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的內(nèi)涵

1.1 探究型實(shí)驗(yàn)

目前的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，除了技能訓(xùn)練型實(shí)驗(yàn)和知識(shí)應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)外，主要有2類(lèi)：a.驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，即在學(xué)習(xí)相應(yīng)的知識(shí)之后通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證；b.探究型實(shí)驗(yàn)，與驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的區(qū)別在于，探究型實(shí)驗(yàn)是在學(xué)生不知道實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論的前提下進(jìn)行，其主要目的是讓學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手探究和解決科學(xué)性問(wèn)題，體驗(yàn)類(lèi)似研究人員進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的過(guò)程，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和理解. 在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和探究型實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可能相似，但是設(shè)計(jì)思路不同，學(xué)生的心理活動(dòng)不同，得到的訓(xùn)練也不同.

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

在物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ蔷C合能力，從實(shí)驗(yàn)前的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)中的操作和觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)分析處理和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)，都是物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ谋憩F(xiàn)[4]. 在實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹T多因素中，主要體現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)觀測(cè)能力和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力. 其中，物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是指在理解與掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法等內(nèi)容的基礎(chǔ)上，具體設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力；實(shí)驗(yàn)操作能力是指對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器、工具的使用以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的動(dòng)手操作能力.

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程是指學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，運(yùn)用相關(guān)的知識(shí)和技能，在頭腦中對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器、裝置、步驟和方法進(jìn)行規(guī)劃并擬定好實(shí)驗(yàn)方案的過(guò)程[5]. 擬定實(shí)驗(yàn)方案是對(duì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的超前認(rèn)識(shí)，是對(duì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該做什么、用什么做、怎樣做等問(wèn)題的思考.

以上對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力進(jìn)行了界定，并對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力與實(shí)驗(yàn)操作能力進(jìn)行了區(qū)分. 從定義來(lái)看，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方法，靈活運(yùn)用學(xué)科知識(shí)和技能，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力.

1.3 探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

如前所述，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是在用實(shí)驗(yàn)的方法解決具體問(wèn)題時(shí)，形成的對(duì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該做什么、用什么做、怎樣做等問(wèn)題的解決思路或?qū)嶒?yàn)方案. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和已有經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造性地構(gòu)思、設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的途徑和方法. 探究型實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的靈活性與開(kāi)放性，對(duì)于要解決的同一問(wèn)題，根據(jù)相同的實(shí)驗(yàn)條件，學(xué)生可以進(jìn)行不同的設(shè)計(jì). 好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，必須遵循科學(xué)性、簡(jiǎn)便可行性、控制變量、可重復(fù)性及設(shè)立對(duì)照等原則.

實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程是讓學(xué)生在真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并嘗試解決問(wèn)題的過(guò)程. 在解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生針對(duì)問(wèn)題嘗試提出實(shí)驗(yàn)方案. 結(jié)合1.2中對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的概念界定，可認(rèn)為：物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，根?jù)探究問(wèn)題的需要，學(xué)生自主選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法和恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，靈活運(yùn)用物理知識(shí)和技能，設(shè)計(jì)探究型實(shí)驗(yàn)去探索未知問(wèn)題的能力.

常規(guī)的考查物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的試題大多是基于學(xué)生做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，針對(duì)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的個(gè)別方面創(chuàng)設(shè)新的情境(條件變化或者試題形式變化)，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不具有探究性. 而物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是高階思維能力，不同于常規(guī)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).

2 探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的測(cè)評(píng)要素

學(xué)生能力的形成和發(fā)展與其參與的活動(dòng)密切相關(guān)，學(xué)生能力的高低能夠在活動(dòng)中表現(xiàn)出來(lái)，但并非所有活動(dòng)都能同等程度地提高學(xué)生的能力，不同的活動(dòng)在培養(yǎng)能力方面的差異主要體現(xiàn)在活動(dòng)的自主程度上.

根據(jù)學(xué)生在探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)活動(dòng)中的自主程度，可將實(shí)驗(yàn)探究按自主程度由低到高分為結(jié)構(gòu)型探究、指導(dǎo)型探究與開(kāi)放型探究[6]. 基于上文界定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力內(nèi)涵：評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力需要根據(jù)學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求，自主選擇實(shí)驗(yàn)方法和儀器的程度. 因此，本文用于評(píng)價(jià)學(xué)生探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的探究型實(shí)驗(yàn)是指導(dǎo)型探究.

就探究型實(shí)驗(yàn)過(guò)程而言，學(xué)生要經(jīng)歷基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問(wèn)題，形成猜想和假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案，獲取和處理信息，基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋以及交流、評(píng)估和反思等環(huán)節(jié)[7]. 其中，基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問(wèn)題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案3個(gè)環(huán)節(jié)是探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)必須經(jīng)歷的過(guò)程.

就探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，教學(xué)過(guò)程一般分為5個(gè)階段，如圖1所示，而本文研究的探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段. 學(xué)生探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力決定了其后續(xù)的實(shí)驗(yàn)實(shí)施和實(shí)驗(yàn)處理的質(zhì)量與效率.

圖1 探究型實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的基本流程

物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是復(fù)雜的心理結(jié)構(gòu)，由許多要素組成. 在物理實(shí)驗(yàn)探究問(wèn)題解決過(guò)程中往往需要多個(gè)要素的協(xié)同作用. 同時(shí)，在研究測(cè)評(píng)問(wèn)題時(shí)，為了說(shuō)明整體結(jié)構(gòu)，需要將其分解為一些有聯(lián)系的基本要素.

從國(guó)際高校和研究機(jī)構(gòu)對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蚩茖W(xué)能力的測(cè)評(píng)來(lái)看，測(cè)評(píng)中都包含對(duì)科學(xué)探究能力的測(cè)評(píng)，例如英國(guó)的GCE-A級(jí)實(shí)驗(yàn)考試、美國(guó)的NAEP科學(xué)能力測(cè)評(píng)、國(guó)際PISA科學(xué)能力測(cè)評(píng)以及國(guó)際TIMSS科學(xué)成就測(cè)評(píng). 在科學(xué)探究能力測(cè)評(píng)要素中都包含實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的測(cè)評(píng)(紙筆考試)要求，這些要求中均涵蓋學(xué)生就特定問(wèn)題情境制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，包括實(shí)驗(yàn)步驟、測(cè)量變量和控制無(wú)關(guān)變量的方法、分析數(shù)據(jù)的方法以及應(yīng)該注意的安全措施等[6].

結(jié)合上述國(guó)際對(duì)科學(xué)探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)測(cè)評(píng)要求，本文研究的探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力測(cè)評(píng)的基本要素包含：變量識(shí)別(變量包括自變量、因變量及控制變量)，實(shí)驗(yàn)裝置、材料及方法的選擇，實(shí)驗(yàn)探究步驟的設(shè)計(jì)(測(cè)量變量和控制變量的方法).

2.1 變量識(shí)別

在探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之初，學(xué)生要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模磁宄白鍪裁础钡膯?wèn)題，并通過(guò)推理對(duì)探究的問(wèn)題進(jìn)行分析，識(shí)別出探究問(wèn)題涉及的自變量、因變量及控制變量(指實(shí)驗(yàn)中除自變量以外，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素或條件，也稱(chēng)無(wú)關(guān)變量). 教師根據(jù)學(xué)生能否識(shí)別自變量與因變量來(lái)判斷其是否明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，只有明確了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，才能保證學(xué)生在后續(xù)實(shí)驗(yàn)材料、裝置及方法的選擇上和實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程設(shè)計(jì)的方向的正確性.

2.2 實(shí)驗(yàn)裝置、材料及方法的選擇

在探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料、裝置及方法對(duì)于有效測(cè)量或控制變量至關(guān)重要. 根據(jù)變量的操作性定義，學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)中物理量需要的測(cè)定儀器或制作材料，從而準(zhǔn)確地判斷出需要選擇的實(shí)驗(yàn)器材或材料，才能在實(shí)驗(yàn)中有效地控制變量，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論正確、可靠.

2.3 實(shí)驗(yàn)探究步驟的設(shè)計(jì)

探究型實(shí)驗(yàn)是開(kāi)放性活動(dòng)，可能存在多種實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)操作程序，因此學(xué)生要根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)探究步驟，并對(duì)變量進(jìn)行操作性定義(根據(jù)合適的實(shí)驗(yàn)原理及方法，對(duì)變量如何測(cè)量進(jìn)行說(shuō)明或描述)以及確定合理的獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)次數(shù). 此外，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)也是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵因素. 因此，本文將獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)確定為實(shí)驗(yàn)探究步驟設(shè)計(jì)中應(yīng)該包含的基本內(nèi)容.

3 物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的測(cè)評(píng)框架

3.1 測(cè)評(píng)性質(zhì)

從評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的角度，教學(xué)評(píng)價(jià)可分為絕對(duì)評(píng)價(jià)和相對(duì)評(píng)價(jià)[8]. 絕對(duì)評(píng)價(jià)又稱(chēng)目標(biāo)參照評(píng)價(jià)，是以評(píng)價(jià)對(duì)象以外的某一客觀目標(biāo)為參照標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)，考查評(píng)價(jià)對(duì)象達(dá)到目標(biāo)的程度和水平，用于衡量評(píng)價(jià)對(duì)象的實(shí)際水平. 相對(duì)評(píng)價(jià)又稱(chēng)常模參照評(píng)價(jià)，是以評(píng)價(jià)對(duì)象團(tuán)體的平均水平為參照標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)，主要考查評(píng)價(jià)對(duì)象在評(píng)價(jià)團(tuán)體中的相對(duì)位置，用于衡量評(píng)價(jià)對(duì)象的相對(duì)水平.

高中物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力測(cè)評(píng)目的在于對(duì)學(xué)生在探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力水平進(jìn)行評(píng)定，了解學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的狀況，為改進(jìn)探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)提供反饋. 因此，本文的測(cè)評(píng)性質(zhì)為目標(biāo)參照評(píng)價(jià).

3.2 測(cè)評(píng)內(nèi)容

物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是復(fù)雜的綜合能力，可將其分解為3個(gè)要素：變量識(shí)別，實(shí)驗(yàn)材料、裝置及方法的選擇，實(shí)驗(yàn)探究步驟的設(shè)計(jì).

表1給出了本測(cè)評(píng)的基本要素、分解的具體指標(biāo)及具體指標(biāo)的內(nèi)涵，即測(cè)評(píng)指標(biāo)的外顯行為，由此可確定物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的測(cè)評(píng)要素、測(cè)評(píng)內(nèi)容，即具體指標(biāo)與外顯行為之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系.

表1 物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的基本要素、具體指標(biāo)及外顯行為

3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力水平的劃分

SOLO(Structure of the observed learning outcome)分類(lèi)理論是由澳大利亞教育心理學(xué)專(zhuān)家比格斯(J.B.Biggs)教授首次提出的學(xué)生學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)方法，他認(rèn)為：學(xué)生在學(xué)習(xí)具體知識(shí)的過(guò)程中，都要經(jīng)歷從量變到質(zhì)變的過(guò)程，每一次躍變的發(fā)生，都說(shuō)明學(xué)生進(jìn)入了更高一級(jí)知識(shí)的認(rèn)知階段. SOLO分類(lèi)理論與皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段理論的觀點(diǎn)類(lèi)似，不同的是SOLO分類(lèi)理論更加關(guān)注學(xué)生在特定試題或某個(gè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域內(nèi)表現(xiàn)出來(lái)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，而非整體認(rèn)知結(jié)構(gòu).

SOLO分類(lèi)理論本質(zhì)上是認(rèn)知發(fā)展的理論. 后來(lái)比格斯等人通過(guò)大量研究發(fā)現(xiàn)，SOLO分類(lèi)理論可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)，首先將學(xué)生在回答某個(gè)問(wèn)題或完成某項(xiàng)任務(wù)表現(xiàn)出來(lái)的思維結(jié)構(gòu)稱(chēng)作可觀察的學(xué)生學(xué)習(xí)成果結(jié)構(gòu)，然后將可觀察的學(xué)生學(xué)習(xí)成果結(jié)構(gòu)由低到高分為5個(gè)層次，即前結(jié)構(gòu)、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和抽象擴(kuò)展結(jié)構(gòu)[9].

如果將上述5個(gè)層次賦予不同的等級(jí)分?jǐn)?shù)，那么學(xué)生回答問(wèn)題的質(zhì)量就可以被量化，量化的分?jǐn)?shù)可以作為評(píng)價(jià)的依據(jù)[9]. 在評(píng)價(jià)過(guò)程中，SOLO分層評(píng)價(jià)與傳統(tǒng)的“采點(diǎn)給分”有本質(zhì)的不同. SOLO分層評(píng)價(jià)不僅重視“采點(diǎn)”即量的多少，還重視學(xué)業(yè)結(jié)果中文字表述的邏輯關(guān)系，以此界定學(xué)生思維能力所達(dá)到的水平與層次.

本文參照SOLO分類(lèi)理論，將高中物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的水平進(jìn)行劃分. 由于SOLO中的“抽象擴(kuò)展水平”要求較高，因此本文依據(jù)SOLO分類(lèi)理論的其余4個(gè)水平來(lái)劃分高中物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的水平層次，水平層次與其具體的行為表現(xiàn)如表2所示.

表2 探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的水平層次及行為表現(xiàn)

根據(jù)SOLO分類(lèi)理論將物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的每個(gè)具體指標(biāo)劃分為4個(gè)水平. 為了方便對(duì)學(xué)生的反應(yīng)進(jìn)行處理，在設(shè)計(jì)測(cè)評(píng)工具時(shí),根據(jù)SOLO分類(lèi)理論設(shè)計(jì)試題并對(duì)其賦分值，并以此確定測(cè)評(píng)框架中7個(gè)具體指標(biāo)對(duì)應(yīng)的水平，如表3所示.

表3 高中物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的具體水平層次的劃分和評(píng)分說(shuō)明

3.4 測(cè)評(píng)的方法及結(jié)果的解釋與利用

從信息論的觀點(diǎn)看，教育測(cè)評(píng)是依據(jù)測(cè)評(píng)目的對(duì)測(cè)評(píng)信息的搜集、處理和分析，并做出解釋的過(guò)程[8]. 因此，在高中物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力測(cè)評(píng)過(guò)程中，需要對(duì)搜集測(cè)評(píng)信息的方法進(jìn)行選擇，再設(shè)計(jì)并檢驗(yàn)其測(cè)量工具，才能對(duì)學(xué)生的物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力做出量或質(zhì)的記述，從而形成價(jià)值判斷. 搜集教育測(cè)評(píng)信息的方法主要有觀察法、問(wèn)卷法、訪(fǎng)談法和測(cè)驗(yàn)法.

1)觀察法. 觀察法是對(duì)教育評(píng)價(jià)對(duì)象的活動(dòng)進(jìn)行有目的、有計(jì)劃、系統(tǒng)、深入地觀察，以搜集評(píng)價(jià)資料的方法. 觀察法雖然具有自然、客觀、真實(shí)的特點(diǎn)，但不容易獲得較為精密的結(jié)果，并且高中學(xué)生的探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力具有內(nèi)隱性，個(gè)別方面較難通過(guò)課堂行為直接進(jìn)行測(cè)量和判斷.

2)問(wèn)卷法. 問(wèn)卷法是以書(shū)面形式向被調(diào)查者提出嚴(yán)格設(shè)計(jì)的問(wèn)題，從而獲得評(píng)價(jià)信息的方法. 如果在沒(méi)有嚴(yán)格監(jiān)督的條件下進(jìn)行，學(xué)生容易對(duì)問(wèn)卷不做回答或隨意選填，因此用于測(cè)量學(xué)生的探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力水平時(shí)，較難得到客觀的數(shù)據(jù).

3)訪(fǎng)談法. 訪(fǎng)談法是以直接的接觸和口頭問(wèn)答方式獲得評(píng)價(jià)信息的調(diào)查方法. 該方法可以在一定程度上了解學(xué)生對(duì)探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，但難以判斷學(xué)生的探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力水平，而且調(diào)查樣本的數(shù)量會(huì)受到限制.

4)測(cè)驗(yàn)法. 測(cè)驗(yàn)法是指對(duì)被試者的行為樣本(由對(duì)儀器操作和問(wèn)題的回答引起)進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)程序. 探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是學(xué)生在對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)裝置或儀器、相關(guān)物理知識(shí)理解的基礎(chǔ)上，應(yīng)用其解決實(shí)際問(wèn)題的能力. 通過(guò)測(cè)驗(yàn)?zāi)芤饘W(xué)生做出一系列的行為反應(yīng)，進(jìn)而得到客觀真實(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù).

綜上所述，探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力通過(guò)紙筆測(cè)試方式來(lái)進(jìn)行測(cè)量是合理、有效的，因此本文采用測(cè)驗(yàn)法中的紙筆測(cè)驗(yàn)對(duì)高中物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力進(jìn)行測(cè)評(píng).

在結(jié)果分析方面，通過(guò)編制的測(cè)評(píng)工具對(duì)學(xué)生的物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力進(jìn)行測(cè)評(píng). 根據(jù)SOLO分類(lèi)理論對(duì)每個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行賦分，得到的分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換成等距意義的Logit分，再通過(guò)Rasch模型將Logit分與探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的水平劃分相對(duì)應(yīng)，從而確定每個(gè)學(xué)生的物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的水平層次，再對(duì)照高中生物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力水平框架中的行為范圍，對(duì)學(xué)生的探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力做出解釋.

3.5 測(cè)評(píng)工具的試題設(shè)計(jì)

3.5.1 測(cè)評(píng)工具的內(nèi)容選取

考慮到測(cè)評(píng)對(duì)象為高中學(xué)生，因此在確定高中探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的測(cè)評(píng)內(nèi)容時(shí)“裝置的選擇”不應(yīng)超過(guò)課程標(biāo)準(zhǔn)中“所用儀器”的范圍.

測(cè)評(píng)工具即測(cè)試卷將以物理知識(shí)為主要內(nèi)容，圍繞高中物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力測(cè)評(píng)的7個(gè)具體指標(biāo)來(lái)設(shè)問(wèn).

由于探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力屬于綜合能力，所涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，因此主要以中學(xué)物理基礎(chǔ)知識(shí)為主，涉及的實(shí)驗(yàn)器材主要是《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中較為簡(jiǎn)單的器材. 為了提高測(cè)評(píng)的內(nèi)容效度，本研究在設(shè)計(jì)測(cè)評(píng)工具時(shí)，會(huì)降低試題所涉及知識(shí)的難度，這樣可以給學(xué)生充分展示其探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的機(jī)會(huì)，使學(xué)生根據(jù)自己已掌握的知識(shí)和方法靈活地、創(chuàng)造性地解決問(wèn)題.

3.5.2 測(cè)評(píng)工具的試題設(shè)計(jì)

要想確定被測(cè)試者的探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的水平層次，就得盡可能準(zhǔn)確地獲得被測(cè)試者在作答測(cè)試卷時(shí)的行為表現(xiàn)，即測(cè)試卷要盡可能地讓被試者展示其思維過(guò)程. 這就與測(cè)試卷中試題類(lèi)型的選取、試題的命制原則等息息相關(guān).

試題類(lèi)型按照回答方式一般可分為開(kāi)放式、封閉式和半封閉式. 其中，開(kāi)放式試題是由被測(cè)試者根據(jù)自身的實(shí)際情況或主觀感受自由回答，不受限制，因此被測(cè)試者的觀點(diǎn)、思路和看法可以得到充分發(fā)揮，能夠更真實(shí)地體現(xiàn)被測(cè)試者的實(shí)際情況. 因此，開(kāi)放式試題可以獲取更多被測(cè)試者的答題信息，從反映被測(cè)試者的實(shí)際水平來(lái)看，開(kāi)放式試題是最有效的測(cè)試方式. 但由于被測(cè)試者不受限制地自由回答，可能會(huì)導(dǎo)致被測(cè)試者的回答與測(cè)試目的背道而馳，一定程度上會(huì)增加研究者處理數(shù)據(jù)的難度. 盡管如此，根據(jù)本研究的要求和測(cè)評(píng)的性質(zhì)，測(cè)試卷的題型仍選擇開(kāi)放式試題.

為了提高試題效度，避免因試題命制不當(dāng)而產(chǎn)生不良問(wèn)題，在命制試題時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：

1)情境性. 試題的素材選擇要以學(xué)生日常生活中熟悉的情境為基準(zhǔn)，使學(xué)生在解答試題時(shí)有身臨其境的感受，從而能真正沉浸其中回答好實(shí)驗(yàn)探究中的問(wèn)題[10].

2)設(shè)問(wèn)清晰. 為了準(zhǔn)確獲取被測(cè)試者在測(cè)試中的反應(yīng)，試題中題干的表述一定要清晰明確，沒(méi)有模糊性或歧義性.

3)控制性. 試題設(shè)問(wèn)的難度處于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，使學(xué)生“跳一跳，能達(dá)到”，這樣才能使學(xué)生在試題上的作答反映學(xué)生的真實(shí)水平.

4)新穎性. 試題中的情境盡量新穎，應(yīng)避免與學(xué)生平時(shí)做過(guò)的題目相近或類(lèi)似.

5)探究性. 試題應(yīng)盡可能以學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)或技能來(lái)探究生活中的問(wèn)題.

基于以上試題命制原則，結(jié)合測(cè)評(píng)工具內(nèi)容選取的要求，考慮到實(shí)際情況，測(cè)試卷的試題數(shù)量不應(yīng)太多. 因此，本測(cè)評(píng)工具將選取2個(gè)不同的探究情境，通過(guò)在不同探究情境中相同結(jié)構(gòu)的設(shè)問(wèn)，研究者可根據(jù)被測(cè)試者的作答情況，獲取其各個(gè)具體指標(biāo)的水平層次，進(jìn)而得到被測(cè)試者物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的水平層次.

4 物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力測(cè)評(píng)實(shí)踐：情境化紙筆測(cè)試工具

4.1 問(wèn)題設(shè)計(jì)

測(cè)評(píng)工具中的試題素材取自文獻(xiàn)[6]中的探究性問(wèn)題：探究不同類(lèi)型導(dǎo)線(xiàn)與其輻射熱能力的關(guān)系，探究包裹不同材料的紙杯對(duì)杯里液體的隔熱能力. 這2個(gè)題目所設(shè)置的情境不同，但都與生活實(shí)際情況密切相關(guān). 題目涉及的知識(shí)不同，內(nèi)容較易，且都是學(xué)生已具有的必備知識(shí).

為了考查學(xué)生探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的穩(wěn)定性和遷移性，2個(gè)題目的設(shè)問(wèn)結(jié)構(gòu)和方式相同，均涉及對(duì)物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的7個(gè)具體指標(biāo)的考查. 情境化紙筆測(cè)試題如下：

試題1：研究不同類(lèi)型導(dǎo)線(xiàn)的輻射熱能力

在導(dǎo)線(xiàn)兩端加上電壓，過(guò)一段時(shí)間，導(dǎo)線(xiàn)會(huì)發(fā)熱，這種熱效應(yīng)是烤箱、電暖器和電吹風(fēng)等電器設(shè)備的工作原理. 利用該原理研究不同類(lèi)型導(dǎo)線(xiàn)(32規(guī)格銅、36規(guī)格銅、32規(guī)格鐵、32規(guī)格鎳鉻合金，型號(hào)32和36分別表示直徑為0.24 mm和0.15 mm的導(dǎo)線(xiàn))的輻射熱能力.

實(shí)驗(yàn)器材：工作電壓為6 V的加熱器、6 V電池、電池座、閘刀開(kāi)關(guān)、鱷魚(yú)夾導(dǎo)線(xiàn)、32規(guī)格銅、36規(guī)格銅、32規(guī)格鐵、32規(guī)格鎳鉻合金、蠟筆、100 g的砝碼、細(xì)線(xiàn)、剪刀、米尺、秒表等.

根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)器材或其他器材，回答以下問(wèn)題：

1)陳述要探究的問(wèn)題，標(biāo)明探究問(wèn)題中涉及的自變量和因變量.

2)請(qǐng)寫(xiě)出自變量和因變量的測(cè)量(制作)原理或描述性定義，并分別寫(xiě)出所需具體器材.

示例與說(shuō)明：如果要研究“不同小車(chē)運(yùn)動(dòng)的快慢”，就要對(duì)不同的小車(chē)和快慢進(jìn)行說(shuō)明. 不同小車(chē)：質(zhì)量不同，其他方面都相同的小車(chē)；具體器材需要：砝碼、小車(chē)、軌道；快慢：物體在給定距離中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，時(shí)間越短，物體運(yùn)動(dòng)越快.

3)請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟，或用流程圖進(jìn)行說(shuō)明，以便其他人可以重復(fù)實(shí)驗(yàn).

4)設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)表格，或者用于記錄數(shù)據(jù)和結(jié)果的其他方法.

試題2：研究不同材料對(duì)液體的隔熱能力

你是否曾買(mǎi)了1個(gè)飲熱水的紙杯，并發(fā)現(xiàn)在你喝完之前，水已經(jīng)涼了. 請(qǐng)做1個(gè)能使杯中熱水保持較長(zhǎng)時(shí)間的紙杯(可通過(guò)包裝該紙杯使之絕緣).

實(shí)驗(yàn)器材：6只帶蓋子的紙杯、布、4張黑紙、4張白紙、鋁箔、直尺、秒表、6只帶蓋子的塑料杯、2支溫度計(jì)、量筒、剪刀、2支體溫計(jì)、熱水、護(hù)目鏡、圍裙、銅導(dǎo)線(xiàn)[導(dǎo)線(xiàn)電阻會(huì)隨溫度變化而變化，若不考慮變化的非線(xiàn)性，則滿(mǎn)足R=R0(1+αT),其中T為溫度]

根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)器材或其他器材，回答以下問(wèn)題：

1)陳述要探究的問(wèn)題，標(biāo)明探究問(wèn)題中涉及的自變量和因變量.

2)請(qǐng)寫(xiě)出自變量和因變量的測(cè)量(制作)原理或描述性定義，并分別寫(xiě)出所需具體器材.

3)請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟，或用流程圖進(jìn)行說(shuō)明，以便其他人可以重復(fù)實(shí)驗(yàn).

4)設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)表格，或者用于記錄數(shù)據(jù)和結(jié)果的其他方法.

為了更好地呈現(xiàn)測(cè)評(píng)工具的試題與物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的基本要素(具體指標(biāo))之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，本研究給出了設(shè)計(jì)的試卷命題雙向細(xì)目表，如表4所示，表4中括號(hào)外數(shù)字表示大題號(hào)，括號(hào)內(nèi)數(shù)字表示小題號(hào).

表4 高中生物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和實(shí)測(cè)試卷命題雙向細(xì)目表

為了讓學(xué)生更清楚地理解題目的含義，需要對(duì)一些較難理解的地方給出提示或說(shuō)明. 在測(cè)試卷中，對(duì)以下幾個(gè)方面給出了提示或說(shuō)明：

1)在被測(cè)試者可能不懂的名詞旁給出解釋性說(shuō)明. 例如，在對(duì)“操作性定義變量”這個(gè)具體指標(biāo)設(shè)問(wèn)時(shí)，考慮大部分被測(cè)試者可能沒(méi)有接觸過(guò)此類(lèi)問(wèn)題，因此在題目下方列舉了“示例與說(shuō)明”，以期被測(cè)試者能更好地理解問(wèn)題.

2)對(duì)被測(cè)試者較難想到的實(shí)驗(yàn)儀器或材料，可借助圖片等形式輔助被測(cè)試者理解該儀器或材料.

3)題目可能涉及常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)器材的不常見(jiàn)用途，因此在具體器材后面可給出提示，以降低題目的難度，但可能會(huì)干擾被測(cè)試者對(duì)具體器材的選擇. 例如，試題2中的銅導(dǎo)線(xiàn)(提示表明此器材可以測(cè)量溫度)和溫度計(jì)，這2種器材都可以測(cè)定溫度，但可能會(huì)導(dǎo)致被測(cè)試者為了避免引入無(wú)關(guān)變量，而只選用溫度計(jì).

4.2 試題的水平層次劃分及評(píng)分原則

為了從試題的測(cè)試結(jié)果中確定學(xué)生的探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的水平，在命制測(cè)試卷時(shí)，對(duì)試題水平進(jìn)行劃分的方式主要有2種：a.1個(gè)問(wèn)題對(duì)應(yīng)1個(gè)水平;b.1個(gè)問(wèn)題對(duì)應(yīng)多個(gè)水平，各個(gè)水平與學(xué)生在各個(gè)具體指標(biāo)下的回答程度相對(duì)應(yīng). 根據(jù)本文構(gòu)建的測(cè)評(píng)框架，考慮到題目過(guò)多會(huì)影響學(xué)生回答問(wèn)題的認(rèn)真度，因此，采取第2種劃分方式. 每個(gè)具體指標(biāo)的水平層次劃分依據(jù)是物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的水平層次(見(jiàn)表2)，以此來(lái)分析學(xué)生回答問(wèn)題的結(jié)果，量化學(xué)生回答問(wèn)題的質(zhì)量.

下面以試題2中選擇裝置、材料或方法有效控制變量指標(biāo)的水平層次劃分為例，來(lái)說(shuō)明如何對(duì)某個(gè)指標(biāo)進(jìn)行水平層次的劃分及評(píng)分.

試題2中第3問(wèn)的設(shè)置目的是獲取學(xué)生在4個(gè)具體指標(biāo)下的思維過(guò)程，這4個(gè)具體指標(biāo)分別為：識(shí)別控制變量，選擇裝置、材料或方法有效控制變量，數(shù)據(jù)獲取的時(shí)間與次數(shù)，操作思路的順序及注意事項(xiàng). 在選擇裝置、材料或方法有效控制變量指標(biāo)下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材、材料或方法的作用不同，將其分為4類(lèi)：

1)控制紙杯中液體的體積，需要用到量筒.

2)控制包裹紙杯的材料面積和大小，需要用到剪刀，選擇尺子更好，不選也行，因?yàn)槿绻麑W(xué)生先剪出一種包裹材料并以它為參照，剪出相同面積和大小的其他包裹材料，則不需要用到尺子.

3)控制包裹紙杯的方式，此處不需要說(shuō)出包裹紙杯方式的具體操作，只需要答出“以相同方式包裹紙杯”等字眼即可.

4)控制外界環(huán)境中溫度等因素的影響，考慮設(shè)置對(duì)照組等方式.

該題指標(biāo)的水平層次劃分將主要依據(jù)SOLO分類(lèi)理論，具體參考表2的內(nèi)容，得出該指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，如表5所示.

表5 試題2在SOLO分類(lèi)與選擇裝置、材料或方法有效控制變量指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

學(xué)生在回答試題前，首先要結(jié)合試題提出自己所要探究的問(wèn)題，根據(jù)所要探究的問(wèn)題構(gòu)思實(shí)驗(yàn)步驟. 構(gòu)思的過(guò)程中可能會(huì)涉及物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的7個(gè)具體指標(biāo)，如果在1個(gè)問(wèn)題中考查全部指標(biāo)，評(píng)分人很容易弄混不同指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，因此學(xué)生在其他3個(gè)指標(biāo)下的行為表現(xiàn)，將從學(xué)生對(duì)其他問(wèn)題的反應(yīng)中獲取.

由于本測(cè)試卷的2道試題能獲取學(xué)生在每個(gè)具體指標(biāo)下的具體反應(yīng)，因此每個(gè)指標(biāo)會(huì)對(duì)應(yīng)2個(gè)分?jǐn)?shù). 為了盡量減少被測(cè)試者的知識(shí)水平對(duì)作答情況的影響，考慮到這2道試題所涉及知識(shí)的難度及深度相當(dāng)，故采取2個(gè)分?jǐn)?shù)取平均值后四舍五入的方式，得到被測(cè)試者在每個(gè)指標(biāo)下的分?jǐn)?shù)(對(duì)應(yīng)SOLO分類(lèi)理論的具體水平層次). 例如，某被測(cè)試者在試題1和試題2中的識(shí)別控制變量指標(biāo)下分別得到2和3的分?jǐn)?shù)，那么被測(cè)試者在該指標(biāo)中的分?jǐn)?shù)為3.

5 結(jié)果與啟示

5.1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，促進(jìn)學(xué)生對(duì)控制變量的深層理解

測(cè)試結(jié)果表明：超過(guò)一半學(xué)生的“識(shí)別控制變量”水平層次處于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平. 這與學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中缺乏用實(shí)驗(yàn)探究的方法解決真實(shí)問(wèn)題的訓(xùn)練相關(guān). 在當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生遇到的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，大多是直接給出變量，學(xué)生會(huì)很快識(shí)別出實(shí)驗(yàn)中的自變量、因變量及控制變量. 而本測(cè)評(píng)工具的試題是給出具體的問(wèn)題情境，讓學(xué)生通過(guò)分析問(wèn)題情境，找出實(shí)驗(yàn)所涉及的自變量、因變量及控制變量. 因此，在探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)和評(píng)價(jià)中，應(yīng)該創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境，使學(xué)生經(jīng)歷和體驗(yàn)分析情境及實(shí)驗(yàn)變量的過(guò)程.

5.2 使用合理策略，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生思維的引導(dǎo)

測(cè)試結(jié)果表明：絕大部分學(xué)生的“選擇裝置、材料或方法有效控制變量”的水平層次處于前結(jié)構(gòu)水平，這說(shuō)明學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有采用科學(xué)有效的方式來(lái)控制變量. 這可能是基于真實(shí)情境的探究型實(shí)驗(yàn)涉及的變量較多且復(fù)雜，導(dǎo)致學(xué)生在對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，思維較為混亂，常常忽略選擇裝置、材料或方法來(lái)控制變量. Kuhn和Phelps發(fā)現(xiàn)，在涉及控制變量的任務(wù)上成功的策略之一是記筆記(note-taking)[11]. 因此，在基于真實(shí)情境的探究型實(shí)驗(yàn)中，要提高學(xué)生在“選擇裝置、材料或方法有效控制變量”的水平，可通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生記錄思路筆記(思維導(dǎo)圖)的習(xí)慣來(lái)實(shí)現(xiàn).

5.3 開(kāi)放式探究環(huán)境下，多問(wèn)學(xué)生“為什么”

測(cè)試結(jié)果表明：大部分學(xué)生的“實(shí)驗(yàn)探究步驟的設(shè)計(jì)”水平處于較低的水平層次. 在常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多探究實(shí)驗(yàn)在教材或?qū)嶒?yàn)冊(cè)中都有簡(jiǎn)單操作步驟的說(shuō)明和建議，這可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)為何要進(jìn)行這樣的操作、每步操作的注意事項(xiàng)等內(nèi)容不甚了解，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理解不夠深刻. 因此，為培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生對(duì)整個(gè)探究活動(dòng)的理解，教師需多向?qū)W生提問(wèn)“為什么”，以此推動(dòng)學(xué)生思考，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理解.

5.4 拓展學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的視野，提升學(xué)生的探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

測(cè)試發(fā)現(xiàn)：大部分(約93%)高一學(xué)生的“探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力”水平處于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平和多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平，僅有5%的學(xué)生處于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平. 物理探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以有效提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力. 目前,由于課堂教學(xué)具有時(shí)間和空間的局限性，因此應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生把視野拓寬到生活的方方面面，使其在日常生活中發(fā)現(xiàn)可以探究的問(wèn)題. 在具體的探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)問(wèn)題先嘗試提出初步的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；在小組學(xué)習(xí)、相互討論、相互幫助下，進(jìn)行修改和完善；最終形成較為完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以此來(lái)促進(jìn)對(duì)學(xué)生探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng).