关键词:
学习进阶
一次函数
函数
APOS
摘要:
“学习进阶”一词起源于美国科学教育领域,可以描述学生在较长的时间跨度内对某一学习主题的理解的纵向思维发展过程。近年来,学习进阶逐渐进入数学等其他学科的教育领域中,但是在我国与其相关的研究仍然处于起步阶段。本研究以学生构建的第一个具体函数模型“一次函数”为核心概念,采用自上而下的方法构建学习进阶的层级,属于验证式学习进阶研究。通过对数学课程标准、相应的数学教材以及学生认知发展理论和函数概念学习的相关文献进行研究,依据美国数学教育家杜宾斯基(Ed Dubinsky)等人提出的APOS理论,构建一次函数假设性学习进阶模型。基于各个进阶水平的特征编制一次函数学习进阶的测试题,并利用三参数项目反应模型对一次函数假设性学习进阶模型进行验证,再结合平均难度值和从不同角度对学生的进阶水平的分析,对一次函数学习进阶模型进行修订。最后,构建一次函数的学习进阶模型,描述了学生关于一次函数这一学习主题的学习阶段、概念理解水平和具体学业表现,并得出学生一次函数学习进阶模型中的各进阶水平的实然状况。关于一次函数假设性学习进阶模型的构建,首先对APOS概念学习理论中四个阶段的特征进行剖析,然后依据数学课程标准对一次函数相关知识的要求,以及对三版数学教科书整体内容和章节内容的分析,得出5个学习阶段,包括:预备阶段、操作阶段、过程阶段、对象阶段、图式阶段,并提出10个预期进阶水平以及达到预期进阶水平的学业表现。就各个进阶水平是否符合与之对应阶段的特征,对六位专家进行咨询。根据专家们的反馈建议对一次函数的假设性学习进阶模型进行适当的修改。关于一次函数学习进阶测量工具的开发,题目的编制参考相应教科书的典型例题、习题以及近年来的中考题目。预测后,通过SPSS19.0的因素分析中主成分分析法对数据进行单维性检验,此测验基本满足单维性假设。利用SPSS19.0对整个测试卷的所有题目进行信度检验,得出测试题的内部一致性信度α系数值为0.92,表明整个测试题非常理想。进行专家咨询时,根据专家们的反馈对试题进行修订和完善,因此,具有良好的专家效度。通过采用边际极大似然估计这一参数估计方法的Matlab自编程序得到的难度系数,对测量工具中的两道题目进行适当修改,从而开发出质量较好的一次函数学习进阶测量工具。关于一次函数假设性学习进阶模型的验证,利用三参数项目反应模型,将正式测试数据输入到采用边际极大似然估计这一参数估计方法的Matlab自编程序。正式测试的结果显示测试工具的内部一致性信度α系数值为0.93,整个测试题的信度很高。该学习进阶模型符合单维性假设,与数据拟合较好,且区分度相关系数(6、猜测度相关系数(8均处于正常范围。由各个题目的难度相关系数(7可知,一次函数的各个学习进阶水平所对应的题目的平均难度依次增加。由此验证了基于教材构建的一次函数假设性学习进阶模型符合学生一次函数学习的发展轨迹。关于学生一次函数的进阶水平如何,由学生能力分布直方图可知,大部分学生的能力值位于(-2,1.5)之间,主要集中于(-1,1)之间,能力在(2,3)之间人数明显较少,基本上不超过20人。因此,学生对一次函数知识的掌握较为薄弱,进阶水平仍需加强。随着进阶水平的逐渐提升,学生的得分率在逐渐减小。随着学习难度的逐渐加深,学生对一次函数相关知识的认知理解差异性也在逐渐增大。随着进阶水平的逐渐提升,六年级、初一和初二年级学生的得分率逐渐降低。但是,初三年级学生在进阶水平4(A1)和进阶水平8(O2)出现突然上升的趋势。女生在各个进阶水平上的表现上均好于男生,特别在进阶水平4(A1)、进阶水平6(P1)、进阶水平8(O2)的表现显著好于男生。学生对一次函数的三种表示方法理解困难,主要受一次函数图象法的影响。对于过程阶段和图式阶段所对应的题目,使用北师版数学教科书的学生完成得最好,对于其他三个阶段,使用三版数学教科书的学生的得分率没有明显差别。通过对学生总体、不同年级学生、不同性别学生、使用不同版本教科书的学生的学习进阶水平、学生在一次函数不同表示方法上的进阶水平,以及平均难度值的分析,了解学生一次函数学习进阶水平的实然情况,进一步验证了一次函数学习进阶模型,并对预备阶段、操作阶段、过程阶段、对象阶段中的部分内容进行修订。最后得到的一次函数学习进阶模型包含5个学习阶段和9个进阶水平。本研究为教科书编写、教学设计、学习进阶相关研究提供了一定的思路:1.初中数学教科书需要完善一次函数知识的编排内容及编排顺序;2.教师应该将数学学科核心素养落实到函数教学中;3.针对一次函数的三种表示方法,教师应侧重对图象法的教学;***理论可以用来构建其他数学概念的学习进阶模型;5.三参数模型可以用来验证其他数学概念的学习进阶模型;6.后来的研究需要进一步检验新构建的一次函数学习进阶模型。