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高中生生物学科学解释能力的测评与培育

中文摘要

科学解释能力是指从解释起点出发，将现有的科学知识和来自观察、实验或模型

的新证据联系在一起，并形成具有内在一致性的、符合逻辑的说明的能力。《普通高中

生物学课程标准（2017年版2020年修订）》中明确将科学解释视为高中生应获得的素

养之一。因此在教学中，生物学教师应关注学生的科学解释能力。

本研究采用文献研究法提出科学解释能力的假设框架。依据假设框架，编制高中

生生物学科学解释能力调查问卷，经过实习学校E的60名高三学生试测和学校E和W

共465名高中生的正式施测，形成信效度良好的《高中生生物学科学解释能力测试》

量表，同时对中学生的科学解释能力现状展开调查。在此基础上，针对能力的薄弱方

面，提出培育措施。最后，采用准实验法，对E学校34名高三学生进行教育实验。结

果表明：

（1）《高中生生物学科学解释能力测试》量表信效度良好。对正式施测调查的数

据进行信度分析，克隆巴赫系数为0.952；效度分析，KMO值为0.9670.7，且

P=0.0000.01，表明适合做因子分析，同时提取到五个因子。因五个因子的含义发生

变化，遂对其进行重新命名，得到科学解释能力的理论框架，由信息获取能力、信息

分析能力、概念运用与科学推理能力、意义表征能力、认知监控能力组成。

（2）同时收集465名高中生的科学解释能力得分，并对其进行总体分析后发现，

就各题目得分而言，科学解释能力均值M=3.74，标准差SD=0.777。分维度均值按从大

到小排序：概念运用与科学推理能力（M=4.16，SD=0.556）、信息获取能力（M=4.10，

SD=0.764）、意义表征能力（M=3.65，SD=0.869）、认知监控能力（M=3.62，SD=0.789）、

信息分析能力（M=3.28，SD=0.908）。学生的信息分析能力最弱；就个人得分而言，最

高分为150分，等于问卷满分；最低分为34分，高于问卷最低分30分。取均分112

分为平均水平，47%（N=465）的学生均分大于112分，处于中上等水平；53%的均分小

于112分，处于中下等水平。

（3）针对学生最弱的信息分析能力提出任务单培育策略，并予以实践。采用单组

前测后测时间系列准实验设计，对实验班学生四次前测成绩进行曲线拟合分析，得到

回归曲线方程，将四次后测成绩的理论值与后测实际值进行配对样本t检验，Sig双尾

值P=0.0210.05，存在显著性差异，表明培育策略有效；对实验班的男女生前后测成

绩进行配对样本t检验分析（P0.05），发现性别之间无显著性差异。

得出研究结论：

（1）本研究构建了具有生物学学科特色且信效度良好的科学解释能力框架，可用

于学生科学解释能力的评价。

（2）学生科学解释能力整体水平偏低，且信息分析能力最弱；

（3）利用任务单来培育学生的科学解释能力是有效的。

本研究丰富了我国科学解释能力培养的理论，为实践教学提供有益的参考。

针对研究结论，提出三点建议。

关键词：科学解释能力，生物学，测评，培育，高中

ASSESSMENTANDCULTIVATIONOFHIGHSCHOOL

STUDENTS’BIOLOGICALSCIENTIFICEXPLANATION

ABILITY

Abstract

Scientificexplanatoryabilityreferstotheabilitytolinkexistingscientific

knowledgewithnewevidencefromobservations,experimentsormodelsfromthestarting

pointofinterpretation,andtoformaninternallyconsistentandlogical