中学生物理学科问题分类表征层次的研究(2)
运用SPSS17.0对实验数据进行管理和分析。
3结果和分析
3.1学生对物理问题分类表征层次的差异分析
被试对物理问题分类表征层次的基本分布情况与差异分析见表1。
从表1中可以看出，学生选择在不同物理问题分类表征层次上的差异达到显著水平(p<0.001)。学生更多的进行了外在分类表征，占整体被试的45.8%：其次是内在分类表征占34.6%：其余14.8%的被试倾向文字分类表征。
3.2不同水平学生对物理问题分类表征层次的差异分析
不同变量水平下的学生对物理问题分类表征层次的差异分析见表2、表3和表4。
从表2，表3，表4中可以看出，不同年级学生的分类表征层次的差异达到显著水平(p<0.001)。进一步分析发现，九年级、高二年级学生均与高一学生存在分类表征层次上的显著差异(x2=20.311，p<0.001；)(x2=11.566，p<0.01)；而九年级学生与高二学生之间差异不显著(x2=6.910，p>0.05)。不同学业水平的学生在选择不同物理问题分类表征层次上的差异显著(p<0.001)。学优生选择内在分类表征的比例占48.3%，明显高于学困生，学困生文字分类表征和外在分类表征的比例明显高于学优生。整体上，男女中学生对物理问题分类表征层次不存在显著差异，进一步分析发现，在高二年级水平下男女生分类表征层次有显著差异(x2=11.211，p<0.001)，在学困生中，男女生之间分类表征层次有显著差异(x2=15.242，p<0.001)，更多的女生倾向于外在分类表征。
3.3类别数量对中学生物理问题分类表征层次的影响
从表5中可以看出，不同类别数量对学生物理问题分类表征层次的选择存在显著的影响(p<0.001)。进一步分析发现，不同类别数量条件下，两类和三类、两类和四类、三类和四类的类别数量的学生问题表征层次均存在显著差异(x2=19.991，p<0.001；x2=27.503，p<0.001；x2=9.402，p<0.05)。此外，高一、高二年级学生对不同类别数量的物理问题分类表征层次的差异显著(x2=16.892，p<0.001；x2=25.406，p<0.001)。学优生和学困生对不同类别数量的物理问题的分类表征层次也存在显著差异(x2=19.812，p<0.001；)(x2=14.546，p<0.05)，学优生对类别数量多的物理问题的分类更倾向于内在分类表征，学困生则更倾向于外在分类表征。
3.4不同分类表征层次下学生物理成绩间的差异分析
从表6看出，对物理问题采取不同分类表征层次的学生的物理成绩间存在显著差异(p<0.001)。进一步分析发现，采用内在分类表征学生的物理成绩显著高于采取外在分类表征和文字分类表征学生的物理成绩(p<0.001)。文字分类表征学生的物理成绩与外在分类表征学生的物理成绩差异不显著(p>0.05)。
4讨论
4.1中学生物理问题分类表征层次的年级差异
总的来看，不同年级中学生分类表征层次存在着随年级升高而升高的趋势。在分类表征层次比较中，九年级学生低层次的表征(文字分类表征和其它)的比例均大于另外两个年级学生，但九年级学生比高一学生更多地采用了内在分类表征，可能是他们对刚学习过知识的分类测验题比较熟识，存在一定的近因效应，这有待进一步研究。三个年级学生采用文字表征和其它的比例都相对较低，意味着中学生问题表征的整体发展水平较高。不同年级学困生的分类表征层次随年级升高的趋势也很明显。该研究结果与一些研究的结果一致，如冯虹、安蓉、阴国恩等人(2007)以初中代数应用题为材料，探讨了不同年级学生对代数应用题的分类结果与数学成绩的关系研究，结果表明。不同年级学生对代数应用题分类结果差异显著，随着年级的增长，被试越来越倾向于按照题目的深层结构进行分类。巫建芬(2007)研究发现，在问题表征水平上高三年级学生排除题目干扰信息的能力比高一年级强，在出现题目不同表述形式条件下，高三年级学生的类别表征受到影响更小。
4.2中学生物理问题分类表征层次的学业水平差异
不论整体来说，还是从不同年级、不同性别，以及对不同分类任务的分类结果分析，学优生的分类表征层次均明显高于学困生。学优生较多采用了内在分类表征。冯虹、安蓉、阴国恩等人(2007)通过学生对算术应用题的分类结果研究发现，数学成绩优生倾向于按照题目的深层特征进行分类，而数学成绩差生倾向于按照题目的表层结构进行分类。汪利兵(2009)在物理学科研究中也发现学优生在问题表征层次上优于学困生，能更好的提取隐含信息，并且学优生的问题表征更具科学性。何伯锋、蔡笑岳(2012)以529名七年级学生为被试，测查学生在数学学习中的学科领域知识表征特点，结果发现学优生的学科领域知识表征水平显著高于中等生和学困生。
4.3中学生对含有不同类别数量物理问题分类表征层次的差异
对不同类别数量的物理问题的分类结果之间有显著的差异，反映出分类任务的类别数量对分类表征的影响。不同类别数量对学生的分类表征层次影响显著，较多的学生对三类、四类数量的物理问题倾向于采用外在表征。类别数量不同的物理问题，其分类难度不同，本研究显示了分类任务的难易对分类结果的不同影响，二类数量物理问题比较简单容易，四类的就比较复杂，难度较大，类别数量越多，学生越倾向使用外在分类表征。
在其他任务难度因素影响下，学生表现也出现同样的变化趋势。Dori和Hameiri(2003)在对多维分析系统教学的实践研究中发现，学生解题的正确率随任务难度增加而降低。侯新杰、姜金伟(2008)发现学生对题目提示信息的需求也会随题目难度变化而变化，随着物理问题难度增大，学生需要寻求示意图以外的参数信息的提示，从而成功解决问题。
4.4不同性别中学生物理问题分类表征层次的差异
不同性别中学生对物理学科问题分类表征层次没有显著差异。与其它实验因子交叉分析发现高二男女生在表征层次上有差异，女生更多采用外在分类表征，比例占48.1%：学困生的男女生之间有差异，也是女生更多采用外在分类表征，比例占61.58%。由此推断女生可能更多倾向于采用外在表征进行分类。这有待于进一步研究。
4.5中学生物理问题分类表征层次与其物理成绩间的关系
沈南杰(2013)通过教学实践结果分析得出结论，在课堂教学中进行物理问题表征等方面的训练能显著提高学生物理问题解决能力。说明学生物理问题表征能力的提高有利于其成绩的提高。本研究进一步显示，分类表征层次不同的学生，其物理成绩有着显著的差异，分类表征层次越高的学生其物理成绩越好。可能说明在教学过程中，有效地贯穿问题表征教学以及对学生表征能力的培养可以有效提高学生成绩。
4.6教学建议
依据实验结果提出如下教学建议：教师在物理学科知识教学设计与实施中强化原型和变式教学，强化按学科知识应用和解题方法标准题型分类训练和问题图式训练。针对不同年级的学生学科问题分类表征的差异实施不同的教学，对低年级中学生和学困生的分类训练注重促进学生由样例类别学习向规则类别学习转化，对高年级学生和学优生加强问题图式归纳教学。在教学过程中，教师应引导学生自主建构学科领域知识结构，培养学生知识分类学习意识和思维习惯，提高解题效率。
5结论
本研究条件得出如下结论：(1)中学生对物理学科问题分类表征层次呈随年级升高而升高趋势。(2)不论从不同年级、不同性别，还是从对不同分类任务的分类结果分析，学优生的分类表征层次都明显高于学困生，更多地倾向于采用内在分类表征。(3)不同类别数量的物理问题对中学生的分类结果影响显著，随类别数量增多，更多的学生倾向于外在分类表征。(4)不同性别的中学生对物理学科问题的分类表征层次没有显著差异。(5)不同物理学科问题分类表征层次的学生物理成绩之间存在显著差异。 (张金宝 李晓晓 阴国恩)
3结果和分析
3.1学生对物理问题分类表征层次的差异分析
被试对物理问题分类表征层次的基本分布情况与差异分析见表1。
从表1中可以看出，学生选择在不同物理问题分类表征层次上的差异达到显著水平(p<0.001)。学生更多的进行了外在分类表征，占整体被试的45.8%：其次是内在分类表征占34.6%：其余14.8%的被试倾向文字分类表征。
3.2不同水平学生对物理问题分类表征层次的差异分析
不同变量水平下的学生对物理问题分类表征层次的差异分析见表2、表3和表4。
从表2，表3，表4中可以看出，不同年级学生的分类表征层次的差异达到显著水平(p<0.001)。进一步分析发现，九年级、高二年级学生均与高一学生存在分类表征层次上的显著差异(x2=20.311，p<0.001；)(x2=11.566，p<0.01)；而九年级学生与高二学生之间差异不显著(x2=6.910，p>0.05)。不同学业水平的学生在选择不同物理问题分类表征层次上的差异显著(p<0.001)。学优生选择内在分类表征的比例占48.3%，明显高于学困生，学困生文字分类表征和外在分类表征的比例明显高于学优生。整体上，男女中学生对物理问题分类表征层次不存在显著差异，进一步分析发现，在高二年级水平下男女生分类表征层次有显著差异(x2=11.211，p<0.001)，在学困生中，男女生之间分类表征层次有显著差异(x2=15.242，p<0.001)，更多的女生倾向于外在分类表征。
3.3类别数量对中学生物理问题分类表征层次的影响
从表5中可以看出，不同类别数量对学生物理问题分类表征层次的选择存在显著的影响(p<0.001)。进一步分析发现，不同类别数量条件下，两类和三类、两类和四类、三类和四类的类别数量的学生问题表征层次均存在显著差异(x2=19.991，p<0.001；x2=27.503，p<0.001；x2=9.402，p<0.05)。此外，高一、高二年级学生对不同类别数量的物理问题分类表征层次的差异显著(x2=16.892，p<0.001；x2=25.406，p<0.001)。学优生和学困生对不同类别数量的物理问题的分类表征层次也存在显著差异(x2=19.812，p<0.001；)(x2=14.546，p<0.05)，学优生对类别数量多的物理问题的分类更倾向于内在分类表征，学困生则更倾向于外在分类表征。
3.4不同分类表征层次下学生物理成绩间的差异分析
从表6看出，对物理问题采取不同分类表征层次的学生的物理成绩间存在显著差异(p<0.001)。进一步分析发现，采用内在分类表征学生的物理成绩显著高于采取外在分类表征和文字分类表征学生的物理成绩(p<0.001)。文字分类表征学生的物理成绩与外在分类表征学生的物理成绩差异不显著(p>0.05)。
4讨论
4.1中学生物理问题分类表征层次的年级差异
总的来看，不同年级中学生分类表征层次存在着随年级升高而升高的趋势。在分类表征层次比较中，九年级学生低层次的表征(文字分类表征和其它)的比例均大于另外两个年级学生，但九年级学生比高一学生更多地采用了内在分类表征，可能是他们对刚学习过知识的分类测验题比较熟识，存在一定的近因效应，这有待进一步研究。三个年级学生采用文字表征和其它的比例都相对较低，意味着中学生问题表征的整体发展水平较高。不同年级学困生的分类表征层次随年级升高的趋势也很明显。该研究结果与一些研究的结果一致，如冯虹、安蓉、阴国恩等人(2007)以初中代数应用题为材料，探讨了不同年级学生对代数应用题的分类结果与数学成绩的关系研究，结果表明。不同年级学生对代数应用题分类结果差异显著，随着年级的增长，被试越来越倾向于按照题目的深层结构进行分类。巫建芬(2007)研究发现，在问题表征水平上高三年级学生排除题目干扰信息的能力比高一年级强，在出现题目不同表述形式条件下，高三年级学生的类别表征受到影响更小。
4.2中学生物理问题分类表征层次的学业水平差异
不论整体来说，还是从不同年级、不同性别，以及对不同分类任务的分类结果分析，学优生的分类表征层次均明显高于学困生。学优生较多采用了内在分类表征。冯虹、安蓉、阴国恩等人(2007)通过学生对算术应用题的分类结果研究发现，数学成绩优生倾向于按照题目的深层特征进行分类，而数学成绩差生倾向于按照题目的表层结构进行分类。汪利兵(2009)在物理学科研究中也发现学优生在问题表征层次上优于学困生，能更好的提取隐含信息，并且学优生的问题表征更具科学性。何伯锋、蔡笑岳(2012)以529名七年级学生为被试，测查学生在数学学习中的学科领域知识表征特点，结果发现学优生的学科领域知识表征水平显著高于中等生和学困生。
4.3中学生对含有不同类别数量物理问题分类表征层次的差异
对不同类别数量的物理问题的分类结果之间有显著的差异，反映出分类任务的类别数量对分类表征的影响。不同类别数量对学生的分类表征层次影响显著，较多的学生对三类、四类数量的物理问题倾向于采用外在表征。类别数量不同的物理问题，其分类难度不同，本研究显示了分类任务的难易对分类结果的不同影响，二类数量物理问题比较简单容易，四类的就比较复杂，难度较大，类别数量越多，学生越倾向使用外在分类表征。
在其他任务难度因素影响下，学生表现也出现同样的变化趋势。Dori和Hameiri(2003)在对多维分析系统教学的实践研究中发现，学生解题的正确率随任务难度增加而降低。侯新杰、姜金伟(2008)发现学生对题目提示信息的需求也会随题目难度变化而变化，随着物理问题难度增大，学生需要寻求示意图以外的参数信息的提示，从而成功解决问题。
4.4不同性别中学生物理问题分类表征层次的差异
不同性别中学生对物理学科问题分类表征层次没有显著差异。与其它实验因子交叉分析发现高二男女生在表征层次上有差异，女生更多采用外在分类表征，比例占48.1%：学困生的男女生之间有差异，也是女生更多采用外在分类表征，比例占61.58%。由此推断女生可能更多倾向于采用外在表征进行分类。这有待于进一步研究。
4.5中学生物理问题分类表征层次与其物理成绩间的关系
沈南杰(2013)通过教学实践结果分析得出结论，在课堂教学中进行物理问题表征等方面的训练能显著提高学生物理问题解决能力。说明学生物理问题表征能力的提高有利于其成绩的提高。本研究进一步显示，分类表征层次不同的学生，其物理成绩有着显著的差异，分类表征层次越高的学生其物理成绩越好。可能说明在教学过程中，有效地贯穿问题表征教学以及对学生表征能力的培养可以有效提高学生成绩。
4.6教学建议
依据实验结果提出如下教学建议：教师在物理学科知识教学设计与实施中强化原型和变式教学，强化按学科知识应用和解题方法标准题型分类训练和问题图式训练。针对不同年级的学生学科问题分类表征的差异实施不同的教学，对低年级中学生和学困生的分类训练注重促进学生由样例类别学习向规则类别学习转化，对高年级学生和学优生加强问题图式归纳教学。在教学过程中，教师应引导学生自主建构学科领域知识结构，培养学生知识分类学习意识和思维习惯，提高解题效率。
5结论
本研究条件得出如下结论：(1)中学生对物理学科问题分类表征层次呈随年级升高而升高趋势。(2)不论从不同年级、不同性别，还是从对不同分类任务的分类结果分析，学优生的分类表征层次都明显高于学困生，更多地倾向于采用内在分类表征。(3)不同类别数量的物理问题对中学生的分类结果影响显著，随类别数量增多，更多的学生倾向于外在分类表征。(4)不同性别的中学生对物理学科问题的分类表征层次没有显著差异。(5)不同物理学科问题分类表征层次的学生物理成绩之间存在显著差异。 (张金宝 李晓晓 阴国恩)