化学学习动机与实验探究能力相关性的实证研究

2019-07-08吴晗清卢青青吴彦瑾

教学与管理(理论版) 2019年3期

吴晗清卢青青吴彦瑾

摘要实验探究与创新意识是重要的化学学科核心素养，然而化学学习动机的不足影响了素养的落实。对北京市普通高中195名学生的调查研究表明，学生的动机水平和探究能力均位于中等水平，且两者之间存在显著性相关。具体而言，外部动机对实验探究能力的决定系数高于内部动机;对实验探究能力各维度而言，内部动机最重要的是影响学生的表达与交流能力、反思与评价能力，外部动机最重要的是影响学生的猜想与假设能力。基于此，本研究认为教学中要有机整合学生的内部动机和外部动机，以外部动机为切入口提高高中生整体实验探究能力，而且在实验探究各阶段采取不同的激发策略。

关键词学习动机化学教学实验教学探究能力

实验教学是培养学生实践能力和创新精神的重要渠道，然而实验教学存在诸多的现实困境。首先，学生实验内驱力不足。在实验教学过程中发现学生对于实验课很好奇，但是实验过程中并没有把这份好奇心坚持到底。其次，实验操作过程机械照搬。学生在操作实验过程中就是按照实验步骤做一步看一步，若实验步骤中表述没有具体量化时，学生则会无所适从，比如在实验步骤过程中使用“适量”，学生则不能很好地把控，需要得到老師的解答。最后，实验结论敷衍。学生容易盲从，若观点或结论与教师或其他学生不同，则肯定以为是自己的错误，不去深究[1]。化学学科核心素养中的第四项就是实验探究与创新意识，实验教学的重要性不言而喻。但是，学习的动机究竟与实验教学的效果有什么关系、如何将学生对实验的兴趣变成持续的动机等等，都需要深入的研究。

一、学习动机与实验探究能力的关系

动机是激发和调控个体进行活动并导致该活动朝向一定目标的心理倾向，按照引起动机的来源可分为内部动机、外部动机[2]。外部动机主要受外部环境的影响，是有意识地对行为作出的归因，受社会要求和标准规范的强烈影响，例如由追求奖励、表扬或者竞争等外在的报偿因素而引发的属于外部动机[3];内部动机来源于个体内部的需求，主要是对任务本身的兴趣，受社会要求的影响较小，例如学生对学习浓厚的兴趣、对知识的渴望以及对自我的报偿引发的动机则属于内部动机[3]。在访谈中发现学生选择实验课的原因主要是：对化学感兴趣，有助于实现自己梦想;其他授课形式更没意思;轻松好玩，不用写作业。由此可看出学生的实验动机呈现出不同的层次，差异很大。觉得好玩、不用写作业的学生更多的是处于外部动机状态，觉得化学实验有助于实验自己的梦想的学生更多的是处于一种内部动机状态。

实验探究的步骤为：首先，在探究过程中要善于发现和提出问题。其次，问题解决方案的设计。包括基于证据的猜想与假设，制定计划与设计实验。再次，通过实验得出合理结论。包括实验的操作、数据的采集、分析论证，需要学生的综合能力如形象思维、逻辑思维、抽象思维甚至创造性思维。最后，对方案的评估。实质就是对探究过程的反思，讨论科学探究中所存在的问题、获得的发现和改进建议等[4]。基于此，本研究将实验能力解构为提出问题能力、猜想与假设能力、制定计划能力、进行实验能力、收集证据能力、解释与结论能力、反思与评价能力、表达与交流能力8个维度[5，6]。

已有实验探究能力影响因素研究表明，学生的动机会影响实验探究能力。李丽萍、吴国忠的研究表明学科兴趣影响学生的实验探究能力[7];姚蕾、吴星等人通过问卷、访谈进行研究的结果表明，探究动机和学生对科学探究的了解是影响其科学探究能力的关键因素[8]。但是已有的关于实验探究能力或科学探究能力影响因素的研究文献很少，笔者搜寻了2000-2017年近17年的文献，只有6篇文献研究主题与此相关，仅占此间关于科学探究能力相关研究的2%;同时，动机是如何具体影响科学探究能力的，这在已有研究中是没有的。因此本研究着眼于研究学生动机的具体类型对于实验探究能力的影响，进而探讨动机因素具体如何影响学生实验探究能力。

二、研究方法

本研究对北京市普通高中的220名高一学生进行调查，发放问卷总计220份，回收有效问卷195份，占发放问卷总数的88.6%。问卷由两部分构成。

第一部分是实验探究能力问卷。参考PTA量表法评价学生科学探究能力[9]，自行编制中学生实验探究能力问卷，共20道题，利用各维度所占权重来确定各维度题目数量。实验探究能力问卷从提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流8个维度来综合考察高中生实验探究能力。评分采用5点计分法，要求被试在非常不符合（A）、有些不符合（B）、不确定（C）、有些符合（D）、非常符合（E）中做出唯一选择。均为正向题，A、B、C、D、E依次计分1、2、3、4、5分。用SPSS17.0对问卷信度检验后，Cronbachs Alpha系数为0.948，表明问卷信度良好。

第二部分是动机问卷。主要参考体育运动量表（SMS）改编而成，共18道测试题。问卷分为内在动机和外在动机两个维度，每个维度各9道题，评分采用5点记分法，均为正向题，要求被试在非常不符合（A）、有些不符合（B）、不确定（C）、有些符合（D）、非常符合（E）中做出唯一选择，A、B、C、D、E依次计分1、2、3、4、5分。用SPSS17.0对问卷信度检验后，CronbachsAlpha系数为0.863，表明问卷信度良好。

三、研究结果

1.总体情况

（1）实验探究能力均值与标准差

实验探究能力问卷共20道测试题。从实验探究能力总分均值及标准差来看，学生实验探究能力总体处于中上等（75～80分）水平，且学生个体之间差异较大。实验探究能力的总分及各维度得分总体情况见表1。

实验探究能力提出问题维度总分10分、猜想与假设维度总分20分、制订计划维度总分10分、进行实验维度总分10分、收集证据维度总分10分、结论与解释维度总分20分、反思与评价维度总分10分、表达与交流维度总分10分。从各题得分来看，学生的提出问题、猜想与假设能力相对较低，表达与交流得分较高，其他各维度得分基本持平。

（2）动机均值与标准差

动机问卷共18道题目，其中内在动机、外在动机各9道。从学生得分来看，内部动机均值37.91，达到了“80分”良好水平;外部动机均值32.58，达到了“70分”中等水平。总体來看，高中生实验课选课动机上，学生总体内部动机高于外部动机，且内部动机、外部动机均值相差不大。学生动机得分总体情况见表2。

2.动机水平与实验探究能力的相关分析

将动机水平与实验探究能力及其8个维度进行相关性分析，数据见表3、表4所示。

（1）实验探究能力与内外部动机的相关分析

表3的数据显示，内部动机、外部动机与实验探究能力呈中等的正相关，即学生的实验探究能力与外部动机、内部动机都有关，动机会显著性影响学生的实验探究能力;且内外部动机之间也存在相关性，且有较高的正相关。

（2）实验探究能力各维度与内外部动机之间的相关分析

表4的数据表明，实验探究能力各维度与内部动机、外部动机都呈中等程度的正相关。

3.内部动机、外部动机与实验探究能力多元线性回归分析

（1）实验探究能力与内部动机、外部动机的多元回归分析

运用多元回归方法，对实验探究能力总分及其各维度、内外部动机之间进行多元线性回归，回归结果显示内外部动机对实验探究能力构成显著回归效应;外部动机对猜想与假设维度构成显著回归效应;内部动机对反思与评价、表达与交流构成显著回归效应，内外部动机对其他维度无显著回归效应。表5呈现了具有显著性回归效应的各维度的具体标准偏回归系数与显著性水平参数值。

从表5可看出，外部动机对实验探究能力总得分的预测性高于内部动机（0.403>0.274），且外部动机的显著性水平高于内部动机。对于实验探究能力各维度而言，内部动机对反思与评价（β=0.479）、表达与交流（β=0.486）的预测性接近，但对表达与交流预测性稍高;外部动机对猜想与假设具有一定的预测性（β=0.380），其他维度则没有。

（2）内部动机、外部动机与实验探究能力及其各维度之间的路径模型

根据以上多元线性回归分析所得到的标准偏回归系数即路径系数，建立路径模型。

从图1的路径模型可以看出，内部动机、外部动机影响学生的实验探究能力。对各维度而言，具有显著性预测作用的是猜想与假设、反思与评价、表达与交流三个维度。其中，内部动机主要影响学生的表达与交流能力、反思与评价能力;外部动机主要影响学生的猜想与假设能力。以内部动机、外部动机预测学生实验探究能力，其决定系数为R2=0.386（P=0.000）。也就是说动机（含内部动机、外部动机）可以解释实验探究能力38.6%的变异。如果以自变量与实验探究能力的相关系数乘以自变量对实验探究能力的路径系数，即R×P，作为自变量对实验探究能力的决定系数[10]，则可以分析内部动机、外部动机分别对实验探究能力的解释力的程度。发现外部动机可以解释实验探究能力23.7%（R×P=0.237）的变异，内部动机可以解释实验探究能力14.9%（R×P=0.149）的变异。

由此可看出对于学生不同的动机类型，相较于内部动机而言，实验探究能力更多地受外部动机的影响（23.7%>14.9%）。其可能和学生的年龄有关，处于青春期的高中生心理发展还不是完全成熟，仍期待外来的奖励或其他非物质性报酬来刺激自己的知识学习，从而获得自我满足感。

四、讨论与教学对策

研究结果表明，学生化学学习内外部动机的水平相当，但是具体对实验探究能力的影响而言，外部动机的影响更大。另外，不同类型的动机对实验探究能力各维度的具体影响具有差异。因此，提出以下教学策略。

1.有机整合学生学习的内部动机和外部动机

分析结果显示，内、外部动机之间的相关性为0.675（p<0.01），即二者具有显著性的较强的正相关。结合学生动机水平总体情况，内部动机和外部动机总体均值相差不大，表明学生并不是单一出于内部动机或外部动机来选择实验课，而是内部动机和外部动机的结合体，且两者强度相当。进而可看出，学生内外部动机不是完全割裂开来的，外部动机并非是与内部动机对立，且并不是此消彼长的状态。二者呈正相关，说明内部动机、外部动机二者是相互促进的，这与“有机整合理论”的观点相一致。“有机整合理论”认为非内在激发的活动通过外在动机的内化与整合而发生作用，内部动机与外部动机是不同类型的动机可以并存[11]。

因此，可以通过外部动机的内化来整体提高学生的动机水平，将两者协同起来共同促进学生动机水平的提高。例如在实验开始阶段，可通过对学生进行外在的奖励来激发学生探究实验过程的愿望，同时让班级里更多是出于兴趣而选择实验课的学生被带动感染;而后慢慢减弱外部奖励的强化，引导学生自己主动发现实验探究的乐趣，由此在内部动机与外部动机整合推进下促进学生实验探究能力的提高。

2.以外部动机为切入口来提高学生整体实验探究能力

本研究表明，学生的实验探究能力与学生动机相关，这与有关研究结果一致[8]。具体来说，外部动机与实验探究能力相关性比内部动机大，且外部动机对实验探究能力的预测性更高，解释实验探究能力变异的程度更高（23.7%>14.9%），即学生的实验探究能力更多地与外部动机相关。鉴于此，在实验教学过程中应更多地通过激发学生的外部动机来有效提升学生的实验探究能力，同时利用外在动机对内在动机的协同作用，使外部动机逐渐内化，产生内发性力量促进实验探究能力的提高。

如何以外部动机为切入口呢？首先，在实验进行前多多利用外部奖励以激发学生动机，在实验过程中多多使用表扬、激励等语言来使学生感到自我成就感与满足感;其次，当学生获得自我满足感时就会发生内摄调节，即个体通过自我价值对行为进行调节，自尊也得到了提升;再次，学生获得满足感后开始期待后续实验课时，个体即出现认同调节，会感觉到更少的冲突，从而逐渐体验到自己是行为的主人;最后，当多次循环后个体即会出现整合，个体不仅认同自己行为的重要性，而且结合了关于自我其他方面的认同，这时个体的内在观念是和谐的[10]。

3.在实验探究的各阶段采取不同的激发策略

从动机对实验探究能力各要素的相关分析与回归分析结果可看出，内外部动机对实验探究能力各要素都具有相关性，但具有显著性预测作用的是猜想与假设、反思与评价、表达与交流三个维度，且外部动机更有利于学生进行猜想与假设，内部动机更有利于学生进行反思与评价、表达与交流。由此可在此三个阶段采用不同的激发策略，促进学生实验探究能力的提高。

外部动机较大地影响猜想与假设的原因为：由于受到学生已有知识基础、思维能力、教师引导等等因素的影响，学生在实验开始阶段不一定能做出合理的假设，因此教师可在此阶段给予学生足够的外力来引起学生内部知识的提取、知识间的联系，进而以语言外化出自己合理的猜想。内部动机较大地影响反思与评价、表达与交流的原因为：这两个阶段，尤其要关注学生个体的内部探索，总结反思自己实验过程中的成功与失败、思考实验现象结果与假设之间的关系。促进学生主动去思去想，以内在的力量形成合理的有深度的结构化知识体系，并且应该给予学生一定的时间和空间，鼓励学生就实验探究的相关问题展开沟通与交流，从而提升学生的综合素养。

参考文献

[1] 吴晗清，韩蓉.化学探究性实验教学的困境與突破[J].教学与管理，2016（34）.

[2] 王建峰，王凌飞，李欢.大学生内隐、外显成就动机对主观幸福感的影响[J].中国健康心理学杂志，2010（06）.

[3] 张宏，沃建中.中学生学习动机类型和自身学习能力评价的关系[J].心理发展与教育，2003（01）.

[4] 李田田，董素静，吴晗清.北京市高考化学实验探究题探析[J].化学教育，2014（17）

[5] 范佳午.科学探究能力的结构模型及其在科学课程文件中的表征研究[D].北京：北京师范大学，2012.

[6] 刘东方，王磊.科学探究能力的构成要素——基于国外科学课程文件的分析[J].化学教育，2012（09）.

[7] 李丽萍，罗国忠.初中生科学探究能力的调查研究[J].教学与管理，2012（12）.

[8] 姚蕾，吴星.影响学生科学探究能力因素的调查与分析[J].教学研究，2004，27（05）.

[9]逢型玉.中学生科学探究能力评价量表初探[J].物理教学探讨，2010（19）.

[10] 王振宏，刘萍.动机因素、学习策略、智力水平对学生学业成就的影响[J].心理学报，2000，32（01）.

[11] 张剑，郭德俊.内部动机于外部动机的关系[J].心理科学进展，2003，11（05）.