中学生对建构主义化学课堂环境感知的调查研究

丁韫 秦春生

摘要：  采用自编的中学化学建构主义课堂环境量表（SCCLES），对3个地区6所中学的625名学生进行调查。研究结果表明，中学生对建构主义化学课堂环境整体感知呈中等偏上水平；初三和高一学生对建构主义课堂环境的感知明显好于高二学生；“个人相关”“学生声音”和“任务取向”三个维度对学生化学学习态度具有正向的预测作用。

关键词：  中学化学； 建构主义； 课堂环境感知； 学习态度

文章编号： 1005-6629（2024）05-0017-06

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1  研究背景

上世纪30年代，勒温（K.Lewin）提出动力场理论，其中关于人和环境的共同作用决定了人们行为的观点，成为课堂环境研究的基石［1］。现代课堂环境发展于上世纪60年代，最初大量的研究集中在对课堂环境工具的开发和验证上［2］。沃尔伯格（Walberg）开发的学习环境量表（LEI）和穆斯（Moos）开发的课堂环境量表（CES）成为课堂环境研究领域的催化剂，此后众多学者开发了既经济又适用的课堂环境量表，用来评估学生对课堂环境的感知［3］。

随着建构主义理论在基础教育改革和实践研究上的广泛应用，有关建构主义课堂环境的研究受到国内外学者的关注［4］。建构主义课堂是一个以学习者为中心的课堂环境，学习者利用各种工具实现知识之间的互动。教师充当促进者的角色，引导学生实现学习目标，知识的建构具有情境性、互动性、归纳性和协作性等特征［5］。为了评估建构主义教学和学习方法在课堂上的应用程度，泰勒（Taylor）等人开发了建构主义课堂环境量表（Constructivist Learning Environment Survey， CLES），主要测量建构主义课堂环境中个人相关经验、不确定性、学生声音、分享控制、学生协商等关键维度［6］。随后，弗雷泽（Fraser）开发了“班级发生了什么”（What is Happening in this class，简称WIHIC）量表，包含教师支持、任务导向、参与、合作等多个维度，在多个国家和地区进行了信效度检验，成为国际上常用的课堂环境测量工具［7］。2012年，阿尔德瑞兹和弗雷泽在原有研究基础上，编制了“建构主义取向课堂环境量表”（ConstructivistOriented Learning Environment Survey，简称COLES），该量表不仅包含关系、评价、输出三个层面的11个维度，还增加了“学习态度”和“学习效能感”的测试。

众多的建构主义课堂环境跨国研究表明，教师可以将学生对课堂环境的反馈作为反思的工具以提升教学效果；随着学生对课堂教学中建构主义取向认知水平的逐步提升，学生转向更积极的学习态度，学习效能感也随之提升［8］；课堂环境量表中“个人相关”和“学生声音”维度与批判性思维能力呈正相关，表明构建建构主义课堂环境有助于学生批判性思维的形成［9］。

结合已有研究，可以概括出建构主义化学课堂环境涵盖以下特征：以学生为中心，引导学生发现、讨论和应用化学知识；在协作下构建主观知识，通过互动交流发展学习思维；关注学习的情境性，結合现实生活促进学生的学习和知识转移。

基于以上分析，本研究将学生声音、任务取向、个人相关、合作、教师支持等维度作为建构主义化学课堂环境的核心维度，通过问卷调查考察建构主义取向教学在我国中学化学课堂中的实施现状，探究中学生对建构主义化学课堂的感知状况，调查建构主义化学课堂环境感知与中学生化学学习态度的关系，为化学教师有效改进课堂教学质量、优化教学方式提供指导。

2  研究方法

2.1  研究对象

样本学校由3个地区6所中学构成（初中2所、高中4所）。采用分层随机抽样方法选取样本学生。最终有效样本为男生309名，女生316名，初三学生224名，高一学生166名，高二学生235名。且所有的测量均在一个月内完成，量化研究对象构成详见表１。访谈对象为参与问卷调查的部分学生及任课教师。

2.2  研究工具

使用自编的中学化学建构主义课堂环境量表（Secondary Chemistry Constructivist Learning Environment Survey， SCCLES）作为主要的调查工具［10］。量表维度主要参考了CLES、COLES和WIHIC，题项来源于质化研究及上述三个量表的部分题项；态度分量表是“对科学的态度量表”（The Test of Science Related Attitudes TOSRA）的本土化翻译［11］。最终版的SCCLES包括6个维度共30个题项，采用Likert五级量表法，“从不这样”“很少这样”“有时这样”“经常这样”“总是这样”分别计1到5分。每个维度内涵界定和样题详见表2。

为进一步解释、验证量化研究结果，结合量表得分较低的题项设计访谈提纲，选取样本学校中不同层次的学生及部分任课教师进行访谈，了解学生对建构主义课堂环境的感知变化原因。在参与问卷调查的班级进行为期三个月的课堂观察，以探求中学化学课堂环境的真实现状。访谈提纲样题详见表3。

2.3  信度和效度检验

实测结果表明SCCLES量表每个维度的内部一致性信度（α系数）都在0.62～0.80之间，总量表的α系数为0.90，化学学习态度α系数为0.93，表明整个量表具有一定信度。量表的验证性因素分析结果如表4所示，绝对适配度指数RMSEA值小于0.08，其他各指数也达到拟合度模型要求，表明该模型具有良好的拟合度，量表的结构效度是可以接受的。另外，量表每个题项的因子负荷为0.453～0.731，表明每个题项均能较好反映所测量的因子。

2.4  数据处理

使用SPSS20.0和Amos 22.0软件对收集的数据进行统计与分析。使用描述性分析探查了中学生对建构主义课堂环境的感知现状；运用多元回归分析、结构方程模型探究建构主义课堂环境感知与学生学习态度的关系。

3  研究结果

3.1  中学生对化学建构主义课堂环境总体感知呈中等偏上水平

采用平均分来表征学生对课堂环境的感知程度，得分越高表明学生对课堂环境的感知越好。分析结果如表5数据所示，中学生对建构主义课堂环境总体感知处于中等偏上水平（M＝3.74），表明学生感受到的课堂环境整体是积极的，同时也存在提升空间。中学生对“任务取向（M＝4.09）”感知较好，对“教师支持（M＝3.74）”感知良好，反映学生了解化学课堂的学习目标并知晓学习重要性；教师能给予学生足够的关注，积极帮助学生解决学习遇到的困难。而课堂环境中“合作（M＝3.66）”“个人相关（M＝3.52）”“学生声音（M＝3.59）”感知一般，即学生认为化学与日常经历的联系不十分紧密；课堂上不经常采用合作学习的方式，学生可以对教师的教学计划和教学方法合理性质疑的程度还有待加强。

3.2  中学化学建构主义课堂环境感知呈现年级差异

研究样本包括初三学生（N=224）、高一学生（N=166）和高二学生（N=235），采用单因素方差分析来探究不同年级对化学建构主义课堂环境感知的差异，分析结果见表6。结果发现SCCLES量表所有维度均存在显著差异（p<0.05）。

表7的多重分析结果表明，高一学生在各维度的得分均显著优于高二，在“任务取向”“教师支持”和“合作”维度，高一学生得分显著优于初三。课堂观察发现，与初三及高二相比，高一升学压力较小，学业竞争力小，教师会在课堂上给予学生更多表达自己的想法以及进行同伴合作的机会，会更多地从初高中衔接视角搭建教学支架。而初三和高二时，教师面对来自学校和家长的双重压力，教师为预留复习时间而提前完成教学进度，多采用以教师为中心的教学方法，无法关照师生互动，知识的建构性降低。在“个人相关”感知上，高一和初三学生得分显著优于高二。在访谈中，初三和高一的任课教师都表示在新学期开端，为了激发学生学习化学的动力，他们会在化学教学中更注重贴近生活。例如有教师谈到“初中化学本身就是生活化学，像元素化合物知识、概念理论知识我们多半会从生活实际入手”。在课堂观察中初三与高一教师引用生活情境频次也高于高二，因此初三和高一的学生对“个人相关”维度感知会比高二学生更好。

3.3  中学化学建构主义课堂环境感知对学生的化学学习态度有正向预测作用

中学生对化学学习态度的平均分为3.8，即对化学学习态度良好。为了探究化学课堂环境感知与化学学习态度的关系，以量表中的学生声音、任务取向、教师支持、合作、个人相关维度为自变量，化学学习态度为因变量，采用逐步多元回归分析法，结果详见表8。

由表8可知，量表5个维度中有3个显著变量进入回归方程，对“学习态度”的预测力依次为“个人相关”“学生声音”和“任务取向”。3个预测变量的多元相关系数R为0.549，决定系数为0.301，其联合解释变量为0.297，也就是说三个维度能联合预测化学学习态度29.7%变异量。其中“个人相关”维度的预测力最高，解释变异量为23.8%，预测力最小的是“任务取向”，解释变异量为0.4%。

用Amos 22.0建构结构方程模型，分析影响中学化学课堂环境感知的因素与中学生学习化学态度之间的关系，其结构方程模型图见图1，模型的拟合指标见表9。

由结果可知，χ2/df<4，说明该模型的适配度可以接受，RMSEA=0.067，其值在0.05到0.08之间表示模型拟合尚可，相对拟合指数NFI、 RFI、 IFI、 TLI、 CFI等指数大于0.9，计算结果中除NFI、RFI的指标没有达到理想数值外，其余指标均达到了较好水平，可以说拟合程度良好。

根据研究模型可知，“学生声音”“任务取向”“个人相关”维度对中学生化学学习态度具有显著的预测力。中学生在课堂上自由度越高，能更多表达自己的想法，对化学学习的态度就越积极；学生的任务取向得分越高，学生对化学学习的重要性和了解化学的程度就越高，自我效能感就越强，对化学学习的信念就越高，进而增强了在学科领域取得成功的自信心［13， 14］；教师将学科知识与校外经验联系越紧密，学生能够运用所学知识解决现实问题，对学习的负面情绪就会降低，增强化学的学习兴趣，且“个人相关”维度对学习态度的影响在化学、物理等学科领域更为显著［15］。

4  启示与建议

4.1  加强中学化学课程教学与生活情境的融合

学生对“个人相关”维度的感知得分较低（平均分为3.52），而“个人相关”维度还表现出对学生化学学习态度正向预测力。说明学生期望在课堂能学到用化学知识去解决生活中问题的方法，而不只是应对考试。实际教学中教师在讲解时往往更重视学科知识的完整性，经常以学科知识为核心进行提问，较少引入生活情境的例子，导致学生难以学以致用［16］。真正的情境式教学，除了教授具体的化学知识和生活知识之外，还需要给予学生解决与化学相关的生活问题的思路和方法，让学生体会到化学学习不只是需要记忆的符号和方程式。在创设生活化问题情境时，可以激发学生的认知冲突，或提出递进性问题，不断激励学生去自主思考与分析问题，引导学生利用化学知识找到解决问题的方法，进而达到提升学生化学学科核心素养的目的。

4.2  培养学生独立思考、敢于质疑的思维习惯

学生对“学生声音”维度的感知较弱（平均分为3.59），“学生声音”是学生对教师的教学计划和方法合理性质疑的程度，侧重于评估为促进学生学习而进行师生互动的行为。学生发言踊跃程度和表达意见的能力与学生成绩并无密切相关，更多是與学生的个性、教师管理理念等方面有关［17］。在课堂上教师应鼓励学生表达不同想法和观点，培养学生独立思考和意义生成方面的能力。限于教学进度的压力，学生想法的表达不局限在课堂，可利用学生反思日志来体现。日志内容可以包括学科知识的质疑，对所学内容的反思，对教学方面的意见等，篇幅的长短不作限制。教师及时地回复与解答会激发学生反馈的热情和坚持的动力，也能深入了解学生迷思，有针对性地提高课堂教学效率。通过鼓励学生提问和倾听学生的声音，帮助学生建立主动权，有利于营造基于民主协商的师生互动课堂环境。

4.3  做好初高中化学的教学衔接

中学对化学建构主义课堂环境的感知呈现年级差异，一方面表明中学化学知识学习具有进阶性，另一方面也揭示出初高中化学课程教学衔接的必要性。高一教师要充分了解学生在初中阶段掌握的前置知识，在教学过程中通过调动学生原有的认知结构，合理进行概念理解与知识重构。多重分析结果显示高二在各维度得分低于高一，高二教师需做好必修与选修的教学衔接与优化，搭建好认知理解的进阶路径。教学应重视对跨学段、跨学科知识的理解与整合，引导学生表达自己思考问题的过程和方法，提升学生思维能力，逐步形成模型化认知，运用化学特征的思维方式分析和解决实际问题。

4.4  关注课堂环境对学习态度的积极影响

研究结果表明，建构主义课堂环境对学生学习态度有一定预测力，改善课堂环境有利于学生化学学习兴趣的提高。这与国外的研究结果相一致，即学生在接近自己期待的学习环境中会有更积极的学习态度［18］。因此，要在化学教学中利用学生的生活经验作为支架，降低学生的学习难度，促进与生活相关化学素养的培养，从而更好地帮助学生树立明确的学习目标，自由表达自己的想法，学会用所学的化学知识解决生活中的问题，进而提升自我学习效能。还可以根据学生对课堂环境感知程度，进一步了解兴趣、态度等非智力因素方面的个体差异，帮助教师进行教学反思，制定个性化教学策略，进而提升课堂教学的有效性。

参考文献：

［1］Fraser B J. Handbook of research on science teaching and learning ［M］. New York： Macmillan， 1994： 493～541.

［2］Aldridge J M， Fraser B J. A crosscultural study of classroom

learning environments in Australia and Taiwan ［J］. Learning Environments Research， 2000， （3）： 101～134.

［3］Goh S C， Fraser B J. Teacher interpersonal behaviour， classroom environment and student outcomes in primary mathematics in Singapore ［J］. Learning Environments Research， 1998， （1）： 199～229.

［4］刘丽艳. 中国基础英语课堂教学环境研究［M］. 长春： 东北师范大学出版社， 2012： 5～10.

［5］Ozkal K， Tekkaya C， Cakiroglu J， et al. A conceptual model of relationships among constructivist learning environment perceptions， epistemological beliefs， and learning approaches ［J］. Learning and individual differences， 2009， 19（1）： 71～79.

［6］ Taylor P C，  Fraser B J，  Fisher D L. Monitoring constructivist classroom learning environments ［J］. International Journal of Education Research，  1997，  27（4）：  293～302.

［7］ Fraser B J，  Butts W L. Relationship between perceived levels of classroom individualization and sciencerelated attitudes ［J］. Journal of Research in Science Teaching，  1982，  19（2）：  143～154.

［8］Aldridge J M， Fraser B J， Bell L. Using a New Learning Environment Questionnaire for Reflection in Teacher Action Research ［J］. Science Teacher Education， 2012， 23（3）： 259～290.

［9］Taylor P C， Fraser B J， Fisher D L. Monitoring constructivist classroom learning environments ［J］. International journal of educational research， 1997， 27（4）： 293～302.

［10］丁韫， 秦春生. 中学化学建构主义课堂环境量表的编制与应用研究［J］. 化学教育（中英文）， 2021， 42（07）： 79～84.

［11］Fraser B J. Development of a test of sciencerelated attitudes ［J］. Science Education， 1978， 62（4）： 509～515.

［12］吴明隆. 问卷统计分析实务—SPSS 操作与应用［M］. 重庆： 重庆大学出版社， 2013： 313.

［13］Aldridge J M， Fraser B J， Taylor P C， et al. Constructivist learning environments in a crossnational study in Taiwan and Australia ［J］. International Journal of Science Education， 2000， 22（1）： 37～55.

［14］Schunk D H. SelfEfficacy， adaptation， and adjustment ［C］. New York： Plenum， 1995： 281～303.

［15］CetinDindar A. Student motivation in constructivist learning environment ［J］. Eurasia Journal of Mathematics， Science and Technology Education， 2015， 12（2）： 233～247.

［16］陈羚. 国内外有关教师课堂提问的研究综述［J］. 基础教育研究， 2006， （09）： 17～20.

［17］陳祖鹏. 权力与权利视域下学生沉默现象研究［J］. 中国教育学刊， 2017， （01）： 56～61.

［18］Wong， Ngaiying， Watkins， David. Selfmonitoring as a mediator of personenvironment fit： an investigation of Hong Kong mathematics classroom environments ［J］. British Journal of Educational Psychology， 1996， 66（2）： 223～229.