基于规则空间模型的直流电路概念理解研究

发布时间：2020-05-16 02:14

【摘要】：直流电路是电磁学的基础概念,能否正确理解直流电路有关概念对学生是否可以深入理解电磁学概念、掌握电磁学知识有深远影响。然而通过与一线教师沟通、查阅文献发现:不少学生对于直流电路概念的理解仅停留在表面,对知识点“似懂非懂”的理解,知道直流电路的具体内容,但无法将其应用到生活实际中。这种情况下,如何准确判断学生对直流电路概念的理解程度呢?当下对学生概念理解的评估从经典测量理论阶段已经在向诊断性评价过渡,并取得了一定的成果。通过被试学生在诊断测量试题的作答情况能够诊断出该学生在特定方面的认知水平。由于研究角度和研究侧重点不同,目前依据诊断测量理论编制出的绝大多数测试量表,大都是“一次性试题”,欠缺一定的可推广性。DIRECT直流电路概念理解测试量表,自被开发以来,测试样本数量2000人以上,涉及美国、德国、加拿大等多个国家的中学生和大学生,能够准确诊断出学生在直流电路概念中存在的显著问题。本文运用DIRECT直流电路概念理解测试量表对陕西省宝鸡市四所不同类别学校高二348名被试学生(共计391人,有效人数为348人)进行测试,采用认知诊断理论中的规则空间模型对这348名学生的作答情况进行诊断分析,并依据分析结果为学生个体提供直流电路概念理解的诊断报告、为教师进行班级补救性教学提供科学参考。本文通过问卷调查和专家审核的方法最终确定了作答DIRECT直流电路概念理解测试量表所需要的7种概念属性及其层级关系,运用规则空间模型计算这7种属性及其层级关系所生成的理想反应模式共计37种,并利用SPSS20.0软件对DIRECT直流电路概念理解测试量表的区分度参数和难度参数进行参数估计。然后,对所选取的样本进行测试并进行数据分析。借助Winsteps软件计算被试能力值θxi和理想反应模式能力值θRj;采用双参数逻辑斯蒂克模型,运用Excel软件对测试结果进行分析计算,得到反映被试学生异常作答情况的个人拟合指标ζXi和理想反应模式拟合指标ζRj,创建由能力θ与警戒指标ζ构成的规则空间。最后,借助Matlab软件采用最小马氏距离判别法将310名被试学生成功入36种理想反应模式(由于项目反应理论估计参数时存在一定的自身局限性,原37种理想反应模式,能够进行分析的是36种理想反应模式)归类,成功归类比例89.08%,相较于普遍认为的90%的成功归类标准是比较成功的,说明本研究属性及其层级关系的确定过程及双参数估计方法的运用是科学合理的。最终,依据分析结果为学生个体提供直流电路概念理解的诊断报告、为教师进行班级补救性教学提供科学参考。
【图文】：

层级关系,属性,先决条件

逦０逡逑由图４－１可以看出，属性Ａｌ、Ａ２是属性Ａ３的先决条件，属性Ａ３是属性Ａ４、逡逑Ａ５的先决条件，但这种属性间的逻辑关系并不是充分必要条件，而是充分不必要逡逑条件，换句话说，这种属性间的关系不是双向的，而是单向的。只能是掌握了属逡逑性Ａ１，才能掌握属性Ａ３，但掌握了属性Ａ３并不能够说明掌握了属性Ａ１，，因此逡逑ａｌ３＝ｌ，ａ３１＝０；邋ａ２３＝ｌ，ａ３２＝０；邋ａ３４＝ｌ，ａ４３＝０；邋ａ３５＝ｌ，ａ５３＝０。图邋４－１邋中邋５邋个属性逡逑间关系形成邻接矩阵３。逡逑１６逡逑

电路图,层级结构,直流电路,实物

逑位物理教学经验丰富的物理教师对７种属性进行审核；最终确定７种属性（具体逡逑见表５－２）及其层级结构（具体见图５－１）。逡逑表５－２直流电路认知属性划分逡逑Ｔａｂｌｅ邋５－２邋ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ邋ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ邋ｏｆ邋ＤＣ邋Ｃｉｒｃｕｉｔｓ逡逑编号逦属性逦具体描述逡逑Ａ１逦电路结构的理解与掌握逦识别并联电路逡逑识别电路图的正常工作状态逡逑识别实物图的正常工作状态逡逑掌握电路图的等效互换逡逑掌握实物图向电路图的等效互换逡逑掌握电路图向实物图
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：G633.7

【参考文献】