表1《物理学评论(物理教育研究)》心智模型论文主题统计表主题对象内容篇数/篇推理高中生、大学生 1.主题:电磁感应;静电学;直流电路的电场;直流电路的电势;浮力;电流;量子力学 2.特点:基于证据;基于模型;从本体论角度进行推理9理解大学生 宇宙的起源与发展;量子力学双缝实验;用数学公式表征的综合问题;学生在实验室学习中的认知活动7科学思维大学生 空间思维能力;基于证据的推理能力;建模能力 2概念调查大学生、高中生 有关宇宙时间的学习观念;有关分子动理论的迷思概念;对声音的概念理解;对量子力学的概念理解;有关天文学的概念转变;调查学生的物理本质(Physics identity)5表征方式大学生、高中生、教师 1.外部表征:解释天文现象时的可视化表征方式;实验教学中的图表分析;研究学生推理过程中的符号与手势;学生推理电磁学、微扰理论时使用的数学表征方式;学习电场时的表征方式;光波模型的可视化教学 2.内部表征:研究学生表征方式的一致性;对高中生量子物理知识整合方式的有效性研究8问题解决大学生 1.主题:学生解决电磁学中散度和旋度、电流、量子力学问题的能力;电子实验室教学环境下的问题解决能力 2.特点:分析学生解决综合问题的能力;从元认知角度分析;从认识论角度分析10非智力因素高中生 研究精英学校的高中生面对高利害考试时的学习态度、期望与学习方法1模型建立大学生、教师 分析学生的心智模型;建模的实验教学;静电学中基于模型的推理4教学策略大学生、高中生、在职教师 量子物理、运动学、太阳-月球-地球模型、波动光学、右手定则、热学、液体压强、高斯定理等主题的教学与实验改进;研究特定主题下画图分析的必要性;研究支架式教学法与学生表征连续性的关系;结合JiTT与同伴教学法进行量子力学教学;在量子力学课堂中推行奖励性质的纠错机制12教育技术与教学改革大学生、在职教师 1.教育技术:从认知资源框架评价液体压强教学设计;使用计算机辅助设备研究学生的问题解决能力;在大学物理课堂开展交互式自定步调电子学习辅导课 2.教学改革:Scale-up教学;适时教学JiTT;同伴教学法;在大学物理导论课上布置基于研究的、条件精准型的课后作业;利用教师专业发展的实时观察工具研究Workshop对教师创新能力的改进 7教学评价高中生、大学生 1.性别差异:男女生的观察能力、竞赛表现、物理观念的发展变化、本科毕业生关于天文学和物理学的表现 2.评价量表的研发与发展:FCI量表的发展;气体概念清单的研发;机械波概念调查清单的研发 3.课程评价与教学评价:通过分析助教的对照评分结果改进物理导论课和量子力学的课程评价方法;基于认知资源框架评价液体压强的教学设计9教师专业发展在职教师、助教 利用实时观察工具分析教师的创新能力;调查物理导论课助教使用FCI量表识别学习困难的能力3

表2《物理学评论-物理教育研究专刊》心智模型论文主题统计表主题对象内容篇数/篇心智模型大学生 1.调查、检验心智模型:调查学生有关光的量子性、能量、角动量、热激发现象、声音传播、热对流现象、微观摩擦等的心智模型;根据解释来检验心智模型的品质 2.验证心智模型的功能:研究心智模型与推理、预测之间的关系;调查心智模型与知识建构的关系;利用基于资源的模型检验学生推理的正确性16学习困难高中生、大学生 1.主题:力学;量子力学;高等量子力学;热科学;电动力学矢量运算;重量的概念学习困难 2.特点:从本体论与语言学角度分析产生学习困难的原因;从认识论角度分析推理与问题解决能力中的困难及相互关系 9推理高中生、大学生 运用启发式分析理论(heuristic-analytic theory)研究学生的思考过程;记录、分析高中生专家型科学推理过程;研究学生基于模型的推理过程;研究学生的推理能力与概念学习之间的因果关系;使用Videograph软件研究学生学习电磁学部分时使用数学公式进行推理的逻辑框架13理解大学生、高中生 调查学生对物理导论课中“测量”概念的理解;研究学生对“声音”概念、引力概念的理解;对热物理的理解;调查学生关于流体静力学中阿基米德原理和帕斯卡定律的理解;对天文学导论课知识的理解;研究学生关于机械波传播的概念一致性14科学思维与科学能力大学生、高中生、物理教师 1.科学思维:使用类比支架式(analogical scaffolding)学习法促进电磁波、声波的教学;研究类比教学法的有效性 2.科学能力:利用辩论问题培养学生专家型问题解决能力;调查使初学者具备专家型科学能力的最短时间(结论:至少需要5至8周)[4]8概念调查高中生、大学生、物理教师 1.态度与观念:运用CLASS量表调查导论课学生对近代物理的量子观点;调查物理教师关于广义相对论的认知观念 2.知识结构:使用网络分析方法描绘出大学生对计算物理学(Computational Physics)课的认识框架;从本体论与语言学角度分析学生的力学知识结构;研究概念转变6表征方式与知识结构大学生、高中生、物理专业人员、助教 1.表征方式与问题解决:研究学生在运动学与功的主题下心智表征方式对问题解决的作用;研究表征方式与问题解决策略选择的关系;视觉线索、视觉注意对推理的影响;从专家与初学者角度来研究多重表征与问题解决能力的关系 2.表征方式与教学:调查电磁波的表征方式对类比学习的影响;研究教师课堂表征方式、教学语言对学习效果的影响;通过手势分析理解学生的学习;物理导论课中的同形问题(isomorphic problems)教学;研究多重表征的教学效果 3.表征方式与知识结构:研究物理初学者的分类标准,反映其知识结构化程度;在量子力学主题下(波粒二象性与不确定原理)的描述法分类30问题解决大学生、高中生、物理专业人员、助教 1.问题解决与教学:基于概念整合理论(Conceptual blending Theory)应用数学工具解决物理问题;从建模角度分析学生的知识结构;在运动学与功的主题下,研究学生表征方式与问题解决策略的关系;研究学生的认知模型与问题解决能力之间的关系;研究学生对同形问题的解决能力;研究影响学生问题解决策略的因素;研究学生在声音传播过程中的概念转变 2.影响问题解决能力的因素:分析物理专业人员的信念与价值观,研究导论课助教的问题解决能力20

文章来源：《高等工程教育研究》 网址: http://www.gdgcjyyjzz.cn/qikandaodu/2021/0728/1083.html

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