化學(xué)學(xué)習(xí)動機(jī)與實驗探究能力相關(guān)性的實證研究

吳晗清 盧青青 吳彥瑾

摘? ?要?實驗探究與創(chuàng)新意識是重要的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，然而化學(xué)學(xué)習(xí)動機(jī)的不足影響了素養(yǎng)的落實。對北京市普通高中195名學(xué)生的調(diào)查研究表明，學(xué)生的動機(jī)水平和探究能力均位于中等水平，且兩者之間存在顯著性相關(guān)。具體而言，外部動機(jī)對實驗探究能力的決定系數(shù)高于內(nèi)部動機(jī);對實驗探究能力各維度而言，內(nèi)部動機(jī)最重要的是影響學(xué)生的表達(dá)與交流能力、反思與評價能力，外部動機(jī)最重要的是影響學(xué)生的猜想與假設(shè)能力?；诖?，本研究認(rèn)為教學(xué)中要有機(jī)整合學(xué)生的內(nèi)部動機(jī)和外部動機(jī)，以外部動機(jī)為切入口提高高中生整體實驗探究能力，而且在實驗探究各階段采取不同的激發(fā)策略。

關(guān)鍵詞 學(xué)習(xí)動機(jī)? 化學(xué)教學(xué)? 實驗教學(xué)? 探究能力

實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要渠道，然而實驗教學(xué)存在諸多的現(xiàn)實困境。首先，學(xué)生實驗內(nèi)驅(qū)力不足。在實驗教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對于實驗課很好奇，但是實驗過程中并沒有把這份好奇心堅持到底。其次，實驗操作過程機(jī)械照搬。學(xué)生在操作實驗過程中就是按照實驗步驟做一步看一步，若實驗步驟中表述沒有具體量化時，學(xué)生則會無所適從，比如在實驗步驟過程中使用“適量”，學(xué)生則不能很好地把控，需要得到老師的解答。最后，實驗結(jié)論敷衍。學(xué)生容易盲從，若觀點或結(jié)論與教師或其他學(xué)生不同，則肯定以為是自己的錯誤，不去深究[1]。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的第四項就是實驗探究與創(chuàng)新意識，實驗教學(xué)的重要性不言而喻。但是，學(xué)習(xí)的動機(jī)究竟與實驗教學(xué)的效果有什么關(guān)系、如何將學(xué)生對實驗的興趣變成持續(xù)的動機(jī)等等，都需要深入的研究。

一、學(xué)習(xí)動機(jī)與實驗探究能力的關(guān)系

動機(jī)是激發(fā)和調(diào)控個體進(jìn)行活動并導(dǎo)致該活動朝向一定目標(biāo)的心理傾向，按照引起動機(jī)的來源可分為內(nèi)部動機(jī)、外部動機(jī)[2]。外部動機(jī)主要受外部環(huán)境的影響，是有意識地對行為作出的歸因，受社會要求和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的強(qiáng)烈影響，例如由追求獎勵、表揚(yáng)或者競爭等外在的報償因素而引發(fā)的屬于外部動機(jī)[3];內(nèi)部動機(jī)來源于個體內(nèi)部的需求，主要是對任務(wù)本身的興趣，受社會要求的影響較小，例如學(xué)生對學(xué)習(xí)濃厚的興趣、對知識的渴望以及對自我的報償引發(fā)的動機(jī)則屬于內(nèi)部動機(jī)[3]。在訪談中發(fā)現(xiàn)學(xué)生選擇實驗課的原因主要是：對化學(xué)感興趣，有助于實現(xiàn)自己夢想;其他授課形式更沒意思;輕松好玩，不用寫作業(yè)。由此可看出學(xué)生的實驗動機(jī)呈現(xiàn)出不同的層次，差異很大。覺得好玩、不用寫作業(yè)的學(xué)生更多的是處于外部動機(jī)狀態(tài)，覺得化學(xué)實驗有助于實驗自己的夢想的學(xué)生更多的是處于一種內(nèi)部動機(jī)狀態(tài)。

實驗探究的步驟為：首先，在探究過程中要善于發(fā)現(xiàn)和提出問題。其次，問題解決方案的設(shè)計。包括基于證據(jù)的猜想與假設(shè)，制定計劃與設(shè)計實驗。再次，通過實驗得出合理結(jié)論。包括實驗的操作、數(shù)據(jù)的采集、分析論證，需要學(xué)生的綜合能力如形象思維、邏輯思維、抽象思維甚至創(chuàng)造性思維。最后，對方案的評估。實質(zhì)就是對探究過程的反思，討論科學(xué)探究中所存在的問題、獲得的發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)建議等[4]?；诖耍狙芯繉嶒?zāi)芰鈽?gòu)為提出問題能力、猜想與假設(shè)能力、制定計劃能力、進(jìn)行實驗?zāi)芰?、收集證據(jù)能力、解釋與結(jié)論能力、反思與評價能力、表達(dá)與交流能力8個維度[5，6]。

已有實驗探究能力影響因素研究表明，學(xué)生的動機(jī)會影響實驗探究能力。李麗萍、吳國忠的研究表明學(xué)科興趣影響學(xué)生的實驗探究能力[7];姚蕾、吳星等人通過問卷、訪談進(jìn)行研究的結(jié)果表明，探究動機(jī)和學(xué)生對科學(xué)探究的了解是影響其科學(xué)探究能力的關(guān)鍵因素[8]。但是已有的關(guān)于實驗探究能力或科學(xué)探究能力影響因素的研究文獻(xiàn)很少，筆者搜尋了2000-2017年近17年的文獻(xiàn)，只有6篇文獻(xiàn)研究主題與此相關(guān)，僅占此間關(guān)于科學(xué)探究能力相關(guān)研究的2%;同時，動機(jī)是如何具體影響科學(xué)探究能力的，這在已有研究中是沒有的。因此本研究著眼于研究學(xué)生動機(jī)的具體類型對于實驗探究能力的影響，進(jìn)而探討動機(jī)因素具體如何影響學(xué)生實驗探究能力。

二、研究方法

本研究對北京市普通高中的220名高一學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，發(fā)放問卷總計220份，回收有效問卷195份，占發(fā)放問卷總數(shù)的88.6%。問卷由兩部分構(gòu)成。

第一部分是實驗探究能力問卷。參考PTA量表法評價學(xué)生科學(xué)探究能力[9]，自行編制中學(xué)生實驗探究能力問卷，共20道題，利用各維度所占權(quán)重來確定各維度題目數(shù)量。實驗探究能力問卷從提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃、進(jìn)行實驗、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評價、表達(dá)與交流8個維度來綜合考察高中生實驗探究能力。評分采用5點計分法，要求被試在非常不符合（A）、有些不符合（B）、不確定（C）、有些符合（D）、非常符合（E）中做出唯一選擇。均為正向題，A、B、C、D、E依次計分1、2、3、4、5分。用SPSS17.0對問卷信度檢驗后，Cronbachs Alpha系數(shù)為0.948，表明問卷信度良好。

第二部分是動機(jī)問卷。主要參考體育運動量表（SMS）改編而成，共18道測試題。問卷分為內(nèi)在動機(jī)和外在動機(jī)兩個維度，每個維度各9道題，評分采用5點記分法，均為正向題，要求被試在非常不符合（A）、有些不符合（B）、不確定（C）、有些符合（D）、非常符合（E）中做出唯一選擇，A、B、C、D、E依次計分1、2、3、4、5分。用SPSS17.0對問卷信度檢驗后，CronbachsAlpha系數(shù)為0.863，表明問卷信度良好。

三、研究結(jié)果

1.總體情況

（1）實驗探究能力均值與標(biāo)準(zhǔn)差

實驗探究能力問卷共20道測試題。從實驗探究能力總分均值及標(biāo)準(zhǔn)差來看，學(xué)生實驗探究能力總體處于中上等（75～80分）水平，且學(xué)生個體之間差異較大。實驗探究能力的總分及各維度得分總體情況見表1。

實驗探究能力提出問題維度總分10分、猜想與假設(shè)維度總分20分、制訂計劃維度總分10分、進(jìn)行實驗維度總分10分、收集證據(jù)維度總分10分、結(jié)論與解釋維度總分20分、反思與評價維度總分10分、表達(dá)與交流維度總分10分。從各題得分來看，學(xué)生的提出問題、猜想與假設(shè)能力相對較低，表達(dá)與交流得分較高，其他各維度得分基本持平。

（2）動機(jī)均值與標(biāo)準(zhǔn)差

動機(jī)問卷共18道題目，其中內(nèi)在動機(jī)、外在動機(jī)各9道。從學(xué)生得分來看，內(nèi)部動機(jī)均值37.91，達(dá)到了“80分”良好水平;外部動機(jī)均值32.58，達(dá)到了“70分”中等水平。總體來看，高中生實驗課選課動機(jī)上，學(xué)生總體內(nèi)部動機(jī)高于外部動機(jī)，且內(nèi)部動機(jī)、外部動機(jī)均值相差不大。學(xué)生動機(jī)得分總體情況見表2。

2.動機(jī)水平與實驗探究能力的相關(guān)分析

將動機(jī)水平與實驗探究能力及其8個維度進(jìn)行相關(guān)性分析，數(shù)據(jù)見表3、表4所示。

（1）實驗探究能力與內(nèi)外部動機(jī)的相關(guān)分析

表3的數(shù)據(jù)顯示，內(nèi)部動機(jī)、外部動機(jī)與實驗探究能力呈中等的正相關(guān)，即學(xué)生的實驗探究能力與外部動機(jī)、內(nèi)部動機(jī)都有關(guān)，動機(jī)會顯著性影響學(xué)生的實驗探究能力;且內(nèi)外部動機(jī)之間也存在相關(guān)性，且有較高的正相關(guān)。

（2）實驗探究能力各維度與內(nèi)外部動機(jī)之間的相關(guān)分析

表4的數(shù)據(jù)表明，實驗探究能力各維度與內(nèi)部動機(jī)、外部動機(jī)都呈中等程度的正相關(guān)。

3.內(nèi)部動機(jī)、外部動機(jī)與實驗探究能力多元線性回歸分析

（1）實驗探究能力與內(nèi)部動機(jī)、外部動機(jī)的多元回歸分析

運用多元回歸方法，對實驗探究能力總分及其各維度、內(nèi)外部動機(jī)之間進(jìn)行多元線性回歸，回歸結(jié)果顯示內(nèi)外部動機(jī)對實驗探究能力構(gòu)成顯著回歸效應(yīng);外部動機(jī)對猜想與假設(shè)維度構(gòu)成顯著回歸效應(yīng);內(nèi)部動機(jī)對反思與評價、表達(dá)與交流構(gòu)成顯著回歸效應(yīng)，內(nèi)外部動機(jī)對其他維度無顯著回歸效應(yīng)。表5呈現(xiàn)了具有顯著性回歸效應(yīng)的各維度的具體標(biāo)準(zhǔn)偏回歸系數(shù)與顯著性水平參數(shù)值。

從表5可看出，外部動機(jī)對實驗探究能力總得分的預(yù)測性高于內(nèi)部動機(jī)（0.403>0.274），且外部動機(jī)的顯著性水平高于內(nèi)部動機(jī)。對于實驗探究能力各維度而言，內(nèi)部動機(jī)對反思與評價（β=0.479）、表達(dá)與交流（β=0.486）的預(yù)測性接近，但對表達(dá)與交流預(yù)測性稍高;外部動機(jī)對猜想與假設(shè)具有一定的預(yù)測性（β=0.380），其他維度則沒有。

（2）內(nèi)部動機(jī)、外部動機(jī)與實驗探究能力及其各維度之間的路徑模型

根據(jù)以上多元線性回歸分析所得到的標(biāo)準(zhǔn)偏回歸系數(shù)即路徑系數(shù)，建立路徑模型。

從圖1的路徑模型可以看出，內(nèi)部動機(jī)、外部動機(jī)影響學(xué)生的實驗探究能力。對各維度而言，具有顯著性預(yù)測作用的是猜想與假設(shè)、反思與評價、表達(dá)與交流三個維度。其中，內(nèi)部動機(jī)主要影響學(xué)生的表達(dá)與交流能力、反思與評價能力;外部動機(jī)主要影響學(xué)生的猜想與假設(shè)能力。以內(nèi)部動機(jī)、外部動機(jī)預(yù)測學(xué)生實驗探究能力，其決定系數(shù)為R2=0.386（P=0.000）。也就是說動機(jī)（含內(nèi)部動機(jī)、外部動機(jī)）可以解釋實驗探究能力38.6%的變異。如果以自變量與實驗探究能力的相關(guān)系數(shù)乘以自變量對實驗探究能力的路徑系數(shù)，即R×P，作為自變量對實驗探究能力的決定系數(shù)[10]，則可以分析內(nèi)部動機(jī)、外部動機(jī)分別對實驗探究能力的解釋力的程度。發(fā)現(xiàn)外部動機(jī)可以解釋實驗探究能力23.7%（R×P=0.237）的變異，內(nèi)部動機(jī)可以解釋實驗探究能力14.9%（R×P=0.149）的變異。

由此可看出對于學(xué)生不同的動機(jī)類型，相較于內(nèi)部動機(jī)而言，實驗探究能力更多地受外部動機(jī)的影響（23.7%>14.9%）。其可能和學(xué)生的年齡有關(guān)，處于青春期的高中生心理發(fā)展還不是完全成熟，仍期待外來的獎勵或其他非物質(zhì)性報酬來刺激自己的知識學(xué)習(xí)，從而獲得自我滿足感。

四、討論與教學(xué)對策

研究結(jié)果表明，學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)外部動機(jī)的水平相當(dāng)，但是具體對實驗探究能力的影響而言，外部動機(jī)的影響更大。另外，不同類型的動機(jī)對實驗探究能力各維度的具體影響具有差異。因此，提出以下教學(xué)策略。

1.有機(jī)整合學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)部動機(jī)和外部動機(jī)

分析結(jié)果顯示，內(nèi)、外部動機(jī)之間的相關(guān)性為0.675（p<0.01），即二者具有顯著性的較強(qiáng)的正相關(guān)。結(jié)合學(xué)生動機(jī)水平總體情況，內(nèi)部動機(jī)和外部動機(jī)總體均值相差不大，表明學(xué)生并不是單一出于內(nèi)部動機(jī)或外部動機(jī)來選擇實驗課，而是內(nèi)部動機(jī)和外部動機(jī)的結(jié)合體，且兩者強(qiáng)度相當(dāng)。進(jìn)而可看出，學(xué)生內(nèi)外部動機(jī)不是完全割裂開來的，外部動機(jī)并非是與內(nèi)部動機(jī)對立，且并不是此消彼長的狀態(tài)。二者呈正相關(guān)，說明內(nèi)部動機(jī)、外部動機(jī)二者是相互促進(jìn)的，這與“有機(jī)整合理論”的觀點相一致?！坝袡C(jī)整合理論”認(rèn)為非內(nèi)在激發(fā)的活動通過外在動機(jī)的內(nèi)化與整合而發(fā)生作用，內(nèi)部動機(jī)與外部動機(jī)是不同類型的動機(jī)可以并存[11]。

因此，可以通過外部動機(jī)的內(nèi)化來整體提高學(xué)生的動機(jī)水平，將兩者協(xié)同起來共同促進(jìn)學(xué)生動機(jī)水平的提高。例如在實驗開始階段，可通過對學(xué)生進(jìn)行外在的獎勵來激發(fā)學(xué)生探究實驗過程的愿望，同時讓班級里更多是出于興趣而選擇實驗課的學(xué)生被帶動感染;而后慢慢減弱外部獎勵的強(qiáng)化，引導(dǎo)學(xué)生自己主動發(fā)現(xiàn)實驗探究的樂趣，由此在內(nèi)部動機(jī)與外部動機(jī)整合推進(jìn)下促進(jìn)學(xué)生實驗探究能力的提高。

2.以外部動機(jī)為切入口來提高學(xué)生整體實驗探究能力

本研究表明，學(xué)生的實驗探究能力與學(xué)生動機(jī)相關(guān)，這與有關(guān)研究結(jié)果一致[8]。具體來說，外部動機(jī)與實驗探究能力相關(guān)性比內(nèi)部動機(jī)大，且外部動機(jī)對實驗探究能力的預(yù)測性更高，解釋實驗探究能力變異的程度更高（23.7%>14.9%），即學(xué)生的實驗探究能力更多地與外部動機(jī)相關(guān)。鑒于此，在實驗教學(xué)過程中應(yīng)更多地通過激發(fā)學(xué)生的外部動機(jī)來有效提升學(xué)生的實驗探究能力，同時利用外在動機(jī)對內(nèi)在動機(jī)的協(xié)同作用，使外部動機(jī)逐漸內(nèi)化，產(chǎn)生內(nèi)發(fā)性力量促進(jìn)實驗探究能力的提高。

如何以外部動機(jī)為切入口呢？首先，在實驗進(jìn)行前多多利用外部獎勵以激發(fā)學(xué)生動機(jī)，在實驗過程中多多使用表揚(yáng)、激勵等語言來使學(xué)生感到自我成就感與滿足感;其次，當(dāng)學(xué)生獲得自我滿足感時就會發(fā)生內(nèi)攝調(diào)節(jié)，即個體通過自我價值對行為進(jìn)行調(diào)節(jié)，自尊也得到了提升;再次，學(xué)生獲得滿足感后開始期待后續(xù)實驗課時，個體即出現(xiàn)認(rèn)同調(diào)節(jié)，會感覺到更少的沖突，從而逐漸體驗到自己是行為的主人;最后，當(dāng)多次循環(huán)后個體即會出現(xiàn)整合，個體不僅認(rèn)同自己行為的重要性，而且結(jié)合了關(guān)于自我其他方面的認(rèn)同，這時個體的內(nèi)在觀念是和諧的[10]。

3.在實驗探究的各階段采取不同的激發(fā)策略

從動機(jī)對實驗探究能力各要素的相關(guān)分析與回歸分析結(jié)果可看出，內(nèi)外部動機(jī)對實驗探究能力各要素都具有相關(guān)性，但具有顯著性預(yù)測作用的是猜想與假設(shè)、反思與評價、表達(dá)與交流三個維度，且外部動機(jī)更有利于學(xué)生進(jìn)行猜想與假設(shè)，內(nèi)部動機(jī)更有利于學(xué)生進(jìn)行反思與評價、表達(dá)與交流。由此可在此三個階段采用不同的激發(fā)策略，促進(jìn)學(xué)生實驗探究能力的提高。

外部動機(jī)較大地影響猜想與假設(shè)的原因為：由于受到學(xué)生已有知識基礎(chǔ)、思維能力、教師引導(dǎo)等等因素的影響，學(xué)生在實驗開始階段不一定能做出合理的假設(shè)，因此教師可在此階段給予學(xué)生足夠的外力來引起學(xué)生內(nèi)部知識的提取、知識間的聯(lián)系，進(jìn)而以語言外化出自己合理的猜想。內(nèi)部動機(jī)較大地影響反思與評價、表達(dá)與交流的原因為：這兩個階段，尤其要關(guān)注學(xué)生個體的內(nèi)部探索，總結(jié)反思自己實驗過程中的成功與失敗、思考實驗現(xiàn)象結(jié)果與假設(shè)之間的關(guān)系。促進(jìn)學(xué)生主動去思去想，以內(nèi)在的力量形成合理的有深度的結(jié)構(gòu)化知識體系，并且應(yīng)該給予學(xué)生一定的時間和空間，鼓勵學(xué)生就實驗探究的相關(guān)問題展開溝通與交流，從而提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

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[作者：吳晗清（1981-），男，安徽宿松人，首都師范大學(xué)副教授（教授崗），北京師范大學(xué)教育學(xué)部兼職教授，博士;盧青青（1994-），女，河南信陽人，首都師范大學(xué)化學(xué)教育研究所在讀碩士研究生;吳彥瑾（1994-），女，重慶云陽人，首都師范大學(xué)化學(xué)教育研究所在讀碩士研究生。]

【責(zé)任編輯? ?郭振玲】