化學學習動機與實驗探究能力相關性的實證研究

吳晗清 盧青青 吳彥瑾

摘? ?要?實驗探究與創新意識是重要的化學學科核心素養，然而化學學習動機的不足影響了素養的落實。對北京市普通高中195名學生的調查研究表明，學生的動機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。具體而言，外部動機對實驗探究能力的決定系數高于內部動機;對實驗探究能力各維度而言，內部動機最重要的是影響學生的表達與交流能力、反思與評價能力，外部動機最重要的是影響學生的猜想與假設能力。基于此，本研究認為教學中要有機整合學生的內部動機和外部動機，以外部動機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策略。

關鍵詞 學習動機? 化學教學? 實驗教學? 探究能力

實驗教學是培養學生實踐能力和創新精神的重要渠道，然而實驗教學存在諸多的現實困境。首先，學生實驗內驅力不足。在實驗教學過程中發現學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，實驗操作過程機械照搬。學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，學生則會無所適從，比如在實驗步驟過程中使用“適量”，學生則不能很好地把控，需要得到老師的解答。最后，實驗結論敷衍。學生容易盲從，若觀點或結論與教師或其他學生不同，則肯定以為是自己的錯誤，不去深究[1]。化學學科核心素養中的第四項就是實驗探究與創新意識，實驗教學的重要性不言而喻。但是，學習的動機究竟與實驗教學的效果有什么關系、如何將學生對實驗的興趣變成持續的動機等等，都需要深入的研究。

一、學習動機與實驗探究能力的關系

動機是激發和調控個體進行活動并導致該活動朝向一定目標的心理傾向，按照引起動機的來源可分為內部動機、外部動機[2]。外部動機主要受外部環境的影響，是有意識地對行為作出的歸因，受社會要求和標準規范的強烈影響，例如由追求獎勵、表揚或者競爭等外在的報償因素而引發的屬于外部動機[3];內部動機來源于個體內部的需求，主要是對任務本身的興趣，受社會要求的影響較小，例如學生對學習濃厚的興趣、對知識的渴望以及對自我的報償引發的動機則屬于內部動機[3]。在訪談中發現學生選擇實驗課的原因主要是：對化學感興趣，有助于實現自己夢想;其他授課形式更沒意思;輕松好玩，不用寫作業。由此可看出學生的實驗動機呈現出不同的層次，差異很大。覺得好玩、不用寫作業的學生更多的是處于外部動機狀態，覺得化學實驗有助于實驗自己的夢想的學生更多的是處于一種內部動機狀態。

實驗探究的步驟為：首先，在探究過程中要善于發現和提出問題。其次，問題解決方案的設計。包括基于證據的猜想與假設，制定計劃與設計實驗。再次，通過實驗得出合理結論。包括實驗的操作、數據的采集、分析論證，需要學生的綜合能力如形象思維、邏輯思維、抽象思維甚至創造性思維。最后，對方案的評估。實質就是對探究過程的反思，討論科學探究中所存在的問題、獲得的發現和改進建議等[4]。基于此，本研究將實驗能力解構為提出問題能力、猜想與假設能力、制定計劃能力、進行實驗能力、收集證據能力、解釋與結論能力、反思與評價能力、表達與交流能力8個維度[5，6]。

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

二、研究方法

本研究對北京市普通高中的220名高一學生進行調查，發放問卷總計220份，回收有效問卷195份，占發放問卷總數的88.6%。問卷由兩部分構成。

第一部分是實驗探究能力問卷。參考PTA量表法評價學生科學探究能力[9]，自行編制中學生實驗探究能力問卷，共20道題，利用各維度所占權重來確定各維度題目數量。實驗探究能力問卷從提出問題、猜想與假設、制定計劃、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價、表達與交流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系數為0.948，表明問卷信度良好。

第二部分是動機問卷。主要參考體育運動量表（SMS）改編而成，共18道測試題。問卷分為內在動機和外在動機兩個維度，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系數為0.863，表明問卷信度良好。

三、研究結果

1.總體情況

（1）實驗探究能力均值與標準差

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準差來看，學生實驗探究能力總體處于中上等（75～80分）水平，且學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、猜想與假設維度總分20分、制訂計劃維度總分10分、進行實驗維度總分10分、收集證據維度總分10分、結論與解釋維度總分20分、反思與評價維度總分10分、表達與交流維度總分10分。從各題得分來看，學生的提出問題、猜想與假設能力相對較低，表達與交流得分較高，其他各維度得分基本持平。

（2）動機均值與標準差

動機問卷共18道題目，其中內在動機、外在動機各9道。從學生得分來看，內部動機均值37.91，達到了“80分”良好水平;外部動機均值32.58，達到了“70分”中等水平。總體來看，高中生實驗課選課動機上，學生總體內部動機高于外部動機，且內部動機、外部動機均值相差不大。學生動機得分總體情況見表2。

2.動機水平與實驗探究能力的相關分析

將動機水平與實驗探究能力及其8個維度進行相關性分析，數據見表3、表4所示。

（1）實驗探究能力與內外部動機的相關分析

表3的數據顯示，內部動機、外部動機與實驗探究能力呈中等的正相關，即學生的實驗探究能力與外部動機、內部動機都有關，動機會顯著性影響學生的實驗探究能力;且內外部動機之間也存在相關性，且有較高的正相關。

（2）實驗探究能力各維度與內外部動機之間的相關分析

表4的數據表明，實驗探究能力各維度與內部動機、外部動機都呈中等程度的正相關。

3.內部動機、外部動機與實驗探究能力多元線性回歸分析

（1）實驗探究能力與內部動機、外部動機的多元回歸分析

運用多元回歸方法，對實驗探究能力總分及其各維度、內外部動機之間進行多元線性回歸，回歸結果顯示內外部動機對實驗探究能力構成顯著回歸效應;外部動機對猜想與假設維度構成顯著回歸效應;內部動機對反思與評價、表達與交流構成顯著回歸效應，內外部動機對其他維度無顯著回歸效應。表5呈現了具有顯著性回歸效應的各維度的具體標準偏回歸系數與顯著性水平參數值。

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

（2）內部動機、外部動機與實驗探究能力及其各維度之間的路徑模型

根據以上多元線性回歸分析所得到的標準偏回歸系數即路徑系數，建立路徑模型。

從圖1的路徑模型可以看出，內部動機、外部動機影響學生的實驗探究能力。對各維度而言，具有顯著性預測作用的是猜想與假設、反思與評價、表達與交流三個維度。其中，內部動機主要影響學生的表達與交流能力、反思與評價能力;外部動機主要影響學生的猜想與假設能力。以內部動機、外部動機預測學生實驗探究能力，其決定系數為R2=0.386（P=0.000）。也就是說動機（含內部動機、外部動機）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系數乘以自變量對實驗探究能力的路徑系數，即R×P，作為自變量對實驗探究能力的決定系數[10]，則可以分析內部動機、外部動機分別對實驗探究能力的解釋力的程度。發現外部動機可以解釋實驗探究能力23.7%（R×P=0.237）的變異，內部動機可以解釋實驗探究能力14.9%（R×P=0.149）的變異。

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

四、討論與教學對策

研究結果表明，學生化學學習內外部動機的水平相當，但是具體對實驗探究能力的影響而言，外部動機的影響更大。另外，不同類型的動機對實驗探究能力各維度的具體影響具有差異。因此，提出以下教學策略。

1.有機整合學生學習的內部動機和外部動機

分析結果顯示，內、外部動機之間的相關性為0.675（p<0.01），即二者具有顯著性的較強的正相關。結合學生動機水平總體情況，內部動機和外部動機總體均值相差不大，表明學生并不是單一出于內部動機或外部動機來選擇實驗課，而是內部動機和外部動機的結合體，且兩者強度相當。進而可看出，學生內外部動機不是完全割裂開來的，外部動機并非是與內部動機對立，且并不是此消彼長的狀態。二者呈正相關，說明內部動機、外部動機二者是相互促進的，這與“有機整合理論”的觀點相一致。“有機整合理論”認為非內在激發的活動通過外在動機的內化與整合而發生作用，內部動機與外部動機是不同類型的動機可以并存[11]。

因此，可以通過外部動機的內化來整體提高學生的動機水平，將兩者協同起來共同促進學生動機水平的提高。例如在實驗開始階段，可通過對學生進行外在的獎勵來激發學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生被帶動感染;而后慢慢減弱外部獎勵的強化，引導學生自己主動發現實驗探究的樂趣，由此在內部動機與外部動機整合推進下促進學生實驗探究能力的提高。

2.以外部動機為切入口來提高學生整體實驗探究能力

本研究表明，學生的實驗探究能力與學生動機相關，這與有關研究結果一致[8]。具體來說，外部動機與實驗探究能力相關性比內部動機大，且外部動機對實驗探究能力的預測性更高，解釋實驗探究能力變異的程度更高（23.7%>14.9%），即學生的實驗探究能力更多地與外部動機相關。鑒于此，在實驗教學過程中應更多地通過激發學生的外部動機來有效提升學生的實驗探究能力，同時利用外在動機對內在動機的協同作用，使外部動機逐漸內化，產生內發性力量促進實驗探究能力的提高。

如何以外部動機為切入口呢？首先，在實驗進行前多多利用外部獎勵以激發學生動機，在實驗過程中多多使用表揚、激勵等語言來使學生感到自我成就感與滿足感;其次，當學生獲得自我滿足感時就會發生內攝調節，即個體通過自我價值對行為進行調節，自尊也得到了提升;再次，學生獲得滿足感后開始期待后續實驗課時，個體即出現認同調節，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，當多次循環后個體即會出現整合，個體不僅認同自己行為的重要性，而且結合了關于自我其他方面的認同，這時個體的內在觀念是和諧的[10]。

3.在實驗探究的各階段采取不同的激發策略

從動機對實驗探究能力各要素的相關分析與回歸分析結果可看出，內外部動機對實驗探究能力各要素都具有相關性，但具有顯著性預測作用的是猜想與假設、反思與評價、表達與交流三個維度，且外部動機更有利于學生進行猜想與假設，內部動機更有利于學生進行反思與評價、表達與交流。由此可在此三個階段采用不同的激發策略，促進學生實驗探究能力的提高。

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

參考文獻

[1] 吳晗清，韓蓉.化學探究性實驗教學的困境與突破[J].教學與管理，2016（34）.

[2] 王建峰，王凌飛，李歡.大學生內隱、外顯成就動機對主觀幸福感的影響[J].中國健康心理學雜志，2010（06）.

[3] 張宏，沃建中.中學生學習動機類型和自身學習能力評價的關系[J].心理發展與教育，2003（01）.

[4] 李田田，董素靜，吳晗清.北京市高考化學實驗探究題探析[J].化學教育，2014（17）

[5] 范佳午.科學探究能力的結構模型及其在科學課程文件中的表征研究[D].北京：北京師范大學，2012.

[6] 劉東方，王磊.科學探究能力的構成要素——基于國外科學課程文件的分析[J].化學教育，2012（09）.

[7] 李麗萍，羅國忠.初中生科學探究能力的調查研究[J].教學與管理，2012（12）.

[8] 姚蕾，吳星.影響學生科學探究能力因素的調查與分析[J].教學研究，2004，27（05）.

[9]逢型玉.中學生科學探究能力評價量表初探[J].物理教學探討，2010（19）.

[10] 王振宏，劉萍.動機因素、學習策略、智力水平對學生學業成就的影響[J].心理學報，2000，32（01）.

[11] 張劍，郭德俊.內部動機于外部動機的關系[J].心理科學進展，2003，11（05）.

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

【責任編輯? ?郭振玲】