高中生物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力評價(jià)體系的建構(gòu)

摘要：為貫沏高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)，評價(jià)體系的建構(gòu)需要界

定明確的核心概念，確立清晰的建構(gòu)原則。在此基礎(chǔ)上，從實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)分析過程中抽象出具體指標(biāo)，并進(jìn)行科學(xué)、客觀的水平劃分，

最終建構(gòu)了包含3個一級指標(biāo)和7個二級子指標(biāo)的評價(jià)體系，按

表現(xiàn)水平劃分為5個水平等級，以期對高中生的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分

析能力進(jìn)行科學(xué)有效的評定，為一線教學(xué)和教育研究提供切實(shí)可

行的建議。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；評價(jià)體系；物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力；水平層

級劃分

數(shù)據(jù)與我們的日常生活息息相關(guān)，尤其在大數(shù)據(jù)時(shí)代，人們

需要掌握處理數(shù)據(jù)、將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有效信息、把數(shù)據(jù)及信息與生

活實(shí)際聯(lián)系起來的方法，從而對客觀事物產(chǎn)生清晰的認(rèn)知。物理

學(xué)是人類在探索自然現(xiàn)象及其規(guī)律過程中形成的以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)

的自然科學(xué)。因此，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力和分析能力對學(xué)習(xí)與發(fā)展

物理學(xué)至關(guān)重要。高中生處理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)原

理、要求以及限制條件，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行理性分析，運(yùn)用學(xué)過的

物理知識和相關(guān)數(shù)學(xué)方法（例如解析法、圖像法、列表法等）得

出合理的結(jié)論。建構(gòu)適用于高中生的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力的評

價(jià)體系，對高中生的相關(guān)能力進(jìn)行評價(jià)和分析，可以發(fā)現(xiàn)高中生

的普遍問題或個別問題，為一線教師開展教學(xué)設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

本文建構(gòu)的高中生物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力評價(jià)體系，是以普

通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中的物理學(xué)科核心素養(yǎng)為起點(diǎn)，以Pols等

人的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力體系框架為基礎(chǔ)，結(jié)合我國高中生物

理實(shí)驗(yàn)相關(guān)學(xué)習(xí)的實(shí)際情況與實(shí)際需要，建構(gòu)出一級指標(biāo)與二級

指標(biāo)，該評價(jià)體系具有科學(xué)性、導(dǎo)向性、可操作性等特點(diǎn)。

1高中生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力評價(jià)體系的建構(gòu)

1.1核心概念的界定

文獻(xiàn)將數(shù)據(jù)分析能力分為：認(rèn)識、收集、整理、表述、探究，

共5個方面。而本評價(jià)體系的建構(gòu)方向致力于評價(jià)學(xué)生整理、分

析數(shù)據(jù)的能力，以及從數(shù)據(jù)中抽取對研究問題有用的信息進(jìn)而作

出判斷的能力。物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力要求學(xué)生在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)

的過程中，能夠靈活改變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表征形式，運(yùn)用圖表、計(jì)算

公式等數(shù)據(jù)分析方法，得到與實(shí)驗(yàn)探究目的相關(guān)的信息，并結(jié)合

已有物理知識和生活實(shí)際，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋。在《普

通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中，物理學(xué)科

核心素養(yǎng)主要由物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)

任4方面構(gòu)成，其中“科學(xué)探究”中提到“獲取和處理信息、基

于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交

流、評估、反思”與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力密不可分。

1.2體系的建構(gòu)原則

該評價(jià)體系應(yīng)用對象為高中生，旨在對高中生的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)

據(jù)分析能力進(jìn)行等級劃分，評判高中生在相關(guān)能力方面的優(yōu)勢與

不足，為一線教師開展教育教學(xué)工作提供幫助，為提升高中生的

物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力提供指導(dǎo)方向。本體系在建構(gòu)過程中遵循

下列原則：

1）科學(xué)性原則

評價(jià)體系應(yīng)該遵循物理學(xué)科核心素養(yǎng)的思想，有合適的理論

基礎(chǔ)，適合中國的教育環(huán)境，包含高中生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力的主

要要素，經(jīng)一線教師和專家評判，認(rèn)定其具有合理性和科學(xué)性。

2）客觀性原則

評價(jià)體系需要反映出被測學(xué)生的客觀情況，得到學(xué)生真實(shí)能

力的情況，不能被教學(xué)者、評價(jià)者的主觀意愿所影響。這就需要

評價(jià)體系避開評價(jià)者和被測學(xué)生的興趣愛好、價(jià)值觀念等的影響。

客觀性是教學(xué)評價(jià)能否發(fā)揮其功能的基礎(chǔ)，違反客觀性原則就會

失去評價(jià)的意義。

3）指導(dǎo)性原則

評價(jià)體系應(yīng)在指出師生長處和不足的基礎(chǔ)上提出建設(shè)性意

見，以便師生揚(yáng)長避短，不斷前進(jìn)。另外，評價(jià)體系還需要能夠

具體指出教師在教學(xué)方面和學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的優(yōu)勢和不

足，為師生提供指導(dǎo)性的改進(jìn)方向和建議。

4）整體性原則

評價(jià)體系反映出的各項(xiàng)能力水平、優(yōu)勢與不足均體現(xiàn)在學(xué)生

個體上。從教學(xué)角度理解，評價(jià)體系的各項(xiàng)維度和指標(biāo)是個整體，

能夠共同反映學(xué)生的能力情況；從學(xué)生角度理解，要體現(xiàn)以人為

本的教育觀，不能將能力維度與學(xué)生割裂開。

5）實(shí)用性原則

評價(jià)體系要切實(shí)可行，具有可操作性，能夠幫助教育工作者

判斷學(xué)生的能力情況，是教師進(jìn)行教育教學(xué)研究的實(shí)用工具。實(shí)

用性是評價(jià)體系能夠不斷發(fā)展的基礎(chǔ)，是評價(jià)體系建立的最初目

的。

1.3體系的建構(gòu)思路

1.3.1體系指標(biāo)劃分

將物理學(xué)科核心素養(yǎng)科學(xué)探究中的“獲取和處理信息”能力

應(yīng)用到高中生的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程中，可以得到具體的能力

內(nèi)涵：“獲取信息”的內(nèi)涵是學(xué)生對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的處理能力，包括

理解數(shù)據(jù)的基本信息，能夠?qū)?shù)據(jù)可視化，建立正確的趨勢線,

等等；“處理信息”的內(nèi)涵是學(xué)生從已有的數(shù)據(jù)和圖表中進(jìn)一步

獲取有效信息的能力，包括描述數(shù)據(jù)的趨勢，理解趨勢的物理含

義，比較數(shù)據(jù)之間的區(qū)別，歸納出可以描述數(shù)據(jù)的公式等能力。

核心素養(yǎng)中的“對科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估、反

思”，其內(nèi)涵是學(xué)生基于已有的物理知識，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、已有的

實(shí)驗(yàn)圖表、公式或?qū)嶒?yàn)結(jié)論與生活實(shí)際相結(jié)合進(jìn)行理解，指出結(jié)

論的限制性，理解數(shù)據(jù)的含義并舉出實(shí)際應(yīng)用場景等能力。

上述高中生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力，具有實(shí)際應(yīng)用場景與應(yīng)用價(jià)

值，以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，與高中生的物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)實(shí)

際需要相結(jié)合。根據(jù)高中生物理實(shí)驗(yàn)的過程順序，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分

析能力可以被分類、概述和總結(jié)，繼而建構(gòu)為具有條理、層級分

明、體現(xiàn)核心素養(yǎng)、對高中生物理實(shí)驗(yàn)有實(shí)際價(jià)值的能力維度體

系。

1.3.2體系指標(biāo)的水平層級劃分

高中生物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力評價(jià)體系指標(biāo)的水平層級劃

分是基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的水平劃分，結(jié)合高中生物理實(shí)驗(yàn)數(shù)

據(jù)分析能力評價(jià)體系的一級指標(biāo)和二級指標(biāo)，總結(jié)出每個水平層

級的能力要求，匯總得到以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為培養(yǎng)目標(biāo)、在高

中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域具有實(shí)際運(yùn)用價(jià)值、可行性強(qiáng)的高中生物理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力評價(jià)體系指標(biāo)的水平層級劃分。

在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版，2020年修訂）》

的“科學(xué)探究”水平劃分中，水平5的部分表述為：“能用多種

方法分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，形成合理的結(jié)論，用已有的物理知識

進(jìn)行科學(xué)解釋；……交流、反思科學(xué)探究過程與結(jié)果?！?，水平

5的內(nèi)容在高中生物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力方面的內(nèi)涵為：能夠運(yùn)

用已有的物理知識和數(shù)學(xué)知識將數(shù)據(jù)可視化；能夠深入理解實(shí)驗(yàn),

總結(jié)出深入、全面的物理定性、定量結(jié)論；能夠全面、具體地指

出結(jié)論成立的局限性，科學(xué)地推測出實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源，并提

出合理、有效、可行的減小誤差的方法，等等。依照類似研究方

法，可以得到其余能力水平的水平層級劃分細(xì)則。

2高中生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力評價(jià)體系

2.1評價(jià)體系的一級指標(biāo)與二級指標(biāo)

以普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中的物理學(xué)科核心素養(yǎng)為起點(diǎn)，以

Pols等人的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力體系框架為基礎(chǔ)，結(jié)合我國

高中生物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的實(shí)際情況與實(shí)際需要，建構(gòu)出一級指標(biāo)與

二級指標(biāo)，如表1所示。

表1高中生物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力指標(biāo)

一級指標(biāo)二級指標(biāo)

1）對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的1）理解數(shù)據(jù)的基本信息，并將數(shù)據(jù)可視化；

能力2）建立正確的趨勢線。

1）定性描述和識別數(shù)據(jù)趨勢的主要特征，并

理解趨勢的物理含義；

2）從數(shù)據(jù)中進(jìn)一步獲取有2）定性描述多組數(shù)據(jù)之間的相似性和差異性;

效信息的能力3）歸納出可以描述數(shù)據(jù)的公式，用內(nèi)插法或

外推法估計(jì)需要的物理量。

3）基于已有的物理知識，

1）結(jié)合實(shí)驗(yàn)情境，指出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的局限性；

將數(shù)據(jù)與實(shí)際相

2）結(jié)合生活實(shí)際，深入理解實(shí)驗(yàn)結(jié)論，列舉

結(jié)合進(jìn)行理解的能力

符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)性質(zhì)的應(yīng)用。

2.2評價(jià)體系一級指標(biāo)的內(nèi)容及其內(nèi)在關(guān)系

表1確立了高中生物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力評價(jià)體系的3個一

級指標(biāo)。

1）對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的能力。要求學(xué)生對從實(shí)驗(yàn)過程中

獲取的原始數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的物理情境選擇原始數(shù)據(jù)，并且運(yùn)用

相關(guān)數(shù)學(xué)知識將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為表格、圖像、公式等，即數(shù)據(jù)可視化。

數(shù)據(jù)可視化能夠更加直觀地獲取與實(shí)驗(yàn)探究目的相關(guān)的信息。這

項(xiàng)指標(biāo)對學(xué)生的數(shù)學(xué)能力、繪圖能力、物理思維有較高要求。

2）從數(shù)據(jù)中進(jìn)一步獲取有效信息的能力。要求學(xué)生在處理

完實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)物理情境和已學(xué)的物理知識進(jìn)一

步獲取有效信息。其中“有效信息”是指從物理實(shí)驗(yàn)情境中提取

出的具體結(jié)論，包括但不限于：數(shù)據(jù)和趨勢的主要特征，數(shù)據(jù)趨

勢的物理含義，多組數(shù)據(jù)之間的相似性和差異性，估計(jì)所需的物

理量，等等。這項(xiàng)指標(biāo)要求學(xué)生能夠熟練應(yīng)用數(shù)據(jù)處理軟件（如

Excel等），給出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

3）基于已有的物理知識，將數(shù)據(jù)與實(shí)際相結(jié)合進(jìn)行理解的

能力。要求學(xué)生在處理完實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)情境給出

具體結(jié)論的基礎(chǔ)上，考慮物理實(shí)驗(yàn)情境背后隱含的客觀條件，指

出上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的局限性，列舉符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)性質(zhì)的具體應(yīng)用。

學(xué)生在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的過程中容易忽略實(shí)驗(yàn)結(jié)論的局限性和結(jié)

論成立的限制條件，這項(xiàng)指標(biāo)要求學(xué)生能夠在分析整個實(shí)驗(yàn)的過

程中結(jié)合實(shí)際，并且能夠?qū)⑽锢韺?shí)驗(yàn)研究成果應(yīng)用到實(shí)踐中。

評價(jià)體系的3個一級指標(biāo)密不可分，在高中生物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

分析能力評價(jià)中發(fā)揮著不可替代的作用：對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的

能力是物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，是其他指標(biāo)的前提條件；從數(shù)

據(jù)中進(jìn)一步獲取有效信息的能力是物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的核心，也

是學(xué)生能否得出有效實(shí)驗(yàn)結(jié)論的直觀體現(xiàn)；基于已有的物理知識,

將數(shù)據(jù)與實(shí)際相結(jié)合進(jìn)行理解的能力則是貫穿于物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

分析的始終，學(xué)生需始終將理論與實(shí)際相結(jié)合，才能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)

論科學(xué)、準(zhǔn)確，并將物理成果應(yīng)用于生活。這3個一級指標(biāo)的邏

輯順序與物理實(shí)驗(yàn)思維相匹配，貫穿高中生物理實(shí)驗(yàn)過程始末。

2.3評價(jià)體系的二級指標(biāo)的內(nèi)容及其內(nèi)在關(guān)系

1-1（代指第1個一級指標(biāo)中的第1個二級指標(biāo)，即“理解

數(shù)據(jù)的基本信息，并將數(shù)據(jù)可視化”，下同）是指學(xué)生能夠清楚

地理解實(shí)驗(yàn)探究目標(biāo)與所測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，理解不同變

量之間的關(guān)系，知悉將數(shù)據(jù)可視化的規(guī)范。例如，在普通高中物

理必修1中的“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，測得的數(shù)

據(jù)是彈簧的長度1與對應(yīng)彈簧受到的彈力F,為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)探究

目標(biāo)，應(yīng)該將數(shù)據(jù)中彈簧的長度1轉(zhuǎn)換為彈簧的伸長量A1;將

數(shù)據(jù)可視化的規(guī)范包括：在圖中，將自變量賦予x軸，因變量賦

予y軸，在x軸和y軸上標(biāo)記正確的物理量名稱（或者符號）和

相應(yīng)合適的單位，繪制數(shù)據(jù)點(diǎn)和比例尺；當(dāng)存在多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，

添加圖例加以區(qū)分；選擇合適的坐標(biāo)軸刻度和取值范圍。

1—2是指學(xué)生能夠根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，繪制恰當(dāng)?shù)内?/p>

勢線，使其能夠反映實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化趨勢和真實(shí)的物理情境，理

解趨勢線與描點(diǎn)連線的區(qū)別。另外，學(xué)生還需要考慮圖像的原點(diǎn)

是否為數(shù)據(jù)中的一部分，考慮趨勢線的形式是直線還是曲線，并

且讓所繪制的趨勢線盡可能接近數(shù)據(jù)點(diǎn)。

2—1是指學(xué)生在基本繪制數(shù)據(jù)圖像和趨勢線的基礎(chǔ)上，定

性地總結(jié)數(shù)據(jù)和趨勢線的主要特征，結(jié)合實(shí)驗(yàn)物理情境理解趨勢

線所代表的物理含義，并且盡可能全面地總結(jié)出特征，根據(jù)這些

特征可以重現(xiàn)出大致的物理圖像。

2-2是指學(xué)生除了能夠定性描述單組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的主要特征

之外，在面對多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，能夠給出不同組數(shù)據(jù)之間在趨勢

形狀、限制范圍、突變點(diǎn)等方面的相似性和差異性，這項(xiàng)指標(biāo)對

學(xué)生將不同組數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、類比的能力有較高要求。

2—3是指學(xué)生能夠在已獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用已學(xué)

的物理和數(shù)學(xué)知識，選取合適的公式對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，能夠

靈活運(yùn)用內(nèi)插法或外推法估計(jì)所需物理量的值。這項(xiàng)指標(biāo)要求學(xué)

生掌握常用的數(shù)據(jù)處理方法，熟練應(yīng)用數(shù)據(jù)處理軟件（如

Excel等）o

3—1是指學(xué)生在處理完實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)情境

給出具體結(jié)論的基礎(chǔ)上，能夠考慮物理實(shí)驗(yàn)情境背后隱含的客觀

條件，指出上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的局限性；能夠說明數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度;

能夠科學(xué)地分析實(shí)驗(yàn)誤差，結(jié)合實(shí)際用已有物理知識進(jìn)行科學(xué)解

釋。例如，在普通高中物理必修1”探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)

系”實(shí)驗(yàn)中，通過改變槽碼的個數(shù)改變小車所受的拉力。小車所

受的拉力與槽碼所受的重力近似相等，限制條件為槽碼的質(zhì)量要

遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，若不滿足該限制條件，所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)

果將與預(yù)期結(jié)果出現(xiàn)偏差。

3—2是指學(xué)生在處理完實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)情境

給出相應(yīng)的具體結(jié)論，以及全面交流、反思實(shí)驗(yàn)探究過程與交流

的基礎(chǔ)上，依據(jù)自身的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，將物理實(shí)驗(yàn)研究成果應(yīng)

用到實(shí)踐中，可以有效地指導(dǎo)工作和生活實(shí)踐等。例如，在普通

高中物理必修1”探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)學(xué)

生處理完實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)彈簧受到的彈力F與彈簧的伸長量A1

線性相關(guān)的規(guī)律后，學(xué)生可以利用該規(guī)律（胡克定律）制作符合

實(shí)際要求的彈簧測力計(jì)，為其他需要測量力的探究實(shí)驗(yàn)提供設(shè)計(jì)

思路。

以上所有的二級指標(biāo)是從3個一級指標(biāo)細(xì)化、拓展延伸而得

到，二級指標(biāo)之間也存在著密不可分的關(guān)系：1—1是物理實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)分析的初始步驟，是后續(xù)其他指標(biāo)的基礎(chǔ)；1—2是物理實(shí)

驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的重要途徑，是物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)主要特征的直觀體現(xiàn);

2-1和2-3是物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵，從中可以分別得到實(shí)

驗(yàn)的定性結(jié)論和定量結(jié)論；2—2要求學(xué)生分析并理解多組實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)在各指標(biāo)上的表現(xiàn)，再進(jìn)行對比和類比，這也對學(xué)生理解上

述二級指標(biāo)的能力提出了更高要求；3—1體現(xiàn)了物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

分析的科學(xué)思維，學(xué)生只有具備批判性的科學(xué)思維，才能夠深入

掌握實(shí)驗(yàn)探究內(nèi)容的來龍去脈；3—2要求將數(shù)據(jù)分析與物理實(shí)

際相結(jié)合，是各項(xiàng)指標(biāo)的高度深化。

2.4評價(jià)體系指標(biāo)的水平層級劃分

評價(jià)高中生的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力，全面、直觀地展示學(xué)

生的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力水平，需要結(jié)合上述提出的一級指標(biāo)

和二級指標(biāo)框架劃分評價(jià)體系指標(biāo)的水平層級。

參考李克特量表法，將高中生物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力的水平

劃分為五級，如表2所示。

表2高中生物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力的水平層級劃分

水平層級水平描述

1）數(shù)據(jù)可視化的能力薄弱，絕大部分情況下不能獨(dú)立繪制

數(shù)據(jù)圖表；

水平12）缺少定性總結(jié)結(jié)論的能力，缺少定量推導(dǎo)公式的能力；

3）將理論與實(shí)際相結(jié)合的能力薄弱，沒有考慮真實(shí)的物理

實(shí)驗(yàn)情境，缺乏將物理成果服務(wù)于生活實(shí)踐的科學(xué)精神。

1）知道基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)可視化規(guī)范，繪制出簡單的數(shù)據(jù)圖表；

但不了解趨勢線在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中的意義；

2）能夠定性得出簡單的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，會用較為粗略的估算方

水平2

法估計(jì)物理量的值；

3）能考慮到部分實(shí)際情況，對物理實(shí)驗(yàn)情境有初步的理解,

嘗試應(yīng)用物理成果。

1）了解較為全面的數(shù)據(jù)可視化規(guī)范，繪制出的數(shù)據(jù)圖表基

水平3本包含實(shí)驗(yàn)中的信息，了解趨勢線在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中

的意義，但容易將趨勢線與描點(diǎn)連線混淆；

2）運(yùn)用理論知識進(jìn)行分析和推理，定性得出正確的物理實(shí)

驗(yàn)結(jié)論，能夠簡單分析多組數(shù)據(jù)間的相似性與差異性，會

用內(nèi)插法或外推法估計(jì)物理量的值，但不清楚內(nèi)插法或外

推法的基本原理；

3）具有獨(dú)立思考的能力，能考慮到實(shí)際情況與理論假設(shè)之

間的差別，進(jìn)行簡單的誤差分析，并能夠意識到物理成果

對于人類社會發(fā)展的推動作用。

1）知悉數(shù)據(jù)可視化的全部規(guī)范，繪制的數(shù)據(jù)圖表較為美觀、

清晰，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制較為合理的趨勢線（而非描點(diǎn)

連線）；

2）運(yùn)用與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的重要物理觀念分析實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，定

性得出正確且全面的物理實(shí)驗(yàn)結(jié)論，較全面地指出多組數(shù)

據(jù)之間的相似性與差異性，使用簡單的數(shù)據(jù)處理軟件擬合

水平4

出公式，并能夠熟練運(yùn)用內(nèi)插法或外推法估計(jì)物理量的值;

3）具有嚴(yán)謹(jǐn)求真的物理精神，能意識到總結(jié)出的物理實(shí)驗(yàn)

結(jié)論具有局限性，但不能全面、具體地指出結(jié)論成立的限

制條件，能夠大致推測實(shí)驗(yàn)誤差的來源，提供較為有效地

減小誤差的方法，并能將物理成果與人類科技發(fā)展聯(lián)系起

來。

1）運(yùn)用已有的物理知識和數(shù)學(xué)知識，繪制出清晰、美觀的

數(shù)據(jù)圖表，包含從實(shí)驗(yàn)中獲取到的所有信息，符合學(xué)術(shù)上

對數(shù)據(jù)可視化的要求，在繪制趨勢線時(shí)能夠選擇恰當(dāng)?shù)内?/p>

勢線形式，使所繪制的趨勢線盡可能接近數(shù)據(jù)點(diǎn)；

2）能夠深入理解實(shí)驗(yàn)，全面地總結(jié)出物理定性結(jié)論，同時(shí)

水平5能夠理解數(shù)據(jù)趨勢所代表的物理含義，能夠有理有據(jù)地分

析出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的相似性與差異性，理解相似性與

差異性的成因，并能夠熟練運(yùn)用數(shù)據(jù)處理軟件，選擇合適

的擬合公式，了解曲線擬合的最小二乘法等相關(guān)概念，熟

練運(yùn)用內(nèi)插法或外推法估計(jì)物理量的值，并了解相應(yīng)的計(jì)

算原理；

3）能夠清晰意識到真實(shí)世界與物理學(xué)理論間存在差異，能

夠尊重客觀事實(shí)，全面、具體地指出結(jié)論成立的局限性，

科學(xué)地推測出實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源，并提出合理、有效、

可行的減小誤差的方法，能夠清楚的意識人類科技發(fā)展與

物理學(xué)科成果發(fā)展息息相關(guān)，并能將物理成果應(yīng)用到實(shí)踐

中。

表2所示為高中生物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能力水平進(jìn)行劃分，賦予評

價(jià)體系各項(xiàng)指標(biāo)以實(shí)際的水平層級劃分標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際應(yīng)用中可將水

平層級中的每一項(xiàng)抽離出來，制定一級指標(biāo)和二級指標(biāo)水平量表,

實(shí)行單一指標(biāo)水平的對比與評價(jià)。

3評價(jià)體系的實(shí)證檢驗(yàn)及應(yīng)用

3.1評價(jià)體系的實(shí)證檢驗(yàn)

為了解一線物理教師對此體系的認(rèn)同程度，使用問卷法征集

了安徽省、吉林省、福建省各1所中學(xué)共31位一線物理教師對

上述評價(jià)體系的評判，5分表示“非常重要”，1分表示“不重

要”，以此類推。問卷收集結(jié)果如表3所示。

表3一線物理教師對體系二級指標(biāo)的評價(jià)均分

二級指標(biāo)評價(jià)均分二級指標(biāo)評價(jià)均分

1—14.742-34.42

1-24.553-14.42

2-14.743-24.26

2-24.52

所有二級指標(biāo)的平均得分均高于4分，說明31位一線教師

認(rèn)為該評價(jià)體系的所有指標(biāo)均具有較高的重要程度。

3.2評價(jià)體系的應(yīng)用

本評價(jià)體系在實(shí)際應(yīng)用階段，各選取安徽省、吉林省、福建

省中的1所中學(xué)中的高二、高三班級（共計(jì)369位高中生）作

為被試對象，綜合運(yùn)用發(fā)放試題、一對一訪談等方法，對學(xué)生進(jìn)

行了物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力的測試。本次測試中，學(xué)生在各指標(biāo)

上的表現(xiàn)總體呈現(xiàn)高斯分布，并且通過T檢驗(yàn)法驗(yàn)證了本次測試

有著良好的區(qū)分度。具體測試結(jié)果如表4所示。

表4中學(xué)生在各二級指標(biāo)上的平均表現(xiàn)水平

指標(biāo)學(xué)生年級平均表現(xiàn)水平

高二水平4

1—1

高三水平4

高二水平2

1-2

高三水平2

高二水平4

2-1

高三水平4

高二水平3

2-2