2025年大學(xué)科學(xué)教育專業(yè)題庫(kù)——科學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路與方法考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。每小題2分，共20分）1.在一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，研究者試圖通過(guò)改變某個(gè)因素來(lái)觀察其對(duì)另一個(gè)因素產(chǎn)生的影響，這兩個(gè)因素分別稱為（）。A.控制變量和自變量B.因變量和自變量C.自變量和無(wú)關(guān)變量D.因變量和控制變量2.為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性，研究者需要盡量排除其他因素對(duì)因變量的干擾，這主要依靠（）。A.隨機(jī)分組B.設(shè)置對(duì)照組C.使用精密儀器D.增加樣本量3.以下哪項(xiàng)不屬于科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素？（）A.變量的操作定義B.數(shù)據(jù)收集的方法C.實(shí)驗(yàn)者的個(gè)人偏好D.假設(shè)的提出4.當(dāng)研究者無(wú)法隨機(jī)分配被試或無(wú)法進(jìn)行人為操縱時(shí)，通常需要采用（）。A.真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)B.準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)C.相關(guān)研究設(shè)計(jì)D.觀察研究設(shè)計(jì)5.在科學(xué)教育情境中，研究者想要比較兩種不同的教學(xué)方法對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的影響，但無(wú)法隨機(jī)分配學(xué)生，這時(shí)最可能采用（）。A.縱向研究設(shè)計(jì)B.橫斷面研究設(shè)計(jì)C.配對(duì)組設(shè)計(jì)D.單組前后測(cè)設(shè)計(jì)6.信度是指測(cè)量結(jié)果的（）。A.準(zhǔn)確性B.可靠性C.有效度D.客觀性7.效度是指測(cè)量工具或方法能夠準(zhǔn)確測(cè)量其所要測(cè)量?jī)?nèi)容的（）。A.可靠性B.準(zhǔn)確性C.客觀性D.全面性8.在設(shè)計(jì)一項(xiàng)涉及中小學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，研究者必須首先考慮的問(wèn)題是（）。A.實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)功效B.實(shí)驗(yàn)的倫理問(wèn)題C.實(shí)驗(yàn)的樣本量大小D.實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析方法9.將實(shí)驗(yàn)對(duì)象隨機(jī)分配到不同實(shí)驗(yàn)組中，其主要目的是為了（）。A.消除實(shí)驗(yàn)者效應(yīng)B.確保各組被試在實(shí)驗(yàn)前具有相同的特質(zhì)C.增加實(shí)驗(yàn)的趣味性D.簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作流程10.下列哪項(xiàng)描述體現(xiàn)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究性特點(diǎn)？（）A.嚴(yán)格按照預(yù)定方案執(zhí)行，不偏離任何步驟B.通過(guò)提出假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，收集證據(jù)來(lái)驗(yàn)證假設(shè)C.只關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確數(shù)值D.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)豐富的教師單獨(dú)完成二、填空題（請(qǐng)將正確答案填在題后的橫線上。每空2分，共20分）1.科學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心是____________，它指導(dǎo)著整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程通常包括提出問(wèn)題、文獻(xiàn)回顧、____________、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和解釋結(jié)果等步驟。3.在實(shí)驗(yàn)中，研究者主動(dòng)操縱的是____________，希望觀察其變化對(duì)____________的影響。4.為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的內(nèi)部效度，研究者需要設(shè)置____________，并進(jìn)行恰當(dāng)?shù)腳___________。5.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本類型主要包括____________、準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和相關(guān)研究。6.當(dāng)實(shí)驗(yàn)無(wú)法在完全控制的條件下進(jìn)行時(shí)，研究者可能會(huì)采用____________設(shè)計(jì)。7.在科學(xué)教育實(shí)驗(yàn)中，常用的測(cè)量工具包括____________、問(wèn)卷和觀察記錄表等。8.實(shí)驗(yàn)研究的倫理原則主要包括____________、知情同意和____________。9.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，需要明確每個(gè)變量的____________，以便能夠精確地進(jìn)行操作和測(cè)量。10.實(shí)驗(yàn)結(jié)果的____________是指其能夠真實(shí)反映所要測(cè)量?jī)?nèi)容的程度。三、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要步驟及其意義。2.簡(jiǎn)述隨機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要特征及其優(yōu)勢(shì)。3.簡(jiǎn)述科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中需要關(guān)注的主要倫理問(wèn)題。4.簡(jiǎn)述控制變量在科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的重要作用。四、論述題（請(qǐng)結(jié)合實(shí)例，深入闡述下列問(wèn)題。每題10分，共20分）1.試比較并分析真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的區(qū)別、聯(lián)系及其在科學(xué)教育研究中的適用性。2.結(jié)合科學(xué)教育的實(shí)踐，論述設(shè)計(jì)一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案需要考慮的關(guān)鍵要素。五、實(shí)踐題（請(qǐng)根據(jù)要求完成下列任務(wù)。15分）假設(shè)你是一名科學(xué)教育教師，想要探究“不同的分組合作學(xué)習(xí)模式對(duì)小學(xué)生科學(xué)探究能力發(fā)展的影響”。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)初步的實(shí)驗(yàn)方案框架，需要包括：明確的研究問(wèn)題（或假設(shè)），選擇合適的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型，確定自變量和因變量，提出主要的實(shí)驗(yàn)步驟（包括如何分組、實(shí)施不同的合作學(xué)習(xí)模式、如何測(cè)量學(xué)生的科學(xué)探究能力等），并簡(jiǎn)要說(shuō)明需要控制的無(wú)關(guān)變量。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.B5.C6.B7.B8.B9.B10.B二、填空題1.假設(shè)2.提出假設(shè)3.自變量；因變量4.對(duì)照組；控制無(wú)關(guān)變量5.真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)6.準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)7.實(shí)驗(yàn)儀器8.自主同意；保密原則9.操作定義10.效度三、簡(jiǎn)答題1.科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要步驟及其意義：*提出問(wèn)題：基于觀察或?qū)嵺`，發(fā)現(xiàn)值得探究的科學(xué)問(wèn)題。意義在于明確研究方向。*文獻(xiàn)回顧：了解相關(guān)研究現(xiàn)狀，避免重復(fù)研究，為假設(shè)提出提供依據(jù)。意義在于建立理論基礎(chǔ)，借鑒前人經(jīng)驗(yàn)。*提出假設(shè)：根據(jù)理論知識(shí)和文獻(xiàn)回顧，對(duì)研究問(wèn)題提出可檢驗(yàn)的預(yù)測(cè)性陳述。意義在于為實(shí)驗(yàn)提供明確的研究目標(biāo)。*設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：確定實(shí)驗(yàn)類型、變量、被試、材料、程序、測(cè)量方法等。意義在于規(guī)劃如何操作和驗(yàn)證假設(shè)。*實(shí)施實(shí)驗(yàn)：按照設(shè)計(jì)好的方案進(jìn)行操作，控制條件，收集數(shù)據(jù)。意義在于獲取原始研究證據(jù)。*收集數(shù)據(jù)：運(yùn)用選定的工具和方法，系統(tǒng)地記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的觀察和測(cè)量結(jié)果。意義在于獲得量化或質(zhì)化的信息。*分析數(shù)據(jù)：運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法或其他適當(dāng)方法，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、計(jì)算和解釋。意義在于揭示變量間的關(guān)系或驗(yàn)證假設(shè)。*解釋結(jié)果：根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，討論其科學(xué)意義、局限性，并與已有理論或假設(shè)進(jìn)行對(duì)比。意義在于得出結(jié)論，指導(dǎo)未來(lái)研究。2.隨機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要特征及其優(yōu)勢(shì)：*主要特征：①被試隨機(jī)分配到不同實(shí)驗(yàn)組；②實(shí)驗(yàn)中存在隨機(jī)因素或隨機(jī)處理。*優(yōu)勢(shì)：①能夠有效控制無(wú)關(guān)變量的影響，確保組間在實(shí)驗(yàn)前具有可比性；②內(nèi)部效度最高，能更有力地推斷自變量與因變量間的因果關(guān)系。3.科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中需要關(guān)注的主要倫理問(wèn)題：*被試者的權(quán)利保護(hù)：確保被試（特別是未成年人）的知情同意權(quán)、隱私權(quán)、自主決定權(quán)。*風(fēng)險(xiǎn)最小化：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免對(duì)被試造成身體、心理或社會(huì)等方面的傷害。*公平對(duì)待：對(duì)所有被試保持公平，避免歧視。*結(jié)果的保密：保護(hù)被試的個(gè)人信息公開(kāi)。4.控制變量在科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的重要作用：*控制變量是為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠真實(shí)地反映自變量對(duì)因變量的影響，排除其他無(wú)關(guān)因素的干擾。*通過(guò)控制無(wú)關(guān)變量，可以提高實(shí)驗(yàn)的內(nèi)部效度，使研究者能夠更有信心地得出因果關(guān)系結(jié)論。*有效的控制是科學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū)別于日常觀察或經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的關(guān)鍵特征之一。四、論述題1.真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的區(qū)別、聯(lián)系及其在科學(xué)教育研究中的適用性：*區(qū)別：①真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)被試隨機(jī)分配到組間，并能對(duì)自變量進(jìn)行隨機(jī)操縱，通常具有較高的內(nèi)部效度；②準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不滿足隨機(jī)分配或操縱條件，常在現(xiàn)有群體或設(shè)置中進(jìn)行，內(nèi)部效度相對(duì)較低，但更具生態(tài)效度。*聯(lián)系：兩者都是通過(guò)操縱自變量觀察因變量變化來(lái)探究因果關(guān)系，只是控制無(wú)關(guān)變量的程度不同。準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可視為真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)情境中的變通。*適用性：①真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)適用于條件允許、可控制性強(qiáng)的研究情境，如實(shí)驗(yàn)室研究，能有效驗(yàn)證教學(xué)方法的因果關(guān)系。②準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更適用于科學(xué)教育現(xiàn)場(chǎng)研究，如比較不同學(xué)?；虬嗉?jí)的教學(xué)效果，能更好地反映真實(shí)的教育環(huán)境，但結(jié)論的因果推斷需謹(jǐn)慎。選擇哪種設(shè)計(jì)取決于研究問(wèn)題、目標(biāo)、現(xiàn)實(shí)限制等因素。2.結(jié)合科學(xué)教育的實(shí)踐，論述設(shè)計(jì)一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案需要考慮的關(guān)鍵要素：*明確研究問(wèn)題與假設(shè)：從科學(xué)教育的實(shí)際需求出發(fā)，提出清晰、具體、可操作的研究問(wèn)題，并形成可檢驗(yàn)的假設(shè)。例如，探究某種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力的影響。*選擇合適的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型：根據(jù)研究問(wèn)題和實(shí)際情況，選擇真實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)或相關(guān)設(shè)計(jì)等。需考慮能否隨機(jī)分配、能否操縱自變量等。*確定自變量和因變量：明確實(shí)驗(yàn)中要操縱的變量（自變量，如教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)材料）和要測(cè)量的結(jié)果變量（因變量，如科學(xué)思維能力、實(shí)驗(yàn)操作能力）。*確定被試與抽樣：明確研究對(duì)象（學(xué)生、教師等），說(shuō)明被試的來(lái)源、數(shù)量和抽樣方法，考慮其代表性。*設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序與干預(yù)措施：詳細(xì)描述實(shí)驗(yàn)實(shí)施的步驟，包括如何分組、如何實(shí)施不同的干預(yù)（自變量的不同水平）、實(shí)驗(yàn)環(huán)境控制等。*選擇測(cè)量工具與方法：確定用于測(cè)量因變量的工具（如測(cè)試題、觀察量表、訪談提綱）和方法，確保測(cè)量工具的信度和效度。*控制無(wú)關(guān)變量：識(shí)別可能影響因變量的其他因素（如學(xué)生先前知識(shí)、教師經(jīng)驗(yàn)、班級(jí)差異等），并設(shè)計(jì)策略進(jìn)行控制或匹配。*預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)收集和分析方法：明確數(shù)據(jù)將如何收集、記錄，以及計(jì)劃采用哪些統(tǒng)計(jì)方法或分析策略來(lái)處理數(shù)據(jù)并檢驗(yàn)假設(shè)。*考慮倫理問(wèn)題：確保方案符合倫理規(guī)范，如獲得知情同意、保護(hù)隱私、確保安全等。五、實(shí)踐題假設(shè)探究“不同的分組合作學(xué)習(xí)模式對(duì)小學(xué)生科學(xué)探究能力發(fā)展的影響”的實(shí)驗(yàn)方案框架：研究問(wèn)題/假設(shè)：不同的分組合作學(xué)習(xí)模式（例如：隨機(jī)分組合作、同質(zhì)分組合作、異質(zhì)分組合作）對(duì)小學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展具有不同的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型：采用組間設(shè)計(jì)（可選用隨機(jī)分組或匹配分組），屬于準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（因可能在學(xué)?，F(xiàn)有班級(jí)中進(jìn)行，無(wú)法完全隨機(jī)或隨機(jī)分配模式）。自變量：分組合作學(xué)習(xí)模式，包含至少三個(gè)水平：①隨機(jī)分組合作（學(xué)生隨機(jī)分配到小組）；②同質(zhì)分組合作（按已有科學(xué)成績(jī)或能力水平分組）；③異質(zhì)分組合作（有意將不同水平學(xué)生混合分組）。因變量：小學(xué)生科學(xué)探究能力，可通過(guò)多種方式測(cè)量，例如：①科學(xué)探究能力測(cè)試（包含提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、執(zhí)行操作、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論等維度）；②課堂觀察量表（觀察記錄學(xué)生在探究活動(dòng)中的行為表現(xiàn)）；③學(xué)生作品分析（評(píng)估探究報(bào)告、實(shí)驗(yàn)記錄本等）。主要實(shí)驗(yàn)步驟：1.確定研究對(duì)象：選取某小學(xué)若干個(gè)四年級(jí)班級(jí)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。2.分組：根據(jù)研究設(shè)計(jì)，將選定的班級(jí)學(xué)生隨機(jī)分配到隨機(jī)分組合作組、同質(zhì)分組合作組或異質(zhì)分組合作組。3.實(shí)施干預(yù)：在科學(xué)課程教學(xué)中，分別采用對(duì)應(yīng)的小組合作學(xué)習(xí)模式進(jìn)行教學(xué)干預(yù)，確保干預(yù)時(shí)間、內(nèi)容和教師指導(dǎo)等外在條件盡量一致。4.測(cè)量：在干預(yù)前后，使用選定的測(cè)量工具（如探究能力測(cè)試、觀察量表）對(duì)各組學(xué)生的科學(xué)探究能力進(jìn)行測(cè)量。5.數(shù)據(jù)處理與分析：收集數(shù)據(jù)后，進(jìn)行整