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高中生解答有无物理图力学问题过程的眼动研究

王超  
【摘要】: 物理学科的特点在于它丰富表征的应用。物理教学的主要目的是教会学生在建立物理问题图式时使用这些表征。本研究采用单因素实验设计,通过对高二60名学生解答有图与无图物理问题的眼动研究,分析探讨了图形在解题过程中的重要作用,以及题图、受力图、物理图象等三种不同表征方式在问题解决中的效果。 本研究包括两个实验:实验一主要考察学生解答无图与有图物理问题的眼动过程;实验二主要考察学生解答题图、受力图、物理图像等三种不同表征方式物理问题的眼动过程。 实验结果表明: 1.学生解答无图与有图物理问题的解题成绩和眼动模式存在显著差异。有图组在解题时间、注视次数上少于无图组,而在注视点持续时间、眼跳幅度上则相反。这一结果说明图形能够促进物理问题的解决。 2.学生在解答题图、受力图、物理图象等三种不同表征方式物理问题时,解题成绩存在显著差异:在眼动模式上,注视点持续时间、转换次数等方面存在显著差异,受力图指标优于题图与物理图象。这一结果说明不同表征方式对物理问题表征形成的效果是不相同的,受力图更能促进表征的形成。 3.在兴趣区眼动指标上,兴趣区停留时间、兴趣区注视次数、注视点持续时间等三个眼动指标基本上存在显著差异。在文字兴趣区,受力图与题图、受力图与物理图象之间在两项指标上存在差异显著;在图形兴趣区,物理图象与题图、物理图象与受力图之间在三项指标上均存在非常显著差异,而题图与受力图之间有两项指标存在显著差异。这一结果说明受力图能促进对文字的理解,而物理图象则更能促进对图片信息的提取,并进一步证实了图形在物理问题解决过程中的重要作用以及不同表征方式在物理问题表征过程中的不同效果。


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