力学性能范文第1篇

关键词：矿渣微粉硅灰高性能混凝土强度弹性模量泊松比

1 引言

近年来，随着土木工程材料科技的不断进步，混凝土的组成及施工工艺也发生了巨大变化，混凝土结构的研发与创新，新材料、新工艺、新技术的开发应用等方面均取得了长足的进步。高性能混凝土（High Performance Concrete,简写为HPC）是一种体积稳定性好、具有高耐久性、高强度与高工作性能的混凝土[1]，它的推广应用有着显著的技术经济、社会和环境效益。

高性能混凝土又被称为六组份混凝土[2]，所用的原材料，除传统混凝土所用的水泥、砂、石和水四大组成，还有化学外加剂（第五组分）和矿物外加剂（第六组分）。使用新型的高效减水剂和矿物掺合料是使混凝土达到高性能的主要技术措施。

本文的技术途径是立足于地方材料和常规生产工艺，依靠掺加化学外加剂，同时外加一定比例的矿物掺合料，使混凝土拌合物具有良好的工作性及高强度，从而实现混凝土的高性能。

2 高性能混凝土的静力受压弹性模量

在弹性材料中应力与应变是线性关系，因而存在一个不变的材料常数，即弹性模量。而混凝土不是真实的弹性材料，而是兼有弹、黏、塑三性，只是在很小的应力范围内（

本文所采用的是边长为150mm×150mm ×550mm的棱柱体试件（非标准试件），按照规范《普通混凝土力学性能试验方法标准》[8]所规定的试验方法进行试验。

2.1 混凝土配合比

本文进行了一种配合比、不同材料的6组高强混凝土的弹性模量试验，混凝土的配合比为每立方米混凝土材料用量：水145 kg 、水泥377 kg（P.O42.5）、细骨料516kg（中砂）、粗骨料1204kg（A组5~15mm、B组5~20mm）、矿粉145 kg、硅粉58 kg、高效减水剂11.28kg，合计24562456 kg/m3；6组混凝土采用养护条件的是室内自然养护。

2.2 试验的加载制度

按照国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）[4]所规定的加载制度进行加载，加荷方法如图1所示。

图1 弹性模量加荷方法示意图

2.3 静力受压弹性模量实测值

试验实际测得6组混凝土的立方体抗压强度值、轴心抗压强度值及静力受压弹性模量值如表1所示：

由表1可以看出：

① 高强混凝土的弹性模量值很大，要比一般强度混凝土的弹性模量值高很多；

② 高强混凝土的轴心抗压强度值与立方体抗压强度值相差不大；

③ 粗集料的颗粒级配及矿物外加剂的种类对高强混凝土的弹性模量值影响较大。

表1 混凝土的抗压强度值及弹性模量值

3 应力应变关系

边长为150mm×150mm×550mm的棱柱体应力-应变关系曲线如图2所示，试验所采用的加载制度如图1所示。

从应力-应变关系图2可知：

① 对于高强混凝土，当压应力小于抗压强度的80~90%时，应力-应变关系呈线性递增，一旦超过很快发生破坏；

与普通混凝土相比，由于高性能混凝土中含有硅粉，可生成典型的致密结构，其扩展到骨料表面，大大地消除了过渡区的不均衡性，改善了混凝土结构，使得高性能混凝土的界面粘结强度得以提高，只有当压应力较大时，初始界面裂缝才会有所增加，所以，高性能混凝土应力-应变曲线的直线段与普通混凝土相比相应要长[9]。

② 两种混凝土的峰值压应变相差较大，A组峰值微应变为900με左右，B组为1600με左右。这与粗骨料的粒径及矿物外加剂的种类等因素有关。

③ A组混凝土的峰值拉应变在230~250με左右，拉应变要比压应变先达到弹性极限状态。

图2棱柱体σc-ε曲线

4 泊松比

通过试验文献[5]得出如下结论：高性能混凝土的泊松比与普通混凝土的泊松比比较接近，初始泊松比基本保持在0.17~0.23之间。文献[6]试验测得高性能混凝土泊松比的变化范围为0.14~0.19，平均值为0.17。

本文通过试验测得A组混凝土的泊松比如表所示，其中两个试件的σc/σmax-v关系曲线如图3所示，试件A-3形状不规则，出现纵向劈裂裂缝较早，强度较低，没有得到完整的σc/σmax-v关系曲线。

图3棱柱体σc/σmax-v关系曲线

由图3可以看出：

① C70高性能混凝土的初始泊松比在0.21~0.25之间，要比文献[5]中的值高一点。

② 在1/3极限强度范围内的低周荷载作用下（σc/σmax＜0.33），泊松比v在0.06~0.25之间有所变化，试件A-1可能因为应变片的原因离散性比较大；0.33≤σc/σmax＜0.6时，泊松比v略有增加；0.6≤σc/σmax＜0.9时，泊松比v增加较大；0.9＜σc/σmax时，泊松比v急剧增加，横向变形达到极限拉伸状态，混凝土破坏；与文献[5]试验所得的规律相同。

7 结论

（1）采用常用的水泥、砂石骨料,使用一般的施工工艺，依靠掺加高效减水剂与超细活性矿物外加剂，就可以配制出高性能混凝土。由此可见,利用高效减水剂与超细活性矿物外加剂使混凝土获得高性能具有良好的经济性与实用性。

（2）高性能混凝土的弹性模量值很大，要比一般强度混凝土的弹性模量值高很多；高强混凝土的轴心抗压强度值与立方体抗压强度值相差不大；粗集料的颗粒级配及矿物外加剂的种类对高强混凝土的弹性模量值影响较大。

力学性能范文第2篇

    孩子的学习能力发展水平的确存在着差异,这种差异表现在以下几个方面:

    第一,孩子学习能力的差异表现在时间的早晚上。有的人小小年纪就表现出优异的能力。比如,王勃6岁作诗、曹植七岁成诗等,我们称之为“人才早熟”。而另一些人则到了很晚才表现出能力强来,比如爱迪生,小学才念6个月就退学了;爱因斯坦在上小学时也被称为“不会有大出息的孩子”。知道了这一点,家长就不要对孩子能力的一般表现过于苛责。

    第二,能力差异的类型。正如成年人的能力各有千秋一样,孩子也是各不相同的。有的孩子在语言能力方面比较擅长,听过的东西记得牢,而且口语表达时也比较完整、准确,我们把这类孩子叫做“听觉型”孩子;而有的孩子则对看过的东西记得住,动手能力强,喜欢从事手工、画画等安静活动,我们称之为“视觉型”孩子。还有一些孩子好动,在动作能力上发展优异,属于“动作型”。当然,所谓“类型”主要是就孩子在某一方面能力发展的优势而言,这种差异的确是存在的。

    可能家长会问:为什么孩子的能力存在差异呢?其实孩子的能力也是遗传、环境和教育共同作用的结果,现代分子遗传学和心理学的研究表明,遗传因素的特点决定着人的神经系统、酶系统和生物化学变化的特点,而这些特点又决定着大脑皮层分析与综合的特点,进而制约着个体心理活动的进行和发展。因此可以说遗传因素对于孩子的学习能力提供了发展的可能性。但是遗传却不能决定发展的现实性。决定孩子能力发展的是后天的环境和教育,其中教育起的是主导的作用。因此我们可以认为,只有父母既给了孩子好的遗传素质又给了孩子好的家庭教育,孩子的学习能力才能得到充分发展。

    孩子的优势能力,就是孩子今后成就的发展方向;而劣势的能力部分则成为孩子发展的“短板”,会制约孩子的综合发展。

力学性能范文第3篇

关键词：重力势能 弹性势能 学习

重力势能和弹性势能是高中物理当中的重点内容，由于两类知识复杂性的存在，我们在具体学习时往往较难掌握。对此，就需要在学习知识的同时做好总结，通过同例题间的结合教学巩固知识掌握效果。

一、以例题总结教学

（一）重力势能理解

例1：对于重力势能，以下几种说法正确的是：A.当某一个物体处于某位置时，其重力势能大小是确定、唯一的；B.当物体重力势能为0时，其不会对其他物体做功；C.当物体以匀速进行运动时，其重力势能将保持恒定，不会在运动当中发生变化：D.只要重力做功，那么物体的重力势能就会随之发生变化。

对于该题目，在学生解题当中可以首先将重力势能的表达式写出，从Ep=mgh可以发现，在其中的参数中，高度h具有一定的相对性，并因此使重力势能也具有了一定的相对特征，对于处于某位置的物体来说，当对不同的参考平面进行选择时，也将具有不同的重力势能大小。重力势能相对性的存在，则使其大小同具体参考的面具有关联，即对于一个重力势能为0的物体来说，是指其处于一个参考平面来说的，并不能够因此表明该物体不能够做功。以地上的一层水为例，如果参考平面为地面，那么水的重力势能则为0，但是，如果这部分水向更低的位置流樱也将在此过程中对其余物体做功，且对于重力势能为0的物体，其也具有动能，以此对其他物体做功。可以说，对于一个物体，其重力势能是由物体所处的高度以及其自身的重力情况共同决定的，即当其高度发生变化时，其重力势能也将随之发生变化。当物体顺着一个斜面按照匀速方式下降时，其重力势能也将随着其所处高度的减小而逐渐减小。此外，重力方向是一直保持竖直向下的，当物体重力做功时，物体的高度也将随之发生变化，并因此使物体的重力势能发生变化，由此可知，该题目中D为正确选项。

在完成该题目的讲解之后，我们可以总结以下经验：在面对该类题目时，应当从重力势能的表达式入手，在列出表达式之后，根据重力做功、重力势能变化以及其决定因素间的关系进行判断。对于重力势能来说，其大小是相对的，而其变化却是绝对的，同具体参考平面的选取无关。其中，重力做功为重力势能变化的重要量，对此，重力做功数值同重力势能变化量间具有相等的数值特征。

（二）重力势能与重力做功

例2：跳伞是现今十分流行的极限运动。当运动员跳伞时，其将经历加速下降以及减速下降这两个过程。此时，可以将伞同人看作为一个系统，在该过程中，以下说法中正确的有：A.阻力对该跳伞系统始终具有负功；B.系统将一直受到向下的合外力；C.系统重力势能在此过程中不断增加；D.在任何相等时间当中，重力做功始终相等。

对于该题目，在解题中可以逐个选项进行分析：第一个选项，在系统下降的过程中，始终具有向上的阻力，该选项正确；第二个选型，当系统加速下降时，将具有向下的合外力。当减速下降时，则将具有向上的合外力，即该选项错误；第三个选项。当系统处于下降过程中时，其重力势能将在此过程中逐渐减小，所以该选项错误；第四个选项。在下降过程中，在任意位移相等情况下，重力将具有相等的功，本选项错误，即本题目选A。该题目借助运动员跳伞过程中所经历的过程，对重力做功同重力势能关系、功的概念进行了考察，在题目解答当中，需要在研究选项的同时做好题目关系的分析，以此更好的对基础知识形成正确的理解。

（三）弹性势能理解

例3：下列关于弹性势能的说法中，正确的有：A.对于任何能够发生弹性形变的物体，其都有弹性势能；B.具有弹性势能的物体，都一定发生了弹性形变；C.当物体发生形变之后，就将获得弹性势能；D.弹簧弹性势能仅仅同被压缩或者拉伸的长度具有关联。

对于该题目，在解答中可以从弹性势能的概念入手分析：在发生弹性形变的物体当中，由于弹力作用具有的势能称之为弹性势能。对此，当任何物体发生形变时，都将获得弹性势能，且当物体具有弹性势能时，其也一定存在弹性形变。当物体发生形变之后，如果是非弹性形变，不存在弹力作用，那么其则不具有弹性势能。在弹性势能问题学习中，弹簧是经常出现的一类物体，其弹性势能的大小除了同被压缩或者拉伸的长度具有关联之外，且同弹簧劲度系数有关。通过对这部分内容的分析，可以判定在该题目当中，A、B为正确选项。在该题目当中，可以获得以下经验：当物体发生形变时，不一定具有弹性势能，而是当物体发生弹性形变后才具有弹性势能，这也是在弹性势能相关知识学习当中需要重点认识的内容。

二、结语

在上文中，我们以例题的方式对重力势能和弹性势能学习重点进行了总结，在实际知识学习中，需要能够做好知识重点同题目间的联系与配合，以此更好的掌握知识重点。

参考文献：

[1]张应成，彭朝阳.对“重力势能的大小跟哪些因素有关”实验的改进[J].中学物理教学参考，2016，（Z1）.

[2]张山林.机械能的转化和应用[J].中学生数理化（八年级物理）（配合人教社教材），2016，（05）.

[3]杨霞.“动能和势能”“机械能及其转化”练习[J].中学生数理化（八年级物理）（配合人教社教材），2016，（05）.

力学性能范文第4篇

【关键词】纤维混凝土；力学性能；耐久性

1 纤维混凝土定义

混凝土是一种由粒状材料与水泥或其他基质材料所组成的脆性复合材料，它被广泛应用于城市的发展建设，但因其本身抗渗性及抗性变能力差、缺乏较强抗拉强度及应变、容易产生脆性破坏等问题难于满足现代建筑高度、重载、大跨的发展趋势。因此，限制了普通混凝土在现代建筑应用。为了提高混凝土中的抗压及抗性变等性能，人们会在混凝土中加入一定比例的纤维复合材料，形成我们本文所说的纤维混凝土。纤维混凝土因其独特的性能已被越来越多的工程建筑所采用。其中聚丙稀纤维、钢纤维、玻璃纤维等应用较为广泛。

2、力学性能

混凝土的主要通过其基本力学性能、抗弯冲击性、抗疲劳性、抗渗性、抗冻性以及增z机理力学性来表现及具体的性能。下面就主要通过钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土、素混凝土这三种材料的各项性能进行对比研究试验，从而探讨高性能纤维混凝土的力学优劣。

2.1高性能纤维混凝土抗压强度

工程建筑中受压构件主要是混凝土，它的抗压性能是其最基本的要求，抗压强度的大小是划分混凝土等级的重要指标。而其抗压强度的大小受到不同材料及材料掺量组成的影响。通过实验我们可以得知，高性能纤维混凝土抗压能力要明显优于普通混凝土，使其改变普通混凝土塑性能力，因其本身纤维的作用有效的保护了地震等地质灾害对建筑的破坏。

2.2高性能纤维混凝土抗拉性能

抗拉强度顾名思义是混凝土的极限拉应变值。因普通混凝土其脆性大，形变能力小。因此如何改变普通混凝土的抗拉性能是建筑中重要的问题，现就在普通混凝土中添加不同高性能纤维后对混凝土抗拉强度进行试验，试验结果如图：

图左：破坏力平均22KN 图中：破坏力平均32KN 图右：破坏力平均42KN

从上图实验数据中可得知，在普通的混凝土中添加相关的高性能纤维有效的增加了其抗拉性能，其中在混凝土中添加钢纤维所产生的抗拉性要比聚丙烯纤维强的多，主要原因在于钢纤维要比聚丙烯纤维有更强的弹性及强度，使其在作用力时所能承受的耐力较大。高性能纤维混凝土有效的改变了混凝土的强度及韧性，使建筑的连接作用得到提高，大大减缓了裂纹扩展速度，使建筑表现出良好的延性破坏特征。

2.3高性能纤维混凝土抗疲劳性能

建筑疲劳指的是建筑物在循环扰动应力持续作用下导致建筑结构局部结构刚度发生变化的过程。它一直是工程发生重大破坏时间的最主要原因。因此，如何解决建筑材料疲劳性是当前许多需承受反复荷载作用工程面临的重要问题。现拟在混凝土当中加入高性能纤维进行试验，看是否能有效的改变混凝土的抗疲劳性。（A-普通混凝土；B-聚丙烯；C-杜拉纤维；D-钢纤维）

从实验数据中可以得知，经过40万次疲劳循环加载后，在普通混凝土中添加了高性能纤维后，其本身的抗疲劳能力可以得到较大的提升，说明高性能纤维能有效改善混凝土的抗疲劳性能。其中钢纤维混凝土的抗疲劳性能力最强，普通混凝土的抗疲劳性最弱；同时在通过40万次疲劳循环后混凝土的抗疲劳剩余强度可以得知，普通混凝土经过40万次疲劳循环后其剩余的抗疲劳能力不到原来的一半，而其余三种添加了高性能纤维后的混凝土其抗疲劳能力下降的并不是非常明显，其中以钢纤维混凝土的剩余强度为最佳，聚丙烯及杜拉纤维其抗疲劳性能下降也是相近。

由此可以简单的得知，在建筑的混凝土当中加入一定比例的高性能纤维能够有效的提高建筑的抗疲劳能力，而且其可以在经受一定循环作用力后依然可以保持较高的抗疲劳能力，能够有效的减少建筑开裂等问题，给国民经济的发展带来巨大的经济收益。

3、改善混凝土耐久性能

建筑在追求其有相关的抗压、抗拉及抗疲劳要求之外，还应能在不同的环境下，都可以满足人们对其的正常使用，所以要求我们的建筑需要有良好的耐久性能。当遇到洪水时承受较大压力，水的作用要求其拥有一定的抗渗能力，当在寒冷的环境中又必须具备一定的抗冻能力，使其可以适应环境的变化而保持建筑本身原有的性能。人们一直认为混凝土是耐久性最好的材料，因为混凝土相比于金属材料不易腐蚀生锈。但是随着时间的推移，普通混凝土的缺点也日益显现出来，因此人们在建设的过程中，通过在混凝土当中添加一定比例的高性能纤维，改善其耐久性能，而耐久性的具体主要是以混凝土的抗渗性及抗冻性体现。

3.1抗渗能力的改善

在实际的建设当中，在混凝土中添加一定比例的高性能纤维后，一方面，在孔隙之间产生的渗水纤维在混凝土中形成约束力，能够紧密的连接混凝土内部的通道，减少了大孔隙或裂隙的产生，从而使混凝土中的抗渗能力得到加强。另一方面混凝土大量的纤维孔隙之间形成错综复杂的网格，不仅使孔隙得到细化，而且大大改善了混凝土的结构，使混凝土硬化后，孔隙之间变得更加曲折，有效的减小了与混凝土表面的连通，导致外界水进入混凝土内部需要经过复杂的孔隙，有效的阻挡了渗水，使混凝土的渗水性能得到大大的提高，延长了建筑的使用寿命。

3.2抗冻能力的提高

在一定的条件下，通过多次的冻融循环作用，混凝土的强度及外观并未受到影响的能力就是混凝土的抗冻能力。这种能力直接影响着建筑所能使用的年限及功能，因此抗冻能力也是衡量混凝土耐久性及长久性的技术性指标。虽然在目前为止，依然没有完全弄明白混凝土的冻融具体原理，解决混凝土抗冻革命性的技术仍需要时日。但是，在已有的技术条件下，如何提高建筑抗冻性，通过添加高性能纤维确实是一种较为可行的方法。

因为在混凝土当中添加一定比例的高性能纤维，一方面，使细小的缝隙在混凝土中充分的连接，达到一个紧密的状态，使水分在其内部迁移难度加大，缓解了渗水及静水压力，从而使缝隙应冻融产生的应力扩展到其内部，另一方面其内部产生的阻力有效的阻止及分散混凝土早期的开裂现象，有效的抑制了冻融所引起的开裂现象，因此使其抗冻性得到提高。

力学性能范文第5篇

关键词：Rasch模型；化学学科能力；性别差异

文章编号：1008-0546（2016）01-0002-05 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.01.001

一、问题的提出

现阶段各国中学大多数实行的是班级授课制，它能大规模地面向全体学生进行教学，教学效率高，但是在这样的班级模式下，教师很容易忽视性别差异。尤其是在我国，长期提倡“时代不同了男女都一样”，关注教学中性别差异问题更为稀少。而现代教育的基本理念是以人为本，关注学生个性发展。显然，教学中考虑男女生的性别差异是必要的。因此，高一学生的化学学科能力是否存在和存在怎样的性别差异，就成为一个值得研究的问题。

二、研究设计

为了测查高一学生化学学习能力的性别差异，我们选择南京市一所普通高中的134名高一学生为研究对象，以陈功设计的高一学生化学学科能力测试卷作为化学学科能力测试工具[1]。陈功的测试卷基于Rasch模型原理设计，并经由大样本测试证明了其符合Rasch模型理论预期，具有良好的信度、效度。我们在研究中仅对该测试卷中的少量题目表述做了微调。

学生在规定的时间和有教师在场的情况下独立完成测试卷，再利用Winsteps3.72.0、SPSS17.0和Excel对试卷进行处理分析，进而得出研究结论。

三、Rasch模型简介

为了克服传统测试存在的“工具依赖”（被试成绩高低与试题难度有关）和“样本依赖”（题目难度与被试水平有关）缺陷，上世纪60年代，丹麦数学家乔治・拉希（Georg Rasch）创立了Rasch模型[2]。其数学表达式为：Pni=[3]。其中θn是被试n的能力值，δi是试题i的难度值，Pni是被试n答对试题i的概率，当θn=δi时，可以得出Pni=0.5，即当题目的难度与被试的能力水平相等时，被试答对该题的可能性是50%，被试能力值越大，试题难度值越小，被试通过的概率越接近于1。通过这个数学表达式我们可以看出它同时考虑了被试的能力和项目的难度，所以克服了“样本依赖”和“工具依赖”的局限性。

在Rasch模型中，被试的能力值和项目的难度值是依据被试答题结果运用最大概率估计法估算出的，估算可通过一定的计算机程序如Winsteps等实现[4]。Rasch模型中的能力值和难度值都是对数型的（分值差1即是差10倍，差2既是差100倍，与分数段无关），从而实现了二者采用同一个等距的量规。

运用Rasch模型时，测试工具和测试对象的反应要满足模型各理论参数要求，即与理论模型相拟合，如果不拟合，则需要修改测试题目直至拟合。

四、研究过程

（一）测试工具

本研究采用了陈功编制的化学学科能力测试工具，其将化学学科能力分成三个维度：科学的解释化学现象、设计和评价与化学有关的科学探究、科学的理解实验资料和事实。题目编制时主要参照了PISA2006中的情境式试题，在情境中考察学生的以上三种能力。笔者对测试工具的修订主要包括导语的修订、情境的修订、题项的修订和评分标准的修订等。整套测试卷设计了四个情境：一、玉米燃料和温室效应；二、自来水安全吗？三、雾霾和酸雨；四、从燃素说到氧化说。每个情境下设计5-6个小题，共有23个小题。如：

从燃素说到氧化说

1703年，德国医生兼化学家贝歇尔和他的学生施塔尔共同提出著名的燃素学说来解释燃烧现象。燃素说学者认为：燃素存在于一切可燃物中，在燃烧过程中释放出来，同时发光发热。燃烧是分解过程：

可燃物灰烬+燃素

金属锻灰+燃素

如果将金属锻灰和木炭混合加热，锻灰就吸收木炭中的燃素，重新变为金属，同时木炭失去燃素变为灰烬。木炭、油脂、蜡都是富含燃素的物质，所以燃烧起来非常猛烈，而且燃烧后只剩下很少的灰烬；石头、草木灰、黄金不能燃烧，是因为它们不含燃素。

后来，拉瓦锡通过精确实验发现燃素说有其自相矛盾的地方。他认为可燃物质的燃烧或金属变为锻灰不是分解过程，而是与氧化合的反应。他的《燃烧概论》系统地阐述了燃烧的氧化学说，其中引用的一个重要实验是一定量的白磷在空气中充分燃烧。

请回答以下问题：

1.拉瓦锡想要利用白磷燃烧的实验证明燃烧是化合而不是分解过程，他需要提供什么证据？并做如何说明？

2.拉瓦锡还需要做如何的实验设计，才能说明白磷燃烧是与空气中的氧化合？如何说明？

3.磷的燃烧实验还可以用来测量空气中氧气的含量。但由于燃烧产物P2O5有一定腐蚀性，有人认为该反应不太环保。小明想尝试使用镁替代磷，测定空气中的氧气含量，装置图如下。

（1）请填写以下实验步骤：

①按图装配仪器，盛装所需物品。

② ，关闭止水夹。

③引燃打磨后的镁条，迅速插入集气瓶中，等待镁条燃烧完毕后， ，打开止水夹。

④测量进入集气瓶中的水的体积和集气瓶的总体积。

（2）实验按上述步骤正确操作，但实验结束时发现，进入集气瓶中的水的体积大约为集气瓶总体积的70%，可能的原因是： 。

（3）镁条燃烧产生的固体在水进入集气瓶后部分溶解，生成白色絮状沉淀和刺激性气味的气体，且在反应后溶液中滴加酚酞出现红色。试推测溶解过程发生的反应：（用反应方程式表示）

其中第1题旨在考查学生设计和评价与化学有关的科学探究的能力，此题的Rasch赋分方式为：

2分：证据：白磷初始的质量和生成的五氧化二磷（或白烟）的质量（或反应前后磷的质量差）；说明：白磷燃烧产物质量比白磷质量要大，表明燃烧并不是白磷中燃素的分解，而是白磷和氧气的化合反应；

1分：只说明将白磷燃烧，称量其产物质量，没有说明质量差；

0分：其他答案或未作答。

（二）资料的收集

本研究调查了南京某高中高一四个班级的学生，共发放问卷134份，回收问卷133份，有效问卷115份。2015年5月上旬测试，测试时间为50min。笔者负责问卷的发放和回收并得到该校化学教研组长的协助。

（三）数据的分析处理

1. 整体信效度分析

下表是基于Rasch模型的被试和项目的整体信效度分析。

Rasch测量模型将项目的平均难度设置为0，被试能力平均水平随不同测试对象而有所不同，本测试中被试平均能力水平为-0.82，说明测试卷相对于被测样本而言偏难。Infit和Outfit的MNSQ值和ZSTD值均接近理想值（MNSQ接近1，ZSTD接近0[5]），说明测试数据与理想模型有很好的拟合。项目分离度4.95（大于2为好[6]）和分离可靠性0.96（接近1为好[7]）均非常高，体现了项目良好的区分度。对于被试而言分离度和分离可靠性相对较低（但也是可接受的，分离可靠性>0.65[8]），说明被试能力水平层次差异较小，考虑到所测试的样本量不大，且来源于同一所学校，以上结果还是比较真实的。

2. 单维性检验

单维性是Rasch模型的基本要求之一，即要求所要测量的是一种（而非多种）心理结构。图1是标准残差图，主要鉴别是否有其它可能的因素影响被试的反应。

图中大小写字母代表着各个项目，横坐标是项目难度，左边纵坐标是当主要变量或结构被控制后，项目分数与另一潜在变量之间的相关系数，右边纵坐标是某一相关系数上对应的项目数。若某测试项目的相关系数在-0.4～0.4之间，则认为该测试项目测量的是被试某一种特定的心理结构或能力[9]。由图可知，大部分项目的相关系数都在可接受范围之内，可以认为每一道题目测量的是一种能力。

3. 试题难度与学生能力匹配度检验

Rasch模型通过将原始分转换为logit分，将被试能力、项目难度放在同一把量尺上进行比较[10]，图2是本测试结果的项目-被试对应图。

图中间竖线是logit刻度尺（M、S、T分别代表平均水平、1个logit、2个logit），表示所测量变量。刻度尺右侧是测验卷中23个项目的分布情况，从下到上题目难度逐渐增大。刻度尺左侧是学生能力水平分布，每一个“#”代表一定数量的学生，从下到上学生能力逐渐增强。由图可见，23个项目的难度范围较广；被试的能力分布也较为理想，基本呈正态分布。因为测试样本来自于非重点中学，故学生能力大多分布于项目的下部分，整个测试卷偏难。虽然其中部分题目未捕捉到能力相当的被试，但男女同学用的是同样的测试卷，该不足因抵消而可被忽略。

4. 项目拟合度检验

由表可以看出，项目难度在-1.74～2.15之间，除了项目T0403c，其他项目的标准误差都在0.11～0.30之间。检验测试结果与模型预期一致性程度的两个基本指标是MNSQ （0.7～1.3）[11]和ZSTD（-2～2）[12]，其中除了项目 T0204、T0105和T0104，其他基本都在理想值范围之内，同时发现这三个项目的MNSQ均小于0.7，说明被试们在此项目上的反应过于一致，但总体来说项目的拟合度是可以接受的。

五、测试结果与分析

分别算出男女生测试结果的Rasch分，再运用SPSS17.0对相关数据进行分析，得到被试化学学科能力及学生性别的描述性统计如下：

研究结果表明：

从男女生比较看，男生能力A、能力B和能力C的平均水平都高于女生。男生和女生在能力B（设计和评价与化学有关的科学探究能力）上存在显著性差异（F=8.809；P=0.004）；在能力C（科学的理解实验资料和事实能力）上也存在显著性差异（F=4.045；P=0.047）；在能力A上也有差异，但没有达到显著水平。

从男女生群体看，男生是能力B >能力C >能力A，女生是能力A >能力C >能力B。即男生在设计和评价与化学有关的科学探究这个能力上水平最高，而女生此能力水平却最低。

六、讨论与思考

以上结果是有点出乎我们意料的，因为目前女生比男生优秀似乎是很普遍的现象，比如在南师大，不论化学专业本科生还是研究生，都是女生比男生多，其他许多高校也有类似现象。结合对测试答案的具体分析，我们认为产生以上结果的原因可能有以下两方面：

（1）教育模式的影响。在目前考试选拔方式长期影响下，很多中小学老师倾向于以能出好成绩的教学目标引导学生，相对于男生来说女生更倾向于“听老师的话”，记住老师教的和书本上有的教学内容，探究和质疑的能力相对薄弱。比如在面对“拉瓦锡还需要做怎样的实验设计，才能说明白磷燃烧是与空气中的氧化合？如何说明？”这个问题时，女生的回答普遍是分别将白磷与氧气和其它气体反应，比较反应产物。这样的回答只考虑到了设置对照实验这一角度；而很多男生的回答则是考虑到了氧气的体积约为空气体积的，采用气压差法，通过判断倒吸到瓶中的水的体积约为瓶子总体积的，从而判断白磷是与氧化合。女生倾向于单纯运用书本上的知识，而男生更倾向于将学过的知识联系到一起去解决这个问题。

（2）思维风格的差异。男生一般倾向于独立思考问题，对问题的宏观把握较好，能够综合的看待问题，理清问题之间的联系；女生通常注重细节的把握，但常因注重细节而缺少了对全局的掌握，处理问题缺乏宏观性。比如题目“用镁代替磷测定空气中氧气含量，但实验结束时发现，进入集气瓶中的水的体积大约是集气瓶总体积的70%，可能原因是？”对这个问题的回答，有12名男生考虑到是Mg还与空气中的其它气体反应，比如氮气、少量CO2。而女生的答案基本上都是Mg与CO2反应。Mg的确会与CO2反应，但是女生却忽略了CO2在空气中的含量极少，根本没法和O2共同占到空气中70%的体积分数。

因此，在平时的教学中，教师应意识到男女生在思维、情感方面的差异，有针对性采用一些不同的教学方法或策略，比如，多给女生鼓励和宏观策略上的指导等。真正性别平等的教育并不是无视男女生的差异，盲目地追求“男女一样”，而是尽管男女生之间存在着很多差异，但是他们接受教育的权利和机会是平等的。作为一名化学教师，当发现男女生的某些学科能力存在性别差异时，不应该“一视同仁”，而应该针对其性别差异因材施教，促进学生化学学科能力的提高。

本研究发现该校高一学生化学学科能力整体上是女生弱于男生的，但还需要更细致的分析差异产生的原因，另外，生源更好或更差学校的学生是否存在以上差异，也需要更多样本的研究才能回答。这些也是进一步研究的方向。

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