楊 娟，張正仁，夏川茴，周 平

(重慶交通大學(xué) 物理教學(xué)部，重慶 400074)

普通高中物理探究實驗教學(xué)研究

楊 娟，張正仁，夏川茴，周 平

(重慶交通大學(xué) 物理教學(xué)部，重慶 400074)

在重慶市選取11個區(qū)縣的11所普通高中的師生作為調(diào)研對象，以問卷調(diào)查法和訪談法相結(jié)合，從學(xué)校物理實驗儀器配置、教師實驗課的備課與上課和教師課外的實驗指導(dǎo)3方面調(diào)研了物理實驗教學(xué)情況. 結(jié)果表明：高中物理實驗室建設(shè)沒有得到應(yīng)有重視，實驗室的使用均較封閉，教師科學(xué)探究教學(xué)效果不明顯，教師普遍缺乏自主研發(fā)和改進(jìn)物理實驗以及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的主動性.

普通高中；物理教師；實驗教學(xué)

自2004年我國普通高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗稿)頒布以來，科學(xué)探究教學(xué)的理念已逐步深入到高中物理課堂中. 已有研究表明，理論性科學(xué)探究在課堂探究活動中應(yīng)占主導(dǎo)地位,且科學(xué)的社會性活動特質(zhì)應(yīng)該在課堂上充分體現(xiàn)[1]. 新時期高中物理實驗實際教學(xué)現(xiàn)狀如何，需要研究者用客觀的調(diào)查研究數(shù)據(jù)來說明. 隨著我國新時期高考綜合改革工作的展開，高中學(xué)業(yè)水平考試的完善，也需要以目前的教育教學(xué)調(diào)查現(xiàn)狀為依據(jù)，因此，在我國高中物理課程進(jìn)入深入改革發(fā)展階段的今天，特別有必要對一線教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行深入調(diào)研. 文獻(xiàn)[2]為重慶地區(qū)高一年級師生對科學(xué)探究活動實施狀況的研究,但文獻(xiàn)并沒有對重慶地區(qū)不同區(qū)縣、不同年級實驗教學(xué)狀況展開深入研究，因此本文著重對此進(jìn)行深入探討，客觀呈現(xiàn)高中物理教師實驗教學(xué)中存在問題，為深化普通高中物理教學(xué)改革、高中物理教師能力提升以及高中物理學(xué)業(yè)水平考試提供參考.

1 研究方法和過程

本文在借鑒已有研究[2]的基礎(chǔ)上,根據(jù)物理學(xué)科特點，從學(xué)校物理實驗儀器配置、教師實驗課備課與上課、教師課外實驗指導(dǎo)3個維度設(shè)計了調(diào)查問卷和訪談提綱，無論教師調(diào)查問卷還是學(xué)生調(diào)查問卷均包含28個調(diào)查題目(20個封閉式題目，6個半開放式題目，2個開放式題目). 本調(diào)查充分考慮學(xué)校所在地域、學(xué)校級別、教師學(xué)歷、教齡、職稱、年級等分布的代表性，采取分層抽樣法，選取重慶市11個區(qū)縣的11所普通高中的110名教師和1 100名學(xué)生作為問卷調(diào)查對象，收回的有效問卷數(shù)分別為：教師卷93份，學(xué)生卷949份，有效回收率分別約為85%和86%，并選取部分師生進(jìn)行訪談. 利用SPSS19.0對調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計分析，分別采用獨立樣本 Kruskal-Wallis 檢驗法和相關(guān)樣本Kendall協(xié)同系數(shù)法對調(diào)查樣本的差異性和內(nèi)部一致性進(jìn)行檢驗.

2 研究結(jié)果

2.1 學(xué)校物理實驗儀器配置

本研究從實驗儀器滿足程度和先進(jìn)程度、實驗室開放程度、實驗儀器閑置程度和閑置原因這5方面調(diào)查了教師和學(xué)生對物理實驗儀器配置情況的看法.

1)多數(shù)學(xué)校物理實驗儀器不完全滿足實際物理教學(xué)需求. 表1顯示，教師問卷和學(xué)生問卷的統(tǒng)計結(jié)果幾乎一致，約50%的教師和學(xué)生認(rèn)為學(xué)校實驗儀器只有少部分滿足實際需求，認(rèn)為學(xué)校實驗儀器完全滿足實際需求的的教師和學(xué)生均不到10%. 進(jìn)一步調(diào)查哪類知識實驗儀器缺乏最多時發(fā)現(xiàn)，電磁學(xué)類、振動、波和分子物理學(xué)類以及光學(xué)類儀器不能滿足需求的學(xué)校最多，部分區(qū)縣中學(xué)和非重點中學(xué)對于力學(xué)類儀器也缺乏.

表1 物理實驗儀器滿足程度

2)多數(shù)學(xué)校物理實驗儀器不夠先進(jìn). 表2顯示，30%的教師認(rèn)為學(xué)校沒有先進(jìn)的實驗儀器，39.6%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)校實驗儀器只有少數(shù)較先進(jìn)，不到10%的教師和學(xué)生認(rèn)為學(xué)校全部實驗儀器是先進(jìn)的.

表2 物理實驗儀器先進(jìn)程度

3)約一半學(xué)校物理實驗室不開放. 表3顯示，13.3%的教師和21.2%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)校物理實驗室是在規(guī)定時間開放，35.3%的教師和29.1%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)校物理實驗室是在申請時開放，說明學(xué)校物理實驗室的開放程度總體不高，學(xué)生能在課余時間利用物理實驗室的機會并不多. 訪談結(jié)果表明，多數(shù)學(xué)校物理實驗室不開放的主要原因是專職管理物理實驗員人數(shù)不足.

表3 物理實驗室開放程度

4)多數(shù)學(xué)校物理實驗儀器存在閑置現(xiàn)象. 調(diào)查結(jié)果顯示，26.2%的學(xué)校實驗儀器有大量閑置，47.7%的學(xué)校實驗儀器少量閑置，24.6%的學(xué)校實驗儀器沒有閑置. 進(jìn)一步調(diào)查學(xué)校物理儀器閑置的原因發(fā)現(xiàn)，實驗儀器老化和實驗效果不好是物理實驗儀器閑置的主要原因，其次是儀器損壞及與教科書內(nèi)容脫節(jié).

通過Kruskal-Wallis 檢驗可知，實驗儀器滿足程度(p=0.000<0.05)和實驗室開放程度(p=0.002<0.05)在不同地區(qū)學(xué)校間存在差異顯著，通過比較平均秩次發(fā)現(xiàn)，主城區(qū)中學(xué)物理實驗儀器的滿足程度高于區(qū)縣中學(xué)，重點學(xué)校物理實驗儀器的滿足程度高于非重點中學(xué)，主城區(qū)中學(xué)物理實驗室的開放程度高于區(qū)縣中學(xué). 實驗儀器閑置程度(p=0.076>0.05)和先進(jìn)程度(p=0.156>0.05)在不同地區(qū)學(xué)校間沒有顯著差異.

2.2 教師實驗課的備課與上課

本研究從實驗教師備課時間、備課選用參考資料和改進(jìn)已有實驗情況這3方面來調(diào)研教師的實驗課備課情況. 從教師選用的上課教學(xué)方法、講解時間、探究實驗開展頻率、實驗預(yù)習(xí)、完成實驗報告、對各項科學(xué)探究要素的重視程度、實驗成績評定方式、影響物理實驗課程教學(xué)的因素這8個方面來調(diào)查教師的實驗課上課情況.

在教師備課方面，多數(shù)教師準(zhǔn)備實驗時間一般為3～5 h. 國家物理課程標(biāo)準(zhǔn)是多數(shù)教師選擇的實驗課參考資料，教師還會參考配套教參和優(yōu)秀教案圖書. 也有部分教師會選擇網(wǎng)絡(luò)資源、練習(xí)輔導(dǎo)書和高考考試說明等作為實驗課參考資料，但所占的比例較小. 約70%的教師基本不會改進(jìn)實驗室儀器或教科書上的實驗.

在教師上課方面，84.1%教師在物理實驗課上講解時間低于20 min，多數(shù)教師安排物理實驗課時，以2～4名學(xué)生1組，且多采用講授法和直觀演示法，并作為學(xué)生的物理實驗引導(dǎo)者. 多數(shù)學(xué)校學(xué)生實驗在高一、高二開設(shè)，演示實驗和多媒體是高中物理教師常采用的物理實驗課教學(xué)輔助手段. 教師和學(xué)生關(guān)于探究實驗開設(shè)頻率的看法不一致，如表4顯示，61.5%的教師經(jīng)常開展學(xué)生實驗，而只有18.8%的學(xué)生認(rèn)為教師經(jīng)常開展學(xué)生實驗，教師對學(xué)生預(yù)習(xí)實驗和讓學(xué)生完成實驗報告的頻率均高于學(xué)生的認(rèn)識. 教師對各個科學(xué)探究要素的注重程度均高于學(xué)生對各個科學(xué)探究要素的注重程度，進(jìn)行實驗與收集證據(jù)是高中物理教師和學(xué)生最注重的內(nèi)容，其次是制定設(shè)計實驗、合作交流、分析和論證、評估這4個要素也是高中物理教師和學(xué)生較重視的. 猜想假設(shè)和提出問題這2個要素的重視程度相對要低. 說明教師普遍不太重視學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力以及猜想與假設(shè)能力的培養(yǎng). 通過Kruskal-Wallis 檢驗結(jié)果表明，教師實驗開設(shè)頻率(p=0.077>0.05)、對“進(jìn)行實驗與收集證據(jù)”(p=0.066>0.05)和“合作交流”(p=0.187>0.05)這2個科學(xué)探究要素的重視程度在不同地區(qū)間沒有顯著差異. 以上結(jié)果均表明，多數(shù)教師已有科學(xué)探究的意識，但是學(xué)生對科學(xué)探究的認(rèn)識還沒有深入，即教師的教還沒有完全轉(zhuǎn)換為學(xué)生的學(xué).

表4 開展探究實驗、實驗預(yù)習(xí)和完成實驗報告頻率

學(xué)生實驗成績評定方式的調(diào)查結(jié)果表明:學(xué)生操作表現(xiàn)和綜合各種因素是高中評價學(xué)生物理實驗課的2種主要方式，也有部分教師會采用實驗報告和實驗題紙筆測試成績來評定學(xué)生物理實驗課成績. 調(diào)研結(jié)果還表明:模塊課程與課時安排以及學(xué)校實驗配套設(shè)施是影響物理實驗課程教學(xué)的主要因素，而教師實驗?zāi)芰?、教師教學(xué)能力、考試評價方式和學(xué)生水平是影響物理實驗課程教學(xué)較次要的因素.

2.3 教師課外的實驗指導(dǎo)

本研究從課外小實驗、科技小制作、社會資源利用、創(chuàng)新活動和物理競賽課程開設(shè)這5方面調(diào)研了教師對學(xué)生的課外的實驗指導(dǎo)情況. 教師對學(xué)生課外科學(xué)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)并不太重視. 如表5所示，教師對學(xué)生課外小實驗、科技小制作、社會資源利用的指導(dǎo)頻率并不高，且教師與學(xué)生對這3項內(nèi)容的看法是幾乎一致的. 一半以上的教師和學(xué)生認(rèn)為有時、極少、甚至從不開展課

表5 教師課外的實驗指導(dǎo)頻率

外小實驗、科技小制作和利用科技館等社會資源. 約85%的教師從不開展學(xué)生創(chuàng)新活動或開展物理競賽課程，說明教師普遍只關(guān)注學(xué)生科學(xué)探究基本能力的培養(yǎng)，而對于創(chuàng)新性要求較高的能力培養(yǎng)不太關(guān)注.

3 結(jié)論與建議

通過對以上調(diào)查結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)校具備基本的物理實驗條件，教師也具備基本的科學(xué)探究意識，但是高中物理實驗教學(xué)普遍沒有得到應(yīng)有的重視，主要體現(xiàn)在：缺乏足夠的專職物理實驗員和實驗室管理人員，學(xué)校實驗儀器缺乏應(yīng)有的日常維護且不能完全滿足實驗教學(xué)需求，物理實驗室的使用均較封閉，教師對學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)效果不明顯，教師缺乏自主研發(fā)和改進(jìn)物理實驗儀器的主動性和積極性，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新能力和利用社會各類科技資源的引導(dǎo). 針對以上問題，我們提出如下建議.

3.1 加強物理實驗室建設(shè)

學(xué)校實驗室建設(shè)是保障物理實驗課程有效實施、中學(xué)生創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)的重要載體，實踐證明，學(xué)生創(chuàng)新能力的形成往往也是在與各類實驗儀器的長期接觸下，潛移默化形成的. 因此，物理實驗室建設(shè)必須適應(yīng)新時期學(xué)科課程改革和發(fā)展的需要. 調(diào)查結(jié)果表明，實驗室缺乏專職實驗管理人員，實驗效果不明顯和儀器老化現(xiàn)象普遍，學(xué)生能夠在課余時間利用實驗室的機會非常少，因此，應(yīng)增加實驗室實驗員的編制，堅持日常實驗室儀器的維護，完善實驗室管理體制，從而為落后實驗室儀器的改進(jìn)和更新以及增加學(xué)校實驗室開放程度提供外在保障，對于無法再改進(jìn)的實驗儀器，應(yīng)該根據(jù)實際需要進(jìn)行重新購置，使學(xué)校的物理實驗室符合最新的課程和教學(xué)需要. 重視對區(qū)縣和非重點中學(xué)物理實驗室的建設(shè)，調(diào)查結(jié)果也顯示，區(qū)縣和非重點中學(xué)物理實驗室的開放程度、教師開展學(xué)生實驗的個數(shù)、實驗儀器的先進(jìn)程度均低于主城重點中學(xué)，這很大程度上也是學(xué)校物理實驗室本身的建設(shè)比較落后的原因，因此，應(yīng)更加關(guān)注區(qū)縣和非重點中學(xué)物理實驗室的建設(shè)，并根據(jù)實際情況，給予應(yīng)有的支持.

3.2 提高教師實驗教學(xué)能力

一線教師是將國家課程轉(zhuǎn)化為學(xué)生習(xí)得的經(jīng)驗課程的最終實踐者，一線教師自身的科學(xué)探究水平和教學(xué)能力是推進(jìn)課程改革的關(guān)鍵. 由調(diào)查結(jié)果可知，多數(shù)教師在實際實驗教學(xué)中努力體現(xiàn)新課程理念和三維目標(biāo)，注重過程和方法以及學(xué)生探究能力的培養(yǎng)，推進(jìn)了高中課程的發(fā)展，但也存在一些問題. 教師實施的科學(xué)探究課程與學(xué)生獲得的科學(xué)探究課程具有一定差距，只有少部分教師會重構(gòu)教科書中實驗，教師對于學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)中，欠缺對學(xué)生提出問題能力和猜想假設(shè)能力的培養(yǎng)，以及讓學(xué)生參與演示實驗的機會也很少，還沒有真正實現(xiàn)從被動地“教教材”向主動地“用教材教”轉(zhuǎn)變，多數(shù)教師不會指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用各類社會資源，對自己學(xué)校實驗室儀器進(jìn)行改進(jìn)的教師也很少，另外，教師對已有實驗儀器進(jìn)行改進(jìn)或?qū)σ延袑嶒炦M(jìn)行改進(jìn)的頻率也較低，這一切都說明教師自身的科學(xué)探究能力有待提高，教師應(yīng)不斷發(fā)現(xiàn)自己教育教學(xué)中的問題，努力尋求改進(jìn)策略，提高實驗教學(xué)水平，通過校本教研、專業(yè)引領(lǐng)和系統(tǒng)培訓(xùn)等方式，讓教師主動地依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，更清楚地了解學(xué)生需求和客觀把握教學(xué)實際情況，合理、有效、創(chuàng)造性地開展實驗課，提高教學(xué)能力，真正實現(xiàn)國家課程的校本化.

3.3 提高教師社會資源開發(fā)能力

在教學(xué)媒體日益豐富且更新迅速的今天，教師所使用的教學(xué)材料偏向于靜態(tài)的封閉性既有資源，缺乏隨時代更新的、動態(tài)的開放性資源. 調(diào)查發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)生仍處于被動的接受學(xué)習(xí)狀態(tài). 在社會和知識均在不斷發(fā)展的今天，到師生們手上的教學(xué)資料難免落后于時代，因此，應(yīng)該加強教師對社會資源開發(fā)，有效利用各類社會資源，改進(jìn)物理實驗課程教學(xué)的能力，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生利用社會的探索性和開放性資源，以不脫離學(xué)生所處的生活實際，激發(fā)學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)的主動性，提高學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)科學(xué)道理的能力，同時，培養(yǎng)其在知識暴漲的時代對信息的甄別能力.

3.4 學(xué)業(yè)水平考試應(yīng)平衡科學(xué)探究能力的考察

在面臨我國區(qū)域和城鄉(xiāng)教育資源分配失衡的問題時，學(xué)生物理實驗學(xué)業(yè)水平測試應(yīng)充分兼顧城鄉(xiāng)實驗儀器差距和學(xué)生差異，不應(yīng)避重就輕，哪種能力好測試就多考察哪種能力，不僅要考慮處于不同經(jīng)濟水平、級別或位置的學(xué)校條件，平衡各種實驗?zāi)芰Φ目疾?，特別是注重發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力以及猜想與假設(shè)能力等基本能力的考察，同時，還要考慮不同教齡的教師和不同成績的學(xué)生特征，以發(fā)揮減輕教師負(fù)擔(dān)和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的功能和促進(jìn)學(xué)生各方面能力測評的區(qū)域間公平.

[1] 唐小為,丁邦平. “科學(xué)探究”緣何變身“科學(xué)實踐”?——解讀美國科學(xué)教育框架理念的首位關(guān)鍵詞之變[J]. 教育研究,2012(11):141-145.

[2] 趙逸庶. 高中物理科學(xué)探究活動實施現(xiàn)狀研究[D]. 重慶：西南大學(xué),2011：54.

[責(zé)任編輯：尹冬梅]

Investigation on the physics experiment teaching in senior high school

YANG Juan, ZHANG Zheng-ren, XIA Chuan-hui, ZHOU Ping

(Physics Teaching Department, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China)

Teachers and students coming from 11 general high school in 11 districts and counties of Chongqing municipality were surveyed. Combining questionnaire investigation and interviews, physics experiment teaching was investigated from three aspects, the equipment configuration, the teachers’ preparation and teaching of scientific experiments and the guidance of extra-curricular science exploring experiments. The results showed that: the construction of high school physics laboratory did not get the deserved attention; the laboratories were not open enough; the effects of scientific exploring teaching were inconspicuous; the abilities of independently researching and improving physical experiments were lacked, and the initiative of training students’ creative ability was in deficiency. Finally, based on the research results, relevant recommendations on high school physical science exploring experiments teaching were presented.

senior high school; physics teacher; experiment teaching

2017-05-17

重慶市社會科學(xué)規(guī)劃項目(No.2014BS121);2013年重慶市教育規(guī)劃專項課題(No.2013-KS-015);重慶市人文社會科學(xué)重點研究基地項目(No.16SKB034)

楊 娟(1984-)，女，重慶人，重慶交通大學(xué)物理教學(xué)部講師，博士，從事物理課程與教學(xué)論研究工作.

周 平(1970-)，男，重慶人，重慶交通大學(xué)物理教學(xué)部教授，博士，從事物理實驗教學(xué)研究工作.

G633.7

A

1005-4642(2017)08-0054-04