周曉紅 曾維友 毛書哲 陳 杰 胡永金 陳 偉

(湖北汽車工業(yè)學院數(shù)理與光電工程學院 湖北 十堰 442002)

1 問題的提出

中學物理實驗與大學物理實驗的銜接過渡既離不開高中教師的鋪墊，也離不開大學教師有意識地對知識進行聯(lián)接．關于高中物理實驗與大學物理實驗教學的研究很多，但兩個學段課程銜接過渡的研究較少．通過知網(wǎng)檢索發(fā)現(xiàn)，2017-2021年間，僅有3篇關于高中物理實驗與大學物理實驗銜接的文獻．于偉平(2021)從實踐教學經(jīng)驗出發(fā)，提出在高中建立實驗器材培訓制度、強化實驗基礎概念等建議，研究側重于提高學生高中階段的實驗基礎，為大學物理實驗課程的學習做好鋪墊，未對兩個學段的課程銜接做深入研究；王永超(2019)以該校物理專業(yè)為例，針對新高考改革中的“棄考物理”問題，在教學實踐中探索一些行之有效的途徑和方法，使大學物理實驗與中學物理實驗有效銜接，為本研究的順利開展提供了幫助；劉桂香(2018)通過分析光學、力學和電學中的幾個典型銜接實驗，得出中學物理實驗與大學物理實驗在實驗任務和教學方法上的差異，提出了解決物理實驗銜接問題的措施．

借鑒上述研究，在H校大一學生中開展了中學物理實驗與大學物理實驗銜接的問卷調查，探究兩個學段實驗課程銜接的現(xiàn)狀，分析課程銜接存在的問題及原因，針對性地提出改革建議．

2 研究設計

2.1 數(shù)據(jù)來源與研究對象

調查采用線上發(fā)放問卷、自愿參加的方式．課題組對湖北省省屬高校H校修讀大學物理實驗課程的大一學生發(fā)放“中學物理實驗與大學物理實驗銜接調查問卷”，共發(fā)放問卷2 000份，回收1 456份，回收率為72.8%，其中有效問卷1 456份，有效率為100%．

參與問卷調查的學生基本信息如表1所示，性別結構：男生所占比例為85.85%，明顯高于女生比例；畢業(yè)高中類型結構：生源來自私立高中占比5.70%，公辦高中占比94.30%，其中公辦鄉(xiāng)、縣、鎮(zhèn)立高中約占45.54%，與省立、市立高中相比，這3類高中的教學資源相對薄弱；高中所用教材結構：人教版占比最多，為95.54%，其他版本總占比4.46%，在教材使用上具有較高的統(tǒng)一性．此外，在問卷中，還調查了學生生源地，湖北省內占比67.24%，省外占比32.76%，生源來自全國，調查結果具有普適性．

表1 參與問卷調查學生基本信息分布情況

2.2 研究工具與指標選取

本研究的調查工具為H校大學物理實驗課程組基于問卷型模板二次開發(fā)的“中學物理實驗與大學物理實驗銜接調查問卷”．此次調查旨在了解學生的高中物理實驗基礎及進入大學后物理實驗課程學習的適應情況．除學生基本信息外，問卷內容還包括高中物理實驗教學現(xiàn)狀、高中與大學物理實驗銜接情況等兩個方面，將這兩個方面設定為一級指標，依據(jù)教育部發(fā)布的《普通物理高中課程標準(2017年版2020年修訂)》《物理學科核心素養(yǎng)與課程目標》和《理工科類大學物理課程教學基本要求(2010版)》，再結合問卷，設計了相應的二級指標，并列出了具體的項目，如表2所示．

表2 調查問卷指標選取

3 結果分析

3.1 高中物理實驗現(xiàn)狀調查

3.1.1 實驗完成情況

“高中物理教材上的實驗是否全部完成”，調查數(shù)據(jù)如表3所示，僅有5.49%的學生完成了所有實驗，53.22%的學生做過多數(shù)或部分實驗，41.28%的學生很少甚至沒有做過物理實驗．調查結果表明，高中物理實驗完成率不甚理想，主要有3個方面的原因，其一，高中物理有必選模塊與選修模塊，高中階段教師迫于升學壓力，重點關注與高考有關的教學內容，未選修模塊的實驗基本不涉及；其二，教師重理論輕實驗，通過“講”實驗或者演示實驗(或播放實驗視頻)的方式進行授課[1]；其三，城鄉(xiāng)教學資源差異，縣、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)立高中實驗資源受限也是影響高中實驗完成率的一個因素．

表3 高中物理實驗完成情況調查數(shù)據(jù)

用單因素方差分析得出的“物理實驗理論知識及其應用情況”的結論與上述分析結果基本一致．有38.53%的學生學習并應用過物理實驗方法；有32.14%的學生學過實驗理論，但是沒有應用；有23.08%的學生只學習與高考相關的內容，并且沒有應用過相應的方法；有6.25%的學生未學習過物理實驗理論及其方法．高中階段實驗完成率情況不甚理想，學生不能在自主實驗中應用實驗理論及相應的方法，保證完成應該做的實驗，理論與實驗脫節(jié)，導致實驗基礎相對薄弱．

3.1.2 學生實驗素養(yǎng)

(1)基本實驗技能．掌握基本實驗儀器的使用方法是提高實驗技能的必要條件．經(jīng)調查發(fā)現(xiàn)，學生能夠熟練使用的3類儀器分別為天平(69.99%)、電流表、電壓表(64.22%)、游標卡尺、螺旋測微計(57.83%)，其他基本儀器的使用情況出現(xiàn)斷層式下降，尤其是光學類、電磁類實驗儀器的使用．這一調查結果在大學也有所印證，國內高校大學物理實驗課程力熱實驗選作率較高，光學類、電磁類實驗的選做率較低．值得注意的是，學生自認為可以熟練掌握的3類儀器與實際教學現(xiàn)狀有些許出入，如學生會使用游標卡尺或螺旋測微計，但是拿到尺子后未確認儀器精度、未進行零點誤差的修正等．這些現(xiàn)象的出現(xiàn)，原因在于高中物理實驗的學習屬于被動接受模式，缺少實際動手操作的機會，會做實驗題目不會做實驗．

(2)科學探究．主動探究的精神是科學實驗的必要條件，要求學生在操作過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，進而進行系統(tǒng)的科學實驗方法訓練．調查研究發(fā)現(xiàn)，在實驗過程中如果發(fā)現(xiàn)問題，72.94%的學生會“重復實驗，尋找失敗的原因”，說明絕大部分學生主動探索的意愿較強烈，科學探究精神得到較好的培養(yǎng)．26.06%的學生選擇了湊數(shù)據(jù)、抄數(shù)據(jù)等不良學習習慣和實驗態(tài)度，這一數(shù)據(jù)足以引起物理從教者的高度重視，在日常教學中采取不同措施提高學生實驗學習的興趣．

(3)科學態(tài)度與素養(yǎng)．《核心素養(yǎng)》明確“要通過物理教學尤其是物理實驗的教學增強學生的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度”．為了調查學生科學態(tài)度與素養(yǎng)，問卷上設置了“課前是否預習”“課中是否抄襲數(shù)據(jù)”“實驗結束后是否規(guī)整實驗儀器”等相關問題，從不同方面對科學態(tài)度與素養(yǎng)進行探究．調查研究發(fā)現(xiàn)，學生的科學態(tài)度與素養(yǎng)表現(xiàn)良好，超過80%的學生會在課前完成預習、課后整理實驗儀器，超過70%的學生在遇到問題時會想辦法解決實際問題，秉承嚴謹?shù)目茖W精神與實事求是的科學態(tài)度．

3.2 高中與大學物理實驗銜接過渡現(xiàn)狀調查

3.2.1 實驗銜接

高中物理實驗基礎能否支撐大學物理實驗課程的學習？通過表4可知，大部分學生對高中物理實驗與大學物理實驗的銜接體驗不是很好．進一步調查發(fā)現(xiàn)，學生認為兩個學段的銜接主要存在以下問題：實驗知識跨度大(59.75%)、動手能力要求高(55.70%)、教學方式差異大(55.29%)及學習方法的不適應(46.98%)．

表4 高中物理實驗與大學物理實驗銜接情況調查

3.2.2 實驗過渡

“你對大學物理實驗的興趣提高了嗎？”，有48.56%的學生認為沒有變化，12.71%的學生認為下降了，僅有38.74%的學生認為提高了．問卷調查還發(fā)現(xiàn)，僅有51.71%的學生認為高中物理實驗基礎對大學物理實驗有幫助，近一半的學生認為兩門課程是相互脫節(jié)的．如表4所示，中學物理實驗與大學物理實驗在教學內容、教學方式等方面具有較顯著的變化，大學物理實驗側重于學生實驗能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，與高中物理實驗相比，是“質”的提升，只有在高中階段形成“量”的積累，打下堅實的實驗基礎和動手能力，才有能力完成大學物理實驗的課程教學任務．可是，高中階段學生動手機會少，實驗基礎薄弱，沒有形成自身實驗學習的能力，導致兩門課程的過渡出現(xiàn)斷檔的情況，有較大的心理負擔，對學業(yè)造成了一定的困擾．

綜上，兩個學段的課程銜接、過渡存在較大的問題，為此，課程組從學生知識層面對形成原因進行調查、分析，主要有以下5個方面，如表5所示：(1)實驗儀器陌生，大學物理實驗的教學廣度較大，儀器設備較高中種類更加繁多；(2)數(shù)據(jù)處理分析難，高中階段基本不涉及到數(shù)據(jù)處理，大學物理實驗要求進行誤差、不確定度的分析；(3)自身知識水平不夠，大學物理實驗的教學深度加深，更強調動手能力與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)；(4)不重視物理實驗，重理論輕實驗的傳統(tǒng)思維根深蒂固；(5)不知道怎么學、不適應教學方法，兩個學段在教學模式上有本質區(qū)別，從以“教師為中心滿堂灌”到“以學生為中心自主探究”．由此可見，要實現(xiàn)物理學科的教學目標，提高學生的物理課程素養(yǎng)，需要兩個學段的教師通力合作．

表5 不能適應大學物理實驗的原因調查

4 結束語

4.1 高中物理實驗教學改革建議

調查結果顯示，經(jīng)過高中物理實驗的訓練，學生的探究精神與科學素養(yǎng)得到較大提升．由于中學階段儀器資源、師資資源、課時有限等原因[1-4]，學生沒有更多機會動手操作，實驗技能有待提高，對此提出以下建議：

(1)積極改善資源現(xiàn)狀．加強與當?shù)馗咝５穆?lián)系，大學在教學資源、師資力量等方面略有優(yōu)勢，定期到高校大學物理實驗室(中心)開展訪學、參觀等活動，實現(xiàn)實驗儀器共享，使學生能夠近距離接觸到物理實驗儀器，也能提前感受進入大學后的實驗學習方式；不定期邀請科研技術人員、行業(yè)骨干到校開設講座，給學生講解、展示先進的科學技術與儀器設備，提高學生物理學習興趣；鼓勵高中物理教師開展實驗儀器改進與設計工作，利用廢舊儀器、生活中的物理現(xiàn)象等進行物理實驗設計，有效改善儀器資源現(xiàn)狀，尤其對于偏遠地區(qū)的高中來說尤為重要．

(2)改進教學方式．在傳統(tǒng)的物理實驗教學模式下，教師過于注重實驗示范教學，學生模仿、復制操作，缺乏主動思考的過程，使得實驗教學沒有形成長久的記憶．在實驗教學中注重問題探討，學生通過小組討論、合作學習等方式加深對實驗原理的理解、融入實驗教學的每一個環(huán)節(jié)；利用思維導圖等方式幫助學生形成系統(tǒng)的、有效的實驗學習方法，充分提升學生參與物理實驗的積極性和學習興趣，使物理實驗教學更加高效．

4.2 大學物理實驗課程改革建議

大學物理實驗是學生進入大學后接觸的第一門實踐類課程，鑒于文中表3、表4、表5的調查，大學物理實驗課程改革的建議如下：

(1)優(yōu)化課程內容，改善課程設置．基于分層教學的思想，在原有基礎性、綜合性與設計性實驗的基礎上，增設高中物理與大學物理的過渡性實驗內容，以基本實驗儀器的使用、基本物理現(xiàn)象的觀察等為主，鞏固高中物理內容，解決學生“實驗知識跨度大”的問題．在此過程中初步掌握數(shù)據(jù)處理方法，培養(yǎng)分析與研究的基本能力，如撰寫實驗報告、分析歸納實驗結果等，達到能力逐步提升的目的．

(2)加強與學生的溝通，做“學業(yè)導師”．大學物理實驗室(中心)采用開放式管理模式，對于基礎薄弱的學生可以隨時到實驗室做實驗，彌補“自身知識水平不夠”的短板．針對學生“不知道怎么學”，教師與學生線下面對面溝通交流實驗內容與學習心得，助其克服思想上的困境，做學業(yè)上的導師．同時，建立線上教學資源，保持與學生的實時溝通，在線答疑解惑，指導學生進行有效的大學物理實驗學習，做到課前有指導、課中有輔導、課后有答疑，幫助學生順利完成兩個學段的實驗銜接與過渡．

(3)改進教學方式，促進兩個學段良性銜接過渡．兩個學段的物理實驗在教學方式上差異較大，大學階段不能全程演示操作過程，要將實驗課堂還給學生，有利于學生實驗技能與科學素養(yǎng)的培養(yǎng)，但是教師也不能任由學生自由發(fā)揮，給學生造成“不知道該怎么學”心理負擔，所以在大學物理實驗的教學上要把握“度”．通過課前提問、線上問卷調查等方式了解學生的實驗基礎，根據(jù)學生的回答在課上針對性的進行補充講解、演示；在實驗過程中，鼓勵學生以小組討論的方式開展實驗研究，對于共性的問題教師給出實驗提示或者以思維導圖的方式給出實驗思路，教師起到輔助學習的作用．對于學習能力較薄弱的學生，建立線上資源，將實驗提示以文字、視頻、動畫等形式展示，便于學生隨時觀看并于教師時時互動．