初高中學(xué)生力學(xué)概念理解的性別差異研究

摘要 通過對92名初二和高一學(xué)生進行力的概念測試，并對不同年級的性別差異進行了比較研究。結(jié)果表明，在初中階段，男女生在力學(xué)概念的掌握上沒有差別，在高中階段，男生好于女生，具體體現(xiàn)在對運動學(xué)、牛頓第一定律和牛頓第二定律的掌握上。根據(jù)建構(gòu)主義理論，結(jié)合女生的特點，論文給出了相關(guān)教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞 中學(xué)生 力學(xué) 物理 前概念 性別差異

一、引言

概念教學(xué)在中學(xué)物理教學(xué)中具有重要的地位，尤其是力學(xué)概念，是整個物理體系的基石。近幾十年來國際物理教學(xué)的研究表明，學(xué)生在傳統(tǒng)物理學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)并不盡如人意，即使經(jīng)過了多年的中學(xué)教學(xué)，學(xué)生頭腦中仍存在著許多錯誤的“前概念”(preconception)，在力學(xué)概念中這一現(xiàn)象非常突出。與此同時，物理教學(xué)中另一個現(xiàn)象值得關(guān)注，那就是女生在物理學(xué)習(xí)中的落后。鑒于力學(xué)概念在物理學(xué)習(xí)中的重要地位，因此需要了解，女生是否在力學(xué)概念的理解上處于不利地位，如果是這樣，那么，從什么時候開始男女生的成績開始出現(xiàn)差距，具體涉及哪些力學(xué)概念?對于這些問題的回答，對于改進力學(xué)概念的教學(xué)，明確物理學(xué)習(xí)中性別差異的實質(zhì)，提升女生的物理學(xué)習(xí)成績都具有一定的意義。

二、研究方法

選取蘇州市某普通中學(xué)學(xué)生92名進行測試，其中，初二學(xué)生39名(男生18名，女生21名)，高一學(xué)生53名(男生27名，女生26名)。測試材料選用“力的概念測試(Force Concept Inventory)”中文版(簡稱FCI)。FCI由David Hestenes于1992年設(shè)計發(fā)表，在國際物理教育領(lǐng)域廣為使用，中文版由曲亮生、郭玉英翻譯，并率先在國內(nèi)使用。

測試在4月下旬學(xué)生的自習(xí)課上進行，時間為30分鐘。主試由所在班級的物理任課教師擔任，所有主試都經(jīng)過了指導(dǎo)語方面的培訓(xùn)。測試的指導(dǎo)語為：“同學(xué)們，這是一次測驗，主要為了考查大家對于力的概念的掌握情況，但測驗成績不計入期末總評，請大家認真完成，時間為30分鐘。”指導(dǎo)語設(shè)計的目的是為了保證學(xué)生測驗時的認真態(tài)度、中等強度的焦慮以及第一時間的反應(yīng)，以獲得對學(xué)生力學(xué)概念情況的真實了解。測試數(shù)據(jù)收集上來審核后編碼，采用SPSS18.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

三、結(jié)果與分析

1 FCI成績的一般情況與性別差異

對初中生的FCI成績進行性別差異比較，t(37)=0.89，p=0.379，差異不顯著。男女生成績沒有明顯差別；對高中生的FCI成績進行性別差異比較，t(51)=2.96，p=0.005，差異在0.01水平上達到顯著，男生成績明顯高于女生。

2 FCI各部分成績的性別差異

FCI測試問卷包括運動學(xué)、牛頓第一定律、牛頓第二定律、牛頓第三定律、迭加原理以及多種形式的力這六個部分，下面從這六個部分出發(fā)，對初中和高中學(xué)生的性別差異進行統(tǒng)計分析。

對初中生的FCI各部分成績進行性別比較發(fā)現(xiàn)，各個部分都不存在性別差異，男女生對各個概念部分的理解都基本相當。

對高中生的FCI各部分成績進行性別比較發(fā)現(xiàn)，運動學(xué)、牛頓第一定律和牛頓第二定律三個部分存在性別差異，男生表現(xiàn)明顯好于女生，牛頓第三定律、迭加原理和多種形式的力三個部分不存在性別差異，男女生對這些部分的概念理解基本相當。

四、討論與小結(jié)

1 初中生力學(xué)概念的性別差異

研究結(jié)果表明，在初中階段，男女生的力學(xué)概念理解水平基本相當，并且在所有具體的力學(xué)概念上也沒有明顯區(qū)別。我們認為，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是初中力學(xué)部分的知識較淺，學(xué)生掌握的程度都比較低。總體35分的平均成績跟FCI設(shè)計的60分的牛頓力學(xué)概念入門線的差距非常大。可以說，不論是男生還是女生都基本保留著原始樸素的力學(xué)概念，錯誤和空白之處非常多，差別不明顯。

2 高中生力學(xué)概念的性別差異

在高中階段，男女生的力學(xué)概念差異明顯，具體說來，在運動學(xué)、牛頓第一定律和牛頓第二定律方面，男生的掌握情況好于女生，在牛頓第三定律、迭加原理和多種形式的力方面，男女生的表現(xiàn)基本相同。高中生的力學(xué)概念總體水平比初中生有較大進步，總平均成績?yōu)?8分，基本接近60分的牛頓力學(xué)概念入門線的水平，說明在高中階段，學(xué)生通過對力學(xué)概念系統(tǒng)深入的學(xué)習(xí)，對于科學(xué)概念的理解已經(jīng)達到了較為基礎(chǔ)的入門水平。在這個程度上，男女生的概念掌握情況的差異顯現(xiàn)出來了。在具體概念的掌握上，可以發(fā)現(xiàn)，男女生出現(xiàn)性別差異的這三部分概念，相對是比較抽象復(fù)雜的，難度較大，平均正確率只有0.47，而男女生沒有出現(xiàn)性別差異的三部分概念，抽象復(fù)雜程度要小一些，平均正確率達到了0.71，對這兩個正確率進行配對樣本t檢驗，結(jié)果表明，t(52)=9.22，在0.001水平上差異明顯。可以推測，對復(fù)雜抽象的力學(xué)概念掌握不佳是導(dǎo)致女生力學(xué)概念水平低于男生的重要原因。

五、教學(xué)建議

對復(fù)雜的概念應(yīng)用實例教學(xué)有很大差異。建構(gòu)主義者曾提出了以下建議：

(1)對同一內(nèi)容的學(xué)習(xí)要在不同時間多次進行，每次的情境都要經(jīng)過改組，著眼于不同側(cè)面；(2)教學(xué)的內(nèi)容要選擇真實性任務(wù)，不能對其進行過于簡單的處理；

(3)提倡教師與學(xué)生以及學(xué)生之間的互動和交流，使學(xué)生超越自己的認識，并通過反思，促使建構(gòu)能力的提高。與男生相比，女生對人、對具體生活的場景更感興趣，在人際交流過程中，女生更“愛面子”，竭力避免出丑。我們認為，針對女生的這些特點，在教學(xué)中增加以“人”為對象的例子，探討“廚房物理學(xué)”、“醫(yī)院物理學(xué)”，在互動交流時，增加同桌討論、前后位討論等更自然的交流方式，應(yīng)該會取得更好的教學(xué)效果。