普通高中物理探究實驗教學研究

楊 娟，張正仁，夏川茴，周 平

(重慶交通大學 物理教學部，重慶 400074)

普通高中物理探究實驗教學研究

楊 娟，張正仁，夏川茴，周 平

(重慶交通大學 物理教學部，重慶 400074)

在重慶市選取11個區縣的11所普通高中的師生作為調研對象，以問卷調查法和訪談法相結合，從學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3方面調研了物理實驗教學情況. 結果表明：高中物理實驗室建設沒有得到應有重視，實驗室的使用均較封閉，教師科學探究教學效果不明顯，教師普遍缺乏自主研發和改進物理實驗以及培養學生創新能力的主動性.

普通高中；物理教師；實驗教學

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

1 研究方法和過程

本文在借鑒已有研究[2]的基礎上,根據物理學科特點，從學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3個維度設計了調查問卷和訪談提綱，無論教師調查問卷還是學生調查問卷均包含28個調查題目(20個封閉式題目，6個半開放式題目，2個開放式題目). 本調查充分考慮學校所在地域、學校級別、教師學歷、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個區縣的11所普通高中的110名教師和1 100名學生作為問卷調查對象，收回的有效問卷數分別為：教師卷93份，學生卷949份，有效回收率分別約為85%和86%，并選取部分師生進行訪談. 利用SPSS19.0對調查結果統計分析，分別采用獨立樣本 Kruskal-Wallis 檢驗法和相關樣本Kendall協同系數法對調查樣本的差異性和內部一致性進行檢驗.

2 研究結果

2.1 學校物理實驗儀器配置

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

1)多數學校物理實驗儀器不完全滿足實際物理教學需求. 表1顯示，教師問卷和學生問卷的統計結果幾乎一致，約50%的教師和學生認為學校實驗儀器只有少部分滿足實際需求，認為學校實驗儀器完全滿足實際需求的的教師和學生均不到10%. 進一步調查哪類知識實驗儀器缺乏最多時發現，電磁學類、振動、波和分子物理學類以及光學類儀器不能滿足需求的學校最多，部分區縣中學和非重點中學對于力學類儀器也缺乏.

表1 物理實驗儀器滿足程度

2)多數學校物理實驗儀器不夠先進. 表2顯示，30%的教師認為學校沒有先進的實驗儀器，39.6%的學生認為學校實驗儀器只有少數較先進，不到10%的教師和學生認為學校全部實驗儀器是先進的.

表2 物理實驗儀器先進程度

3)約一半學校物理實驗室不開放. 表3顯示，13.3%的教師和21.2%的學生認為學校物理實驗室是在規定時間開放，35.3%的教師和29.1%的學生認為學校物理實驗室是在申請時開放，說明學校物理實驗室的開放程度總體不高，學生能在課余時間利用物理實驗室的機會并不多. 訪談結果表明，多數學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不足.

表3 物理實驗室開放程度

4)多數學校物理實驗儀器存在閑置現象. 調查結果顯示，26.2%的學校實驗儀器有大量閑置，47.7%的學校實驗儀器少量閑置，24.6%的學校實驗儀器沒有閑置. 進一步調查學校物理儀器閑置的原因發現，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容脫節.

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)在不同地區學校間存在差異顯著，通過比較平均秩次發現，主城區中學物理實驗儀器的滿足程度高于區縣中學，重點學校物理實驗儀器的滿足程度高于非重點中學，主城區中學物理實驗室的開放程度高于區縣中學. 實驗儀器閑置程度(p=0.076>0.05)和先進程度(p=0.156>0.05)在不同地區學校間沒有顯著差異.

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已有實驗情況這3方面來調研教師的實驗課備課情況. 從教師選用的上課教學方法、講解時間、探究實驗開展頻率、實驗預習、完成實驗報告、對各項科學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的因素這8個方面來調查教師的實驗課上課情況.

在教師備課方面，多數教師準備實驗時間一般為3～5 h. 國家物理課程標準是多數教師選擇的實驗課參考資料，教師還會參考配套教參和優秀教案圖書. 也有部分教師會選擇網絡資源、練習輔導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，多數教師安排物理實驗課時，以2～4名學生1組，且多采用講授法和直觀演示法，并作為學生的物理實驗引導者. 多數學校學生實驗在高一、高二開設，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輔助手段. 教師和學生關于探究實驗開設頻率的看法不一致，如表4顯示，61.5%的教師經常開展學生實驗，而只有18.8%的學生認為教師經常開展學生實驗，教師對學生預習實驗和讓學生完成實驗報告的頻率均高于學生的認識. 教師對各個科學探究要素的注重程度均高于學生對各個科學探究要素的注重程度，進行實驗與收集證據是高中物理教師和學生最注重的內容，其次是制定設計實驗、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生較重視的. 猜想假設和提出問題這2個要素的重視程度相對要低. 說明教師普遍不太重視學生發現和提出問題的能力以及猜想與假設能力的培養. 通過Kruskal-Wallis 檢驗結果表明，教師實驗開設頻率(p=0.077>0.05)、對“進行實驗與收集證據”(p=0.066>0.05)和“合作交流”(p=0.187>0.05)這2個科學探究要素的重視程度在不同地區間沒有顯著差異. 以上結果均表明，多數教師已有科學探究的意識，但是學生對科學探究的認識還沒有深入，即教師的教還沒有完全轉換為學生的學.

表4 開展探究實驗、實驗預習和完成實驗報告頻率

學生實驗成績評定方式的調查結果表明:學生操作表現和綜合各種因素是高中評價學生物理實驗課的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生物理實驗課成績. 調研結果還表明:模塊課程與課時安排以及學校實驗配套設施是影響物理實驗課程教學的主要因素，而教師實驗能力、教師教學能力、考試評價方式和學生水平是影響物理實驗課程教學較次要的因素.

2.3 教師課外的實驗指導

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

表5 教師課外的實驗指導頻率

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

3 結論與建議

通過對以上調查結果的分析，發現多數學校具備基本的物理實驗條件，教師也具備基本的科學探究意識，但是高中物理實驗教學普遍沒有得到應有的重視，主要體現在：缺乏足夠的專職物理實驗員和實驗室管理人員，學校實驗儀器缺乏應有的日常維護且不能完全滿足實驗教學需求，物理實驗室的使用均較封閉，教師對學生科學探究能力的培養效果不明顯，教師缺乏自主研發和改進物理實驗儀器的主動性和積極性，缺乏對學生創新能力和利用社會各類科技資源的引導. 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

學校實驗室建設是保障物理實驗課程有效實施、中學生創新能力得到培養的重要載體，實踐證明，學生創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，物理實驗室建設必須適應新時期學科課程改革和發展的需要. 調查結果表明，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象普遍，學生能夠在課余時間利用實驗室的機會非常少，因此，應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和更新以及增加學校實驗室開放程度提供外在保障，對于無法再改進的實驗儀器，應該根據實際需要進行重新購置，使學校的物理實驗室符合最新的課程和教學需要. 重視對區縣和非重點中學物理實驗室的建設，調查結果也顯示，區縣和非重點中學物理實驗室的開放程度、教師開展學生實驗的個數、實驗儀器的先進程度均低于主城重點中學，這很大程度上也是學校物理實驗室本身的建設比較落后的原因，因此，應更加關注區縣和非重點中學物理實驗室的建設，并根據實際情況，給予應有的支持.

3.2 提高教師實驗教學能力

一線教師是將國家課程轉化為學生習得的經驗課程的最終實踐者，一線教師自身的科學探究水平和教學能力是推進課程改革的關鍵. 由調查結果可知，多數教師在實際實驗教學中努力體現新課程理念和三維目標，注重過程和方法以及學生探究能力的培養，推進了高中課程的發展，但也存在一些問題. 教師實施的科學探究課程與學生獲得的科學探究課程具有一定差距，只有少部分教師會重構教科書中實驗，教師對于學生科學探究能力的培養中，欠缺對學生提出問題能力和猜想假設能力的培養，以及讓學生參與演示實驗的機會也很少，還沒有真正實現從被動地“教教材”向主動地“用教材教”轉變，多數教師不會指導學生應用各類社會資源，對自己學校實驗室儀器進行改進的教師也很少，另外，教師對已有實驗儀器進行改進或對已有實驗進行改進的頻率也較低，這一切都說明教師自身的科學探究能力有待提高，教師應不斷發現自己教育教學中的問題，努力尋求改進策略，提高實驗教學水平，通過校本教研、專業引領和系統培訓等方式，讓教師主動地依據課程標準，更清楚地了解學生需求和客觀把握教學實際情況，合理、有效、創造性地開展實驗課，提高教學能力，真正實現國家課程的校本化.

3.3 提高教師社會資源開發能力

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

3.4 學業水平考試應平衡科學探究能力的考察

在面臨我國區域和城鄉教育資源分配失衡的問題時，學生物理實驗學業水平測試應充分兼顧城鄉實驗儀器差距和學生差異，不應避重就輕，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濟水平、級別或位置的學校條件，平衡各種實驗能力的考察，特別是注重發現和提出問題的能力以及猜想與假設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生特征，以發揮減輕教師負擔和引導學生學習的功能和促進學生各方面能力測評的區域間公平.

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

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

[責任編輯：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

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

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

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

G633.7

A

1005-4642(2017)08-0054-04