基于學生感知的中學物理課堂環境現狀調查研究

許 靜

(天津師范大學教師教育學院,天津 300387)

1 問題的提出

課堂環境是影響學生認知與情感發展的重要潛在因素．[1]學生對課堂環境的感知對其行為及學習效果產生著重要影響．依據建構主義理論,結合中學物理課堂學習的特點和課程目標的要求,將中學物理課堂環境界定為:通過知識的意義建構,學生對課堂中社會環境和心理環境的感知,對學生認知、情感和行為參與產生直接或間接影響的因素．[2]

2001年開始實施的物理新課程改革提出了一系列新的理念和方法,強調以學生為中心,引導學生經歷科學探究的過程,通過溝通、交流、合作的學習方式進行自主地、富有個性地學習．中學物理課堂確實發生了很多變化:小組合作學習增多了;學生有機會參與課堂學習,提出問題和發表見解;物理與生活、科技發展聯系得更加緊密了．但同時也存在一些缺陷:學生缺乏內在學習動力,創新、批判、探究精神比較差.這其中教師既保留著一定的權威作用,同時又是課堂教學的組織者、引導者．這些從一個側面展示了新課程改革帶來的課堂環境的變化．為了探索中學物理課堂環境的現狀,除了通過觀察和訪談外,還有必要依據問卷開展學生感知的課堂環境調查,以期揭示課堂環境中的積極與消極因素,為創建良好的課堂環境、以及中學物理課堂環境構建及評價理論模式的提出,提供重要的依據和參考．

2 研究設計

2.1 研究問題

研究主要探討學生對課堂環境的感知差異,以及學生感知的課堂環境與物理成績的關系．研究問題包括: (1) 中學物理課堂環境的現狀如何?(2) 學生感知的中學物理課堂環境是否存在差異?(3) 學生感知的課堂環境與物理成績之間有何關系?

2.2 研究對象

2017年12月17-27日,在天津市5個區所屬的6所中學取樣,每個學校初二、初三、高一、高二4個年級隨機抽取兩個或三個班的學生作為被試,刪除無效問卷后得到有效被試1691 人,其中初二458人,初三426人,高一419人,高二388人,男生占53.2%,女生占46.8%．

2.3 研究工具與數據處理

借鑒國內外研究已有量表,經過物理教育專家和一線教師訪談、課堂觀察等環節對評價標準進行修正,采用德爾菲法以通信方式征詢專家小組成員的意見,對題目進行評價,修正和檢驗,編制了《中學物理課堂環境評價量表》,包括5個因子(即知識相關、學生聲音、學生投入、交流協作、科學本質)、共21個題項,每個題項采用李克特五點量表評分,從“幾乎從不”到“總是”,賦分為1-5分,要求被試根據自身物理課堂學習實際情況選取最符合的一項．

使用SPSS19.0對問卷數據進行探索性因子分析、內部一致性信度分析．分析結果顯示: KMO 值為0.964>0.9(p=0.000<0.001),巴特利特檢驗表明數據適合進行主成分因子分析．采用具有Kaiser 標準化的正交旋轉法后,因子負荷取值均在0.4以上,5個因子可以解釋總變異的68.43%,說明量表具有較好的結構效度．通過 Cronbach α系數檢驗各因子中測量項目的內部一致性,量表中各因子的信度系數介于0.74～0.86之間,量表總的α信度系數為0.95,表明量表具有較好的信度．此后進行的描述性統計分析、方差分析、相關分析、多元線性回歸分析都在含21個項目的量表上進行．

3 研究結果與討論

3.1 中學物理課堂環境的總體特征

各題項采用李克特五點量表評分,每個維度的得分由該維度所包含的題項得分總和再除以該維度所包含的題目數而得,結果見表1．

表1 中學物理課堂環境評價量表各維度的平均分與標準差

由表1可以看出,所有題目的平均值為3.79．“傾聽學生”維度的平均值最高為4.03,一方面說明學生有機會并愿意在課堂上發表自己的見解,另一方面表明大多數教師會認真考慮學生的意見,鼓勵并引導學生闡述自己的觀點,體現了學生在學習中的主體地位和良好的師生關系．“知識相關”維度平均值低于其他4個維度,該維度強調在真實的任務情境中學習并運用概念解決問題．課堂觀察中發現物理教師常會通過增加聯系生活和現代科技的教學內容,創設生動活潑的課堂氛圍,但是學生在應用物理知識解決具體問題時,仍缺乏把情境與知識相關聯的意識,其原因在于問題的“去情境化”、“虛擬情境化”往往割裂了知識與其運用情境的依存關系,學生難以獲得在實際情境中,應用物理觀念思考問題、積累解決物理問題的經驗,因而該維度的分值偏低．“學習投入”和“交流協作”兩個維度的平均值接近,說明學生能較為有效地融入課堂學習環境中,通過小組討論、探究等學習方式,增強學生間的互動,在研究、探索、交流中尋找解決問題的方法．“科學本質”維度的平均值為3.83,表明學生對科學知識的穩定性和發展性有了一定的認識．科學本質觀是學生對科學本質屬性的認識和理解,對學生的科學態度、科學精神、科學學習的方式和方法等都會產生重要的影響,如果學生認為科學理論是絕對真理、不會改變,那他就可能傾向于被動理解和記憶這些理論．

3.2 學生對課堂環境的感知差異

采用單因素方差分析方法,對不同性別、年級以及不同層次學生感知的物理課堂環境進行差異顯著性檢驗,考察這些變量對學生課堂環境感知的影響,結果見表2．

3.2.1 性別差異

男女生課堂環境感知情況的方差分析結果顯示,男生和女生感知的課堂環境在傾聽學生、交流協作兩個維度上不存在顯著差異,在其他3個維度上則存在顯著差異．該結果與其他研究者的研究結果類似,即男生和女生感知的課堂環境是存在差異的．[3]平均值顯示，男女生在“傾聽學生”、“交流協作”兩個維度的感知值基本一致,并且“傾聽學生”的平均值最高．男生在其他3個維度的感知平均值高于女生,說明男生對課堂環境的滿意度要超過女生,對物理課堂學習持積極、肯定的態度．

多數研究證實在初高等教育中,物理科學是男女表現差異最為明顯的領域．PISA2015結果表明,男生在“物理”、“地球與空間”兩個學科內容上的表現要明顯優于女生．[4]兩個性別群體對課堂環境的感知差異源于男女生在物理學習上的差距．由于生理、智力和非智力、教育和環境等因素的影響,男生在空間想象、邏輯思維、分析與綜合能力、實驗觀察與推理能力、自主性和意志力等方面優于女生,同時女生在學習物理的過程中還會承受一定的壓力和偏見,體現在對物理學習的自信心不足．由此導致男女生對待科學態度的較大差異,也是造成男女生科學成績差異的重要原因,更重要的是還會直接影響和決定著未來科學技術領域性別比例的構成．[4]因此,科學教育應該注重性別平等,使男女生都能充分發揮他們的潛能,對學習科學持有積極和享受的態度．

3.2.2 年級差異

不同年級學生課堂環境感知情況的方差結果顯示,5個維度均存在顯著差異．有研究者認為,從小學到高中,隨著年級水平的升高,課堂環境有退化的趨勢(轉引自Fraser[5]),該結果與此研究結果并不完全一致．從平均值看,高一學生在5個維度的得分均為最低,而高二學生在5個維度的得分均為最高．初二學生各維度的感知水平低于初三學生,高一年級相對初中學段,各維度的感知水平較低．

物理是初中生普遍覺得難學的一門課,初二物理對學生來講是“入門”的關鍵,由于知識難度、認知方式、學習方法等原因,致使初二學生對物理學習不適應,感到難學、不會學,學習中的困難和迷茫在一定程度上會導致學生對課堂環境的感知度低．對于高一學生而言,與初中物理學習相比,知識和能力的要求都發生了很大的變化,在物理概念和規律的學習中,學生需要綜合運用分析、比較、抽象、概括、類比、等效等思維方法,從定性和定量兩個方面,基于事實證據從不同角度思考問題,進行科學推理和論證,抽象概括出事物的本質屬性和基本規律．這種變化造成部分高一學生在新的學習環境下難以盡快適應高中物理學習,是導致高一學生對課堂環境的感知水平較低的主要原因．而初三和高二學段大部分學生基本度過了學習的不適應期,對物理學習的態度比較積極，對課堂環境的感知較好．

3.2.3 學生層次差異

表2給出的不同層次學生課堂環境感知情況的方差顯示,5個維度均存在顯著差異．平均值顯示，學優生5個維度的感知平均值明顯高于其他兩個層次的學生,學困生5個維度的感知平均值均為最低．

個別差異一直是教學中的難題,課堂教學中教師很難照顧到所有的學生．在小組討論、實驗探究活動中,雖然每個學生都有參與的機會,但是學困生由于自信心不足、基礎知識不扎實等原因,往往作為旁觀者參與的比較少,受他人觀點影響較大,不能表達自己的看法,不敢堅持自己的意見,課堂學習中常處于劣勢和邊緣者的地位．不同層次的學生在學習習慣、思維水平等方面都可能存在差距,如何將差距轉化為積極的因素則需要教師對教學的投入,教師的引導和鼓勵會影響學生學習物理的方式、對物理學習的看法．

表2 不同性別、年級、不同層次的學生對課堂環境的感知

注:*表示p<0.05;**表示p<0.01;***表示p<0.001

3.3 學生感知的課堂環境與物理成績的關系

收集了被試學生的物理期中考試成績,將學生成績與對課堂環境感知的5個維度分別進行雙變量相關分析,其目的是測量不同變量之間是否相關,結果見表3．由Pearson相關系數可以看出,物理成績與課堂環境各維度均存在正相關．進一步通過多元線性回歸分析探查課堂環境各維度對物理成績的影響,將知識相關、傾聽學生、交流協作、科學本質、學習投入同時作為自變量納入回歸方程,完成對因變量學習成績的影響力估計,結果見表4．5個維度共同作用形成的整體模式能夠解釋因變量學習成績的13.8%,解釋力不高．5個維度的個別解釋力數據表明,知識相關、傾聽學生、學習投入均具有顯著的解釋力,回歸系數分別是2.619、-2.546、4.702(p=0.000<0.001)．但數據顯示,交流協作和科學本質的Beta系數未達顯著(p=0.907,0.144>0.001)．沃特金斯和黃毅英(2005)的研究發現,個人與環境適應與學生的學習成績相關度很低,[6]該研究結果與此研究基本一致．

表3 課堂環境各維度與學生物理成績之間的相關度

注:**表示p<0.01

表4 課堂環境各維度對學生物理成績的回歸法估計結果與模式摘要

研究表明,“知識相關”、“傾聽學生”、“學習投入”三個維度對物理成績有一定影響．物理知識的學習與生產生活、現代社會及科技發展密切聯系,物理教師常鼓勵學生通過觀察生活中的物理現象和實驗來探索物理規律,培養學生的科學思維,這也是新課程所倡導的學習方式．良好的師生關系與同伴關系對學習方式的運用有積極的影響[7],教師作為教學活動的組織者、引導者,起到了平衡學生和環境的交互作用,教師對學生的鼓勵和尊重,可以激發學生的學習熱情,轉化為學生物理學習的動力．學習效果的優劣在很大程度上取決于學生投入學習的程度,參與程度越高,學生的學習興趣越濃,積極性越高．

4 對中學物理教學的啟示

課堂是構建學科知識和發展能力的主要場所,學生是學習的主體,對課堂環境的感受和體驗是形成課堂動力的基礎,[8]創建良好的課堂環境需要師生共同努力．

4.1 創設自主支持型課堂教學環境

“自主支持”是指教師對學生自主學習的支持,其本質是教師在課堂教學過程中從學生的角度出發設計教學,使用非控制的方法,減少對學生的施壓,為學生內在動機的生成提供環境,支持學生自主發展,[9]自主支持型教學能增強教學效果．首先,教師的獨白或許對優等生沒有影響,但對學困生存在影響,關注個體差異追求共性發展的課堂教學中,應給予學生充分的時間獨立思考和交流討論,鼓勵和支持學生從不同角度提出問題,進行猜想并產生多種假設,基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑和批判、產生創造性的見解．其次,引導學生在對知識進行系統化的探索過程中,建立基本的物理觀念,學會物理學的具體科學方法,經歷科學探究過程,通過意義的建構形成個性化的心智結構,更好地促進自主探究性學習,提升學生可持續發展能力．

4.2 提供知識運用的實際情境

物理知識的學習不應在“告知”和“機械訓練”中直接呈現給學生的,知識運用的實際問題情境或復雜問題情境,能為學生知識與能力的生成提供情境支持,不僅能有效促進應用實踐和創新遷移能力的發展,還有助于培養學生的科學態度與責任．首先,物理概念的建立、物理規律的探究、應用物理知識解決問題,應結合具體的實際情境進行教學,將物理原理的學習同豐富多樣的實例聯系起來,使學生獲得廣泛的背景知識,把事實性知識與現實意義聯系起來,以問題為驅動力拓展學生思考的空間,在新舊知識經驗相互作用的過程中主動建構,以此增強學生學習物理的內驅力和探索自然世界的興趣．其次,選擇與生活、社會、科技發展密切相關的實際問題,生成有價值的科學探究問題情境,將學生置身于原始的、真實的、復雜的情境,在解決真實問題的過程中,應用物理觀念分析實際問題,進行預測、解釋、推論等實踐活動,通過“用”知識去學習知識,培養學生的知識型實踐能力．

4.3 關注學生的個體差異

學生之間的個別差異是不可避免的,善于發現差異,重視個別化教學,才能鼓勵不同層次的學生得到發展．首先,由于心理及性別角色社會化等因素的影響,部分女生在學習物理時遇到困難,常常想依賴教師或其他學生給予幫助和鼓勵,針對女生更善于并傾向于合作與交流的方式學習的特點,教師應鼓勵學生之間的積極交往,構建小組合作學習方式或男女學生搭配的學習小群體,促進學生在學習過程中的同伴協作互助,同時對女生傾注不同的關注和引導,增強她們學習物理時的自信心．其次,發展學生的科學思維能力是重要的教學目標之一,男女生思維能力的差異較為突出,女生偏重于形象思維,主要依靠類比和聯想,善于模仿性學習,但思維不夠靈活,抽象思維能力較差．教師應根據男女生不同的思維發展特點,針對女生的學習興趣,從最基礎的問題逐漸深化,在參與探究、建模、解釋和論證等科學實踐活動中,為女生適當提供“腳手架”,提升女生的自我效能感,引導女生在自己突破問題的成就感中自主地、富有個性地學習．