改革教學模式 促進學生物理學習態(tài)度正向發(fā)展

張萍　涂清云等

摘 要：近年來我們對大學物理課程進行了一些系列的改革，結合國內外的先進教學經驗，設計并使用了大班課堂互動、合作學習的教學模式。本文使用卡羅拉多科學（物理）學習態(tài)度測試量表，對比傳統(tǒng)教學模式，研究教學模式改革后學生物理學習態(tài)度的變化。結果表明：經過一個學期傳統(tǒng)教學模式大學物理課程的教學，學生的物理學習態(tài)度負向移動，而改革后的教學模式可以解決傳統(tǒng)教學中存在的問題，促進學生物理學習態(tài)度正向發(fā)展。

關鍵詞：物理學習態(tài)度；大學物理；教學模式改革

一、前言

由于學生的學習態(tài)度決定著學生的學習方向、進程以及學習效果和質量，當教師進行課程模式改革時，有必要關注學生學習態(tài)度移動方向，尋找有效的策略，促進學生學習態(tài)度的正向發(fā)展。

1.物理學習態(tài)度的含義

從認知因素的角度看：學習態(tài)度就是學習者對學習對象的價值判斷，這種價值判斷構成學習態(tài)度的基礎。從情感因素的角度看，學習態(tài)度就是學習者對學習對象的情緒反映。我們在研究中，把物理學習態(tài)度定義為：通過物理課程學習形成的對物理學本質的觀念和信念，產生的情緒、情感以及個體學習行為的傾向。

在過去的20年，國外物理教育研究領域對學生物理學習態(tài)度和學生對物理學科信念的研究產生了很大的興趣。研究表明：學生對物理學本質的認知和他們物理學習態(tài)度，對學習結果有直接和顯著的影響[1，2]。學生認為物理是由大量的概念組成，這些概念之間互不關聯，他們就采用死記硬背物理概念和機械地使用公式求解題目的方法學習物理。相反，物理學專家堅信物理是由一些最基本的定律構成，大量的物理概念和原理都是以這些基本定律為核心，他們認為在學習物理時必須理解物理概念和原理與這些基本定律之間的本質聯系。當學生對物理學本質的理解和認知接近物理學專家時，他們學習物理的方式就會從最初的死記硬背轉變?yōu)樯钊肜斫飧拍钜饬x并關注概念之間的本質聯系。

2.物理學習態(tài)度測試量表

本研究使用國際公認的卡羅拉多科學（物理）學習態(tài)度的測試量表（Colorado Learning Attitudes about Science Survey 簡稱CLASS）[3]，CLASS是美國科羅拉多州立大學在2006年研制的5點李克特量表（Likert scale），量表分為8個維度：個人興趣（Personal Interest）、物理與現實生活的聯系（Real World Connection）、一般問題的解決（Problem Solving General）、解決問題的自信心（Problem Solving Confidence）、復雜問題的解決（Problem Solving Sophistication）、意義理解（Sense Making /Effort）、概念理解（Conceptual Understanding）、概念應用（Applied Conceptual Understanding）、每個維度包含若干個題目，量表一共有42個題目，其中一個題目是用于檢測學生回答測試是否有效，其余41個題目用于用來測試學生在學習物理過程中形成的對物理學本質的觀念和信念及物理學習態(tài)度，CLASS是通過把學生的觀點和物理學專家的觀點比對來評價學生。題目開發(fā)者使用超過5000個樣本做了嚴格的信度和效度檢驗，是目前在世界上被廣泛應用的量表。本研究使用該量表的中文版是經過嚴格的量表翻譯程序：先從英文翻譯成中文，再由一位之前并不知道CLASS的人，將中譯稿翻回英文后與原稿比對，檢查兩者的一致性，以確保中譯文本的準確性[4]。

3.教學模式改革

近年來，我們對我校大學物理課程進行了一些系列的改革，結合國內外的先進教學經驗，設計了大班課堂互動教學模式[5]，在大班課堂教學中實現學生自主學習、合作學習、師生的互動、生生互動，構建了一個以學生為主體的啟發(fā)式、激勵式、參與式的“新的教學模式”。

二、研究方法和樣本

我們使用CLASS，利用前、后測的方法，將實驗班和對照班進行數據比較。在實驗班我們使用新的教學模式，對照班中仍然使用傳統(tǒng)的單一講授的教學模式。我們對比傳統(tǒng)教學模式，研究使用新的教學模式對學生物理學習態(tài)度的影響。兩個班的學生都是來自同一個專業(yè)，它們除大學物理課程外其他課程基本一樣，從而排除了學生學習其他課程的差異對這項研究的影響。我們在開學的第一周和課程結束后使用CLASS對學生進行了前、后測，對照班一共有114名學生（女79、男35），參加前測、后測并且兩個答卷都有效的學生人數（配對樣本數）是94人（女69、男25）。實驗班一共有106名學生（女70、男36），配對樣本數是95人（女62，男33），我們對兩個班的配對樣本進行比對研究。

三、研究數據和結果

1.CLASS總分變化

CLASS是通過把學生的觀點和物理學專家的觀點比對來評價學生，表一是兩個班學生CLASS的前、后測的總分平均值及其分數變化（后測分數減去前測分數）。

從表1對照班的數據中可以看出，使用傳統(tǒng)教學模式講授一個學期大學物理課程，學生CLASS 的總分下降了4.4%，配對樣本t檢驗結果是t = -3.17， p = 0.002。說明前、后測平均分之間的差異在統(tǒng)計上是顯著。這個結果與國際上已有的一些研究結果相一致，例如W. K. Adams（2006）使用CLASS研究發(fā)現，大多數的物理課程的教學效果是使學生的CLASS分數負向移動[3]。

相反，從表1中實驗班的數據中可以看出，使用新的教學模式，學生CLASS的總分升高了2.8%，使用配對樣本t檢驗的結果是t = 2.15，p = 0.034，表明前、后測平均成績之間的差異在統(tǒng)計上是顯著，說明新的教學模式使學生CLASS總分數升高，學生物理學習態(tài)度發(fā)生了正向移動。

2. CLASS的8個維度上分數變化

如前所述，CLASS量表由8個維度構成，依次分別是1—個人興趣、2—物理與現實生活的聯系、3—一般問題的解決、4—解決問題的自信心、5—復雜問題的解決、6—意義理解、7—概念理解、8—概念應用。為了研究總分變化的原因，我們對CLASS的8個維度分數的變化做詳細研究，圖1是對照班CLASS前、后測分數在8個維度上的分數變化，8個維度的分數全部是負向移動，其中“5—復雜問題的解決”、“7—概念理解”、“8—概念應用”三個維度的變化在統(tǒng)計上最顯著。

圖2是實驗班CLASS前、后測分數在8個維度上的變化，8個維度的分數中只有“2—物理與現實生活的聯系”一個維度是負向移動，但統(tǒng)計上不顯著；其余7個維度的分數全部是正向移動，其中“1—個人興趣”、“3—一般問題解決”兩個維度的移動在統(tǒng)計上是顯著的。

四、結果討論

1.傳統(tǒng)教學方法中的問題

表2中列出CLASS 測試中的一些題目，使用傳統(tǒng)教學模式講授一個學期大學物理課程后學

生在這些題目上同意專家觀點的人數明顯減少，分數降低，直接導致學生的CLASS總分和“復雜問題的解決”、“概念理解”、“概念應用”的三個維度分數的顯著性下降。

從表2中可以看出，學生在題目1、3、22、29、36上前測得分不高，后測分數變低，數據表明：在學習課程之前大約有一半左右的學生在這些題目上不同意物理專家的觀點，存在的主要問題是：學生在學習物理時簡單記憶公式、知識點和題型，很少嘗試多角度理解物理概念，不使用物理知識解決日常生活中遇到的物理問題，知識遷移能力差，這些都是中學階段應試教育產生的結果。然而，學生進入大學，在經過一個學期傳統(tǒng)教學模式物理課程學習后，問題不僅沒有得到改善反而變得更加嚴重，到學期末的時候，存在上述問題的學生由學期初的1/2增多至2/3。

2.教學模式改革有效改善學生物理學習態(tài)度

（1）教學模式改革解決了傳統(tǒng)教學中存在的一些問題

圖3顯示了表2中的7個題目，在使用傳統(tǒng)教學模式和新的教學模式講授一個學期大學物理課程之后學生CLASS題目得分的變化。如前所述這7個題目的分數在一學期傳統(tǒng)教學模式的課程之后都是降低的；相反，使用新的教學模式一學期后學生在其中的3、13、19、22、36五個題目的后測分數與其前測分數相比是增加的；其余的兩個題目：1、29的分數仍然是下降的，但是相比傳統(tǒng)教學模式，其下降的幅度變小。數據表明：新的教學模式可以解決傳統(tǒng)教學模式中存在的大部分問題；在死記硬背物理概念和題型、機械地使用物理公式解題兩方面存在的問題，由于學生受到之前的學習經驗的影響太深，徹底改變需要更長的時間。

（2）教學模式改革促進學生物理學習態(tài)度正向發(fā)展

表3中列出CLASS測試中的一些題目和它們分數的變化，使用新的教學模式后，學生在這些題目上同意專家觀點的人數明顯增多，直接導致學生的CLASS總分和“個人興趣”、“一般問題解決”的兩個維度分數的顯著性上升。為了便于比較，表3中同時給出相應的題目在使用傳統(tǒng)教學模式教學一個學期后分數的變化。

結合圖3和表3中的數據可知，通過教學模式的改革，改善了學生對物理本質的認知和他們學習物理的方法，具體表現在三個方面：（1）學生意識到物理知識之間是存在相互關聯，學習物理時不再機械地使用公式而是深入理解概念、徹底弄清楚事物的來龍去脈。（2）學生在學習過程中不再是簡單地記憶知識，而是通過將新知與其他信息或自己已有知識相關聯，賦予新知以意義。（3）學生意識到物理與生活密切相關，認為物理知識和推理能力對日常生活有幫助，喜歡琢磨日常生活中所經歷的物理問題，深刻地理解物理規(guī)律，學習物理的興趣提高。

綜上所述：在傳統(tǒng)的教學模式中學生被動接受知識，很少考慮物理概念之間的關聯，他們在學習中死記硬背物理概念和題型、機械地使用物理公式解決問題，不會遷移，不聯系實際。新的教學模式要求自主學習和合作探究，是一個以學生為主體的啟發(fā)式、激勵式、參與式的教學模式，學生在學習物理時學生不再是簡單記憶知識，而是自己構筑知識、發(fā)現知識、轉變知識和擴展知識，從而改善了學生對物理本質的認知和他們的學習方法，促進了學生物理學習態(tài)度的正向發(fā)展。

參考文獻：

[1] D. Hammer and A. Elby（2003）， Tapping epistemological resources for learning physics， J. Learn. Sci. 12， 53.

[2] B. Hofer and P. Pintrich （1997）， The development of epistemological theories： Beliefs about knowledge and knowing and their relation to learning， Rev. Educ. Res. 67， 88.

[3] W. K. Adams， K. K. Perkins， N. S. Podolefsky， M. Dubson，N. D. Finkelstein， and C. E. Wieman （2006）， New instrument for measuring student beliefs about physics and learning physics： The Colorado Learning Attitudes about Science Survey， Phys. Rev. ST Phys. Educ. Res. 2， 010101.

[4] P.Zhang and L. Ding （2013）， Large-scale survey of Chinese precollege students epistemological beliefs about physics： A progression or a regression？ Phys. Rev. ST Phys. Educ. Res .9（1）： 010110.

[5] 張萍，涂清云，大學物理課堂互動教學模式研究——基于“教室應答系統(tǒng)”的構建[J]. 中國大學教學，2011（7）：21-23.

[責任編輯：文和平]