中學生物理非正式情境教學初探

杜欣 史永悅 楊玉平

摘 要 科技館中蘊含著大量的課程資源，非正式情境教學可以成為學校傳統(tǒng)教學的有效補充，館內展品的精彩效果和互動性會對學生的物理學習起到意想不到的效果，能夠充分調動青少年的自我探究興趣，從而將知識與生活聯(lián)系起來，在掌握了基礎知識、基本技能后真正得到基本能力的提升。本文采用問卷調查法、訪談法初步研究了目前北京市中學物理實驗課程的情況以及學生的情感態(tài)度，調研了學生對于物理非正式情境教學的學習態(tài)度，并對中國科技館內的展品與北京市初中物理課程內容作了對應。

關鍵詞 科技館 物理實驗 非正式情境教學

我國基礎教育新課程改革中提出了三維培養(yǎng)目標，知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等課程要素[1]。但正式課堂背景下的物理教育，由于缺乏課程資源的開發(fā)利用，在實施中存在著實驗硬件不夠、課時緊張等諸多的問題。因此，發(fā)生在教室及學校以外物理環(huán)境或互聯(lián)網(wǎng)虛擬環(huán)境的非正式學習，如場館學習（博物館、科技館、動物園、植物園等）、日常生活學習（看電視、發(fā)展個人興趣、讀書、購物等）和課外小組學習（科技活動小組等）等，成為延伸科學素質教育的重要途徑[2]。研究結果表明非正式科學學習對激發(fā)和維持中小學生學習科學的興趣和習慣具有深遠影響。

目前，美國有88%的自然科學博物館提供“K—12”教育項目，為學生提供豐富而多樣化的科學教育資源[3]。為了適應新時期對于科技人才的需要，我國也興建了許多博物館、科技館等科技場所，蘊藏著豐富的物理課程資源，充分體現(xiàn)了新課標中三維目標要求。對比西方發(fā)達國家，我國對科技館等校外科學課程資源的重視程度不高，未能充分地把館內的展品與初、高中的課程資源對應起來，未能很好地利用科技館等資源配合學校的課程來進行教學。中學教師即使有對科技館資源的利用，也往往局限在參觀、考察等一些簡單的方式，沒有將課程教學與科技館資源深入有效地結合。因此，北京市2015年的中考說明[4]中增加了科普閱讀題，而科普閱讀參考樣題題材源于博物館、科技館等科技場所，再次說明了科技館中有大量的科學課程資源有待我們去開發(fā)。

本研究以中國科技館為例，北京市初中生為研究對象，從其基本的科學觀、學校課程設置、科技館課程學習態(tài)度三個方面對其非正式物理情境教學進行實證調研，研究北京地區(qū)義務教育階段物理課程內容與科技館展品內容的對應關系，尋求科技館教育與學校教學相結合的最佳途徑，以期對學校利用科技館資源進行課程資源開發(fā)，開展物理非正式情境教育提供借鑒。

一、過程和方法

表1 問卷的調查維度

我們在寒假期間前往中國科技館，隨機選取參觀的北京市中學生50名發(fā)放問卷（問卷的調查維度見表1 ），獲得有效問卷50份，進行預實驗，使用SPSS19.0進行信度檢驗，問卷總體結構信度Cronbachα系數(shù)為0.786。內容效度檢驗的統(tǒng)計分析采用單項與總和相關分析法獲得評價結果，即計算每個題項得分與總分的相關系數(shù)，經檢驗題目具有較好的描述性。隨后對數(shù)據(jù)進行KMO檢驗，得到結果為0.715，說明變量比較適合做因子分析。結果劃分為四個維度解釋率為66.1%，前三個維度與問卷設計相一致，第四個維度的方差貢獻率較小且變量較少，但仍具有一定的參考價值。根據(jù)結果對問卷進行了一定的修正，保證了問卷本身的信度與效度。隨后再次前往中國科技館進行了調查共發(fā)放問卷220份，回收有效問卷200份。

二、調查結果分析

1.參與校外非正式科學學習情況

調查顯示，中學生參與度較多的還是圖書館、書店、科普讀物等傳統(tǒng)紙質媒介材料的學習，而經常和有時參與校外科技場館學習的學生明顯低于前者，只能達到60%?？梢钥闯龈鞣N科技場館、科普場所的利用率較低，仍然具有較大的開發(fā)空間。76%的學生會經常讀或有時主動閱讀科普讀物，說明學生對于科普知識的求知欲非常強。16%的學生節(jié)假日會經常去博物館、科技館等學習場所，42%的學生有時會去，表明非正式情境的學習并沒有成為一種常態(tài)，這種非正式情境學習的地位還有待提升。這與社會和學校的重視程度，老師的課程開發(fā)能力密不可分。問卷題目分析顯示在遇到感興趣的科學問題時，30%的學生會請教老師或家長，54%的學生會自己查閱相關資料以深入了解，14%的學生會跟朋友或同齡人一起商量。這表明學生的探究興趣都很濃厚，正式或非正式的科學課程資源如果能合理設置，教師再加以引導一定會對學生的科學課程學習起到良好的促進作用。

在性別差異上，如圖1所示，男生相比較女生更樂意接受非正式科學學習，尤其體現(xiàn)在經常參觀博物館、科技館等科技場所，閱讀科普讀物上分別高出了8.2%和16.6%。而女生則更愿意去動物園、植物園、海洋館等科普類場館。

2.科技館課程學習態(tài)度方面

調查顯示，在科技館課程學習態(tài)度方面，學生對科技館這種非正式情境教學都表現(xiàn)出了極大的興趣，如圖2所示。多數(shù)人表示科技館中的展品多富含物理知識，且展示形式多樣，可從中體驗到課堂內無法達到的探究過程和研究方法。如圖3所示，46%學生表示對去科技館、博物館等科技場所上物理實踐課程非常感興趣，48%學生表示比較感興趣，可見學生對于這種物理非正式情境教學的接受度非常高。但是，目前只有16%的學生會經常參觀科技館，42%的學生偶爾會參觀，而40%的學生不常參觀。這說明了非正式情境教學的缺失，科技館內的展品，沒有與中學的課程教育相結合，學生的偶爾參觀只是當作了一次有趣的科學體驗，很多時候只是走馬觀花的玩一圈，沒能很好的利用科技館內的資源。學校方面，雖然也有一些學校有意識地將科技館資源納入本校課程或假期作業(yè)中，如調查中了解到北京市東直門中學印發(fā)了參觀手冊要求學生寫出特定項目的實驗現(xiàn)象和結論；北京石油附中要求學生參觀拍照，做成PPT開學分享等。但是沒有進行校外科技館非正式情境教育資源的開發(fā)，學生在科技館內自學或與同學交流學習時，沒有緊張和約束感，學習主動性無法調動起來，往往是漫無目的的參觀。為此，我們可以借鑒我國臺灣省博物館與學校合作的一種方式，利用“學習單[4]”作為教學的輔助工具組織學生在科技館內的課程，能起到激發(fā)興趣、引導學習、學法指導和拓展視野的作用。

圖2 中學生科技館課程學習態(tài)度情況

圖3 科技館物理實踐課程參與情況

3.校內科技活動及物理實驗現(xiàn)狀

我們從教學方法、實驗方式、課程感受三個二級指標來研究目前學生對物理課程的感受以及物理課堂演示實驗情況。如圖4所示，有38%的學生對物理課程非常熱愛，感到學習輕松；52%的學生感到一般，8%的學生感到吃力；近一半的學生并沒有被這門課程所吸引。如何激發(fā)學生的學習興趣？物理的非正式情境教學課程能提供豐富的物理課程資源和精彩的演示效果，成為提高學習興趣的很好補充。

在強調探究式教學、發(fā)現(xiàn)式教學、研究性學習的新課程改革的環(huán)境下，實驗在中學物理教學中占據(jù)著舉足輕重的地位。然而，由于升學壓力，大量的物理規(guī)律和物理公式的機械記憶、題海戰(zhàn)術代替了新奇有趣的物理實驗，物理教學缺失了應有的學科特征。所以本問卷設置了一組實驗方式的題目，以期能夠了解目前中學的實驗現(xiàn)狀和學生喜歡的物理課程實驗方式。調研結果顯示，60%的學生希望能夠去學校的實驗室親自做實驗，只有16%的學生希望看老師做演示實驗。說明學生對于這些有趣的物理實驗很感興趣，期待能夠親自實踐。然而由于學時安排、課程設置以及地區(qū)的差異，不可能做到每一個實驗都能讓學生親自參與。因此，對于實驗感興趣，期待進一步研究的同學，非正式情境教學就會成為一個很好的補充。目前，不少科技館配備了中小學實驗設備，鼓勵教師帶著中小學生去參觀、實驗、親身體驗科學原理。但是，74%的學校沒有建立校外的科技活動基地，說明現(xiàn)階段北京市初高中對于校外課程資源的開發(fā)還有待提高。

4.發(fā)明制作與科技創(chuàng)新性活動參與情況

由因子分析結果可知，第四維度為發(fā)明制作與科技創(chuàng)新性活動，是初始問卷設計結構沒有考慮到的，涉及的題項較少，方差貢獻率較低，但仍有一定的參考價值。如圖5所示，只有8%的學生進行過一些小制作和小發(fā)明的創(chuàng)作，說明校內的正式科學教育缺少實踐環(huán)節(jié)，使得學生的創(chuàng)新性降低，不能在親自動手實踐中體會科學的樂趣。調查結果還顯示在正式課堂教學中只有44%的老師會在課堂中滲透最新的科技發(fā)展信息。

5.問卷中各維度的分析

（1）各維度相關分析

我們采用將量表中各維度的總分相加，利用Pearson相關系數(shù)假設檢驗比較各維度總分與量表總分的相關性。得到各維度分量表與總量表在0.01水平上顯著相關，各維度間在0.05水平上顯著相關。說明校內的發(fā)明制作與科技創(chuàng)新性活動開展的豐富與否會影響到學生的物理課堂以及物理實驗的興趣，從而影響到學生的科學觀。長此下去會造成學生與校外科技場館的距離感和陌生感。所以物理非正式情境教學課程資源的開發(fā)和館校結合將有力的解決這一難題。

（2）差異性的量化比較

主要研究了不同性別的學生在每個維度上是否有差異性的認識，利用獨立樣本T檢驗，得出不同性別的學生在參與校外非正式科學學習、科技館課程學習態(tài)度、校內科技活動及課堂實驗、發(fā)明制作與科學創(chuàng)新性活動參與方面無顯著性差異。

6.科技館資源與物理課程內容對應

科技館中的資源契合了課程目標對于知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀三維目標的需求[5]?？梢园l(fā)現(xiàn)科技館內的教學雖然是非正規(guī)和非系統(tǒng)性的，但突出的是學生在學習過程中的體驗性和互動性，重視思維的啟發(fā)和興趣的培養(yǎng)，充分體現(xiàn)了新課標所要求的培養(yǎng)科學素養(yǎng)，重視學習的探究過程?？萍拣^中的展品多富含物理知識，為了能更好地設計參觀單等物理非正式情境課程資源?，F(xiàn)將中國科技館中的部分展品與中學物理課標[5]中的科學內容做部分對應，將科技館的物理資源進行梳理（見表2），以便更好地開發(fā)課程資源。

科技館作為非正式教育機構，與學校課堂教學相比擁有更加自主的學習氛圍，學生可以在比較輕松的氛圍中受到科學知識的熏陶。通過問卷調查和訪談，學生對物理非正式情境教學表現(xiàn)出很大的興趣，而目前學校的物理實驗教學現(xiàn)狀與學生濃厚的興趣和期望還有著比較大的差異。而科技館中的展品多與實際生活相聯(lián)系，學生可以通過動手親自操作和現(xiàn)場體驗，增加學習的樂趣，互動性強，可以充分調動青少年學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，這是學校課堂教學所不能替代的。所以開發(fā)利用科技館中豐富的資源，挖掘物理非正式情境教學資源對于補充校內課程資源的缺乏，促進課程的順利具有重要的意義。

參考文獻

[1] 教育部.全日制普通高級中學物理課程標準[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2] 張寶輝.非正式科學學習研究的最新進展及對我國科學教育的啟示[J].全球教育展望，2010（9）.

[3] 劉嵩萍.科技館物理課程資源開發(fā)利用研究[D].重慶：西南大學，2014.

[4] 李君.博物館課程資源的開發(fā)與利用研究[D].長春：東北師范大學，2012.

[5] 教育部.義務教育物理課程標準[S].北京：人民教育出版社，2011.

[作者：杜欣（1989-），男，陜西西安人，中央民族大學理學院在讀碩士研究生；史永悅（1989-），女，山東德州人，中央民族大學理學院在讀碩士研究生；楊玉平（1976-），女，山東德州人，中央民族大學理學院副教授，博士，碩士生導師。]

【責任編輯 楊 子】