大學物理實驗教學中學生學習能力的研究

吳淑花，武淑清

（1.石家莊學院物理與電氣信息工程學院，河北石家莊050035；2.河北省教育科學研究所，河北石家莊050000）

大學物理實驗教學中學生學習能力的研究

吳淑花1，武淑清2

（1.石家莊學院物理與電氣信息工程學院，河北石家莊050035；2.河北省教育科學研究所，河北石家莊050000）

學習能力對于學生學習和終身發(fā)展起著非常重要的作用，大學物理實驗是培育學生學習能力的有效途徑之一.為研究石家莊學院理工科大學生物理實驗與學習能力的狀況，編制了“大學物理實驗中學生學習能力”的測查問卷，并對化學專業(yè)和軟件工程專業(yè)學生進行了測查，結(jié)果如下：學生的學習能力整體狀況達到合格水平；學生學習能力的各維度與學生性別之間不存在相關(guān)性；學生學習能力各維度與實驗成績之間不存在相關(guān)性.研究認為，傳統(tǒng)物理實驗教學與培育學習能力之間存在尖銳的矛盾，學生的學習能力沒有得到充分的發(fā)展，物理實驗教學需要改革.

學習能力；大學物理實驗；問卷調(diào)查；相關(guān)性；改革

0 引言

大學物理實驗是在教師指導下學生自主探究、自主學習、動手操作完成的實踐性課程，具有良好的創(chuàng)新教育功能，幾乎覆蓋了高等理工科院校的所有專業(yè)，常常是他們進入大學后首要接觸的實踐課，因而，大學物理實驗對培育大學生的“學習能力”具有獨到的作用.和操作息息相關(guān)的大學物理實驗，如果僅僅被理解為實驗操作那是完全錯誤的.實驗操作總是靈活多樣的，對實驗設(shè)計及其實驗中出現(xiàn)的異常狀況和誤差分析，思維的難度之大，常在預(yù)料之外.同時，實驗操作伴隨著概念、規(guī)律的抽象思維和具體思維的延續(xù)相互展開、相互影響.

1 學習能力概述

前蘇聯(lián)心理學家斯米爾諾夫?qū)Α澳芰Α钡亩x得到多數(shù)人的認可，他認為“能力”是作為成功地完成某些活動的條件的那些個性心理特征[1].這些特征具體體現(xiàn)在不同的行為之中，如在學習活動中所必備的個性心理特征就是學習能力.學生在學習過程中體現(xiàn)出來的方法、興趣、自制力等是直接影響學習效果好壞的重要因素，這正是學習能力高低的表現(xiàn).如，在實驗前有計劃地預(yù)習、查閱相關(guān)資料、設(shè)計實驗方案；實驗中選擇合適的測量儀器、研究實驗儀器的使用、設(shè)計實驗記錄表格；實驗完成后對實驗的反思與修正等等，這一系列過程綜合運用了動作、形象、直覺的各種思維，是學生學習能力在實驗中的具體體現(xiàn).

作為各項能力的基礎(chǔ)，學習能力有多個基本定義，從中提煉出“學習能力”的4個基本維度：求知欲、自學能力、收集信息能力、系統(tǒng)思考能力[2].依據(jù)這4個維度，分析大學生在實驗活動中學習能力的具體表現(xiàn)，見表1.

為了深入了解學生學習能力的狀況，結(jié)合大學物理實驗教學的過程，編制了學習能力的測查問卷，通過問卷測查，探討以下3個問題：1）學生學習能力的整體狀況；2）學生學習能力的各維度與學生性別之間的相關(guān)性；3）學生學習能力的各維度與實驗成績和大學物理成績之間的相關(guān)性.

表1 在大學物理實驗中學生行為表現(xiàn)舉例

2 研究方法

2.1 問卷設(shè)計

利用筆者任該專業(yè)大學物理及實驗課的便利條件，充分觀察學生在實驗中學習能力的種種表現(xiàn)，了解學生的實驗思維狀況，尤其是學生遇到疑難、困惑時的行為表現(xiàn).研究期間結(jié)合大學物理理論課程的學習情況，以訪談的形式向?qū)W生了解學習能力的各方面的情況，并詳細記載觀察和訪談記錄.在做好上述工作的基礎(chǔ)上，編制了“大學生物理實驗與學習能力研究”的調(diào)查問卷.為了避免學生刻意得高分，問卷選項打亂了按成績高低排列的次序.問卷共30道選擇題，采用3等級評分.問卷內(nèi)容包括求知欲、自學能力、收集信息能力、系統(tǒng)思考能力共4個維度[3，4]，其中求知欲有10道題，滿分為50分；自主學習能力有8道題，滿分為40分；收集信息能力有5道題，滿分為25分；系統(tǒng)思考能力有7道題，滿分為35分.

2.2 測查對象

石家莊學院化學專業(yè)2014級學生，共37人（用N1表示），軟件工程專業(yè)2015級學生，共71人（用N2表示）.他們的大學物理成績（包括已有的實驗成績）全部及格，以確保學生的知識基礎(chǔ)沒有太大的差異.最后對測查結(jié)果用SPSS 8.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析.

表2 化學專業(yè)、軟件工程專業(yè)學生學習能力4個維度的均數(shù)、標準差

表3 化學專業(yè)、軟件工程專業(yè)各維度相關(guān)矩陣

3 測查結(jié)果

化學專業(yè)、軟件工程專業(yè)學生學習能力4個維度的均數(shù)、標準差如表2所示，化學專業(yè)、軟件工程專業(yè)各維度相關(guān)矩陣如表3所示.由表3可知，化學專業(yè)學生和軟件工程專業(yè)的學生在各自維度之間存在顯著相關(guān)（P＜0.05），表明這4項相互之間聯(lián)系密切，同時也說明問卷設(shè)計基本合理.由表2知化學專業(yè)學生各維度的平均分分別為：求知欲3.38、自主學習能力3.56、收集信息能力3.48、系統(tǒng)思考能力3.39，即化學專業(yè)學生自主學習能力平均分最高，求知欲平均分最低；相對各維度的滿分情況，系統(tǒng)思考能力的標準差最大.軟件工程專業(yè)學生各維度的平均分分別為：求知欲3.55、自主學習能力3.77、收集信息能力3.54、系統(tǒng)思考能力3.77，即軟件工程專業(yè)學生自主學習能力、系統(tǒng)思考能力平均分最高，求知欲平均分處于中等水平，收集信息能力平均分最低；相對各維度的滿分情況，系統(tǒng)思考能力的標準差仍然是最大的.說明無論是化學專業(yè)還是軟件工程專業(yè)，學生在系統(tǒng)思考能力方面存在著較大的差異.

大學物理成績、實驗成績與學習能力及各維度的相關(guān)性矩陣如表4所示.由表4可知化學專業(yè)、軟件工程專業(yè)學生各自實驗成績、大學物理成績都與求知欲、自學能力、收集信息能力、系統(tǒng)思考能力以及學習能力總分之間不存在顯著的相關(guān)（P＞0.05）.化學專業(yè)、軟件工程專業(yè)學生的大學物理成績與實驗成績之間都存在顯著相關(guān).

對學生進行性別差異比較（表5）發(fā)現(xiàn)，這兩個專業(yè)的男生與女生在學習能力水平上不存在顯著性差異（P＞0.05）.

表4 大學物理成績、實驗成績與學習能力及各維度的相關(guān)性矩陣

表5 化學專業(yè)、軟件工程專業(yè)性別差異變量t檢驗結(jié)果

4 結(jié)果分析與思考

從問卷調(diào)查的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，化學專業(yè)2014級學生、軟件工程專業(yè)2015級學生總體上都達到了中等偏上水平，每題的分值為5分、3分、1分三個等次，從表2中的均數(shù)看出，平均分都在3分以上.表明大學生對于物理實驗的學習能力還是達到了不錯的水平.從實驗成績與期末成績之間的相關(guān)性之間的關(guān)系來看，實驗成績與大學物理成績呈顯著正相關(guān)，說明學生的學習狀態(tài)是一致的，教師對于學生實驗與期末成績評價的模式是相似的.化學專業(yè)的學習能力與軟件工程專業(yè)差異不顯著，說明專業(yè)與學習能力差異不大；這兩個專業(yè)的女生和男生在學習能力的各方面差異不大，說明大學生學習能力與性別無關(guān).

但是，從實驗成績、大學物理成績與各維度、問卷總分之間的關(guān)系來看，實驗成績、大學物理成績與求知欲、自學能力、收集信息能力、系統(tǒng)思考能力以及問卷總分之間不存在顯著性相關(guān)（P＞0.05）.這個結(jié)果大大出乎意料.對此，在問卷的編制、學生的學習習慣和學習方式、成績的評價方式及實驗教學現(xiàn)狀等方面作了進一步的探討和思考.

4.1 調(diào)查問卷

雖然在答問卷前對學生做了動員工作，但是問卷調(diào)查中存在極個別學生不按實際情況填寫.此次問卷調(diào)查是以新課標理念為標準編制而成的，問卷設(shè)計的行為表現(xiàn)大大超前于在校學生的學習現(xiàn)狀，具體分析在下節(jié)中體現(xiàn)出來.

4.2 物理實驗教學

傳統(tǒng)物理實驗教學與培育學習能力之間存在尖銳的矛盾，沒有充分發(fā)揮大學物理實驗對培育大學生的“學習能力”的功能，學生的學習能力沒有得到長足的發(fā)展.

第一，對物理實驗教學不夠重視，實驗內(nèi)容不能與現(xiàn)代技術(shù)相聯(lián)系.部分高校對物理實驗教學不夠重視，實驗內(nèi)容大同小異，很多都是經(jīng)典物理學內(nèi)容，與當今飛速發(fā)展的新科技嚴重脫軌.學生對大學物理實驗課提不起興趣[5].要改變這種狀況，首先要做的是實驗教程的更新.可以從下面兩個方面展開：1）把物理學的新科技、新成果引入教材中去，讓學生更加了解物理實驗在現(xiàn)代生活中的重要性，加強學生學習物理的興趣；2）根據(jù)中國素質(zhì)教育的要求，依據(jù)新課標理念，調(diào)整實驗?zāi)繕?，做到以學生為主體，把培養(yǎng)學生的學習能力、創(chuàng)新能力放在首位.

第二，實驗教學方式過于呆板，教學材料過于詳盡.一般學生聽教師講解后再一步步按規(guī)定做，學生在實驗前已經(jīng)知道了實驗的現(xiàn)象和結(jié)果，這樣既不能引起學生好奇心和興趣，也不能鍛煉學生的能力[6].另外，追求“升學率”教學思想嚴重，這種思想蔓延至大學以致影響到大學的教育.被動的學習導致學生善于死記硬背，不求甚解，削弱了學習者的好奇心和探究力.所以成績好并不等同于學習能力強[7].改革實驗教學模式勢在必行.具體方法有：要求學生課前預(yù)習，師生共同設(shè)計改進的實驗，鼓勵每位同學都提出自己的想法并實施于行動；通過學生自己查閱資料，設(shè)計實驗內(nèi)容，鼓勵學生大膽創(chuàng)新；重視學生在實驗操作中的合作和分享.教師對學生不懂的地方進行耐心引導交流，重視學生對實驗結(jié)果的分析與思考，這樣既調(diào)動了學生的學習積極性，又培養(yǎng)了學生的學習能力、創(chuàng)新思維、動手能力[8].

第三，師資力量不夠雄厚.在很多高校里，專門從事物理實驗教學的教師比較少，大部分都是理論課教師，教學工作不夠系統(tǒng).要改變這種狀況，首先要更新教師觀念，提高實驗教師的地位.物理實驗教學能否轉(zhuǎn)型成功與物理實驗教師的態(tài)度看法密切相關(guān)，只有教師對物理實驗足夠正視，積極改進教育理念，更新教育方法，這樣才能培養(yǎng)出符合國家需要的高素質(zhì)的人才[9].

4.3 評價類型和方式

物理實驗教學評估方式不夠合理.一般實驗成績由學生做實驗的表現(xiàn)和實驗報告給出，實驗評估模式過于單一，忽略了學生的多元表現(xiàn).物理實驗教學評價的基本類型有：試卷型、操作型、試卷和操作結(jié)合型.評價方式有：筆試部分和操作部分.筆試部分主要考查實驗的原理、方法、步驟、操作規(guī)程、設(shè)計思想、誤差分析等；操作部分主要考查學生的觀察技能和操作技能[10].試題類型和考查方法可以靈活多變.總之，關(guān)于物理實驗的評價最好采用多種形式相結(jié)合，以便對學生的深刻性、靈活性、敏捷性、批判性和獨創(chuàng)性等做出全面的評判.

5 結(jié)論

上述是對問卷測查結(jié)果的分析與思考.這次只測查了石家莊學院理工科兩個專業(yè)109名學生，難免具有一定的局限性，希望以上進行的統(tǒng)計和分析，能幫助到深入研究大學物理實驗教學以及大學生學習能力的研究，同時也希望該研究能從大學物理實驗教學的角度上豐富學生學習能力的內(nèi)容.

[1]孟昭蘭.普通心理學[M].北京：北京大學出版社，1994.

[2]學習能力[EB/OL].[2016-08-01].http://baike.sogou.com/v67638983.htm.

[3]王震，王雙維，金紅.普通物理實驗教學中學生自我監(jiān)控學習能力的研究[J].實驗室研究與探索，2004，23（4）：10-13.

[4]姜兆波.高職學生自主學習能力培養(yǎng)研究[D].山東：山東師范大學，2007.

[5]楊可軍.大學物理設(shè)計性實驗教學研究[D].湖北：華中師范大學，2006.

[6]韓紅梅.學生創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)與大學生物理實驗教學[J].重慶工學院學報，2006，20（8）：175-177.

[7]周軍鐵.大學生學習能力培養(yǎng)存在的問題與對策研究[D].湖南：湖南農(nóng)業(yè)大學，2007.

[8]賀承德.談更新物理實驗教學觀念[J].實驗教學與儀器，2000，（8）：11-12.

[9]李靖.物理實驗教學改革探析[J].平原大學學報，2000，17（3）：107-108.

[10]張德啟，李新鄉(xiāng)，陶洪，等.物理實驗教學研究[M].北京：科學出版社，2005.

（責任編輯 鈕效鹍）

On Learning Ability in College Physics Experiment

WU Shu-Hua1,WU Shu-Qing2
(1.School of Physics&Electrical Information Engineering,Shijiazhuang University,Shijiazhuang,Hebei 050035,China; 2.Hebei Institute of Education Science,Shijiazhuang,Hebei 050000,China)

Learning ability is one of the key factors for students’learning and lifelong development, and the college physics experiment is one of the effective ways to cultivate students’learning ability.To collect the information about the college physics experiment and learning ability at Shijiazhuang University, a questionnaire of students’learning ability is conducted,and chemistry and software engineering students are also examined.As results show,first,the learning ability of students entirely reaches the qualified level;second,there is no pertinence of every dimension about the students’learning ability with gender; third,there is no correlation between each dimension and students’ability and experimental results.Accordingly,there are sharp contradictions between traditional physics experiment teaching and learning ability cultivating.Their learning ability has not been fully developed,the need for reform in physics experiment teaching is necessary.

learning ability;college physics experiment;questionnaire survey;correlation;reform

O4

A

1673-1972（2016）06-0155-06

2016-08-19

石家莊學院2014年度教學改革研究（JGXM-201423A）

吳淑花（1968-），女，河北石家莊人，副教授，主要從事物理教育研究.