新疆兵團(tuán)地區(qū)物理實(shí)驗(yàn)課現(xiàn)存教學(xué)問(wèn)題的調(diào)查研究

王羽沙 侯娟 曹海賓 師凱倫

摘 要：本文對(duì)石河子市一所中學(xué)高一年級(jí)學(xué)生關(guān)于“實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)，分析總結(jié)了本地區(qū)探究式教學(xué)模式下現(xiàn)存的實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題，并利用“翻轉(zhuǎn)課堂”的特有優(yōu)勢(shì)提出解決問(wèn)題的建議。希望能有效利用“翻轉(zhuǎn)課堂”幫助學(xué)生提高自學(xué)效率，以期從不同維度實(shí)現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展，并對(duì)一線教師優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有借鑒作用。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂；調(diào)查研究

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）9-0046-4

1 引 言

物理學(xué)科中實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)研究的基礎(chǔ)，也是物理教學(xué)的基礎(chǔ)、手段和重要內(nèi)容，更是實(shí)施科學(xué)教育的重要途徑[1]。物理課程標(biāo)準(zhǔn)就對(duì)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)提出了更高的要求，它要求學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的同時(shí)還要通過(guò)參與實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程和體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究方法逐步形成解決實(shí)際問(wèn)題的能力及科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感?；诖?，筆者主要對(duì)石河子市某中學(xué)“實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的物理實(shí)驗(yàn)課堂中學(xué)生不同層次能力的發(fā)展情況進(jìn)行調(diào)查研究。

2 基于實(shí)驗(yàn)課的現(xiàn)狀調(diào)查

2.1 研究對(duì)象

本研究在石河子市一所中學(xué)進(jìn)行，該中學(xué)在新疆兵團(tuán)學(xué)校排名處于中游，因此調(diào)查結(jié)果具有一定的參考意義。此次調(diào)查共對(duì)高一年級(jí)92名學(xué)生抽樣調(diào)查并發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷。為盡可能真實(shí)地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，此次調(diào)查問(wèn)卷在學(xué)生完成知識(shí)鞏固環(huán)節(jié)后及時(shí)發(fā)放，表明匿名調(diào)查，并對(duì)高一年級(jí)兩位骨干物理教師和其他三位物理任課教師進(jìn)行訪談。

2.2 研究方法

調(diào)查問(wèn)卷是筆者自制，主要針對(duì)“實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)課程學(xué)生的理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)態(tài)度進(jìn)行調(diào)研。共10道題目，1～5、6～7、8～10分別從“知識(shí)與技能”“過(guò)程與方法”“情感、態(tài)度與價(jià)值觀”三個(gè)維度來(lái)了解學(xué)生不同層面的發(fā)展情況。本次調(diào)查共發(fā)放92份問(wèn)卷，有效收回87份。

對(duì)教師的訪談共有兩個(gè)問(wèn)題：（1）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的時(shí)間分配及緣由。（2）是否了解“翻轉(zhuǎn)課堂”？若對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化，是否愿意進(jìn)行此種教學(xué)模式嘗試？

3 研究結(jié)果分析

3.1 調(diào)查問(wèn)卷的結(jié)果分析

3.1.1 對(duì)知識(shí)與技能的分析

知識(shí)技能調(diào)查如表1所示。根據(jù)調(diào)查問(wèn)卷，針對(duì)學(xué)生對(duì)知識(shí)技能的五道題的回答情況進(jìn)行了分析。

對(duì)圖1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析可以得出：56%以上的學(xué)生對(duì)本節(jié)課程采用的“控制變量法”、實(shí)驗(yàn)儀器的選擇以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用的“化曲為直”的實(shí)驗(yàn)方法存在理解上的誤區(qū)；40%的學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)“平衡摩擦力”的次數(shù)沒(méi)有準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)；最為突出的是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)源的分析并不充分和深入，錯(cuò)誤率高達(dá)71%。

由此可見(jiàn)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課理論知識(shí)的掌握還存在較大的問(wèn)題。對(duì)于實(shí)驗(yàn)方法僅僅是表面記憶，并不能完成類比遷移；在選擇測(cè)量力的實(shí)驗(yàn)儀器方面不能從原理上理解和分析認(rèn)識(shí)；關(guān)于 “平衡摩擦力”的準(zhǔn)備工作，不能準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)其目的，同時(shí)難以運(yùn)用理論分析指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)具體操作。由此可見(jiàn)，即便學(xué)生完成課后鞏固環(huán)節(jié)，依舊對(duì)理論知識(shí)掌握得不牢固。

3.1.2 對(duì)過(guò)程與方法的分析

在此維度下筆者分別對(duì)學(xué)生是否有時(shí)間與教師、小組成員討論交流及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中角色的擔(dān)任兩方面進(jìn)行了調(diào)查。

對(duì)圖2進(jìn)行分析，83%的學(xué)生認(rèn)為很少有時(shí)間進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，其中23%的學(xué)生認(rèn)為課堂幾乎沒(méi)有時(shí)間與教師、同伴交流學(xué)習(xí)?？梢?jiàn)，探究式實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)模式下，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神等非知識(shí)技能的訓(xùn)練，也難以充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課程引導(dǎo)學(xué)生參與科學(xué)探究的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

對(duì)圖3進(jìn)行分析，小組成員都有自己明確的角色，任務(wù)也被均勻分配，學(xué)生都能積極地參與實(shí)驗(yàn)。在這種良好的角色分配下，教師應(yīng)尋求新的教學(xué)模式為課堂互動(dòng)和科學(xué)探究提供時(shí)間上的支持，圍繞“立德樹(shù)人”的根本任務(wù)，進(jìn)一步提高學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。

3.1.3 對(duì)情感、態(tài)度與價(jià)值觀的分析（如表2）

通過(guò)分析數(shù)據(jù)，一半以上的學(xué)生認(rèn)為操作過(guò)程中不需要控制砝碼不掉落；47.1%的學(xué)生為保證數(shù)據(jù)的合理性會(huì)人為刪添、改動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；78.1%的學(xué)生都表現(xiàn)出喜歡并且愿意參與實(shí)驗(yàn)課堂。由此反映出，大部分學(xué)生愛(ài)護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器、尊重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的意識(shí)較為淡?。煌瑫r(shí)，絕大多數(shù)學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)課表現(xiàn)出極高的興趣，基于此教學(xué)中教師應(yīng)該充分利用學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課的積極情感，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的情感、態(tài)度與價(jià)值觀[2]。

3.2 訪談的結(jié)果分析

對(duì)于訪談問(wèn)題（1）：

兩位骨干教師會(huì)為知識(shí)講解環(huán)節(jié)分配30分鐘，小組操作、合作討論、處理問(wèn)題等環(huán)節(jié)共分配15分鐘。主要考慮到理論知識(shí)部分重難點(diǎn)較多，學(xué)生課前自主預(yù)習(xí)的效果不理想，因此重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)技能的掌握；其他三位任課教師分配課堂環(huán)節(jié)大致相同，知識(shí)講解、小組操作、合作討論、處理問(wèn)題各環(huán)節(jié)所占用的時(shí)間比例為35%，20%，25%，20%。主要考慮到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生不同能力發(fā)展的必要性，因此會(huì)比較均勻地分配課堂時(shí)間。

對(duì)于訪談問(wèn)題（2）：

部分教師對(duì)于“翻轉(zhuǎn)課堂”不太了解，通過(guò)筆者對(duì)“翻轉(zhuǎn)課堂”的介紹，所有的物理教師都對(duì)“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)抱有積極的態(tài)度并且表示愿意在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中進(jìn)行“翻轉(zhuǎn)課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的嘗試。

根據(jù)訪談問(wèn)題可知，由于學(xué)生學(xué)習(xí)起點(diǎn)和教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的差異，教師對(duì)于課堂各個(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)間分配不同，但所有的教師都會(huì)不同程度地壓縮部分教學(xué)環(huán)節(jié)的時(shí)間，這也是影響學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理、方法、儀器等理論知識(shí)、參與科學(xué)探究、形成科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀的主要因素；同時(shí)，教師也在積極尋求改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法，并愿意將“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式作為優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略進(jìn)行教學(xué)嘗試。

4 調(diào)查結(jié)果反映的實(shí)驗(yàn)教學(xué)困境

依據(jù)調(diào)查結(jié)果和訪談問(wèn)題，筆者歸納總結(jié)出物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在以下三點(diǎn)問(wèn)題：

1.由于高中物理知識(shí)難度的增加，學(xué)生課前難以內(nèi)化理論知識(shí)，導(dǎo)致自主預(yù)習(xí)效果不理想。

2.課堂師生互動(dòng)、生生互動(dòng)不夠，教師很難對(duì)學(xué)生存在的問(wèn)題進(jìn)行個(gè)性化的教學(xué)。

3.探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生“知識(shí)技能”的培養(yǎng)，忽視了對(duì)“情感、態(tài)度與價(jià)值觀”等過(guò)程性目標(biāo)的滲透。

5 解決物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)困境的對(duì)策

近些年，隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的高速發(fā)展，以視頻為載體的高效教學(xué)模式——“翻轉(zhuǎn)課堂”在我國(guó)應(yīng)運(yùn)而生。它是運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，將課堂傳輸知識(shí)的環(huán)節(jié)放在課前完成，課堂上學(xué)生進(jìn)行知識(shí)內(nèi)化的新型教學(xué)模式[3]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)困境及訪談（2），筆者結(jié)合“翻轉(zhuǎn)課堂”特有的優(yōu)勢(shì)提出了解決物理實(shí)驗(yàn)課堂現(xiàn)存教學(xué)問(wèn)題的三點(diǎn)建議。

5.1 應(yīng)用“翻轉(zhuǎn)課堂”輔助學(xué)生高效地進(jìn)行課外學(xué)習(xí)

“翻轉(zhuǎn)課堂”要求教師將視頻課程共享在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，教師利用這一技術(shù)通過(guò)專業(yè)的講解輔助學(xué)生解決課外自主學(xué)習(xí)過(guò)程遇到的知識(shí)上的障礙，并且改善學(xué)生在課外學(xué)習(xí)中突然有疑惑卻抑制住大腦的沖動(dòng)將問(wèn)題放置的現(xiàn)狀。例如，關(guān)于此次實(shí)驗(yàn)平衡摩擦力次數(shù)的問(wèn)題，學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)很難深入剖析其根本原因，教師可將該部分內(nèi)容錄制成視頻課程，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享引導(dǎo)學(xué)生對(duì)斜面小車受力分析，得出Gsinθ=u·G·cosθ，進(jìn)而輔助學(xué)生明確摩擦力的平衡次數(shù)只與夾角和摩擦因數(shù)有關(guān)，而與質(zhì)量無(wú)關(guān)，因此實(shí)驗(yàn)前只需平衡一次摩擦力。及時(shí)解決學(xué)生存在的問(wèn)題幫助學(xué)生在課外發(fā)生頓悟，進(jìn)而解決傳統(tǒng)教學(xué)模式下存在的問(wèn)題1，使學(xué)生的課外學(xué)習(xí)高效化，同時(shí)為課堂合作學(xué)習(xí)提供時(shí)間支持。

5.2 應(yīng)用“翻轉(zhuǎn)課堂”輔助教師個(gè)性教學(xué)

學(xué)生高效的預(yù)習(xí)使得課內(nèi)教師有時(shí)間和精力針對(duì)不同學(xué)生存在的問(wèn)題提供Just-in-time個(gè)性教學(xué)，對(duì)不同學(xué)生存在的具體問(wèn)題進(jìn)行指導(dǎo)分析。例如，關(guān)于紙帶上點(diǎn)分布不均勻的可能原因、判斷平衡摩擦力是否到位等問(wèn)題，更有效地實(shí)現(xiàn)了課內(nèi)個(gè)性化、有針對(duì)性的教學(xué)，解決傳統(tǒng)教學(xué)存在的問(wèn)題2。為實(shí)驗(yàn)課堂增添了師生、生生間的互動(dòng)，也為構(gòu)建新型的師生關(guān)系、小組間交流觀點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)使不同的認(rèn)知發(fā)生互相碰撞提供可能[3]。

5.3 應(yīng)用“翻轉(zhuǎn)課堂”輔助教學(xué)實(shí)現(xiàn)過(guò)程目標(biāo)

“翻轉(zhuǎn)課堂”模式下學(xué)生課外完成知識(shí)傳輸，這種教學(xué)環(huán)節(jié)的反轉(zhuǎn)為課內(nèi)教師培養(yǎng)學(xué)生的情感、態(tài)度、價(jià)值觀提供了條件。例如，學(xué)習(xí)電學(xué)部分課堂上教師有更多的時(shí)間和空間組織學(xué)生探討生活中關(guān)于安全用電和節(jié)約用電的相關(guān)物理知識(shí)，理解STSE四要素的相互關(guān)系并且形成可持續(xù)發(fā)展與保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，真正實(shí)現(xiàn)從物理走向生活。在加強(qiáng)合作學(xué)習(xí)、培養(yǎng)發(fā)散思維的同時(shí)強(qiáng)化了對(duì)過(guò)程性目標(biāo)的關(guān)注，把重點(diǎn)從對(duì)意義、概念的理解轉(zhuǎn)移到探究過(guò)程學(xué)習(xí)的完善性方面。進(jìn)而有效解決問(wèn)題3。

6 總 結(jié)

中學(xué)物理教學(xué)中強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)、克服實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)存的困難和提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果格外重要[4]。“翻轉(zhuǎn)課堂”特有的優(yōu)勢(shì)在一定程度上彌補(bǔ)了探究式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺陷，為學(xué)生參與課堂和有效實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了可靠途徑，也是一種全新的促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的教學(xué)模式。教師應(yīng)在工作之余了解現(xiàn)代信息技術(shù)輔助下的課堂教學(xué)模式，在運(yùn)用其解決現(xiàn)存問(wèn)題的同時(shí)為課堂注入新的活力。

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