高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查及啟示①

徐志燕 胡曉雄

(1. 浙江省杭州學(xué)軍中學(xué)教育集團(tuán)文淵中學(xué)，浙江 杭州 310000；2. 浙江省杭州學(xué)軍中學(xué)，浙江 杭州 310000)

1 引言

2018年教育部頒布了《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》，新的物理課程標(biāo)準(zhǔn)以提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)作為課程目標(biāo)。物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，包括四方面內(nèi)容：“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”。[1]

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要平臺，筆者針對教師、學(xué)生進(jìn)行了高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查，以期能得到對實(shí)驗(yàn)教學(xué)有用的啟示。

2 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查及分析

筆者通過問卷調(diào)查、訪談等方式，從學(xué)生和教師層面進(jìn)行調(diào)查與分析。

2.1 學(xué)生層面

課題組對同一學(xué)校高一年級兩個班的80名學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，收到76份有效問卷。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析后，得出以下結(jié)論。

2.1.1 學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的態(tài)度

有71.9%的學(xué)生認(rèn)為自己“非常喜歡和喜歡物理實(shí)驗(yàn)”，表明物理實(shí)驗(yàn)在學(xué)生中比較受歡迎。但僅有45.1%的學(xué)生認(rèn)為“物理實(shí)驗(yàn)很重要和重要”，表明受到應(yīng)試教育體制的限制，盡管學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)有較高的熱情，但認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)對考試的幫助作用并不明顯，故學(xué)生并沒有非常重視物理實(shí)驗(yàn)，這就說明在實(shí)際教學(xué)中，物理實(shí)驗(yàn)并沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

關(guān)于“通過物理實(shí)驗(yàn)，所取得的最大收獲”調(diào)查結(jié)果如圖1所示，選擇“實(shí)驗(yàn)有助于知識的記憶和理解”的學(xué)生有65.2%，選擇“探索新事物的欲望得到增強(qiáng)”和“解決實(shí)際問題的能力得到提高”兩個選項(xiàng)的學(xué)生共計(jì)26.8%，有8.0%的學(xué)生認(rèn)為在物理實(shí)驗(yàn)中自己“收獲很小”，表明學(xué)校當(dāng)前的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平有待提高，通過實(shí)驗(yàn)僅能起到鞏固課本知識、掌握基本物理知識的作用，距新課標(biāo)中所指出的提升學(xué)生探索精神、分析綜合能力和解決問題能力的要求還有相當(dāng)?shù)木嚯x。

圖1

關(guān)于“最不喜歡的實(shí)驗(yàn)類型”,32.5%的學(xué)生認(rèn)為“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不易觀察”，而45.5%的學(xué)生認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)步驟過于繁瑣，需要較高的操作技能。由以上數(shù)據(jù)可知，在應(yīng)試教育的背景下，學(xué)生對于物理實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知還有待深入，學(xué)生把實(shí)驗(yàn)過程看作是簡單的機(jī)械操作，按照教師規(guī)定的步驟完成實(shí)驗(yàn)，欠缺對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思考和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的歸納，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、基于證據(jù)得出結(jié)論的能力還需要進(jìn)一步提高。

2.1.2 學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的期望

關(guān)于“實(shí)驗(yàn)前學(xué)生對教師講解程度的期望”，“期望教師簡單解釋一下注意事項(xiàng)和核心步驟，實(shí)驗(yàn)后續(xù)步驟由學(xué)生自主完成”的學(xué)生占到60.2%，有39.8%的學(xué)生認(rèn)為“教師應(yīng)該盡可能將實(shí)驗(yàn)原理、具體操作、注意問題和預(yù)期結(jié)果詳細(xì)地講解給學(xué)生，然后學(xué)生一步步地按照要求操作”。

如圖2所示，關(guān)于“希望將來做的物理實(shí)驗(yàn)”，學(xué)生更傾向于實(shí)驗(yàn)可以“緊密聯(lián)系生活”和“與前沿科學(xué)技術(shù)相接軌”，占比分別達(dá)到56.2%和60.5%,還有41.5%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)該“能提供自己動手制作條件”。

圖2

2.1.3 物理分組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀

關(guān)于“評價(jià)所在小組成員在實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)”，由圖3可知，僅47.3%的學(xué)生認(rèn)為小組成員能夠“分工合作”和“輪流實(shí)驗(yàn)”，30.6%的學(xué)生表示是“一至兩位學(xué)生操作，其他學(xué)生旁觀”，22.1%的學(xué)生表示從未參與過實(shí)驗(yàn)操作。通過與學(xué)生的面談發(fā)現(xiàn)：學(xué)生本身具有較高的實(shí)驗(yàn)興趣和熱情，但實(shí)驗(yàn)條件有限，再加上學(xué)生在相互交流、團(tuán)結(jié)協(xié)作過程中面臨許多問題，導(dǎo)致學(xué)生不能充分發(fā)揮自己在團(tuán)隊(duì)中的作用。只有極少數(shù)的團(tuán)隊(duì)能夠合理安排分工任務(wù)，通過合作順利完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。此外，許多學(xué)校在實(shí)驗(yàn)器材配備方面缺乏投入，在某些實(shí)驗(yàn)中，由于學(xué)生人數(shù)較多，只能兩兩一組輪流完成實(shí)驗(yàn)，前面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的學(xué)生一旦把握不好時間，會直接影響后面學(xué)生。同時學(xué)校沒有一套科學(xué)的考核體系來對學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考核，僅利用實(shí)驗(yàn)報(bào)告來評判學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，學(xué)生即使沒有真正做實(shí)驗(yàn)，也能做出一份完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，容易造成學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性的下降。

圖3

關(guān)于“實(shí)驗(yàn)過程中如果出現(xiàn)新的問題或現(xiàn)象，該怎樣面對或解決”的調(diào)查結(jié)果如圖4所示，有30.6%的學(xué)生認(rèn)為自己會在實(shí)驗(yàn)課外繼續(xù)探究；認(rèn)為實(shí)驗(yàn)時間不夠充分，課外也很難繼續(xù)探究的學(xué)生占比為40.4%；有13.0%的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中基本沒有遇到過新問題，即使有新問題出現(xiàn)，教師的不重視態(tài)度也會導(dǎo)致學(xué)生喪失繼續(xù)研究的熱情。由此可知，實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的新問題會大大引發(fā)學(xué)生的求知欲，會使他們產(chǎn)生強(qiáng)烈的成就感和探究熱情，教師應(yīng)該把握好這一時機(jī)，鼓勵他們通過自主學(xué)習(xí)來探索和解決問題。同時對學(xué)生的探究進(jìn)行引導(dǎo)，給予他們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)和探究問題的勇氣和信心，并為他們創(chuàng)造一個良好的探究環(huán)境。另外，近17%的學(xué)生幾乎不能發(fā)現(xiàn)問題，說明他們的發(fā)現(xiàn)能力、觀察能力、綜合分析能力有待提高。

圖4

“當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論不符時，如何處理？”大部分的學(xué)生選擇“會分析討論產(chǎn)生誤差的原因，但不會進(jìn)行深入研究，也不會重新做實(shí)驗(yàn)”，部分學(xué)生甚至不愿花更多時間進(jìn)行分析，直接忽略實(shí)驗(yàn)誤差，只有極少數(shù)學(xué)生會認(rèn)真分析產(chǎn)生誤差的原因，通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案等途徑重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)際教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差，沒有達(dá)到理論預(yù)期結(jié)果時，起初會顯示出探究興趣，尋找誤差出現(xiàn)的原因，但當(dāng)他們了解到誤差原因可從課本上找到明確答案后，這種探究興趣便隨之消失。因此，適當(dāng)開展探索型實(shí)驗(yàn)，可提升他們的探索熱情和學(xué)習(xí)興趣。

2.2 教師層面

筆者對多位來自不同學(xué)校的任課教師、實(shí)驗(yàn)教師和有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行了訪談，訪談內(nèi)容主要涉及三個問題，再結(jié)合教師們在實(shí)際教學(xué)工作中遇到的問題，得出以下結(jié)論。

2.2.1 教師關(guān)于開展物理實(shí)驗(yàn)的態(tài)度

調(diào)查的教師一致認(rèn)為：在物理教學(xué)中，物理實(shí)驗(yàn)占據(jù)“很重要”或“較重要”的地位，由此可見，教師們已認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的關(guān)鍵作用。但大多數(shù)教師對目前學(xué)校開設(shè)物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)際做法存在質(zhì)疑，首先，在應(yīng)試教育的背景下，分?jǐn)?shù)成為衡量學(xué)生成績的重要標(biāo)準(zhǔn)，為了提高學(xué)生成績，教師們不得不盡量縮短學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時間；其次，學(xué)生自身也非常看重考試成績，不敢或不愿將過多時間投入到實(shí)驗(yàn)研究中。參與物理興趣小組的學(xué)生才會在學(xué)習(xí)之余，去實(shí)際操作一些小型物理實(shí)驗(yàn)，但在面對考試壓力時，他們也不得不減少或取消探究活動。

2.2.2 教師是否真正理解新課標(biāo)的核心內(nèi)容

由調(diào)查結(jié)果可知：相當(dāng)一部分教師不能完全領(lǐng)會新課標(biāo)的核心思想，他們認(rèn)為鼓勵學(xué)生多做實(shí)驗(yàn)、教會學(xué)生熟練使用實(shí)驗(yàn)儀器、提高學(xué)生動手操作能力等就是新課標(biāo)的基本要求，這樣的現(xiàn)狀會限制物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的深化。

新課程改革鼓勵教師將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)向探究實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變，但實(shí)際操作中僅有9.9%的教師真正做到這一點(diǎn)，大部分教師為了使學(xué)生獲得較高分?jǐn)?shù)，將短時間內(nèi)很難獲得成效的探究型實(shí)驗(yàn)時間一再壓縮，將大量精力投入到研究物理實(shí)驗(yàn)考試題型上，在實(shí)際教學(xué)中不愿意花費(fèi)時間調(diào)動學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的熱情和積極性。這就表明在課程改革過程中，教師們并沒有展現(xiàn)出較高的積極性，他們本身對實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏研究。

2.2.3 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的配置情況

大多數(shù)學(xué)校在物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備配置方面的投入較高，一些最新研制的儀器設(shè)備也較常見，但學(xué)校實(shí)驗(yàn)室僅在分組實(shí)驗(yàn)時開放，其他時間學(xué)生很難進(jìn)入。實(shí)驗(yàn)教師會根據(jù)課程安排來配置儀器設(shè)備，學(xué)生很少有機(jī)會自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并未充分利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

3 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)建議

3.1 轉(zhuǎn)變觀念，讓實(shí)驗(yàn)探究在課堂落地生根

在訪談中，有教師表示實(shí)驗(yàn)的確對學(xué)生探究能力的培養(yǎng)具有重要作用，但在應(yīng)試教育背景下，他們更多還是關(guān)心考試說明的變化和學(xué)生成績。物理教師對實(shí)驗(yàn)的固有觀念尚未轉(zhuǎn)變，他們深受應(yīng)試教育體制的影響和限制。因此，通過探究式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，激發(fā)物理教師對教改的熱情和認(rèn)知，對深化課程改革十分必要。

3.2 重視實(shí)驗(yàn)，教師從每一點(diǎn)細(xì)節(jié)做起

為了改變教學(xué)現(xiàn)狀，教師在平時的教學(xué)中首先自己要重視實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)身體力行，給學(xué)生樹立一個好的榜樣，鼓勵學(xué)生在探究環(huán)節(jié)中多動手、多動腦，樹立起“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的信念。

3.3 放手將課堂還給學(xué)生

通過調(diào)查分析可知：學(xué)生本身具有較高的求知熱情和學(xué)習(xí)興趣，對自然現(xiàn)象和生活事物充滿好奇，他們希望可以自主尋找到生活現(xiàn)象背后的原理。只要我們能夠把握好時機(jī)，制定科學(xué)合理的教育方略，每個學(xué)生都可成為研究者。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以嘗試開展探究式實(shí)驗(yàn)活動，要大膽地放手，在布置好探究任務(wù)的基礎(chǔ)上，敢于將時間、空間交給學(xué)生。

3.4 拓展課外探究實(shí)驗(yàn)

在學(xué)校條件允許的前提下，利用課外活動課，可以開放部分實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生對感興趣的問題展開實(shí)驗(yàn)探究，提高運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革應(yīng)從多方面展開，要緊緊圍繞提高學(xué)生核心素養(yǎng)這一課程目標(biāo)，通過改變教師觀念和教學(xué)策略，提高學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ浞终{(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性,提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。