基于SPSS的高中物理虛擬仿真教學(xué)現(xiàn)狀分析

【摘要】本文以秦皇島某所學(xué)校高中學(xué)生為調(diào)查對(duì)象，采用問(wèn)卷調(diào)查的方式，從培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任五個(gè)方面展開(kāi)調(diào)查，利用SPSS中文版統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行信度、效度、相關(guān)性以及差異性分析，來(lái)獲悉學(xué)生對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在平時(shí)教學(xué)過(guò)程中的了解程度和態(tài)度.

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真實(shí)驗(yàn)；高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1 引言

《加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化實(shí)施方案（2018—2022年）》中明確提出要求：加強(qiáng)智慧教育教學(xué)，深入推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用.隨著信息技術(shù)的發(fā)展，新課改也已明確提出物理課程學(xué)習(xí)要根據(jù)實(shí)際內(nèi)容需求，來(lái)選用不同類型的多媒體輔助教學(xué)手段，重視傳統(tǒng)媒體和計(jì)算機(jī)多媒體的有效結(jié)合［1］.而通過(guò)大量文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源的開(kāi)發(fā)已處于世界前列［2］，而針對(duì)高中物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用研究少之又少.

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)不僅是理解物理知識(shí)的重要途徑，還能極大程度地吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)其對(duì)物理學(xué)科的興趣.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，既節(jié)省教師的時(shí)間，也節(jié)省課堂的操作時(shí)間，提高教學(xué)效率；除了可將教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行虛擬仿真，學(xué)生也可自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，或是更改實(shí)驗(yàn)條件，這對(duì)于鍛煉學(xué)生的開(kāi)放思維具有極大的幫助作用.本文通過(guò)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任五個(gè)方面對(duì)學(xué)生展開(kāi)調(diào)查，并應(yīng)用SPSS數(shù)據(jù)軟件進(jìn)行分析，以此來(lái)掌握虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果以及所出現(xiàn)的弊端，進(jìn)而提出優(yōu)化策略.

2 研究方法

2.1 研究對(duì)象

本次調(diào)查選擇河北省秦皇島市一所普通高中的學(xué)

生為研究對(duì)象，該所高中所采用的是矩道3D實(shí)驗(yàn)室軟件，學(xué)生已經(jīng)能夠熟練應(yīng)用此虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件，高二、高三年級(jí)隨機(jī)各選取3個(gè)班，共310名學(xué)生，其中高二學(xué)生166名，高三學(xué)生144名.數(shù)據(jù)收集是在本學(xué)期進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)卷.其中收回問(wèn)卷310份，有效問(wèn)卷308份（0.6% 的問(wèn)卷為無(wú)效問(wèn)卷）.

2.2 研究方法

本研究將問(wèn)卷分為五個(gè)維度，分別從學(xué)生興趣、物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任五個(gè)方面對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在課堂中的教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)估，例如“課堂上使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)吸引了我的注意力”來(lái)評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，“課堂上使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)提升了我的創(chuàng)造性思維能力”來(lái)評(píng)估學(xué)生的科學(xué)思維.所有問(wèn)題采用五點(diǎn)計(jì)分方式，從1分（強(qiáng)烈不同意）到5分（強(qiáng)烈同意）.

3 數(shù)據(jù)分析

本問(wèn)卷采用Microsoft Excel工作表錄入數(shù)據(jù)，采用SPSS中文版進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析.

3.1 信度分析

本研究將問(wèn)卷項(xiàng)分為五個(gè)維度（共18項(xiàng)），對(duì)學(xué)習(xí)興趣的影響（Q1-1～Q1-3），對(duì)物理觀念的影響（Q2-1～Q2-4），對(duì)科學(xué)思維的影響（Q3-1～Q3-4），對(duì)科學(xué)探究方面的影響（Q4-1～Q4-4），對(duì)科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀的影響（Q5-1～Q5-3）.為檢驗(yàn)調(diào)查問(wèn)卷的信度，采用克隆巴赫一致性系數(shù)來(lái)檢測(cè)問(wèn)卷的同質(zhì)性信度，對(duì)問(wèn)卷內(nèi)部一致性信度和分半信度用SPSS19.0進(jìn)行分析，克隆巴赫（Cronbach α）一致性系數(shù)為0.942，分半信度為0.941，符合信度可接受使用標(biāo)準(zhǔn)，像已刪除的α值均小于量表總的一致性系數(shù)，說(shuō)明量表題目并不需要修改，問(wèn)卷編制較為可信.

3.2 效度分析

量表的KMO檢驗(yàn)值為0.913，Bartlett球形檢驗(yàn)近似卡方χ2為3899.478（P＜0.01），適合做探索性因子分析.對(duì)三個(gè)主成分矩陣進(jìn)行方差極大旋轉(zhuǎn)，解釋總方差為70.911%，KMO檢驗(yàn)的系數(shù)在0～1，并大于0.9，說(shuō)明問(wèn)卷的效度很好，巴特利檢驗(yàn)的顯著性無(wú)限接近與0.000，拒絕原假設(shè).可見(jiàn)量表有較好的結(jié)構(gòu)效度.

3.3 差異性分析

以年級(jí)為分組變量對(duì)學(xué)生在各維度的感受進(jìn)行了獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表1，從各項(xiàng)均值可以看出，對(duì)于科學(xué)思維和科學(xué)探究?jī)蓚€(gè)維度均值較低，說(shuō)明學(xué)生認(rèn)為對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在這兩方面帶來(lái)的幫助并不如其他三方面的幫助大，在這兩方面虛擬仿真實(shí)驗(yàn)仍處于劣勢(shì).

不同年級(jí)學(xué)生在各維度的均值以及標(biāo)準(zhǔn)差雖然有所不同，但方差齊次性Levene檢驗(yàn)表明假設(shè)方差相等成立，假設(shè)方差相等的T檢驗(yàn)結(jié)果即P值除了物理觀念方面均大于0.05，兩個(gè)年級(jí)在其他維度并沒(méi)有顯著性差異.

4 相關(guān)性分析

4.1 使用頻率對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣等五個(gè)維度的影響

為研究虛擬仿真實(shí)驗(yàn)使用頻率對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣等五個(gè)方面的影響，本研究運(yùn)用Person相關(guān)分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果如表2所示.

表2顯示，無(wú)論是否控制年級(jí)變量，使用頻率與各項(xiàng)都呈顯著性相關(guān)，說(shuō)明虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在課堂中使用頻率越高，學(xué)生對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的認(rèn)可度越高，帶給學(xué)生們的幫助越大；其中頻率與科學(xué)思維的相關(guān)性最低，說(shuō)明虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在科學(xué)思維能力方面對(duì)學(xué)生的幫助不如其他方面，這也就要求在平時(shí)教學(xué)過(guò)程中，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)應(yīng)注意科學(xué)

思維方面，在課堂中利用多種方式結(jié)合的教學(xué)手段來(lái)彌補(bǔ)在科學(xué)思維能力培養(yǎng)方面的不足.

4.2 學(xué)生成績(jī)與學(xué)生興趣等五個(gè)維度的相關(guān)性分析

為研究學(xué)生成績(jī)是否對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣等五個(gè)維度對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)是否存在關(guān)系，本研究同樣運(yùn)用Person相關(guān)分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果顯示學(xué)生成績(jī)與各方面的相關(guān)性并不顯著，說(shuō)明無(wú)論學(xué)生成績(jī)好壞，對(duì)于學(xué)生而言，他們都認(rèn)為在這幾個(gè)方面對(duì)他們能夠有所幫助.

4.3 各維度之間的相關(guān)性分析

為研究各維度之間內(nèi)部的相互關(guān)系，本研究運(yùn)用Person相關(guān)分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果如表3所示.

表3顯示，無(wú)論是否控制年級(jí)變量，各維度之間都呈顯著性相關(guān)（Plt;0.01），各維度間的平均相關(guān)系數(shù)r=0.629/0.573，其中科學(xué)態(tài)度與責(zé)任和

學(xué)

習(xí)興趣間的相關(guān)系數(shù)最低，說(shuō)明與其他維度之間的關(guān)系相比，這二者之前的關(guān)系更加微弱.但五個(gè)維度之間的關(guān)系并沒(méi)有因?yàn)槟昙?jí)而有所不同.同時(shí)，相關(guān)系數(shù)均是正相關(guān)，說(shuō)明虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在各個(gè)維度之間的影響會(huì)相互促進(jìn)，也就是說(shuō)利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，也會(huì)對(duì)增強(qiáng)學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維等方面帶來(lái)積極的影響，從而形成良性的循環(huán).

5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

上述分析表明，調(diào)查問(wèn)卷具有良好的信度和效度，可以用于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析，通過(guò)方差及均值分析，學(xué)生對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在各個(gè)維度所帶來(lái)的積極影響是認(rèn)可的，但在科學(xué)思維和科學(xué)探究?jī)蓚€(gè)維度均值較低，說(shuō)明在以后的教學(xué)過(guò)程中，我們要著重關(guān)注虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在科學(xué)思維和科學(xué)探究方面對(duì)學(xué)生的積極影響，或者運(yùn)用多手段教學(xué)來(lái)彌補(bǔ)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在這兩面的不足.

6 結(jié)語(yǔ)

物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)的出發(fā)點(diǎn)和奠基石，在高中物理學(xué)中占有很重要的地位，合理并科學(xué)地應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將有利于提升物理課的教學(xué)效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)的合理應(yīng)用又能夠強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的形成.

【基金項(xiàng)目：河北省教育技術(shù)研究規(guī)劃課題“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在高中物理課程中的案例開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”，課題編號(hào)：hbdj2023176研究成果】

參考文獻(xiàn)：

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［2］秦建進(jìn).虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的探索［J］.學(xué)周刊，2023（23）：63-65.

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