普通高中物理探究实验教学研究

杨 娟，张正仁，夏川茴，周 平

(重庆交通大学 物理教学部，重庆 400074)

普通高中物理探究实验教学研究

杨 娟，张正仁，夏川茴，周 平

(重庆交通大学 物理教学部，重庆 400074)

在重庆市选取11个区县的11所普通高中的师生作为调研对象，以问卷调查法和访谈法相结合，从学校物理实验仪器配置、教师实验课的备课与上课和教师课外的实验指导3方面调研了物理实验教学情况. 结果表明：高中物理实验室建设没有得到应有重视，实验室的使用均较封闭，教师科学探究教学效果不明显，教师普遍缺乏自主研发和改进物理实验以及培养学生创新能力的主动性.

普通高中；物理教师；实验教学

自2004年我国普通高中物理新课程标准(实验稿)颁布以来，科学探究教学的理念已逐步深入到高中物理课堂中. 已有研究表明，理论性科学探究在课堂探究活动中应占主导地位,且科学的社会性活动特质应该在课堂上充分体现[1]. 新时期高中物理实验实际教学现状如何，需要研究者用客观的调查研究数据来说明. 随着我国新时期高考综合改革工作的展开，高中学业水平考试的完善，也需要以目前的教育教学调查现状为依据，因此，在我国高中物理课程进入深入改革发展阶段的今天，特别有必要对一线教学现状进行深入调研. 文献[2]为重庆地区高一年级师生对科学探究活动实施状况的研究,但文献并没有对重庆地区不同区县、不同年级实验教学状况展开深入研究，因此本文着重对此进行深入探讨，客观呈现高中物理教师实验教学中存在问题，为深化普通高中物理教学改革、高中物理教师能力提升以及高中物理学业水平考试提供参考.

1 研究方法和过程

本文在借鉴已有研究[2]的基础上,根据物理学科特点，从学校物理实验仪器配置、教师实验课备课与上课、教师课外实验指导3个维度设计了调查问卷和访谈提纲，无论教师调查问卷还是学生调查问卷均包含28个调查题目(20个封闭式题目，6个半开放式题目，2个开放式题目). 本调查充分考虑学校所在地域、学校级别、教师学历、教龄、职称、年级等分布的代表性，采取分层抽样法，选取重庆市11个区县的11所普通高中的110名教师和1 100名学生作为问卷调查对象，收回的有效问卷数分别为：教师卷93份，学生卷949份，有效回收率分别约为85%和86%，并选取部分师生进行访谈. 利用SPSS19.0对调查结果统计分析，分别采用独立样本 Kruskal-Wallis 检验法和相关样本Kendall协同系数法对调查样本的差异性和内部一致性进行检验.

2 研究结果

2.1 学校物理实验仪器配置

本研究从实验仪器满足程度和先进程度、实验室开放程度、实验仪器闲置程度和闲置原因这5方面调查了教师和学生对物理实验仪器配置情况的看法.

1)多数学校物理实验仪器不完全满足实际物理教学需求. 表1显示，教师问卷和学生问卷的统计结果几乎一致，约50%的教师和学生认为学校实验仪器只有少部分满足实际需求，认为学校实验仪器完全满足实际需求的的教师和学生均不到10%. 进一步调查哪类知识实验仪器缺乏最多时发现，电磁学类、振动、波和分子物理学类以及光学类仪器不能满足需求的学校最多，部分区县中学和非重点中学对于力学类仪器也缺乏.

表1 物理实验仪器满足程度

2)多数学校物理实验仪器不够先进. 表2显示，30%的教师认为学校没有先进的实验仪器，39.6%的学生认为学校实验仪器只有少数较先进，不到10%的教师和学生认为学校全部实验仪器是先进的.

表2 物理实验仪器先进程度

3)约一半学校物理实验室不开放. 表3显示，13.3%的教师和21.2%的学生认为学校物理实验室是在规定时间开放，35.3%的教师和29.1%的学生认为学校物理实验室是在申请时开放，说明学校物理实验室的开放程度总体不高，学生能在课余时间利用物理实验室的机会并不多. 访谈结果表明，多数学校物理实验室不开放的主要原因是专职管理物理实验员人数不足.

表3 物理实验室开放程度

4)多数学校物理实验仪器存在闲置现象. 调查结果显示，26.2%的学校实验仪器有大量闲置，47.7%的学校实验仪器少量闲置，24.6%的学校实验仪器没有闲置. 进一步调查学校物理仪器闲置的原因发现，实验仪器老化和实验效果不好是物理实验仪器闲置的主要原因，其次是仪器损坏及与教科书内容脱节.

通过Kruskal-Wallis 检验可知，实验仪器满足程度(p=0.000<0.05)和实验室开放程度(p=0.002<0.05)在不同地区学校间存在差异显著，通过比较平均秩次发现，主城区中学物理实验仪器的满足程度高于区县中学，重点学校物理实验仪器的满足程度高于非重点中学，主城区中学物理实验室的开放程度高于区县中学. 实验仪器闲置程度(p=0.076>0.05)和先进程度(p=0.156>0.05)在不同地区学校间没有显著差异.

2.2 教师实验课的备课与上课

本研究从实验教师备课时间、备课选用参考资料和改进已有实验情况这3方面来调研教师的实验课备课情况. 从教师选用的上课教学方法、讲解时间、探究实验开展频率、实验预习、完成实验报告、对各项科学探究要素的重视程度、实验成绩评定方式、影响物理实验课程教学的因素这8个方面来调查教师的实验课上课情况.

在教师备课方面，多数教师准备实验时间一般为3～5 h. 国家物理课程标准是多数教师选择的实验课参考资料，教师还会参考配套教参和优秀教案图书. 也有部分教师会选择网络资源、练习辅导书和高考考试说明等作为实验课参考资料，但所占的比例较小. 约70%的教师基本不会改进实验室仪器或教科书上的实验.

在教师上课方面，84.1%教师在物理实验课上讲解时间低于20 min，多数教师安排物理实验课时，以2～4名学生1组，且多采用讲授法和直观演示法，并作为学生的物理实验引导者. 多数学校学生实验在高一、高二开设，演示实验和多媒体是高中物理教师常采用的物理实验课教学辅助手段. 教师和学生关于探究实验开设频率的看法不一致，如表4显示，61.5%的教师经常开展学生实验，而只有18.8%的学生认为教师经常开展学生实验，教师对学生预习实验和让学生完成实验报告的频率均高于学生的认识. 教师对各个科学探究要素的注重程度均高于学生对各个科学探究要素的注重程度，进行实验与收集证据是高中物理教师和学生最注重的内容，其次是制定设计实验、合作交流、分析和论证、评估这4个要素也是高中物理教师和学生较重视的. 猜想假设和提出问题这2个要素的重视程度相对要低. 说明教师普遍不太重视学生发现和提出问题的能力以及猜想与假设能力的培养. 通过Kruskal-Wallis 检验结果表明，教师实验开设频率(p=0.077>0.05)、对“进行实验与收集证据”(p=0.066>0.05)和“合作交流”(p=0.187>0.05)这2个科学探究要素的重视程度在不同地区间没有显著差异. 以上结果均表明，多数教师已有科学探究的意识，但是学生对科学探究的认识还没有深入，即教师的教还没有完全转换为学生的学.

表4 开展探究实验、实验预习和完成实验报告频率

学生实验成绩评定方式的调查结果表明:学生操作表现和综合各种因素是高中评价学生物理实验课的2种主要方式，也有部分教师会采用实验报告和实验题纸笔测试成绩来评定学生物理实验课成绩. 调研结果还表明:模块课程与课时安排以及学校实验配套设施是影响物理实验课程教学的主要因素，而教师实验能力、教师教学能力、考试评价方式和学生水平是影响物理实验课程教学较次要的因素.

2.3 教师课外的实验指导

本研究从课外小实验、科技小制作、社会资源利用、创新活动和物理竞赛课程开设这5方面调研了教师对学生的课外的实验指导情况. 教师对学生课外科学能力和创新能力的培养并不太重视. 如表5所示，教师对学生课外小实验、科技小制作、社会资源利用的指导频率并不高，且教师与学生对这3项内容的看法是几乎一致的. 一半以上的教师和学生认为有时、极少、甚至从不开展课

表5 教师课外的实验指导频率

外小实验、科技小制作和利用科技馆等社会资源. 约85%的教师从不开展学生创新活动或开展物理竞赛课程，说明教师普遍只关注学生科学探究基本能力的培养，而对于创新性要求较高的能力培养不太关注.

3 结论与建议

通过对以上调查结果的分析，发现多数学校具备基本的物理实验条件，教师也具备基本的科学探究意识，但是高中物理实验教学普遍没有得到应有的重视，主要体现在：缺乏足够的专职物理实验员和实验室管理人员，学校实验仪器缺乏应有的日常维护且不能完全满足实验教学需求，物理实验室的使用均较封闭，教师对学生科学探究能力的培养效果不明显，教师缺乏自主研发和改进物理实验仪器的主动性和积极性，缺乏对学生创新能力和利用社会各类科技资源的引导. 针对以上问题，我们提出如下建议.

3.1 加强物理实验室建设

学校实验室建设是保障物理实验课程有效实施、中学生创新能力得到培养的重要载体，实践证明，学生创新能力的形成往往也是在与各类实验仪器的长期接触下，潜移默化形成的. 因此，物理实验室建设必须适应新时期学科课程改革和发展的需要. 调查结果表明，实验室缺乏专职实验管理人员，实验效果不明显和仪器老化现象普遍，学生能够在课余时间利用实验室的机会非常少，因此，应增加实验室实验员的编制，坚持日常实验室仪器的维护，完善实验室管理体制，从而为落后实验室仪器的改进和更新以及增加学校实验室开放程度提供外在保障，对于无法再改进的实验仪器，应该根据实际需要进行重新购置，使学校的物理实验室符合最新的课程和教学需要. 重视对区县和非重点中学物理实验室的建设，调查结果也显示，区县和非重点中学物理实验室的开放程度、教师开展学生实验的个数、实验仪器的先进程度均低于主城重点中学，这很大程度上也是学校物理实验室本身的建设比较落后的原因，因此，应更加关注区县和非重点中学物理实验室的建设，并根据实际情况，给予应有的支持.

3.2 提高教师实验教学能力

一线教师是将国家课程转化为学生习得的经验课程的最终实践者，一线教师自身的科学探究水平和教学能力是推进课程改革的关键. 由调查结果可知，多数教师在实际实验教学中努力体现新课程理念和三维目标，注重过程和方法以及学生探究能力的培养，推进了高中课程的发展，但也存在一些问题. 教师实施的科学探究课程与学生获得的科学探究课程具有一定差距，只有少部分教师会重构教科书中实验，教师对于学生科学探究能力的培养中，欠缺对学生提出问题能力和猜想假设能力的培养，以及让学生参与演示实验的机会也很少，还没有真正实现从被动地“教教材”向主动地“用教材教”转变，多数教师不会指导学生应用各类社会资源，对自己学校实验室仪器进行改进的教师也很少，另外，教师对已有实验仪器进行改进或对已有实验进行改进的频率也较低，这一切都说明教师自身的科学探究能力有待提高，教师应不断发现自己教育教学中的问题，努力寻求改进策略，提高实验教学水平，通过校本教研、专业引领和系统培训等方式，让教师主动地依据课程标准，更清楚地了解学生需求和客观把握教学实际情况，合理、有效、创造性地开展实验课，提高教学能力，真正实现国家课程的校本化.

3.3 提高教师社会资源开发能力

在教学媒体日益丰富且更新迅速的今天，教师所使用的教学材料偏向于静态的封闭性既有资源，缺乏随时代更新的、动态的开放性资源. 调查发现多数学生仍处于被动的接受学习状态. 在社会和知识均在不断发展的今天，到师生们手上的教学资料难免落后于时代，因此，应该加强教师对社会资源开发，有效利用各类社会资源，改进物理实验课程教学的能力，教师应引导学生利用社会的探索性和开放性资源，以不脱离学生所处的生活实际，激发学生的探究欲望和学习的主动性，提高学生从生活中发现科学道理的能力，同时，培养其在知识暴涨的时代对信息的甄别能力.

3.4 学业水平考试应平衡科学探究能力的考察

在面临我国区域和城乡教育资源分配失衡的问题时，学生物理实验学业水平测试应充分兼顾城乡实验仪器差距和学生差异，不应避重就轻，哪种能力好测试就多考察哪种能力，不仅要考虑处于不同经济水平、级别或位置的学校条件，平衡各种实验能力的考察，特别是注重发现和提出问题的能力以及猜想与假设能力等基本能力的考察，同时，还要考虑不同教龄的教师和不同成绩的学生特征，以发挥减轻教师负担和引导学生学习的功能和促进学生各方面能力测评的区域间公平.

[1] 唐小为,丁邦平. “科学探究”缘何变身“科学实践”?——解读美国科学教育框架理念的首位关键词之变[J]. 教育研究,2012(11):141-145.

[2] 赵逸庶. 高中物理科学探究活动实施现状研究[D]. 重庆：西南大学,2011：54.

[责任编辑：尹冬梅]

Investigation on the physics experiment teaching in senior high school

YANG Juan, ZHANG Zheng-ren, XIA Chuan-hui, ZHOU Ping

(Physics Teaching Department, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China)

Teachers and students coming from 11 general high school in 11 districts and counties of Chongqing municipality were surveyed. Combining questionnaire investigation and interviews, physics experiment teaching was investigated from three aspects, the equipment configuration, the teachers’ preparation and teaching of scientific experiments and the guidance of extra-curricular science exploring experiments. The results showed that: the construction of high school physics laboratory did not get the deserved attention; the laboratories were not open enough; the effects of scientific exploring teaching were inconspicuous; the abilities of independently researching and improving physical experiments were lacked, and the initiative of training students’ creative ability was in deficiency. Finally, based on the research results, relevant recommendations on high school physical science exploring experiments teaching were presented.

senior high school; physics teacher; experiment teaching

2017-05-17

重庆市社会科学规划项目(No.2014BS121);2013年重庆市教育规划专项课题(No.2013-KS-015);重庆市人文社会科学重点研究基地项目(No.16SKB034)

杨 娟(1984-)，女，重庆人，重庆交通大学物理教学部讲师，博士，从事物理课程与教学论研究工作.

周 平(1970-)，男，重庆人，重庆交通大学物理教学部教授，博士，从事物理实验教学研究工作.

G633.7

A

1005-4642(2017)08-0054-04