陳小平 譚海蘭

(1. 湛江市教育局教研室,廣東 湛江 524043; 2. 湛江二中港城中學,廣東 湛江 524000)

欠發(fā)達地區(qū)高中物理實驗教學現(xiàn)狀及對策

陳小平1譚海蘭2

(1. 湛江市教育局教研室,廣東 湛江 524043; 2. 湛江二中港城中學,廣東 湛江 524000)

物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學,物理實驗在物理教學中有著舉足輕重的地位和作用.然而,實驗教學長期以來未能得到應(yīng)有的重視,尤其是欠發(fā)達地區(qū),物理實驗資源非常欠缺,實驗教學意識淡薄,很多學校的演示實驗和學生分組實驗無法開設(shè),新課程教學目標無法落實.通過對欠發(fā)達地區(qū)的湛江市高中物理實驗教學狀況的調(diào)查研究,剖析欠發(fā)達地區(qū)高中物理實驗教學現(xiàn)狀及其產(chǎn)生的原因,提出改進實驗教學現(xiàn)狀的應(yīng)對策略.

欠發(fā)達地區(qū);高中物理;實驗教學;現(xiàn)狀;對策

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科,物理實驗?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學生認識自然、熱愛科學的優(yōu)秀品質(zhì),訓練學生科學的思維習慣,提高學生的實踐能力.《普通高中物理課程標準》明確指出:實驗是物理課程改革的重要環(huán)節(jié),是落實物理課程目標、全面提高學生科學素養(yǎng)的重要途徑.[1]然而,很多地方對物理實驗教學未能引起足夠的重視,尤其是欠發(fā)達地區(qū),物理實驗資源非常欠缺,實驗教學意識淡薄,很少有教師自制實驗器材來解決物理教學中的問題,很多學校的學生分組實驗無法開設(shè),甚至連演示實驗也難以開展,新課程教學目標無法落實,學生的創(chuàng)新精神、實踐能力和學科素養(yǎng)得不到有效的培養(yǎng).[2]湛江市地處祖國大陸最南端,屬于欠發(fā)達地區(qū).本文通過對湛江市高中物理實驗教學狀況的分析研究,剖析欠發(fā)達地區(qū)高中物理實驗教學現(xiàn)狀及其產(chǎn)生的原因,提出改進欠發(fā)達地區(qū)高中物理實驗教學現(xiàn)狀的應(yīng)對策略.

1 湛江市高中物理實驗教學現(xiàn)狀

為了調(diào)查了解湛江市高中物理實驗教學現(xiàn)狀,筆者根據(jù)新課程標準對高中物理教學的要求和湛江市實驗教學的實際,分別編制了“湛江市高中物理實驗教學情況調(diào)查問卷”的教師卷和學生卷.隨后向湛江市普通高中物理教師發(fā)放調(diào)查問卷410份,收回395份,剔除部分沒有填寫完整或不按要求填寫的,有效問卷382份,有效率93%.調(diào)查涵蓋了省一級中學、市一級中學、面上中學和鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學,占比分別為30.5%,30.7%,26.5%和12.3%.同時向全市各類學校學生發(fā)放問卷1870份,回收1805份,有效問卷1726份,有效率92%.將調(diào)查數(shù)據(jù)輸入EXCEL軟件,求出相應(yīng)百分比,繪出圖表,直觀反映了實驗教學現(xiàn)狀調(diào)查情況.另外,還就湛江市高中物理實驗教學狀況對16所不同層次學校的部分師生進行了訪談.根據(jù)對調(diào)查問卷和訪談情況的分析研究,了解到湛江市高中物理實驗教學現(xiàn)狀如下.

1.1 實驗資源非常欠缺

一是實驗室欠缺.實驗室數(shù)量與學生人數(shù)嚴重不匹配,實驗室環(huán)境簡陋等現(xiàn)象在湛江市各類普通高中普遍存在,鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級學校尤為嚴重.調(diào)查發(fā)現(xiàn),全市除了幾所省一級中學實驗室比較完備外,其他學校有的勉強有一兩間實驗室,有的連實驗室也沒有.二是實驗器材嚴重不足,實驗設(shè)備陳舊,使用率低.調(diào)查發(fā)現(xiàn),全市高中學校實驗器材種類齊全而且數(shù)量也充足的僅占10.2%,約有75%的學校實驗器材種類不夠齊全.除了幾所省一級中學實驗器材比較新之外,近一半學校的實驗器材大部分是舊的,20%的學校實驗器材全是舊的,如圖1所示，遠不能滿足實驗教學的需要.

圖1 學校擁有實驗器材情況

1.2 很多學校沒有專職實驗員

調(diào)查發(fā)現(xiàn),30.6%的學校沒有專職物理實驗員,如圖2所示.有的學校是因為實驗器材缺乏沒有設(shè)置專職實驗員,有的學校干脆讓任課教師或者沒有任何相關(guān)知識背景的校工擔任實驗員,這導致很多學校實驗器材的管理、維護、維修等均存在問題.有些器材因為存放條件要求較高,實驗員不懂相關(guān)知識導致被損壞;有些儀器,特別是學生實驗常用的儀器損壞后,實驗員沒有相應(yīng)的能力去維修,導致本來就不多的器材數(shù)量更加不足.另外,實驗器材的改進很大一部分需要實驗員的參與和幫助,但非專職實驗員理論水平和能力跟不上,有的甚至連相應(yīng)的器材都認不全,根本無法提供有效的幫助.

圖2 擁有專職實驗員情況

1.3 實驗課的開展情況遠不達要求

調(diào)查發(fā)現(xiàn),全市能夠經(jīng)常開設(shè)實驗課的學校不多,很多教師不愿組織學生去實驗室做實驗,甚至連演示實驗也不做.如圖3和圖4所示,能經(jīng)常開展演示實驗和分組實驗的學校分別為30.6%和12.2%.分組實驗開設(shè)率低的原因:有67.3%的教師認為是器材的原因;25.5%的教師覺得做實驗時學生管理太費勁,所以不愿開展實驗;13.3%的教師覺得講實驗比做實驗效果好,沒必要做實驗,如圖5所示.高達23.3%的教師用黑板和課件講實驗.因此,利用自制實驗器材來解決實驗教學中問題的教師少之又少.

圖3 演示實驗開展情況

圖4 分組實驗開展情況

課外實驗更是被教師們忽視,僅有5%的教師認為自己的學生做過較多的課外實驗.而對學生的調(diào)查表明,10%的學生表現(xiàn)出對課外實驗感興趣,經(jīng)常會去做.至于90%的學生沒做過或很少做,主要原因有: (1) 材料和工具難找到; (2) 課業(yè)繁重,沒有時間; (3) 自己想做,但缺乏相應(yīng)的理論指導.[3]

圖5 教師不愿意開展分組實驗的原因

1.4 實驗資源開發(fā)的意識不強

調(diào)查發(fā)現(xiàn),約有90%的教師認為教材的實驗并不是完全合理的,需要改進,但在實際教學中能經(jīng)常對實驗方案進行優(yōu)化設(shè)計的教師只有28.8%,有19.4%的教師甚至從來沒有進行過優(yōu)化設(shè)計,完全照搬課本實驗,如圖6所示.對教材的實驗改進和實驗器材制作方面,有74.5%的教師嘗試過,但能經(jīng)常這樣做的僅占8.2%,如圖7所示,說明自制器材的氛圍并不濃厚.訪談中教師提到,自制教具主要有以下困難: (1) 教學任務(wù)緊,沒有時間; (2) 收集和準備材料比較困難; (3) 理論水平不足,不知如何下手.除此以外,教師對自制實驗教具的重要性認識不足和學校缺乏對教師自制實驗教具的評價激勵機制也是影響教師自制教具的重要原因.[4]

圖6 實驗教學中優(yōu)化實驗設(shè)計情況

圖7 實驗器材的改進與制作情況

1.5 學生的實驗?zāi)芰蛯W科素養(yǎng)較差

對學生的調(diào)查發(fā)現(xiàn),在實驗教學中,學生存在以下問題: (1) 大部分學生都對實驗比較感興趣,但興趣只停留在較低層次上,對實驗的作用認識不足,只是追求其趣味性,或者只是通過實驗幫助理解知識.對實驗的其他功能,如提升科學素養(yǎng),培養(yǎng)創(chuàng)新能力等認識不到位,如圖8所示. (2) 學生的實驗?zāi)芰η啡?不具備在實驗過程中運用所學知識調(diào)試實驗儀器、交流合作解決實際問題的能力,實驗過程中遇到問題時,有60%以上學生的第一反應(yīng)就是尋找教師幫助,如圖9所示,很少有學生能夠?qū)處熤v解的內(nèi)容提出質(zhì)疑.(3) 學生很少有機會按新課程要求自己設(shè)計實驗方案,即使有機會,對自己獨立設(shè)計的實驗方案也信心不足,希望教師能夠指導,如圖10所示,有58%的學生甚至期望教師能直接講清原理和步驟,自己直接動手就行，說明學生的自主探究能力還比較薄弱.這些問題表明,學生的實驗?zāi)芰蛯W科素養(yǎng)與新課程標準的要求相差甚遠.

圖8 學生對實驗作用的認識情況

圖9 學生在實驗過程中遇到問題的做法

圖10 學生在實驗前的想法

1.6 實驗教學的評價方式單一

調(diào)查和訪談中發(fā)現(xiàn),大部分教師都認識到目前的實驗教學評價比較單一,卻無法做出有效的改變.如圖11所示,有49%的教師意識到實驗操作評價應(yīng)占一定的比例,但實際操作起來比較困難,最終只能流于形式;32.7%的教師認為寫實驗報告比較可行,但實驗報告中教師只關(guān)注學生測得的數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果,沒能準確評價學生的實驗?zāi)芰?圖12表明,有67.3%的教師認識到高考實驗既要考查學生的動手能力,又要考查分析和處理數(shù)據(jù)能力,所以高考實驗若以筆試與操作相結(jié)合的方式評價是較理想的.但目前大部分中學對學生的實驗?zāi)芰υu價,主要還是通過紙筆考試的形式進行,多數(shù)學校仍以高考實驗成績來評價實驗教學.

圖11 教師認為實驗評價的最佳途徑

圖12 教師認為高考實驗比較合理的考查方式

2 現(xiàn)狀原因分析

2.1 政府對實驗設(shè)備設(shè)施的經(jīng)費投入嚴重不足

近年來,通過教育“創(chuàng)強”,政府對教育經(jīng)費投入有所增加,但這些經(jīng)費主要用于校舍建設(shè)、校園美化、電教設(shè)備、功能室、場館室等,而用在實驗室的擴建和實驗器材的添置上較少,甚至由于學位擴容,有的學校還把實驗室改為教室.調(diào)查發(fā)現(xiàn),在全市新增教育經(jīng)費中,政府給學校用于實驗設(shè)備設(shè)施的經(jīng)費投入占學?？傇鼋逃?jīng)費投入的情況是:省一級中學不到4%,市一級中學不到3%,與經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)比較相差甚遠.這么少的經(jīng)費投入,遠沒能達到新課程對實驗設(shè)備設(shè)施的要求,嚴重制約實驗教學的正常開展.

2.2 學校領(lǐng)導和教師不重視實驗教學

很多學校領(lǐng)導和教師過分看重實驗教學的應(yīng)試功能而忽視其發(fā)展功能,在高考指揮棒的影響下,學校領(lǐng)導和教師都圍著高考成績轉(zhuǎn),紙筆實驗分數(shù)的高低成為判斷學生實驗?zāi)芰娙醯奈ㄒ灰罁?jù).學校領(lǐng)導和教師們形成了這樣一種錯誤導向:實驗教學的目標是提高學生對實驗題目的解答能力而不是實驗技能,不管用什么樣的授課模式,只要能讓學生在考試中得高分即可.這就導致實驗教學中“教師的教”和“學生的學”都是圍繞著“考試得高分”的目標進行.在實際的教學過程中,也確實存在學生不動手做實驗而考試同樣可以得高分的情況.于是,不少教師更加堅定自己的想法:不做實驗也能得高分,況且“時間短、麻煩少、效率高、效果也不差”,何樂而不為?正是由于這些功利因素的影響,導致學校領(lǐng)導和教師將實驗教學簡單地與考試成績掛鉤,不重視學生實驗操作技能和學科素養(yǎng)的培養(yǎng).教師在實驗教學上缺乏積極性,分組實驗變成演示實驗,演示實驗變成講實驗,做實驗變成做實驗題.

2.3 沒有建立科學的實驗教學評價體系

目前很多地方的教育部門還沒有出臺可供參考的科學的實驗教學評價體系,沒有具體的、可操作的實驗教學評價細則和評價量表,導致實驗教學評價不能規(guī)范有效.多數(shù)教師沒有意識也沒有能力探索較為完善的實驗教學評價方法,還是安于現(xiàn)狀,采用傳統(tǒng)的實驗教學評價方式,把簡單便捷的紙筆測試作為實驗教學評價的唯一標準,不了解實驗評價的目的是培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)和促進學生在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面的發(fā)展,不會將形成性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合,不會把學生在活動、實驗、制作、探究等方面的表現(xiàn)納入評價范圍,不懂得評價主體的多元化和發(fā)展性評價等,極大地扼殺了學生的創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng).另外,由于高考在人們心目中的重要地位,高考的導向作用對實驗教學評價的影響極大,如果實驗教學評價與高考成績脫節(jié),即使有再科學完美的評價體系,教師們都可能不會采納.正是由于實驗教學評價的缺失,忽視了實驗教學在培養(yǎng)學生的好奇心、合作交流能力、實踐能力、創(chuàng)新能力、科學素養(yǎng)等方面的作用,導致學校領(lǐng)導和教師不重視實驗教學.

3 實驗教學改革與對策

3.1 教育部門和學校應(yīng)加大實驗教學的經(jīng)費投入

一是加大對實驗室和實驗器材的投入.各級教育行政部門和學校應(yīng)高度重視實驗硬件的投入,至少建設(shè)一定數(shù)量符合標準的實驗室,為學生的實驗提供條件.教育部門應(yīng)向廣大一線教師和實驗員調(diào)研,統(tǒng)計出能夠滿足新課程標準對實驗要求所需的實驗器材的種類和數(shù)量,配齊基本實驗器材,把錢花在刀刃上,避免儀器的閑置和有限資金的浪費.二是加強對專職實驗員的配備和培養(yǎng).實驗員是實驗室管理、實驗器材保管和維護、維修的專職人員,是實驗資源開發(fā)的重要力量.目前具備專業(yè)素質(zhì)的專職實驗員太少,應(yīng)加強專業(yè)實驗員的配備,對現(xiàn)有實驗員要加大專業(yè)技能的培訓力度,提高實驗員的專業(yè)水平和實驗?zāi)芰?

3.2 要高度重視實驗教學,注重教學方式多樣化

物理概念比較抽象,思維能力要求較高.而傳統(tǒng)教學中,教師為提高學生的應(yīng)試能力,滿堂灌文本知識,然后進行題海戰(zhàn)術(shù),舍去一切物理概念和規(guī)律建立過程的呈現(xiàn),不給學生獨立自主探究的機會.這些做法使得學生的物理學習了無生趣,喪失了學習的熱情.調(diào)查發(fā)現(xiàn), (1) 有95%的學生希望物理實驗課多些自主學習、合作探究的機會; (2) 90%的學生希望能多些到實驗室上物理課,讓自己獲得操作體驗的機會; (3) 63%的學生在教師演示實驗時,希望能先讓自己分析、思考、歸納、概括出物理概念和規(guī)律,教師再小結(jié)完善答案; (4) 38%的學生希望教師能布置多些課后小實驗和小制作的作業(yè),以提高自己的創(chuàng)新精神和實踐能力等.因此,學校領(lǐng)導和教師必須轉(zhuǎn)變觀念,高度重視實驗教學,注重教學方式多樣化.(1) 物理實驗不能單純?yōu)楦呖级_設(shè),它是中學物理的重要組成部分,是落實物理課程目標、全面提高學生科學素養(yǎng)的重要途徑.只有認識到這一點,教師才會去研究實驗,認真開展實驗,創(chuàng)新實驗設(shè)計等.(2) 要豐富實驗教學模式.傳統(tǒng)的先講后做、講多做少,教師示范,學生模仿的實驗教學模式不僅限制了學生的思維,使學生的實驗技能和科學素養(yǎng)得不到培養(yǎng),還使學生喪失了對實驗的興趣.教師要盡量采用新課程標準提倡的自主、合作、探究的教學模式,加強探究性實驗的教學,探索創(chuàng)新的、符合學生實際的教學模式.(3) 加強演示實驗在課堂導入中的作用,激發(fā)學生學習物理的興趣.(4) 為了展現(xiàn)物理概念和規(guī)律的建立過程,降低學習的難度,應(yīng)盡量多開展演示實驗、分組實驗和隨堂實驗等.(5) 在教學中要充分突出學生的主體作用,變“教學過程”為“學習過程”,[5]教師少講,將探究和展示的機會盡可能留給學生,培養(yǎng)學生自主學習和合作探究的能力.(6) 積極開展課外實驗,使學生將物理學習的興趣延伸到課外,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力.

3.3 鼓勵教師積極開發(fā)實驗課程資源

教育行政部門和學校要提供實驗課程資源開發(fā)的土壤,鼓勵教師進行實驗器材的改進和制作,特別是低成本器材的制作.(1) 倡導教師利用生活中廉價的材料和廢舊物品制作實驗器材,以解決或緩解實驗器材短缺問題,滿足欠發(fā)達地區(qū)物理實驗教學的需要.(2) 鼓勵教師對教材中的實驗教學內(nèi)容進行合理的改進設(shè)計,以降低實驗儀器的要求和實驗教學的難度,適應(yīng)欠發(fā)達地區(qū)實驗教學的實際,使物理課堂教學更具有針對性.(3) 教育部門可定期舉辦實驗儀器制作和實驗改進設(shè)計大賽,在當?shù)貭I造濃厚的實驗教學氛圍,促進物理教師實驗改革的熱情,并注意通過大賽收集優(yōu)秀作品來充實實驗課程資源.(4) 鼓勵教師進行校本教材的研究與開發(fā),邀請專家對教師實驗資源開發(fā)進行必要的培訓和指導,組織教師編寫符合欠發(fā)達地區(qū)高中物理實驗教學的校本教材,并在當?shù)赝茝V運用.

3.4 加強對任課教師實驗教學能力的培訓

任課教師是實驗的組織者、指導者和實施者.但調(diào)研中發(fā)現(xiàn)不少教師存在以下問題: (1) 不熟悉實驗器材的原理和使用,導致不敢?guī)ьI(lǐng)學生做實驗; (2) 教師自身操作不規(guī)范,給學生做了錯誤示范; (3) 教師缺乏一定的器材維護知識,實驗中器材一出現(xiàn)問題,自己不能解決,必須求助實驗員; (4) 教師對基本的儀器不熟悉,要進行器材的改進和重組,甚至是制作,基本不可能.

因此,加強對任課教師實驗教學能力的培訓是非常必要的.(1) 教研部門要經(jīng)常開展物理實驗教學研討活動,加大對教師實驗技能的培訓力度,邀請專家對教師的實驗教學進行指導,努力提高教師的實驗教學水平.(2) 學校要給教師提供物質(zhì)和精神上的支持,對教師的發(fā)明和創(chuàng)造給予激勵,使學校形成良好的研究氛圍,激發(fā)教師實驗改革的熱情.(3) 教師要加強學習、轉(zhuǎn)變觀念,不能滿足于利用現(xiàn)有資源開展實驗教學,還要積極自制簡易實驗器材,嘗試對現(xiàn)有實驗器材和教材實驗內(nèi)容進行改進和創(chuàng)新,以提高實驗教學效率.

3.5 構(gòu)建多元化的實驗教學評價體系

目前對實驗教學的終極評價多是筆試,包括高考.筆試只能靜態(tài)地評價學生對實驗原理、步驟、數(shù)據(jù)處理等知識的理解水平,即使學生沒有做過實驗,單純背實驗也基本達到這種效果,這只是對知識目標維度或物理觀念素養(yǎng)的單一評價.要落實物理課程目標,全面提高學生的科學素養(yǎng),必須構(gòu)建多元化的實驗教學評價體系.(1) 將操作考試納入實驗教學評價的范疇,做到操作考試與紙筆考試相結(jié)合.通過考察學生在實驗操作中是否會提出問題、形成猜想與假說、進行合作與交流、獲取和處理信息,對實驗的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系是否會進行抽象概括、分析綜合、推理論證,對實驗結(jié)果是否實事求是、是否會進行評估和分析、質(zhì)疑與批判等,加強對新課程三維目標和物理核心素養(yǎng)的評價.(2) 要注重形成性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合,關(guān)注過程性評價.通過對學生的實驗興趣,參與活動的投入程度,應(yīng)用知識解決問題的能力和作業(yè)、測驗、作品展示等多種評價,幫助學生發(fā)現(xiàn)、糾正存在的問題,激勵學生學習,促進學生發(fā)展.(3) 要加強對教師的教學評價.通過對課堂實驗的開設(shè)情況和學生實驗?zāi)芰Φ奶嵘闆r等來評價教師的實驗教學,促進教師對教學的反思、改進和提高.(4) 讓學生參與實驗過程的自我評價和同學之間的互評,還要從學生的長遠發(fā)展去評價,建立學生實驗評價檔案袋等,[6]促進學生認識自我、勇于實踐、勤于思考,培養(yǎng)學生自主學習、合作探究和終身學習的能力.要通過對實驗教學的多元評價,提高學校領(lǐng)導和教師對物理實驗地位和作用的認識,促進實驗教學的正常開展.

總之,經(jīng)濟水平和教學觀念在一定程度上制約物理實驗的教學水平,要改變欠發(fā)達地區(qū)高中物理實驗教學現(xiàn)狀,除了需要地方政府在財力物力上的大力支持,需要教育行政部門和學校領(lǐng)導的高度重視外,更需要廣大物理教師轉(zhuǎn)變觀念,樹立信心,挖掘潛力,發(fā)揮智慧,立足實際,攻堅克難,加強實驗教學的研究,努力開發(fā)實驗教學資源,以滿足實驗教學的需要,提高欠發(fā)達地區(qū)高中物理的教育教學質(zhì)量.

1 教育部. 普通高中物理課程標準(實驗)[M].北京:人民教育出版社, 2003.

2 陳小平編. 高中物理創(chuàng)新實驗設(shè)計[M]. 汕頭:汕頭大學出版社,2017.

3 李美芬. 大理州高中物理實驗教學情況調(diào)查及實踐研究[D].昆明:云南師范大學,2014.

4 徐在菊. 新課標高中物理教材物理實驗教學的分析與研究[D].濟南:山東師范大學,2009.

5 付道春. 新課程中教師行為的變化[M]. 北京:首都師范大學出版社,2001.

6 黃光揚. 正確認識和科學使用檔案袋評價方法[J].課程·教材·教法,2003(2):50-55.

本文系廣東省教育科學“十二五”規(guī)劃課題“欠發(fā)達地區(qū)高中物理實驗教學研究”(課題批準號：2012YQJK298)的研究成果.

2017-06-01)