基于学生感知的中学物理课堂环境现状调查研究

许 静

(天津师范大学教师教育学院,天津 300387)

1 问题的提出

课堂环境是影响学生认知与情感发展的重要潜在因素．[1]学生对课堂环境的感知对其行为及学习效果产生着重要影响．依据建构主义理论,结合中学物理课堂学习的特点和课程目标的要求,将中学物理课堂环境界定为:通过知识的意义建构,学生对课堂中社会环境和心理环境的感知,对学生认知、情感和行为参与产生直接或间接影响的因素．[2]

2001年开始实施的物理新课程改革提出了一系列新的理念和方法,强调以学生为中心,引导学生经历科学探究的过程,通过沟通、交流、合作的学习方式进行自主地、富有个性地学习．中学物理课堂确实发生了很多变化:小组合作学习增多了;学生有机会参与课堂学习,提出问题和发表见解;物理与生活、科技发展联系得更加紧密了．但同时也存在一些缺陷:学生缺乏内在学习动力,创新、批判、探究精神比较差.这其中教师既保留着一定的权威作用,同时又是课堂教学的组织者、引导者．这些从一个侧面展示了新课程改革带来的课堂环境的变化．为了探索中学物理课堂环境的现状,除了通过观察和访谈外,还有必要依据问卷开展学生感知的课堂环境调查,以期揭示课堂环境中的积极与消极因素,为创建良好的课堂环境、以及中学物理课堂环境构建及评价理论模式的提出,提供重要的依据和参考．

2 研究设计

2.1 研究问题

研究主要探讨学生对课堂环境的感知差异,以及学生感知的课堂环境与物理成绩的关系．研究问题包括: (1) 中学物理课堂环境的现状如何?(2) 学生感知的中学物理课堂环境是否存在差异?(3) 学生感知的课堂环境与物理成绩之间有何关系?

2.2 研究对象

2017年12月17-27日,在天津市5个区所属的6所中学取样,每个学校初二、初三、高一、高二4个年级随机抽取两个或三个班的学生作为被试,删除无效问卷后得到有效被试1691 人,其中初二458人,初三426人,高一419人,高二388人,男生占53.2%,女生占46.8%．

2.3 研究工具与数据处理

借鉴国内外研究已有量表,经过物理教育专家和一线教师访谈、课堂观察等环节对评价标准进行修正,采用德尔菲法以通信方式征询专家小组成员的意见,对题目进行评价,修正和检验,编制了《中学物理课堂环境评价量表》,包括5个因子(即知识相关、学生声音、学生投入、交流协作、科学本质)、共21个题项,每个题项采用李克特五点量表评分,从“几乎从不”到“总是”,赋分为1-5分,要求被试根据自身物理课堂学习实际情况选取最符合的一项．

使用SPSS19.0对问卷数据进行探索性因子分析、内部一致性信度分析．分析结果显示: KMO 值为0.964>0.9(p=0.000<0.001),巴特利特检验表明数据适合进行主成分因子分析．采用具有Kaiser 标准化的正交旋转法后,因子负荷取值均在0.4以上,5个因子可以解释总变异的68.43%,说明量表具有较好的结构效度．通过 Cronbach α系数检验各因子中测量项目的内部一致性,量表中各因子的信度系数介于0.74～0.86之间,量表总的α信度系数为0.95,表明量表具有较好的信度．此后进行的描述性统计分析、方差分析、相关分析、多元线性回归分析都在含21个项目的量表上进行．

3 研究结果与讨论

3.1 中学物理课堂环境的总体特征

各题项采用李克特五点量表评分,每个维度的得分由该维度所包含的题项得分总和再除以该维度所包含的题目数而得,结果见表1．

表1 中学物理课堂环境评价量表各维度的平均分与标准差

由表1可以看出,所有题目的平均值为3.79．“倾听学生”维度的平均值最高为4.03,一方面说明学生有机会并愿意在课堂上发表自己的见解,另一方面表明大多数教师会认真考虑学生的意见,鼓励并引导学生阐述自己的观点,体现了学生在学习中的主体地位和良好的师生关系．“知识相关”维度平均值低于其他4个维度,该维度强调在真实的任务情境中学习并运用概念解决问题．课堂观察中发现物理教师常会通过增加联系生活和现代科技的教学内容,创设生动活泼的课堂氛围,但是学生在应用物理知识解决具体问题时,仍缺乏把情境与知识相关联的意识,其原因在于问题的“去情境化”、“虚拟情境化”往往割裂了知识与其运用情境的依存关系,学生难以获得在实际情境中,应用物理观念思考问题、积累解决物理问题的经验,因而该维度的分值偏低．“学习投入”和“交流协作”两个维度的平均值接近,说明学生能较为有效地融入课堂学习环境中,通过小组讨论、探究等学习方式,增强学生间的互动,在研究、探索、交流中寻找解决问题的方法．“科学本质”维度的平均值为3.83,表明学生对科学知识的稳定性和发展性有了一定的认识．科学本质观是学生对科学本质属性的认识和理解,对学生的科学态度、科学精神、科学学习的方式和方法等都会产生重要的影响,如果学生认为科学理论是绝对真理、不会改变,那他就可能倾向于被动理解和记忆这些理论．

3.2 学生对课堂环境的感知差异

采用单因素方差分析方法,对不同性别、年级以及不同层次学生感知的物理课堂环境进行差异显著性检验,考察这些变量对学生课堂环境感知的影响,结果见表2．

3.2.1 性别差异

男女生课堂环境感知情况的方差分析结果显示,男生和女生感知的课堂环境在倾听学生、交流协作两个维度上不存在显著差异,在其他3个维度上则存在显著差异．该结果与其他研究者的研究结果类似,即男生和女生感知的课堂环境是存在差异的．[3]平均值显示，男女生在“倾听学生”、“交流协作”两个维度的感知值基本一致,并且“倾听学生”的平均值最高．男生在其他3个维度的感知平均值高于女生,说明男生对课堂环境的满意度要超过女生,对物理课堂学习持积极、肯定的态度．

多数研究证实在初高等教育中,物理科学是男女表现差异最为明显的领域．PISA2015结果表明,男生在“物理”、“地球与空间”两个学科内容上的表现要明显优于女生．[4]两个性别群体对课堂环境的感知差异源于男女生在物理学习上的差距．由于生理、智力和非智力、教育和环境等因素的影响,男生在空间想象、逻辑思维、分析与综合能力、实验观察与推理能力、自主性和意志力等方面优于女生,同时女生在学习物理的过程中还会承受一定的压力和偏见,体现在对物理学习的自信心不足．由此导致男女生对待科学态度的较大差异,也是造成男女生科学成绩差异的重要原因,更重要的是还会直接影响和决定着未来科学技术领域性别比例的构成．[4]因此,科学教育应该注重性别平等,使男女生都能充分发挥他们的潜能,对学习科学持有积极和享受的态度．

3.2.2 年级差异

不同年级学生课堂环境感知情况的方差结果显示,5个维度均存在显著差异．有研究者认为,从小学到高中,随着年级水平的升高,课堂环境有退化的趋势(转引自Fraser[5]),该结果与此研究结果并不完全一致．从平均值看,高一学生在5个维度的得分均为最低,而高二学生在5个维度的得分均为最高．初二学生各维度的感知水平低于初三学生,高一年级相对初中学段,各维度的感知水平较低．

物理是初中生普遍觉得难学的一门课,初二物理对学生来讲是“入门”的关键,由于知识难度、认知方式、学习方法等原因,致使初二学生对物理学习不适应,感到难学、不会学,学习中的困难和迷茫在一定程度上会导致学生对课堂环境的感知度低．对于高一学生而言,与初中物理学习相比,知识和能力的要求都发生了很大的变化,在物理概念和规律的学习中,学生需要综合运用分析、比较、抽象、概括、类比、等效等思维方法,从定性和定量两个方面,基于事实证据从不同角度思考问题,进行科学推理和论证,抽象概括出事物的本质属性和基本规律．这种变化造成部分高一学生在新的学习环境下难以尽快适应高中物理学习,是导致高一学生对课堂环境的感知水平较低的主要原因．而初三和高二学段大部分学生基本度过了学习的不适应期,对物理学习的态度比较积极，对课堂环境的感知较好．

3.2.3 学生层次差异

表2给出的不同层次学生课堂环境感知情况的方差显示,5个维度均存在显著差异．平均值显示，学优生5个维度的感知平均值明显高于其他两个层次的学生,学困生5个维度的感知平均值均为最低．

个别差异一直是教学中的难题,课堂教学中教师很难照顾到所有的学生．在小组讨论、实验探究活动中,虽然每个学生都有参与的机会,但是学困生由于自信心不足、基础知识不扎实等原因,往往作为旁观者参与的比较少,受他人观点影响较大,不能表达自己的看法,不敢坚持自己的意见,课堂学习中常处于劣势和边缘者的地位．不同层次的学生在学习习惯、思维水平等方面都可能存在差距,如何将差距转化为积极的因素则需要教师对教学的投入,教师的引导和鼓励会影响学生学习物理的方式、对物理学习的看法．

表2 不同性别、年级、不同层次的学生对课堂环境的感知

注:*表示p<0.05;**表示p<0.01;***表示p<0.001

3.3 学生感知的课堂环境与物理成绩的关系

收集了被试学生的物理期中考试成绩,将学生成绩与对课堂环境感知的5个维度分别进行双变量相关分析,其目的是测量不同变量之间是否相关,结果见表3．由Pearson相关系数可以看出,物理成绩与课堂环境各维度均存在正相关．进一步通过多元线性回归分析探查课堂环境各维度对物理成绩的影响,将知识相关、倾听学生、交流协作、科学本质、学习投入同时作为自变量纳入回归方程,完成对因变量学习成绩的影响力估计,结果见表4．5个维度共同作用形成的整体模式能够解释因变量学习成绩的13.8%,解释力不高．5个维度的个别解释力数据表明,知识相关、倾听学生、学习投入均具有显著的解释力,回归系数分别是2.619、-2.546、4.702(p=0.000<0.001)．但数据显示,交流协作和科学本质的Beta系数未达显著(p=0.907,0.144>0.001)．沃特金斯和黄毅英(2005)的研究发现,个人与环境适应与学生的学习成绩相关度很低,[6]该研究结果与此研究基本一致．

表3 课堂环境各维度与学生物理成绩之间的相关度

注:**表示p<0.01

表4 课堂环境各维度对学生物理成绩的回归法估计结果与模式摘要

研究表明,“知识相关”、“倾听学生”、“学习投入”三个维度对物理成绩有一定影响．物理知识的学习与生产生活、现代社会及科技发展密切联系,物理教师常鼓励学生通过观察生活中的物理现象和实验来探索物理规律,培养学生的科学思维,这也是新课程所倡导的学习方式．良好的师生关系与同伴关系对学习方式的运用有积极的影响[7],教师作为教学活动的组织者、引导者,起到了平衡学生和环境的交互作用,教师对学生的鼓励和尊重,可以激发学生的学习热情,转化为学生物理学习的动力．学习效果的优劣在很大程度上取决于学生投入学习的程度,参与程度越高,学生的学习兴趣越浓,积极性越高．

4 对中学物理教学的启示

课堂是构建学科知识和发展能力的主要场所,学生是学习的主体,对课堂环境的感受和体验是形成课堂动力的基础,[8]创建良好的课堂环境需要师生共同努力．

4.1 创设自主支持型课堂教学环境

“自主支持”是指教师对学生自主学习的支持,其本质是教师在课堂教学过程中从学生的角度出发设计教学,使用非控制的方法,减少对学生的施压,为学生内在动机的生成提供环境,支持学生自主发展,[9]自主支持型教学能增强教学效果．首先,教师的独白或许对优等生没有影响,但对学困生存在影响,关注个体差异追求共性发展的课堂教学中,应给予学生充分的时间独立思考和交流讨论,鼓励和支持学生从不同角度提出问题,进行猜想并产生多种假设,基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判、产生创造性的见解．其次,引导学生在对知识进行系统化的探索过程中,建立基本的物理观念,学会物理学的具体科学方法,经历科学探究过程,通过意义的建构形成个性化的心智结构,更好地促进自主探究性学习,提升学生可持续发展能力．

4.2 提供知识运用的实际情境

物理知识的学习不应在“告知”和“机械训练”中直接呈现给学生的,知识运用的实际问题情境或复杂问题情境,能为学生知识与能力的生成提供情境支持,不仅能有效促进应用实践和创新迁移能力的发展,还有助于培养学生的科学态度与责任．首先,物理概念的建立、物理规律的探究、应用物理知识解决问题,应结合具体的实际情境进行教学,将物理原理的学习同丰富多样的实例联系起来,使学生获得广泛的背景知识,把事实性知识与现实意义联系起来,以问题为驱动力拓展学生思考的空间,在新旧知识经验相互作用的过程中主动建构,以此增强学生学习物理的内驱力和探索自然世界的兴趣．其次,选择与生活、社会、科技发展密切相关的实际问题,生成有价值的科学探究问题情境,将学生置身于原始的、真实的、复杂的情境,在解决真实问题的过程中,应用物理观念分析实际问题,进行预测、解释、推论等实践活动,通过“用”知识去学习知识,培养学生的知识型实践能力．

4.3 关注学生的个体差异

学生之间的个别差异是不可避免的,善于发现差异,重视个别化教学,才能鼓励不同层次的学生得到发展．首先,由于心理及性别角色社会化等因素的影响,部分女生在学习物理时遇到困难,常常想依赖教师或其他学生给予帮助和鼓励,针对女生更善于并倾向于合作与交流的方式学习的特点,教师应鼓励学生之间的积极交往,构建小组合作学习方式或男女学生搭配的学习小群体,促进学生在学习过程中的同伴协作互助,同时对女生倾注不同的关注和引导,增强她们学习物理时的自信心．其次,发展学生的科学思维能力是重要的教学目标之一,男女生思维能力的差异较为突出,女生偏重于形象思维,主要依靠类比和联想,善于模仿性学习,但思维不够灵活,抽象思维能力较差．教师应根据男女生不同的思维发展特点,针对女生的学习兴趣,从最基础的问题逐渐深化,在参与探究、建模、解释和论证等科学实践活动中,为女生适当提供“脚手架”,提升女生的自我效能感,引导女生在自己突破问题的成就感中自主地、富有个性地学习．