工科院校大学物理实验教学中的性别差异及对策研究

吴 肖 姜传星 王永华 吴福根

1.广东工业大学实验教学部 广东广州 510006

2.广东工业大学自动化学院 广东广州 510006

在工科院校里，男生的比例远远高于女生，在进行大学物理实验课程的教学时，很多教师也感受到男女生之间存在差异。本文通过对男女生的实验成绩、实验自信心、兴趣、态度等方面的统计分析和调查研究，对男女生间的差异进行剖析，并以多元智力理论为指导，寻找能够缩小差异的对策。

1 存在的现象及差异分析

1.1 实验成绩存在一定差异

大学物理实验平时成绩的评定主要包括实验预习、实验操作、实验报告三部分。为了能够了解学生在大学物理实验成绩上的差异，对计算机专业10个班的学生，共计496名学生的成绩进行了统计，得到男女生的示波器实验成绩的平均分差异见表1。

表1 男女生示波器实验各部分成绩的平均分差异(总分100)

在实验成绩上，男生的综合分数较女生高。从构成实验成绩的三个部分来看，男生的综合分数高主要源于其实验操作的得分比女生高。在教学中也能发现，女生在实验预习上较细致，做实验计划性较强。男生预习没那么认真，但好奇心强，比较大胆，喜欢一到实验室就摆弄仪器，实验操作也较容易上手，对实验原理的理解上也比较深入，实验完成速度上，男生普遍比女生要快，但也会发现，有个别女生的实验操作能力甚至比男生还强。实验报告上，女生的实验报告认真、整洁，实验数据处理方面错误较少，但是对结果的讨论相对缺乏。较多男生喜欢采用计算机处理实验数据，但是对于实验数据的有效数字表达、单位等比较粗心，常常出错。

1.2 实验自信心、兴趣、态度等存在差异

为了能够了解男女生在实验情感及行为等方面的差异，进行了简单的问卷调查[1]。该调查包括以下五个方面：实验的自信心、实验兴趣、实验态度、实验的独立性、实验的主动性。问卷题目采用李克特量表法，对于表述上是积极的题目，从肯定到否定分别记5，4，3，2，1分。表2为针对496名学生调查后的结果。

表2 对男女生实验自信心、兴趣、态度等的调查

以上调查发现，男生对于实验的自信心相比于女生强，对大学物理实验的兴趣也要比女生浓厚一些，并且一部分男生表现出对实验较强的积极性，甚至课后也会来实验室探索。但在学习态度上，女生相对而言会认真些，尽管没有男生那么喜欢但却还是很认真地预习去集中注意力并尽力做好实验。女生在合作性的实验中表现得比单独性实验中要积极，而男生相对独立，遇到问题喜欢自己解决或者与教师交流，女生不喜欢和教师交流，而喜欢和同伴交流。实验时，有一定的选作实验时，男生完成得较多，甚至还能提出一些创新想法，这说明男生更喜欢手脑并用，在深入理解实验原理的基础上动手，实验探究的欲望相对要强烈些。女生实验的主动性差一些，习惯于接受教师的讲解，在实验中喜欢按部就班地操作，程序性较强，较少思考。当实验仪器出现故障时，女生自己排除故障的欲望较弱，倾向于向他人求助解决，而男生倾向于自己排除故障。

2 差异原因分析

为什么男生和女生在大学物理实验上存在如此多的差异呢？研究认为主要有智力因素和非智力因素两个方面的原因。

在智力方面，主要是由于男女生在不同的智能方面具有不尽相同的智能水平。20世纪80年代，美国哈佛大学教育研究所发展心理学教授加德纳首次提出多元智力理论[2]。加德纳认为，支撑多元智力的是个体身上相对独立存在着的、与特定的认知领域或知识范畴相联系的八种智能。这八种智能分别是语言智能、音乐智能、逻辑数理智能、视觉空间智能、身体运动智能、自我认识智能、人际智能和自然观察智能。对于两性而言，其智力水平总体应该是平衡的，但在这八种智能发展上各有千秋[3]。男生在逻辑数理智能、视觉空间智能、身体运动智能方面发展较好，而女生在语言智能、音乐智能、人际智能上发展较好。在自我认识智能和自然观察智能方面，男女生无太大差异。对于物理实验而言，需要较强的逻辑数理智能、视觉空间智能、身体运动智能，而这些智能正是女生较薄弱的方面。

在非智力因素方面，男女生兴趣、习惯、性格等不同，例如男女生在自然观察智能方面并没有显著的强弱差异，但因为受习惯影响，在实验中的观察点会不同，女生观察较男生细致、全面，但常常过于关注细节，而男生善于把握全局，对于全局与各部分之间的联系把握较好，但对细节注意不够。男生对于使用仪器的兴趣远比女生浓厚[4]，对于未知的东西并不感到害怕，甚至乐于探索，其性格也决定了大多数男生在分组实验中更愿意担当主要角色。

3 对策研究

对于工科院校的女生而言，她们在将来很大程度上要从事工程类的工作，而大学一二年级开设的大学物理实验是大学生进校后第一门科学实验课程，是培养学生动手能力的关键，克服女生对于实验的害怕心理，有助于女生在后续课程中发展主动性。鉴于以上男女生之间的差异，作为实验教学者的教师，希望通过一定的教学策略，有效地缩小男女生间的差异，并使男女学生在原来的基础上得到最大限度地提高。

3.1 PI教学法[5]

PI教学法又被称为“同伴教学法”，是由美国哈佛大学Eric Mazur教授创立的，是指学生同伴之间互相施教、共同受益的一种教学组织形式。研究实践发现，同伴教学法能最大限度地发挥学生的主动性和创造性，既可以提高学生的学业成绩，还能培养学生的人际交往能力，能够减少物理学习中的性别差异[6]。通过在大学物理实验中开展PI教学法，鼓励学生基于一系列问题进行自主学习和协作探究，将女生实验的主动性激发出来。

首先在进行分组时，将女生与几个男生一起搭配，并请女生担任回答问题的小组长。接下来在实验课堂中，教师根据实验适时提出有效的问题供学生思考，小组或者个体提供答案，学生及时得到反馈(如利用投票器即时反馈，以直方图的形式呈现)，学生互相之间解释答案并听取其他人的意见，讨论后再次作答，最后教师给出正确答案并进行总结。采用这种教学方法，一方面发挥了女生较强的人际智能，鼓励了女生通过交流来认识实验中理解的难点；另一方面降低女生的学习焦虑，使女生的学习变得更加主动，并有了一定的探究欲望。在传统的物理实验教学中，由于工科院校的女生很少，女生甚至有被忽视的感觉，采用PI教学法后，女生有了融入班级的感觉，与学生教师的交流和互动变得自然且多。

PI教学法对于男生也有不少的促进作用，在传统教学中，男生对于实验的预习不够重视，而在新的教学法中因为要回答教师提出的问题，实验的课前预习是必不可少的，男生因此也受到激励。PI教学法将原本很分散的实验课变得更加有凝聚力，学生的课堂专注力也提高了不少[7]。

3.2 激发兴趣、信心、成就感策略

由于实验原理的枯燥性，不少女生对于实验原理常常无法理解；由于仪器难以操作，不少女生在实验面前有些缩手缩脚，为了能够激发女生的学习兴趣，降低女生的学习难度，研究采用形象化处理教材的策略，针对学生实验较容易出现的问题以及实验中的难点，用仿真、动画或者视频的形式提高学生学习的兴趣。例如分光计、迈克尔逊实验等，由于仪器相对结构复杂，学生感觉难度较大。为了能够使学生在实验之前对仪器结构有个感性的认识，采用了三维的虚拟现实物体旋转技术将其进行360度形象化呈现，克服了教学难点，提高了预习效率。而在提高女生自信心方面，教师会在实验时给予女生更多的关注和鼓励，出现问题时热情地给予帮助，当女生较好地完成实验时，对其进行热情称赞，使之感受到一定的实验成就感。

3.3 评价反思策略

由于女生对于学业成绩的专注度较男生更强烈，利用这一点，可以在实验教学中采用评价反思策略，对于女生而言，如果一旦认识到自己在实验学习上存在问题，她们一般会迅速改正。为此研究开发了一系列的实验评价反思工具，例如实验前要求学生写出简单的实验流程图，实验中针对某些实验操作的具体的评价指标进行自我评价，实验后自我反思总结等等。学生通过这些对自身元认知进行监控，调整自己的行为。教师也根据学生的回答，了解到学生更具体、更细节的想法，为更好地了解女生的学习情况从而有针对性地指导实验提供了依据。

通过以上三个教学策略实践，教师发现男女生在大学物理实验上的差异逐渐缩小，示波器实验成绩的差异也由原来的4分缩小为2分。学生的学习兴趣尤其是女生的学习兴趣得到增强，甚至有女生表现出对物理实验较大的兴趣，以前很少有女生报名参加的物理实验竞赛也出现了不少女生的身影。

4 结语

工科院校男女生在大学物理实验学习上的差异是客观存在的，但这并不意味着女生的物理实验能力就一定比男生差，只能说明男女生实验能力的各方面各有侧重，男女生在实验的自信心、实验的独立性、主动性方面存在一定的差异，其根本原因是由于男女生在不同的智能方面有着不尽相同的智能水平、兴趣、习惯、性格等不同造成的。采取一定的教学策略，如PI教学法，激发兴趣、信心、成就感策略，评价反思策略可以有效缩小这些差异，为工科女生后续的实验课程的学习打下良好的基础。