实验教学任重道远 坚持改革继往开来

摘   要：为全面了解全省初中物理实验教学的现状，结合质量监测工作开展了物理实验教学方面的问卷调查，对当前初中物理实验教学的现状进行描述，对存在的问题及形成原因做了研究分析，获得了相关结论，并在此基础上提出进一步加强实验教学的改进建议。

关键词：实验教学;调查与研究;综述

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）6-0001-6

2019年，教育部出台了关于加强和改进中小学实验教学的意见，对当前如何开展好实验教学提出了具体的要求。为全面了解我省初中物理实验教学的现状，寻找实验教学改革的突破口，在江苏全省2018—2020年义务教育质量监测的工作中，我们围绕物理实验的设备保障、教师观念及实验教学的开展情况等对全省师生进行了问卷调查。针对有效问卷，我们从全省、不同区域和城乡等多个角度对调查结果进行了统计分析。

1    调查的设计及基本情况

设计依据：问卷设计依据《义务教育物理课程标准（2011年版）》（以下简称《课标》）的相关要求及实施建议，并参照《中学实验室管理与实验技术》的具体要求。

问卷框架：师生问卷围绕对物理实验及实验教学的认识、实验教学条件和资源、实验教学开展情况（含演示、分组及课外小实验）、实验教学效果四个方面设计，教师问卷共30个问题，学生问卷共37个问题。

相关性研究：为便于开展相关性研究，在监测的物理测试卷中重点对学生的科学探究能力进行考查，由测试卷可以确定学生科学探究能力的水平高低，这样就可以将问卷所了解的学生实验活动开展情况与学生的实验探究能力发展情况进行相关性研究。

问卷编制的研究团队由高校教授和省市教研人员组成，其中多数为特级或正高级教师，不仅熟悉《课标》，了解江苏省《中学实验室管理与实验技术》有关规范，还具有丰富的初中物理教育教学经验。问卷设计借鉴了国内外中学物理实验的相关调查，根据我省初中物理实验教学的情况，经过充分的研究设计、试测分析、讨论修改，形成的问卷信度达到0.87，具有一定的权威性和有效性。

本次调查抽样科学合理、样本容量大。全省参加问卷调查的教师共3 493人，有效问卷3 489份，占发放问卷总量的99.9%;参加问卷调查的学生共47 380人，有效问卷47 178份，占发放问卷总量的99.6%。问题数据总量达到1 850 256个。通过教育统计软件SPSS 21.0对185万多个数据进行统计分析处理（如差异的显著性检验等）后得出结论，充分体现了问卷調查的科学性和有效性，保证了结论的客观性和可靠性。

2    问卷调查及研究获取的结论概述

2.1    物理实验教学条件有所改善，课外小实验和综合实践活动情况喜人

（1）学校专用物理实验室数量配置比例有所提高

问卷向教师和学生调查了学校物理实验室的配置情况（年级班级数和专用物理实验室数量的比例）。全省的情况如图1所示。

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图1  全省学校物理实验室的配置情况（教师问卷）

由图1可见，我省初中学校几乎都配备了物理实验室。其中，75%配置比例能达到江苏省初中物理实验室配备Ⅲ类标准（即10：2及以上），42.8%可以达到II类标准（即10：3及以上），25.1%可以达到I类标准（即10：4及以上）。虽然还有提升空间，但与十多年前相比，学校实验室配置的比例已经提高了许多。

（2）学校装备的实验器材和设备能满足物理实验教学需要的情况有所改善

就“学校装备的实验器材和设备是否能够很好地满足物理实验教学需要”的调查发现，不同的城乡、地域和大市有较大的差异，全省的情况如图2（教师问卷统计）和图3（学生问卷统计）所示。

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图2  学校装备的实验器材和设备是否能够很好地

满足物理实验教学的需要 （教师问卷）

从全省的情况看，虽然农村、县镇和城市的装备情况参差不齐，不同区域装备也不够均衡，但我省初中物理教师认为学校实验器材和设备“基本能”和“能”满足实验教学需要的比例达到73.7% ，而学生对物理实验仪器和实验室满意度为“很满意”或“比较满意”的达到56.2%，与以前相比应该是有所改善的。尤其是农村学校实验条件改善情况超过了城市和县镇，说明近些年实验装备的建设工作效果显著。

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图3  学生对物理实验仪器和实验室满意度（学生问卷）

（3）学生对课外小实验和综合实践活动的关注度出人意料

苏科版义务教育物理教材在课外作业（教材中为“WWW”栏目）、小结与评价中安排了一些小实验和小制作，还在8年级安排了5个综合实践活动。这是课堂实验探究活动的补充和延伸，有利于激发学生的学习兴趣，有利于不同层次的学生按自我需求进行学习和探究，也有利于学生在合作探究过程中发现自身特长、张扬个性。

图4是对学生是否做过”WWW”中“课后小实验”活动的统计，“全部做过”有20%以上，“部分做过”超过了30%。图5 是对全省城乡教师在8年级开设综合实践活动状况的统计，5个实践活动“全部做过”的城市学校多达24.3%，农村学校也达到了9.3%。全省做过“3个以上”的城市学校超过了70%，农村学校超过了50%，这出乎教材编者们的预料。尽管在这方面还有较大的拓展空间，毕竟这么高的比例也是令人兴奋的。

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图4  学生在8年级物理教材“WWW”中“课后小实验”上的状况

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图5  开设8年级物理教材中“综合实践活动”的状况（教师问卷）

2.2    全省物理学生分组实验开设率创新低，已影响学生学业水平

（1）学生学业水平高低与分组实验开设率密切相关

《课标》明确规定8年级有11个学生必做分组实验。本次问卷将全省不同地域群体中“做8个及以上”实验和“做2个及以下”实验的两类学生，就其学业水平差异情况做了分析，如表1 所示（表中分值为学生物理学业成绩的标准分）。

从表1可见，“做过8个及以上”实验学生群体的学业水平明显高于“做过2个及以下”实验学生群体的学业水平，而且在学业水平上存在显著性差异。或者说，从某种程度来讲，充分进行学生分组实验有助于提高学生的学业成绩。

（2）我省义务教育阶段物理分组实验开设率已降至50%以下

本次问卷中就学生分组实验的完成情况，分别对教师和学生进行了调查，并进而分别计算出全省以及城市、县镇和农村学校物理分组实验的平均开设率，如图6所示。

从图6的数据可见，全省实验平均开设率只有45%，城市学校实验平均开设率最高为49%。也就是说，11个学生必做分组实验，城市学校平均也仅开设不到6个。而县镇和农村学校的开设率更低，分别为41%和43%，均低于全省实验的平均开设率。

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图6  学生分组实验开设率（教师问卷）

（3）物理分组实验开设率过低的主要原因是教师的观念

本次问卷发现，影响学生分组实验开设率的因素有很多。例如，教师对实验的正确认识、学校实验器材的配置情况、专职物理实验员的配备情况、专用实验室的配置情况等。各个影响因素与分组实验开设率的相关系数如表2所示。

可见，教师对学生分组实验的正确认识对学生分组实验开设率的影响最大，实验器材配置是否能满足需要次之。

本次问卷调查还将开设率最高和最低的3个分组实验进行了对比分析， 其中A类实验是指“用刻度尺测量长度、用表测量时间”“用天平测量物体的质量”和“用弹簧测力计测量力”3个实验，B类实验是指“探究浮力大小与哪些因素有关”“探究水沸腾时温度变化的特点”和“测量水平运动物体所受的滑动摩擦力”3个实验。各大市学生关于这6个分组实验的开设率如表3 所示。

A类实验的特点是课前准备不需要花多少时间，也不会没有实验器材，即使没有专用物理实验室，也可在教室里进行。但从全省来看，平均开设率也只有53%，也就是说，全省初二的物理教师中，只有一半开设过这类学生分组实验。而全省教师将A类3个分组学生实验改为演示实验的比例，分别达到23%、35%和37%。由此可见，教师对学生分组实验的重要性认识不到位，这是影响这些实验开设情况的主要原因。

相比较而言，B类实验在课前需要相当长的时间做准备，也需要有专用物理实验室与专用的实验器材。从全省来看，平均开设率为37%，比A类3个实验低16个百分点。由此可见，影响学生分组实验开设率的原因不仅与教师的认识（积极性）有关，也与实验开设的条件和资源有关。

（4）关于教师对实验认识不足的原因讨论

本次问卷调查涉及到教师对实验认识情况的内容不多，主要是以下两点：

①从教师的教学行为看，用现代化手段替代物理实验的情况较为普遍。

随着现代化教育手段的逐渐普及，利用多媒体或仿真实验室代替演示和分组实验的现象较为普遍，图7是本次调查中对全省学校教师使用多媒体或仿真实验室代替演示实验教学状况的统计。用演示实验代替分组实验，再用多媒体或仿真实验室代替演示实验，教学手段现代化了，思维却被简单化了，学生从“动手动脑促进思维发展”变成“过眼云烟，看过就忘”。

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图7  学校教师使用多媒体或

仿真实验室代替演示实验教学的状况

②从教师的教育思想看，“应试”的功利思想影响依然较大。

本次调查就学校教师对物理实验教学的看法进行了统计，如图8所示。

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图8  学校教师对物理实验教学的看法

尽管80%以上的教师都选择了“物理实验对学生物理学习作用较大”这个选项，但其他三个选项“与中考关系不大，不重要”“重点实验要做，其他可以少做”与“在黑板上讲实验更有效”也占有一定比例，或许这些正是平时扭曲教学行为的本质原因，表明“应试”的功利思想依然对实验教学的开展情况有一定的影响。

3    初中物理实验测试命题改革的出路——

物理实验命题情境化策略

物理是一门实验科学。通過丰富多彩的实验活动，能有效激发学生学习的兴趣与内在动力，也有利于相关物理概念、规律的形成，对提升学生的科学探究能力有着极大的促进作用。但在目前的纸笔测试中，大多实验试题基本都是简单地重复实验原理与过程，或填写相关的实验注意点等，较为机械呆板。因而，在实际的实践教学中，很多教师也期望借助大量的实验练习题来提升学生的实验成绩，忽视了实验操作的重要性，这也是实验教学不能在中学顺利开展的原因之一。

根据本次学科测试数据与问卷调查，我们提出了实验考试命题情境化的针对性策略：①再现真实的实验场景，考查学生对一些重要实验过程的深刻理解;②关注实验的操作细节，考查学生经历实验活动过程后内化的行为表现;③现场实施实验的操作片段，测试学生是否真正动手动脑经历实验的过程。并就此做了实证研究。以策略①为例，如下：

【试题】 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，首先需要调整烛焰和光屏的中心，使其位于凸透镜的主光轴上，图9中的情况属于已经调整好的是（    ）

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图9  试题选择图

本题采用的是情境化命题策略，利用四张照片展示出实验过程中进行仪器调节后的各种情形，还原真实的实验场景，以此考查学生对这一重要操作步骤的掌握情况。

本题正确选项为C，得分率为0.55，区分度为0.32，各个选项的选择人数比例如图10所示。本题错误的主要原因：一是学生只考虑了蜡烛的高度，并没有意识到在实验中实际观察的应该是烛焰的像，也就没有去思考烛焰的实际位置;二是有少数学生对凸透镜的主光轴判断错误。

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图10  试题答对率统计

图11为实验探究能力处于各个水平层次上的学生是否动手做过“探究凸透镜成像规律”实验的百分比统计情况。再对两类学生群体的得分率与差异进行显著性检验，如表4所示。

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图11  不同层次学生是否做过本实验的比例

从表4中的数据可以看出，做过此实验与没做过此实验的两类学生群体在该试题的得分率上存在显著性差异，说明该试题能够有效地区分开做过实验与没做过实验的学生。再比较实验探究能力处在不同水平的学生，分层后可以发现，处在A层次的两类学生的得分率之间存在着显著性差异;处在B层次和C层次的两类学生不存在显著性差异;而处在D层次的两类学生存在的显著性差异要有特殊的解释。

统计分析证明情境化策略②③同策略①一样，试题的命制若能够有效地考查出学生的实验探究能力，较好地将做过与没做过实验的两类学生群体区分开来，无疑会对现阶段的实验教学起到积极的导向作用。

4    进一步加强初中物理实验教学的几点建议

开展全省初中物理实验教学现状的问卷调查研究不仅让我们看到了全省初中物理实验教学取得的进步，也发现了其中存在的一些严重问题，认识到了物理实验教学存在的危机。为了更有效地促进我省初中物理实验教学的开展和教师实验教学与教研水平的提升，增进初中物理实验教学的成效，提出如下建议。

（1）继续加大投入，提高区域硬件的均衡水平

尽管当前学校的物理实验室及实验设备的配置条件较过去有了很大的改善，但区域间的不均衡性问题还较为突出，学校实验室配置达到Ⅰ类标准的比例还很低，从江苏经济大省、教育强省的要求来看，我省的实验硬件投入还要进一步加强，相关部门要出台政策，加强薄弱地区、薄弱学校的实验室硬件建设，为开展好物理实验教学奠定坚实的物质基础。

（2）采取有效措施，促进实验教学的深入开展

针对当前实验教学存在不断弱化的现象，相关部门要引起高度重视，采取有效措施，引导实验教学的有效开展。

①各级教育主管部门要制定相关政策与考察方案，将定期检查与不定期抽查结合，考察各个学校的实验教学实际情况，并将结果纳入教师及学校的年度考核，评奖评优实行一票否决制。同时，还可以抽调各校实验教学的精干人员，定期到师生中指导交流，实时督查实验教学开展情况，并对不足之处提出整改意见，从制度上推动实验教学的真正开展。

②要开展多样化的物理教师培训活动，加强教师的实验技能培训，不断提高教师的专业能力。如，开展区域性的教师实验教学比赛、实验技能竞赛活动与实验教具改进及创新的评比活动，聘请本省有丰富实验教学经验且善于实践操作的教师进行指导等，采取多种方式和手段全方面地提高教师的实验素养。

③物理教研组要有明确的实验教学研究计划，要在器材资源资金上鼓励教师改进课堂教学的方式方法，让学生多动手、多實践、多体验、“做中学”，充分发挥物理实验的教学功能。在教学论文、教研课题和教研成果评审中应该适当扶植鼓励初中物理教师的实验教学研究，切实提高全省初中物理教师实验教学研究水平与实验研究能力。

（3）结合教材建设，加强实验教学和实践活动的指导

我省使用的苏科版初中物理教材的一大特色就是学生实验活动较多，在不少章节后都还设有综合实践活动。这些实验活动的开展对教师和学生都具有一定的挑战性。因此，结合教材建设，教材编写组应该组织专家进一步完善学生实验手册的内容，在保证教材分组实验开展的条件下，进一步拓展课外实验活动的内容，增加对综合实验活动的指导，不断提高学生的实验技能。

（4）认真开展评价研究，以评价改革真正促进实验教学的开展

考试评价无疑对实践教学有着重要的导向作用。在当前中考物理还是纸笔测试的情况下，要认真研究笔试情况下进行实验考查的目标、方法、策略等，进一步促进评价改革。真正区分出做过实验与没做过实验的学生，积极引导实验教学的开展。此外，不少地区还开展了实验操作考查，这其实是对学生实验能力考查最有效的方法，要研究课外拓展性实验进入实验操作考查的可行性问题，提高实验操作考查评分的准确性及效率问题，鼓励部分地区尝试将实验操作考查以一定的分值计入中考总分。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]祭彦加.中学实验室管理与实验技术[M].南京：南京师范大学出版社，2007.

[3]叶兵.初中物理实验情境化命题策略的实证研究——基于江苏省2018年义务教育质量监测的分析[J].物理教学，2019，41（07）：41-45.

（栏目编辑    廖伯琴）