改革教学模式 促进学生物理学习态度正向发展

张萍　涂清云等

摘 要：近年来我们对大学物理课程进行了一些系列的改革，结合国内外的先进教学经验，设计并使用了大班课堂互动、合作学习的教学模式。本文使用卡罗拉多科学（物理）学习态度测试量表，对比传统教学模式，研究教学模式改革后学生物理学习态度的变化。结果表明：经过一个学期传统教学模式大学物理课程的教学，学生的物理学习态度负向移动，而改革后的教学模式可以解决传统教学中存在的问题，促进学生物理学习态度正向发展。

关键词：物理学习态度；大学物理；教学模式改革

一、前言

由于学生的学习态度决定着学生的学习方向、进程以及学习效果和质量，当教师进行课程模式改革时，有必要关注学生学习态度移动方向，寻找有效的策略，促进学生学习态度的正向发展。

1.物理学习态度的含义

从认知因素的角度看：学习态度就是学习者对学习对象的价值判断，这种价值判断构成学习态度的基础。从情感因素的角度看，学习态度就是学习者对学习对象的情绪反映。我们在研究中，把物理学习态度定义为：通过物理课程学习形成的对物理学本质的观念和信念，产生的情绪、情感以及个体学习行为的倾向。

在过去的20年，国外物理教育研究领域对学生物理学习态度和学生对物理学科信念的研究产生了很大的兴趣。研究表明：学生对物理学本质的认知和他们物理学习态度，对学习结果有直接和显著的影响[1，2]。学生认为物理是由大量的概念组成，这些概念之间互不关联，他们就采用死记硬背物理概念和机械地使用公式求解题目的方法学习物理。相反，物理学专家坚信物理是由一些最基本的定律构成，大量的物理概念和原理都是以这些基本定律为核心，他们认为在学习物理时必须理解物理概念和原理与这些基本定律之间的本质联系。当学生对物理学本质的理解和认知接近物理学专家时，他们学习物理的方式就会从最初的死记硬背转变为深入理解概念意义并关注概念之间的本质联系。

2.物理学习态度测试量表

本研究使用国际公认的卡罗拉多科学（物理）学习态度的测试量表（Colorado Learning Attitudes about Science Survey 简称CLASS）[3]，CLASS是美国科罗拉多州立大学在2006年研制的5点李克特量表（Likert scale），量表分为8个维度：个人兴趣（Personal Interest）、物理与现实生活的联系（Real World Connection）、一般问题的解决（Problem Solving General）、解决问题的自信心（Problem Solving Confidence）、复杂问题的解决（Problem Solving Sophistication）、意义理解（Sense Making /Effort）、概念理解（Conceptual Understanding）、概念应用（Applied Conceptual Understanding）、每个维度包含若干个题目，量表一共有42个题目，其中一个题目是用于检测学生回答测试是否有效，其余41个题目用于用来测试学生在学习物理过程中形成的对物理学本质的观念和信念及物理学习态度，CLASS是通过把学生的观点和物理学专家的观点比对来评价学生。题目开发者使用超过5000个样本做了严格的信度和效度检验，是目前在世界上被广泛应用的量表。本研究使用该量表的中文版是经过严格的量表翻译程序：先从英文翻译成中文，再由一位之前并不知道CLASS的人，将中译稿翻回英文后与原稿比对，检查两者的一致性，以确保中译文本的准确性[4]。

3.教学模式改革

近年来，我们对我校大学物理课程进行了一些系列的改革，结合国内外的先进教学经验，设计了大班课堂互动教学模式[5]，在大班课堂教学中实现学生自主学习、合作学习、师生的互动、生生互动，构建了一个以学生为主体的启发式、激励式、参与式的“新的教学模式”。

二、研究方法和样本

我们使用CLASS，利用前、后测的方法，将实验班和对照班进行数据比较。在实验班我们使用新的教学模式，对照班中仍然使用传统的单一讲授的教学模式。我们对比传统教学模式，研究使用新的教学模式对学生物理学习态度的影响。两个班的学生都是来自同一个专业，它们除大学物理课程外其他课程基本一样，从而排除了学生学习其他课程的差异对这项研究的影响。我们在开学的第一周和课程结束后使用CLASS对学生进行了前、后测，对照班一共有114名学生（女79、男35），参加前测、后测并且两个答卷都有效的学生人数（配对样本数）是94人（女69、男25）。实验班一共有106名学生（女70、男36），配对样本数是95人（女62，男33），我们对两个班的配对样本进行比对研究。

三、研究数据和结果

1.CLASS总分变化

CLASS是通过把学生的观点和物理学专家的观点比对来评价学生，表一是两个班学生CLASS的前、后测的总分平均值及其分数变化（后测分数减去前测分数）。

从表1对照班的数据中可以看出，使用传统教学模式讲授一个学期大学物理课程，学生CLASS 的总分下降了4.4%，配对样本t检验结果是t = -3.17， p = 0.002。说明前、后测平均分之间的差异在统计上是显著。这个结果与国际上已有的一些研究结果相一致，例如W. K. Adams（2006）使用CLASS研究发现，大多数的物理课程的教学效果是使学生的CLASS分数负向移动[3]。

相反，从表1中实验班的数据中可以看出，使用新的教学模式，学生CLASS的总分升高了2.8%，使用配对样本t检验的结果是t = 2.15，p = 0.034，表明前、后测平均成绩之间的差异在统计上是显著，说明新的教学模式使学生CLASS总分数升高，学生物理学习态度发生了正向移动。

2. CLASS的8个维度上分数变化

如前所述，CLASS量表由8个维度构成，依次分别是1—个人兴趣、2—物理与现实生活的联系、3—一般问题的解决、4—解决问题的自信心、5—复杂问题的解决、6—意义理解、7—概念理解、8—概念应用。为了研究总分变化的原因，我们对CLASS的8个维度分数的变化做详细研究，图1是对照班CLASS前、后测分数在8个维度上的分数变化，8个维度的分数全部是负向移动，其中“5—复杂问题的解决”、“7—概念理解”、“8—概念应用”三个维度的变化在统计上最显著。

图2是实验班CLASS前、后测分数在8个维度上的变化，8个维度的分数中只有“2—物理与现实生活的联系”一个维度是负向移动，但统计上不显著；其余7个维度的分数全部是正向移动，其中“1—个人兴趣”、“3—一般问题解决”两个维度的移动在统计上是显著的。

四、结果讨论

1.传统教学方法中的问题

表2中列出CLASS 测试中的一些题目，使用传统教学模式讲授一个学期大学物理课程后学

生在这些题目上同意专家观点的人数明显减少，分数降低，直接导致学生的CLASS总分和“复杂问题的解决”、“概念理解”、“概念应用”的三个维度分数的显著性下降。

从表2中可以看出，学生在题目1、3、22、29、36上前测得分不高，后测分数变低，数据表明：在学习课程之前大约有一半左右的学生在这些题目上不同意物理专家的观点，存在的主要问题是：学生在学习物理时简单记忆公式、知识点和题型，很少尝试多角度理解物理概念，不使用物理知识解决日常生活中遇到的物理问题，知识迁移能力差，这些都是中学阶段应试教育产生的结果。然而，学生进入大学，在经过一个学期传统教学模式物理课程学习后，问题不仅没有得到改善反而变得更加严重，到学期末的时候，存在上述问题的学生由学期初的1/2增多至2/3。

2.教学模式改革有效改善学生物理学习态度

（1）教学模式改革解决了传统教学中存在的一些问题

图3显示了表2中的7个题目，在使用传统教学模式和新的教学模式讲授一个学期大学物理课程之后学生CLASS题目得分的变化。如前所述这7个题目的分数在一学期传统教学模式的课程之后都是降低的；相反，使用新的教学模式一学期后学生在其中的3、13、19、22、36五个题目的后测分数与其前测分数相比是增加的；其余的两个题目：1、29的分数仍然是下降的，但是相比传统教学模式，其下降的幅度变小。数据表明：新的教学模式可以解决传统教学模式中存在的大部分问题；在死记硬背物理概念和题型、机械地使用物理公式解题两方面存在的问题，由于学生受到之前的学习经验的影响太深，彻底改变需要更长的时间。

（2）教学模式改革促进学生物理学习态度正向发展

表3中列出CLASS测试中的一些题目和它们分数的变化，使用新的教学模式后，学生在这些题目上同意专家观点的人数明显增多，直接导致学生的CLASS总分和“个人兴趣”、“一般问题解决”的两个维度分数的显著性上升。为了便于比较，表3中同时给出相应的题目在使用传统教学模式教学一个学期后分数的变化。

结合图3和表3中的数据可知，通过教学模式的改革，改善了学生对物理本质的认知和他们学习物理的方法，具体表现在三个方面：（1）学生意识到物理知识之间是存在相互关联，学习物理时不再机械地使用公式而是深入理解概念、彻底弄清楚事物的来龙去脉。（2）学生在学习过程中不再是简单地记忆知识，而是通过将新知与其他信息或自己已有知识相关联，赋予新知以意义。（3）学生意识到物理与生活密切相关，认为物理知识和推理能力对日常生活有帮助，喜欢琢磨日常生活中所经历的物理问题，深刻地理解物理规律，学习物理的兴趣提高。

综上所述：在传统的教学模式中学生被动接受知识，很少考虑物理概念之间的关联，他们在学习中死记硬背物理概念和题型、机械地使用物理公式解决问题，不会迁移，不联系实际。新的教学模式要求自主学习和合作探究，是一个以学生为主体的启发式、激励式、参与式的教学模式，学生在学习物理时学生不再是简单记忆知识，而是自己构筑知识、发现知识、转变知识和扩展知识，从而改善了学生对物理本质的认知和他们的学习方法，促进了学生物理学习态度的正向发展。

参考文献：

[1] D. Hammer and A. Elby（2003）， Tapping epistemological resources for learning physics， J. Learn. Sci. 12， 53.

[2] B. Hofer and P. Pintrich （1997）， The development of epistemological theories： Beliefs about knowledge and knowing and their relation to learning， Rev. Educ. Res. 67， 88.

[3] W. K. Adams， K. K. Perkins， N. S. Podolefsky， M. Dubson，N. D. Finkelstein， and C. E. Wieman （2006）， New instrument for measuring student beliefs about physics and learning physics： The Colorado Learning Attitudes about Science Survey， Phys. Rev. ST Phys. Educ. Res. 2， 010101.

[4] P.Zhang and L. Ding （2013）， Large-scale survey of Chinese precollege students epistemological beliefs about physics： A progression or a regression？ Phys. Rev. ST Phys. Educ. Res .9（1）： 010110.

[5] 张萍，涂清云，大学物理课堂互动教学模式研究——基于“教室应答系统”的构建[J]. 中国大学教学，2011（7）：21-23.

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