高中生对物理意义理解的调查研究，本文主要内容关键词为：调查研究论文,物理论文,意义论文,高中生论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在高中物理教学中，教师往往会强调物理意义的理解。离开了物理意义的理解，物理概念、规律以及描述这些概念、规律的公式就会失去应有的生命力。那么何为物理意义？简单地说，物理意义就是涉及物理概念、规律的所有内涵和外延及其关系。物理意义应该包含在物理概念和规律的定义、性质、作用、功能、物理现象、物理状态、物理过程及其相互关系之中[1]。然而，学生在现实的物理学习中，却经常忽略对物理意义的理解，甚至采用机械记忆物理意义的方法学习物理，这种现象对提高学生的科学素养是极为不利的。
一、问题的提出
在一次课堂观课过程中，当教师问学生：如图1所示，两物体处于静止状态，在剪断绳子的瞬间，A物体是否仍然受下面弹簧的拉力作用？学生几乎是异口同声地回答，仍然受弹簧拉力作用。笔者出于好奇，就问旁边的学生：在剪断绳子的瞬间，A物体为什么仍然受下面弹簧的拉力作用？学生的回答令人惊讶，学生说：就是这样的，老师都是这样说的。笔者后来又听了其他班级的课，学生也是齐声答出正确的答案，当询问多名学生为什么仍然受弹簧的拉力作用，没有一个学生能够说出因为这时弹簧的弹性形变仍然存在的原因。这反映出当前的一些中学生在物理学习中存在较严重的不求甚解的现象，即对物理意义的理解不重视，往往只是机械地记住一些物理问题的答案。学生在学习物理的过程中忽视了物理意义的理解是否就是学生难以学好物理的关键原因呢？于是，围绕弹力问题，笔者设计了两道物理问题对处于高一下学期期末复习的学生进行了抽样调查。
二、研究设计
1.问卷主要内容
在开展本研究的调查之前，笔者为了调查学生对物理问题的结论是否仅仅是机械记忆以及对物理意义的理解水平，设计了以下两道弹力问题。
第一题，如图1所示，两物体质量均为m，用一轻质弹簧相连，两物体被一根细绳悬挂着处于静止状态。在剪断细绳的瞬间，请判断A物体是否仍然受到弹簧的拉力作用。有或没有拉力均需说明理由。
第二题，如图2所示，质量为m的小球与一根竖直的细绳相连悬挂于天花板下，小球同时与一光滑的斜面有接触，处于静止状态，请判断斜面对小球是否存在弹力作用。有没有弹力均需说明理由。
2.研究对象的选取
问卷调查对象采用分层随机抽取样本，分别在某市的重点高中和普通高中的学校各随机抽取高一部分学生作为本研究的调查对象，其中重点中学学生人数69人，普通中学学生人数73人。两道试题施测时间控制在10min内，共发放问卷145份，回收问卷144份，剔除无效问卷后获得142份有效问卷，有效率97.9%。
3.研究工具的采用
本研究采用的工具主要有问卷调查表和SPSS17.0统计软件。收集的调查数据采用人工分类分析和利用SPSS17.0统计软件进行相关性和差异性分析。
三、调查结果与分析
1.学生回答调查试题情况的分类与分析
根据回收的问卷进行统计，发现学生对这两道题目的作答种类比较繁多，现分类列表如表1和表2所示。
从表1可以看出，多数学生回答的理由反映出学生对弹簧产生弹力的条件没有掌握，也就是说，对两端不存在“自由端”的轻质弹簧，弹性形变与弹力及其相互关系的物理意义没有理解，也有一些学生可能对“瞬间”一词没有理解，即在剪断绳子瞬间，弹簧的弹性形变依然存在，弹簧还来不及恢复到原长。学生由于没有很好地理解物理意义，所以，会作出这么多五花八门的回答。
从表2可以看出，首先，学生对产生弹力的条件没有掌握，比如说，两物体接触仅仅是产生弹力的必要条件而不是充分条件，而是否光滑则与产生弹力无关等；其次，学生对共点力作用下物体的平衡条件的物理意义没有理解，或者说，学生没有掌握根据物体的运动状态进行受力分析的规则；再次，大部分学生利用“假设”进行推理的能力相当弱，即没有形成解决物理问题的必要的逻辑推演能力。总之，学生对涉及受力分析一系列的物理意义的理解水平相当低。
2.学生回答调查试题情况的SPSS17.0统计结果与分析
为了对学生物理考试成绩与物理意义的理解水平作相关性分析，笔者按照学生给出的理由进行等级划分且给予相应赋分，等级和赋分标准如表3。
考虑获取数据的性质和特征，采用SPSS17.0统计软件等级变量相关分析和独立样本差异性T检验。表4为学生期末统考物理成绩与两题得分的有关描述性统计量。表5是学生期末物理成绩与两题得分的相关分析结果。
从表5可以看出，在0.01置信区间，即极显著性水平上，Kendall's tau_b相关系数和Spearman相关系数分别达到0.333和0.453，也就是说，根据Kendall's tau_b和Spearman相关系数来看，学生物理考试成绩与物理意义的理解水平存在统计推断意义上的切实相关。
表6是普通中学与重点中学在两题得分上的有关描述性统计量。表7是普通中学与重点中学在两题得分上的独立样本差异性T检验结果。
从表7左半部分可以看出，普通中学与重点中学两独立样本方差齐性的显著性检验结果是，F=1.811，P=0.181＞0.05，所以方差具有齐性，不必进行校正；从表7右半部分可看出，普通中学与重点中学两独立样本显著性T检验结果是，P=0.000＜0.01，差异具有极显著意义，即在置信区间0.01，普通中学与重点中学在两题得分上存在统计推断意义上的极显著差异，或者说，普通中学与重点中学在物理意义的理解水平上存在统计意义上的极显著差异，重点中学学生优于普通中学学生。其中的原因除可能与学生本身的认知特点的差异有关之外，还可能与学校文化氛围，教师课堂教学方式和教学风格等等因素有关。
四、对策与建议
1.加强高中生对物理意义理解的教学
从上述的调查结果来看，学生对物理意义的理解水平普遍较低，学生的物理成绩与其对物理意义的理解存在切实的相关性，同时，普通中学的学生与重点中学的学生在物理意义的理解水平上存在极显著差异。由此，为了提高学生的物理成绩和科学素养，教师在课堂教学中，加强物理意义的理解的教学势在必行。假如缺少对物理概念、规律的物理意义的理解，学生其实没有真正掌握物理学知识，即使考试过关，那也是凭机械记忆达到的，对学生科学素养的提升是没有帮助的，因为没有物理意义的理解作为支撑的物理知识，很快会被遗忘，即便记住了，也是“死”的物理知识，根本谈不上灵活应用。假如不能利用物理知识分析和解决问题，那么，学生学习物理的目的就会落空，提高学生的科学素养也就无从谈起。是否采取措施加强物理意义理解的教学，对学生习得物理本质意义的理解有较大影响。笔者曾经做过与本研究相似的一个调查研究，在教师完成了万有引力定律和有关天体运动的习题教学之后，调查学生这样一个问题：“根据牛顿的万有引力定律，地球对月球存在万有引力，月球对地球也存在万有引力，既然地球和月球是相互吸引的，那么，请问为什么它们在过去漫长的岁月里没有相互靠拢（指彼此距离缩短），甚至相撞。或者说，像苹果落地那样，月球为什么没有掉落到地球上。假如你认为它们会相互靠拢，也请你说明理由。”调查的结果发现，能够正确回答的学生比例非常低，但是，回答正确的学生比例在不同学校之间存在显著性差异[2]。
2.深化高中物理课堂教学方式的变革
要加强对物理意义的理解的教学，目前的课堂教学必须要变革，变革可能存在多种途径，笔者认为，教学方式的变革是必须要深化的。因为教学方式直接影响学生的学习方式，而学习方式对经过学习获得的知识的性质具有深远的影响。新课程为什么倡导学习方式的变革除了有其宏观的考量外，还有心理层面的认知机制的微观原因，第二代认知科学提出的认知的具身性、情境性以及动力系统观为新课程倡导的自主学习、合作学习和探究学习提供了认知机制的合理诠释[3]。
纵观高中物理知识的性质，大部分应该采用“做中学”和“悟中学”，因为高中物理知识涉及大量的物理意义的理解，除了利用实验的手段习得之外，还要借助于学生的“阅读、思考、尝试、交流、讨论、问对、争辩、分析、综合、归纳、总结、提炼、概括、解释、推理、运用和拓展”[4]等一系列自主、合作、探究的学习方式来习得。此外，一些涉及态度和价值观方面的知识则需要在“悟中学”。