（课程与教学论专业论文）引入现实生活背景的初中物理教学实验研究.pdf

引入现实生活背景的初中物理教学实验研究 专业：课程与擞学论 、方向i 物理麓学论 导师：8 4 4 1 - 作者：王珊 j 学号：9 8 1 1 8 引入现实生福背景的初中物理 教学实验研究 摘要 有关概念形成和问题解决的研究表明，学生解决物理问题时常使用来 自生活经验的错误观念。依据建构主义学习理论，新知识在已有经验基础 上逐步发展，为加强学生对科学概念的理解，有必要在教学中引入现实生 活背景( r e a l 1 i f ec o n t e x t ) ，从学生经验出发教学。然而，已有教学研究对引 入现实生活背景的闯题仍停滞在定性思辨阶段，未真正解决教学实际问题。 本研究拟为引入现实生活背景的初中物理教学提供实证支持。首先用 问卷和访谈法分析现实生活背景对科学概念形成的影响；然后以问卷调查 学生对各种现实生活背景的兴趣差异；最后实验探讨以不同教学方法( “探 究”法和“讲授接受”法) 引入背景的教学效果，比较它们与传统教 学效果的差异。 选择初二学生为被试，以“简单机械”为测试内容，研究得出如下结 论： ( 1 ) 初中生在物理问题解决时常受来自生活经验的错误前概念影响。 这种影响性别差异不显著，但不同物理基础学生之间差异显著，物理基础 好的学生相对容易克服其影响，形成正确概念。 ( 2 ) 在教科书问题和与实际生活联系紧密的物理问题中，学生都会受 生活经验影响，产生错误前概念。但在后一类问题中这种影响显著大于在 前一类问题中。 ( 3 ) 初小生对物理学习中的不同现实生活背景兴趣差异显著，对古代 引入现实生活背景的初中物理教学实验研究 文明、体育运动、卡通等背景的兴趣显著高于家庭用具和生产劳动这样的 背景。男生对生产劳动这一背景的兴趣显著高于女生，女生对游戏和卡通 两项背景的兴趣显著高于男生。就所有背景而言，女生的兴趣显著高于男 生物理基础好的学生的兴趣显著高于物理基础差的。 ( 4 ) 在帮助学生解决探究型问题方面，以探究方式引入背景的教学效 果显著好于传统教学，以讲授方式引入背景的教学效果也显著好于传统教 学。但在帮助学生解决传统型问题方面，以探究方式引入背景的教学与传 统教学差异不显著，以讲授方式引入背景的教学效果显著差于传统教学扩 j ! ! 垒翌塞兰适笪墨竺塑塑堡墼堂塞堕竺堑 a n e x p e r i m e n t a ls t u d y o nc o n t e x t - b a s e dp h y s i c st e a c h i n g f o rj u n i o r h i g h s c h o o ls t u d e n t s m a j o r ：t h e o r y o f c u r r i c u l u ma n di n s t r u c t i o n s p e e i a l t y st h e o r yo f p h y s i c s i n s t r u c t i o n s u p e r v i s o r s p r o f l i a oa o q i n a u t h o r ：w a n g s h a n s t u d e n tn o ：9 8 1 1 8 a b s t r a c t r e s e a r c h e so i lc o n c e p t - f o r m i n ga n d p r o b l e m - s o l v i n g r e v e a l e dt h a tj u n i o rh i g h s c h o o ls t u d e n t so f t e ne m p l o y e df a l s ev i e w sf r o md a i l yl i f ew h e ns o l v i n gp h y s i c s p r o b l e m s a c c o r d i n gt o c o n s t r u c t i v i s t i c l e a r n i n gt h e o r y , n e wk n o w l e d g ew a s g r a d u a l l yd e v e l o p e do nt h eb a s i so fe ) ( i s t i n ge x p e r i e n c e t h e r e f o r e ，i no r d e rt o s l r e n g t h e nt h es t u d e n t s u n d e r s t a n d i n go f s c i e n t i f i cc o n c e p t i o n , a n dm e a n w h i l et o i m p r o v e t h e i ri n t e r e s ti ns t u d y , i ti sn e c e s s a r yt om a k eu s eo fr e a l - l i f ec o n t e x t st o t e a c hs t u d e n t so nt h eb a s i so f t h e i re x p e r i e n c e h o w e v e r , t h ef o r m e rr e s e a r c h e so n c o n t e x t - b a s e dt e a c h i n gp r i m a r i l yf o c u s e do nt h eq u a l i t a t i v ea n a l y s i s ，a n dd i dn o t s o l v et h e p r a c t i c a lp r o b l e m s i n t e a c h i n g t h i s s t u d ya i m e d a tp r o v i d i n g p o s i t i v ee v i d e n c e f o rc o n t e x t - b a s e d t e a c h i n g f o r j u n i o rh i g hs c h o o ls t u d e n t s i t f e l li n t ot h r e ep a r t s p a r to n ee x a m i n e dt h r o u g h q u e s t i o n n a i r e s a n di n t e r v i e w st h ei n f l u e n c e so fr e a l - l i f ec o n t e x t so nf o r m i n g s c i e n t i f i cc o n c e p t i o n p a r tt w oi n v e s t i g a t e dt h ed i v e r s i t yo fs t u d e n t s i n t e r e s ti na l l k i n d so fr e a m i f ec o n t e x t st h r o u 曲q u e s t i o n n a i r e s t h el a s tp a r td i s c u s s e dt h e i n s t r u c t i o n a lr e s u l t so fc o n t e x t - b a s e d t e a c h i n g w i t hd i f f e r e n t a p p r o a c h e s 。 i n q u i r ys t y l ea n dd e m o n s t r a t i o ns t y l e ，c o m p a r e dw i t ht h o s eo f t r a d i t i o n a lt e a c h i n g m e t h o d t h i ss t u d y , c h o o s i n gj u n i o rh i 曲s c h o o ls t u d e n t sa s s u b j e c t sa n d “s i m p l e m a c h i n e a st e s tc o n t e n t s ，r e a c h e dt h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ： ! ! 垒些壅兰至塑墨塑塑! 塑型! 竖兰竺型堕一一一 ( 1 ) t h ej u n i o rh i g hs c h o o ls t u d e n t sw e r ei n f l u e n c e db yp r e c o n c e p u o n 的m d a i l y l i f ew h e ns o l v i n gp h y s i c sp r o b l e m s s u c hi n f l u e n c e sh a dn o ts i g m f i c a n t d i f f e r e n c e sb e t w e e nb o y sa n dg i r l s ，b u ts i g n i f i c a n to n e sb e t w e e ns t u d e n t s w i t h d i f f e r e n tp h y s i c sb a s e i ti se a s i e rf o rs t u d e n t sw i t hs o l i dp h y s i c sb a s e t oo v e r c o m e t h ei n f l u e n c e sa n df o r mc o r r e c tc o n c e p t i o n ( 2 ) t h es t u d e n t sw e r ea f f e c t e db yf a l s ep r e c o n c e p t i o nf r o ml i f ee x p e r i e n c e w h e n s o l v i n g b o t ht h e p h y s i c sp r o b l e m s i nt e x t b o o k sa n do n e sc o n n e c t e dw i t hr e a l l i f e ，b u ts u c hi n f l u e n c ew a s m o r es i g n i f i c a n ti ns o l v i n gt h el a t t e rp r o b l e m st h a ni n t h ef o r m e ro n e s ( 3 ) r i ss i g n i f i c a n tt h a tt h e j u n i o rh i 曲s c h o o l s t u d e n t ss h o w e dd i f f e r e n ti n t e r e s t i nt h ev a r i o u sr e a l l i f ec o n t e x t sd u r i n gs t u d y g e n e r a l l ys p e a k i n g , c o n c e r n i n gt h e r e a l l i f ec o n t e x t ss t u d e n t sa r em o r ei n t e r e s t e di na n c i e n tc i v i l i z a t i o n , s p o r t sa n d c a r t o o n st h a ni nh o u s e h o l du t e n s i l sa n d p r o d u c t i v el a b o r , b o y s h a dm o r ei n t e r e s ti n p r o d u c t i v el a b o rt h a ng i r l s ，w h i l eg i r l sh a d m o r ei n t e r e s ti ng a m e sa n dc a r t o o n s t h a n b o y s o n t h e w h o l e ，g i r l sa r em o r e i n t e r e s t e di nv a r i o u sr e a l l i f ec o n t e x t st h a n b o y s ，a n ds t u d e n t sw i t h s o i l d p h y s i c sb a s e a r em o r ei n t e r e s t e di nv a r i o u sr e a l l i f e c o n t e x t st h a nt h o s ew i t h p o o rp h y s i c s b a s e ( 4 ) c o n s i d e r i n g h o wt o h e l ps t u d e n t ss o l v ei n q u i r ys t y l ep r o b l e m s ，t h e r e s u l to f c o n t e x t - b a s e d t e a c h i n gb yu s i n gi n q u i r ya p p r o a c h w a s s i g n i f i c a n t l yb e t t e r t h a nt h a t o ft h et r a d i t i o n a l t e a c h i n gm e t h o d ，s ow a st h ec o n t e x t - b a s e dt e a c h i n gb yu s i n g d e m o n s t r a t i o na p p r o a c h h o w e v e r , g i v e nh o wt o h e l ps t u d e n t ss o l v e t h et r a d i t i o n a l t e s tp r o b l e m s ，t h e r ew a sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c eb e t w e e nt h er e s u l t so fc o n t e x t - b a s e d t e a c h i n gb yu s i n gi n q u h ya p p r o a c ha n d t h et r a d i t i o n a lt e a c h i n gm e t h o d ，a n d t h er e s u l to fc o n t e x t - b a s e d t e a c h i n gb yu s i n g d e m o n s t r a t i o n a p p r o a c h i s s i g n i f i c a n t l yp o o r e r t h a nt h a to f t h et r a d i t i o n a lm e t h o d k e yw o r d s ：r e a l - l i f ec o n t e x t ；p h y s i c st e a c h i n g ；p r o b l e ms o l v i n g ；i n t e r e s ti n s t u d y ；p r e c o n c e p t i o n 引入现实生活背景的初中物理教学实验研究 引入现藩组缔旨背景的初中物理 教学实验研究 1 1 问置提出 从物理教学现状看，中学生物理学习困难，学习兴趣不高是普遍存在的问题。国内外 调查研究表明许多中学生的物理学习兴趣随年级升高而下降( 段金梅等，1 9 8 8 ；张军鹏， 1 9 9 9 ；w h i t e l 自g ge t c ，1 9 9 9 ) 。经验告诉我们大量中学毕业生，甚至那些升入大学的学生把 物理学习与乏味、抽象、困难等形容词联系在一起。人们对此提出了种种原因，如数学 知识多：理论性太强；缺乏与社会、与人的联系；适合男孩，不适合女孩；教与学方式 不当等等。为改变这种状况，教师们不断寻找新的、有趣的内容激励学生学习。他们在 教学中引用来自报纸、杂志或电视节目中的词语，使用故事创设情景，并提出问题教学， 情景教学等新的教学方法和教学模式( a n s l o w ，1 9 9 9 ；c o s n p b e l l ，1 9 9 8 ；袁维新，1 9 9 9 ； 毛景焕，2 0 0 0 ) 。 国外研究者( w h i t e l e g g , 1 9 9 5 ) 从课程论的角度指出，学科中心体系使传统物理课程与学 生的休闲、一般兴趣及未来择业计划不相匹配，物理课程脱离学生的校外生活。他们提 倡设计基于现实生活背景( r e a l 1 i f ec o n t e x t ) 展开的物理课程，主张将物理内容与现实生 活情景结合起来，让学生从科学的角度理解生活的问题。近年来，我国基础教育改革越 来越重视学生自身发展，注意利用丰富的物理课程资源，培养学生的整体科学素质，强 调在坚持“双基”的同时发展学生的好奇心和创造性。研究者( 张大昌，1 9 9 7 ) 建议教 材的编写应联系物理与现实生活，物理与社会生活，并有必要在整个课程中渗透人文精 神，促进美学反响，帮助学生建立正确的科学价值观。为达成这些目标，中学物理国家 课程标准( 草案) 把“从生活到物理，从自然到物理，从物理到社会”作为种新的中 学物理课程理念。这体现了课程改革对学生学习兴趣，对科学学习与现实生活联系的深 刻关注。 我国传统中学物理课程在培养学生掌握基础知识、基本技能上有优势，但长期以来 重学科轻学生，重结果轻过程，受应试教育的影响，对学生的学习兴趣及科学精神关注 ! ! 垒墨壅圭堕堂墨塑鲨! 望堡塑兰茎里型垄r _ 一 不够，致使学生唯课本试卷是尊，不善解决现实生活中的科学问题。传统物理教学以教 师讲授为主，学生多采用接受式学习方法。尽管教师有时可能采用现实生活背景引出新 课题或概念的运用，如通过讲述科学小故事或提出问题，但背景在这里只能作为丰富讲 授内容的点缀，与帮助学生记忆概念和解决物理题相比，可有可无。因而引入的背景学 生不一定能够接受，提出的问题也不一定适合学生。本研究拟综合认知与非认知【因素分 析现实生活背景对中学生物理学习的影响，进而实验探讨在教学中如何引入现实生活背 景。这对改变物理教学脱离实际的现状，提高学生的科学兴趣和整体科学素质有较强现 实意义。通过研究现实生活背景与概念形成的关系，可帮助我们从认知的角度理解在教 学中引入现实生活背景的必要，超越“讲故事和解物理题”的简单理解，因而对物理教 学研究的热门话题“物理概念形成”也有一定理论启示。 1 2 理论综述 1 2 1 物理学习中的觋实生活背景的界定 据英汉大词典( 上海译文出版社，1 9 9 5 ) ，英文r e a l - l i f e 的含义是：存在于现实生 活的，实际生活中发生的，如与r e a l - l i f ep r o b l e m ( 实际问题) 相对的是t e x t b o o kp r o b l e m ( 教科书问题) 。而e o n m x t 一词的释义为：l 、上下文语境，文脉；2 、( 人、事、物) 存 在于其中的各种有关情况，来龙去脉，背景或环境。我们选择第二种释义将r e a l - l i f e c o n t e x t 译为现实生活背景。国外研究者( w h i t e 增g ge t c ，1 9 9 9 ) 认为物理学习中的现实生活背景 ( r e a l 1 i f ec o n t e x t sf o rp h y s i c sl e a r n i n g ) 大的来讲它可指教师、学生、学校所处的社会和 文化环境，这种背景的形成和各种传播媒介，如报纸、电视节目等，密不可分。而狭隘 的背景观可能只关注为达到巩固知识的目的而训练学生应用物理定律，在这一意义上， 只要强调知识的应用，如多作问题解决练习，教学就可以称之为以背景为基础，这是物 理教师不断采用的传统工具。 根据本文研究实际情况，我们将物理学习中的现实生活背景界定为：特定物理内容 与现实生活相联系的情景，它可以是日常生活中的科学现象，也可以是科学规律应用于 现实生活的情形，如日常生活问题、公众讨论的话题等。在这一背景中，科学与科学之 间，科学与生活之间，科学与人文之间形成了交叉与融合。学生对这种背景的感知构成 他们对科学最初的理解，他们的感知有认知的，也有情感的，因而将对正式科学学习产 生不容忽视的影响。在后文中我们把物理学习中的现实生活背景简称为背景，而把研究 中采用的教学方法称为基于背景的物理教学( c o n t e x t - b a s e dp h y s i c st e a c h i n g ) ，简称背景 教学( c 啊，这种方法要求从具体的，学生容易感知的事实出发教授基本物理概念，并将 引入现实生活背景的初中物理教学实验研究 概念运用到新的事实背景中，做出描述、解释和预测等，这些事实来源于生活、自然及 社会，与学生的生活实际紧密联系，容易触动情感，激发学习兴趣。 关于物理教学中引入现实生活背景的实证研究不多，国内研究尤其少。以下首先综 述与背景教学有关的认知心理学理论( 概念形成和问题解决方面) ，然后从实践方面阐述 背景教学存在的问题及其研究概况。 1 2 2 背景教学在概念形成硼费占河的理论基础 现实生活背景帮助学生获得对客观世界的朴素认识。正如h a w k i r t & r o y ( 1 9 8 7 ) 所 说：儿童对世界的观念从他们对事件的直接经验中，从他们的文化所提供的对事件的解 释中建立起来，这些解释多半依赖于儿童周围的文化背景物与事，人，媒介和非正 式的学习情景。 物理与生活、自然及社会结合紧密。学生正式学习物理前就已了解日常生活中有关 物理的许多问题，然而他们的这些认识常常是错误的，不完整的，这就是我们常说的物 理前概念。对儿童前概念研究颇多，大量文献研究了学生在物理领域存在的前概念，并 指出学生在这领域的预先形成知识( p r e f o r m a lk n o w l e d g e ) 的复杂瞰e g ，c l e m e n t , 1 9 8 2 ； c o h e n , e r e ，1 9 8 3 ；d i s e m a , 1 9 8 2 ；n a u o u n & h e s t e n e s ，1 9 8 5 ；m e d e n n o t t , 1 9 8 4 ) 。不同年龄阶段 的学生可能形成一些普遍的前概念，研究前概念的意义在于揭示学生所采用的、具有普 遍意义的概念系统，并在教学中采取相应对策( 1 l d v e r , 1 9 8 5 ) 。 很明显前概念的存在将阻碍科学概念的形成。但这不意味着教学中可以抛开学生已有 的经验，用记忆，强化训练的方式要求学生掌握正确概念。按照认知心理学的理论，认 识是一种以主体已有知识和经验为基础的主动建构，新的知识在已有经验和知识基础上 逐步发展( 方平等，2 0 0 0 ) 。h a l p e r n ( 1 9 9 8 ) 认为教学应不断采用与学生预期相冲突的 经验激发学生重新思考，把对生活、自然的理解，由朴素概念引向科学概念，其重点是 发展批判性思维和科学推理技巧。从学生的经验出发，在现实生活背景中展开教学可能 达成这一目的，因为一方面学生熟悉生活背景中的材料。另一方面他们可在熟悉的情景 中充分表达自己的观点，逐步理解科学规律建构的过程。 科学概念与生活经验可能抵触，学生在科学学习时，却有必要掌握一定生活背景中的 经验材料。学生已有的经验和知识应得到尊重、开发和利用，通过在生活背景中学习可 能使师生间、班级成员间达成共识。b r o o k 和d r i v e r ( 1 9 8 4 ) 认为使用熟悉情景中的材料 加强了科学理论和熟悉经验之间的关系，在广泛的任务背景中运用科学理论，学生对所 学的理论理解更深入。如v y g o t s k y 所说“当科学和日常生活经验得以整合时，一个成熟 ! ! 尘些壅尘鲨堡墨塑型丝些塾兰兰鉴! 竺! 的概念便形成了”( v y g o t s k y i nl a v ea n dw e n g e r1 9 9 1 ，p 4 8 ) e 再有，在教学中引入生活背景，在学生已有经验基础上逐步发展其认识，有助于获得 更多“为什么”，而不是“是什么”的知识。科学概念体系本身不是一成不变的，而是动 态发展的，科学学习不应停留于让学生记住既定的科学概念或事实，更重要是帮助他们 掌握科学探究的方法，理解知识建构的过程。从这一角度看，尽管学生在生活背景中获 得的经验可能有悖于科学概念，但这些已存在的异于正统科学概念的解释系统却可能成 为一种有意义的学习资源。如廖伯琴( 1 9 9 9 ) 在研究中学生物理问题解决的表征后提出 了基于学生所犯错误进行教学的“口语析误”物理教学法，这种方法将物理教学与现实 科学发展及日常生活现象结合起来，通过培养学生自己发现意义，发展学生的批判性思 维能力。它把错误作为批判和借鉴的对象，使学习在发现错误，纠正错误中进行，最终 帮助学生领悟并掌握物理概念。 传统物理教学往往忽视学生在现实生活背景中形成的已有经验，为追求概念体系的严 密、完整，强调以所谓“高效简洁”的方式教给学生正确的概念，它脱离实际，很难真 正引入现实生活背景，且可能反而不利于科学概念的形成。研究证明( r o n c a t o ，r u m i a t i ， 1 9 8 6 ) 如果教学脱离实际，忽视学生已有经验，那么即使学生强行记住了概念、公式， 也会出现原有经验与正规科学概念交替、反复、共存的情况，甚至可能在解决现实科学 问题时完全放弃他们所学的正规概念体系，因此，虽然基于生活背景形成的朴素概念可 能阻碍科学概念的形成，但我们有必要在教学中引入现实生活背景，而不是把专家头脑 中的抽象模型和概念体系“简洁”地传递给学生。 科学学习应有助于学生运用所学知识解决实际问题，而不仅限于掌握课本中的n 条抽 象概念，或解决条件明确、答案固定的教科书问题，以下结合问题解决的研究进一步讨 论。 1 2 3 背景教学在问题解决研究方面的理论翻h 人们在研究问题解决时注意到了问题背景对迁移的影响。b a s s o k 和h o l y o a k ( 1 9 8 9 ) 认 为成功的迁移需问题解决者将新问题与原有相关知识联系起来，而知识的联系依赖于编 码的应用条件和由迁移问题提供的回忆线索由此有必要区分问题中的三类般信息： 表面内容、内在结构和问题背景。表面内容( s u p e r f i c i a lc o n t e n t ) 是指不会引起解题 方法改变或与问题解法无必然联系的问题表层内容。与之相对应的是内在结构( i n t e r n a l s t r u c t u r e ) ，即是指问题所涉及的知识特征或与解题方法和步骤相联系的成分。问题背 景( c o n t e x t ) 是另一种与解题方法无必然联系的反映问题来源领域的表面特征，它也会 ! ! 垒些兰生堡堕星塑型! 丝型垫兰兰堕型型一 影响学生的迁移能力。对促进迁移起重要作用的结构线索来源于最初信息编码的情景， 而问题背景可能对正确选择内容和结构线索起主要影响，研究发现如果迁移任务来源领 域不同，迁移将被减弱( s p e n c e r w e i s b e r g ，1 9 8 6 ) 。b a s s o k 和h 0 l y o a k ( 1 9 8 9 ) 在研究数学 与物理跨领域迁移时发现，问题的物理背景限制了抽象规则的迁移。但他们研究的对象 是抽象的数学公式，而不是真正意义上的物理概念迁移，并且他们也提到：还没有足够 证据说明对问题背景领域一般性讨论足以阻碍迁移。 物理科学问题不完全等同于数学问题，虽然也来源于对生活的提炼、简化和抽象，但 物理公式反映的不是单纯数学关系，它有现实物理意义。物理是与生活现象密切相关的 实验学科，但学校教学中学生学到的科学概念通常不同于他们在日常生活中学到的，学 生在学校中学到的物理知识通常用来应付课本或考试中的习题，而不是校外背景中遇到 的r 常物理现象( d is e s s a , 1 9 8 2 ；m c c l o s k e y , 1 9 8 3 ) 。廖伯琴( 1 9 9 9 ) 发现中学生解决两个 结构相似的问题，“木箱斜面”和“虫爬碗壁”，完成结果有显著差异。这两个问题子目 标结构相同，解题步骤无大的差异，不同的是自u 者用的木箱斜面是教科书中常见的物理 模型，后者更多出现在日常生活中，研究者认为学生解决与学校学习联系紧密的物理问 题较容易，解决与日常生活背景联系紧密的物理问题较难，即问题的现实生活背景阻碍 了问题解决能力的迁移。 另一方面，人们通常在日常生活中可以成功解决问题，在正式场合却不能解决同样的 问题；在熟悉情景中处理问题得心应手，而面对抽象的科学问题却有不知所措的感觉。“人 们通过控制自身行为，与环境相互作用，支配问题解决过程，获得经验与此大不相 同的是，在学校、实验产生的背景中，儿童或被试觉得自己象是客体，无法控制问题并 选择解题步骤”( l a v e ，1 9 8 8 ) 。 蹦f 和l a r k i n ( 1 9 9 1 ) 1 ：b 较分析了人们在日常生活与科学领域的目的和有关认知方法， 认为在这两个不同领域对应的目的和认知方法有显著不同。学生对这种差异的无知将导 致其学习科学时的困难。传统物理课程，知识学习与现实生活脱节，学生难以把握学习 的意义，往往在课堂或学校中( 如考试中) 能解决的问题，在现实生活中却如同从未见 过一样。物理教学应帮助学生从科学的角度解释和解决现实生活中的问题，另一方面也 应有利于学生理解抽象物理模型。然而，与教科书中的问题相比，现实生活背景中的实 际物理问题，往往包含更丰富的信息，要求在更复杂的条件下判断、分析，找出有用信 息，这对学生提出了更高的要求。对此，研究一实证学生解决两类物理问题时理解和运 用概念的差异在研究结论基础上深入分析物理教学引入现实生活背景的必要性。研究 ! ! 全型壅竺亟笪墨塑塑! 塑些墼兰壅鉴型塑一 三实验验证引入背景能否帮助学生联系科学与生活，发展问题解决能力。 1 2 4 背景教学既存问题及；瞬字粥日兄 前面综述说明，从帮助学生深入理解科学概念，运用知识解决实际问题的角度看有 必要引入背景。进一步值得注意的有两个问题：( 1 ) 引入什么样的背景? ( 2 ) 如何引入 背景? 这也是教学实践常遇到的问题。一般来说，人们认为引入现实生活背景是为了激 发学习兴趣，进而提高学习成绩。但现实生活背景多种多样，引入的背景学生不一定感 兴趣，也不一定提高学习效果。在此首先从学习兴趣和态度方面讨论引入背景的影响。 学生的兴趣和态度一直是科学教育研究的主题之一。一般意义上，学习兴趣是指学 生在学习中产生的带有积极情绪色彩的认知和探究倾向( 章永生，1 9 9 6 ) 。态度指个体对 人和事物所持有的一种具有持久性与一致性的倾向( 张春兴，1 9 9 2 ) ，物理学习态度则是 学生对物理及物理学习的一种综合的、稳定的认知和情感体验。学习兴趣和态度有许多 共同之处，在教学实践中尤其难以分开。在兴趣与学业成就的关系方面，传统理论是： 学生学习他们感兴趣的材料，学习质量高于不感兴趣的材料( d 哟( 1 9 1 3 ) 。人们认为兴 趣可提高注意和努力的程度、愿意学习的程度，可使学生在感兴趣的领域获得更多知识 ( s h i r e y , & r e y n o l d s , 1 9 8 8 ) 。s e h i e f e l e , k r a p p , & w i n t e l e r ( i nm a y e r , 1 9 9 5 ) 全面分析了 近2 5 年的兴趣研究后发现：平均看，学生的个人兴趣与所测得的学业成绩( 主要是考试 和测验的分数) 有稳定的相关( r ：o 3 0 ) ，不过这相关系数，男生要相对高于女生，高 年级相对高于低年级。申继亮( 1 9 8 8 ) 在测查初中生学习兴趣与语文、数学、外语三科 成绩的关系时，发现都显著相关，得到的相关系分别为：0 1 8 0 、0 4 4 6 、o 5 6 6 。 从兴趣与学习成绩的关系看，有必要培养学生基于内在兴趣主动学习，而不是迫于 外在压力被动学习。对此，需找到激发学生学习热情的正确途径。近年来，许多研究者 ( m a y e r , 1 9 9 5 ) 认为兴趣在个体与环境相互作用过程中产生。他们一致的观点是：采用 现实生活背景有利于理解科学的运用及其意义，有利于学生已有经验与科学规律相互作 用，因而可提高学生学习积极性，改善学生对待科学和学习的态度。已有研究( h e n n e s s y , 1 9 9 3 ) 表明如果在教学中引入适当背景，如与他们的课外活动有关的背景，学生兴趣有 望得到提高。m a 鲫l ( 1 9 8 8 ) 用教学实验证明生活经验与科学课常相结合，可改善学生对 待科学的态度，这些经验把人文的、与社会相关的内容引入课堂讨论和活动。m a s l o w ( 1 9 7 0 ) 认为通过选取学生易理解的背景或在学生提出的背景中学习可以使学习方式由 教训式( d i d a c t i c ) 向商议式( n e g o t i a t e d ) 转变，还可以满足学生对社会知识的需求，提 高他们的自尊和自信。使用背景在增强学生社会意识方面也能起到一定促进作用，以环 0 i 入现实生活背景的初中物理教学实验研究 境问题为例，如果把教育看作宣传环境政策的工具，在此基础上选择支持这一观点的背 景，物理教学、学习和评估可能有助于增强人们的环境意识。 由上可知，人们在理论探索中达成了较一致的意见：现实生活背景是联系生活与科 学的桥梁，教学中引入现实生活背景可能提高学习兴趣。不过对引入什么样的背景还只 有一些定性的讨论。学生认为有趣的，有吸引力的物理并不一定符合课程设计者们的设 想( a n s l o w , 1 9 9 9 ) 。如果引入背景的目的是为了激发学生学习物理的兴趣，选择合适背 景尤其重要。因为学生对各种现实生活背景的兴趣可能不同，如他们对符合其年龄特征 的背景可能更感兴趣，不同的学生也可能对不同的背景感兴趣，如女生感兴趣的背景男 生却不一定感兴趣。 从教学实践的现状看，引入现实生活背景教授物理并非全新提法，相反它在课拳上 越来越常见，然而其中大部分这样的教学是以传统方式学习基本理论之后，再介绍一些 运用作为巩固知识的工具，教师并不重视让学生从科学的角度理解现实生活，且以“讲 授接受”的教学方式为主。研究表明( w 誓虹e r e ，1 9 9 9 ) 该方法可能并非为有效策略， 这需要充分激发学生为运用知识而学习理论，不幸的是，尽管许多学生关心物理学与他 们周围世界的联系，然而他们往往在还未接触有关运用部分介绍时，就因迷惑失去了学 习兴趣。 已有理论研究和教学现状两方面说明，关于在教学中引入什么背景，如何引入背景 这两个问题未得到真正解决。研究二针对背景对兴趣的影响，具体调查初中生对各种背 景的兴趣差异，进而研究三实验探讨以何种教学方式引入背景可有效发挥其作用。 1 3 研究总体 殳计 综上所述，已有研究说明背景对概念形成、问题解决及学习兴趣和态度方面都会产生 影响，但这些研究以宏观论述为多，很少关注教学中的实际问题，因而对实践指导不够。 本研究选择刚开始正式学习物理的初二学生为被试，以“简单机械”为知识内容，首先 实证现实生活背景对概念形成的影响，在此基础上理论分析物理教学引入现实生活背景 的必要性。然后基于引入背景可能产生的主要问题，调查学生对各种现实生活背景的兴 趣差异，最后实验探讨以不同教学方法( “探究”法和“讲授接受”法) 引入背景的效 果。为此拟定以下研究计划： ( 一)实证现实生活背景对初中生物理概念形成的影响 ( 1 ) 设计题目，测查在教科书问题和与生活联系紧密的物理问题中，学生受生活经 验影响而形成的有关“杠杆平衡”的前概念。 ! ! 垒堡窒圭适翌墨堕塑! 塑型墼兰塞壁竺塑 ( 2 ) 分析试卷答案，找出学生所犯的错误及频率，比较不同性别、不同物理基础学 生( 按上期期未物理考试成绩划分) 在解决不同问题时理解概念的差异。 ( - - )调查学生对物理学习中的各种现实生活背景的兴趣差异 ( 1 ) 从中外物理课本及一些科普读物中，选取表现简单机械运用于各种生活隋景的 插图作为相应背景，要求学生对照自己生活经验和个人喜好选择感兴趣的程度。 ( 2 ) 分析上一步骤结果，比较不同性别、不同物理基础学生在各种背景上的兴趣差 异。找出初中生兴趣较高的背景。 ( 三)“背景教学”实验探讨 ( 1 ) 以前面的研究为基础，编写不同教案，在三个组开展教学实验：l 、以探究方式 引入背景；2 、以“讲授一接受”方式引入背景；3 、传统教学。 ( 2 ) 编制测试题检验学生解决传统型和探究型两类题目的能力，前者接近传统考试 风格，条件明确，答案固定；后者与生活实际联系更紧，条件更复杂，对学生的创新能 力要求更多。 ( 3 ) 统计试卷得分，比较不同教学条件，不同物理基础在两类测试题成绩上的差异。 基于已有的理论分析，本研究的基本假设是： ( 1 )对现实生活背景的感知是学生最初理解科学问题的基础，他们在问题解决 时，容易受来自生活经验的前概念影响。与传统作业中的教科书问题相比，实 际生活问题包含更丰富的信息，在解决这类物理问题时更容易沿用源于生活经 验的解释。为帮助学生更深入地理解科学概念，运用所学知识解决实际问题， 有必要在物理教学中引入现实生活背景。 ( 2 ) 与初中物理学习联系的现实生活背景多种多样，但并不是所有背景都可以不 加选择地纳入教学，不是所有背景学生都感兴趣，学生感兴趣的往往是与他们 生活经验联系紧密的背景。不同物理基础、不同性别的学生兴趣有差异。 ( 3 ) 引入现实生活背景的物理学习加强了知识与现实生活的联系，有助于学生深 入理解所学概念，因而接受这种教学方法的学生容易自觉运用所学知识解释和 解决实际问题，他们在解释生活现象，解决探究型问题时强于接受传统教学的 学生。另一方面，背景的引入主要是为了激发学生自觉学习和运用知识，它不 如传统学习中以更直接的方式强迫学生记忆正确概念和公式，因而运用这种方 法学习的学生可能在记乙和掌握事实性知识，特别是对一些细节的记忆上相对 传统教学较弱。 ! ! 垒塑壅竺堡堕墨塑塑! 塑望塾兰壅鉴堕窒 ( 4 )现实生活背景需以恰当的方式引入教学，以讲授法罗列背景，脱离科学探究 活动来讨论背景可能不但无法取得预期效果，而目适得其反。 需说明的是，本研究选择的教学单元是初中第一册“简单机械”。以此为材料，有以 下原因：一、多年来“简单机械”一直是初中物理课程不可缺少的一部分，其中涉及的 物理概念，如力和平衡等，是要求学生掌握的基本概念，因而它具有一定代表性。二、 人类很早就开始使用“简单机械”，这部分物理概念和定律在日常生活中应用极为广泛， 以初中生的生活经验而言，这一课题有较丰富的背景可供选择。据我们对部分初中物理 教师( 包括成都市猛追湾中学3 名、苇庆市第二外国语学校5 名、綦江中学6 名) 的初 步调查( 见附录1 ) ，已有教材比较重视在背景中展开讨论，但选择了一些不太合适的背 景。为追求考试分数，教师们往往忽略背景，把生动的讨论变为抽象物理关系的讲解， 把已有背景作为记忆概念和训练解题能力的手段，这明显不利于实现课程改革所期望的 新的课程目标。三、研究机械如何改变我们的世界。怎样创造性地运用简单机械，这有 助于发展学生的科学探究能力和科学价值观。故本研究以“简单机械”为内容讨论物理 教学中引入背景的问题。 2 1 目的 测查初二学生有关杠杆平衡的前概念，比较不同性别、不同物理基础学生在解决教 科书问题和与实际生活联系紧密的物理问题时受前概念影响的差异。在此基础上，理论 分析教学中引入背景的必要性。 2 2 方法 2 2 1 被试 随机选取成都市猛追湾中学初中2 0 0 0 级1 7 1 名学生，男生8 6 名，女生8 5 名。按上 期物理考试成绩将被试分为高分组( 5 7 人) 、中分组( 6 8 人) 、低分组( 4 6 人) 三种物理 基础，高分组大于8 5 分，中分组小于8 5 分，但大于7 0 分，低分组小于7 0 分。所有学 生刚完成半期( 5 个月) 物理学习，未学“简单机械”部分。 2 2 2 材料 “杠杆平衡”概念测试卷( 附录2 ) 。以“简单机械”一章重要概念“杠杆平衡”为 对象，考察被试在教科书问题中( 传统作业常采用的形式，往往条件明确，干扰信息较 少，较抽象，如一根悬挂的粗细均匀的直杆) 以及实际生活问题中( 或者说是与日常生 活经验联系更紧密的物理问题，更接近真实情景中的问题，如坐跷跷板) 对杆平衡的理 解。试卷包含三个选择题：1 、平衡杆问题：2 、非平衡杆问题：3 、跷跷板问题。每题2 分，选择对和理由对各1 分，共6 分。前两个问题属于教科书问题，后一问题属于与实 际生活联系紧密的物理问题。指导语要求被试不管能否正确回答，都根据已有知识和经 验做出选择，尽可能详细说明选择的理由。题目借鉴r o n c a t o 和r u m i a t i ( 1 9 8 6 ) 测试关 于平衡错误概念时用的形式，但根据本实验要求作了改进。 2 2 3 测试程序 以班级为单位，由研究者和该班物理教师按统一指导语进行团体施测。测试约需1 5 - - 2 0 分钟。施测时间为教学实验前1 周。 2 3 结果 将数据输入社会科学统计软件包s p s s