-13-基于HPS教學模式的高中物理教學實踐分析案例1.1教學實踐的目的高中物理是自然學科的一門基礎課程，它旨在培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度、嚴肅認真、理性思維的習慣和意識；提高學生的理解能力、推理能力、分析綜合能力、數(shù)學能力、實驗能力。HPS教學模式是一種新型的教學模式，本文的前本部分是將HPS教學模式融入高中物理教學設計中去，在理論階段完成了模式嵌入，但是我認為一種模式能否被認可不在于理論階段的長篇大論，而在于實施起來是否有效果，是否可以為一線教學提供一些借鑒？1.2教學實踐的過程1.2.1教學實踐的時間和地點2020年9月至2021年1月中旬在延安市寶塔區(qū)E中開展教學實踐。1.2.2教學實踐的對象本次教學實踐的對象是延安市寶塔區(qū)E中高一15班、高一16班、高二15班、高二16班、高三15班、高三16班的全體同學。1.2.3教學實踐的過程在選擇實踐對象時，為了避免其他干擾因素，特地選取學生各方面程度大致相同的平行班級開展實踐活動。分別從三個年級各選取一個平行班（高一15班、高二15班和高三15班）作為實驗組實施HPS教學模式；三個年級另外的平行班（高一16班、高二16班和高三16班）作為對照組實施常規(guī)教學模式。這樣的安排原因有二，一是每個年級都存在實驗組和對照組，可以探討HPS教學模式在學習者的同一階段的實施情況如何；二是三個年級的實驗組（或?qū)φ战M）互為參考，可以探討HPS教學模式在學習者不同階段的實施情況。1.2.4調(diào)查問卷設計調(diào)查研究是教育研究者最常用的基礎方法之一，本研究將會采用自編問卷，包括學生測試問卷和教師調(diào)查問卷兩部分。其中，學生測試問卷是為了檢測學生對科學本質(zhì)的認識理解情況；教師調(diào)查問卷是為了了解一線教師對教學的評價，包括對教學設計、教學過程和教學結(jié)果這三方面的評價。1.編制學生測試問卷學生測試問卷的主要目的是檢測學生對相應的章節(jié)內(nèi)容中具體的物理學史、科學哲學、科學社會學的本質(zhì)認識，包含10道選擇題，根據(jù)克隆巴赫α系數(shù)得出該問卷的系數(shù)達到了0.75，滿足測量所得結(jié)果的一致性和穩(wěn)定性。2.編制教師調(diào)查問卷教師調(diào)查問卷是邀請寶塔區(qū)E中的高一物理教研組的全體教師對上述的三節(jié)課程進行的教學設計、教學過程、教學結(jié)果三方面的評價和建議，主要以簡答題的形供一些借鑒。1.3教學實踐的結(jié)果分析和討論1.3.1學生測試問卷的結(jié)果分析和討論2020年10月，進行教學設計和相應的學生測試問卷設計，于11月至12月期間邀請在延安市寶塔區(qū)E中的實習教師沈文笑老師在高一15班、高二15班和高三15班實施了基于HPS教學模式的教學設計，并在教學實踐結(jié)束后邀請全體研究對象進行了問卷調(diào)查，共發(fā)放291份問卷，回收280份，回收率96%；其中有效試卷271份，有效率為93%。你平時喜歡閱讀或者觀看科學家的生平故事嗎？圖4-1學生測試問卷問題1數(shù)據(jù)圖Fig.4-1Studentquestionnairequestion1datagraph由圖4-1可以看出來，實驗組隨著所在年級的升高，學生對科學家的生平故事的興趣越來越濃厚，高一喜歡科學家生平故事的有55%，高二、高三達到了58%，也從側(cè)面反映了在HPS教學模式下，隨著學習的深入，學生對相關(guān)的知識好奇心也在增加。在課堂上你喜歡老師用哪些方式講述物理學史、與社會生活相關(guān)的內(nèi)容？圖4-2學生測試問卷問題2數(shù)據(jù)圖Fig.4-2Studentquestionnairequestion2datagraph由圖4-2可以看出，學生整體上比較喜歡視覺沖擊力強的視頻資料，無論是實驗組還是對照組，各個年級的學生選擇視頻播放的形式均在60%以上，但需要關(guān)注的一點是，講述科學家生平和引入經(jīng)典實驗的比例也在逐漸攀升。講述科學家生平的選項，實驗組從高一的2%上升到高三的9%，對照組從高一的2%上升到高三的9%，對比問卷第1題的結(jié)果分析，對照組的學生更喜歡傾聽教師講述科學家的生平，但是在自主閱讀科學家的故事方面具有一定的惰性。引入經(jīng)典實驗的選項，實驗組從高一的11%上升到高三的21%，對照組從高一的4%上升到高三的15%，這意味著隨著物理學知識的增加，學生對物理學本質(zhì)的“刨根問底”意識越來越強。你認為在物理課上穿插介紹物理學史及物理相關(guān)的社會知識？圖4-3學生測試問卷問題3數(shù)據(jù)圖Fig.4-3Studentquestionnairequestion3datagraph對比上圖4-3可以看出，各個年級的實驗組對物理課上是否穿插介紹物理學史以及物理學史相關(guān)的社會知識的態(tài)度是更肯定的，高一年級對照組的感興趣程度為50%，實驗組的感興趣程度達到75%；高二年級對照組的感興趣程度為50%，實驗組的感興趣程度達到74%，高三年級對照組的感興趣程度為59%，實驗組的感興趣程度達到80%。1.你對于老師在講課時穿插的物理學史及其相關(guān)內(nèi)容感興趣嗎？圖4-4學生測試問卷問題4數(shù)據(jù)圖Fig.4-4Studentquestionnairequestion4datagraph對比上圖4-4可以看出，同一年級的實驗組對物理課上穿插的物理學史及其相關(guān)內(nèi)容的感興趣程度大于對照組，但是比對各年級的實驗組和對照組，發(fā)現(xiàn)學生對物理課上穿插的物理學史及其相關(guān)內(nèi)容的感興趣程度是在波動的，高二作為中間年級，平穩(wěn)過渡完高一又不急于參加高考，它的數(shù)據(jù)比較有趣，它的“很感興趣”和“比較感興趣”比其他兩個年級高，這樣的數(shù)據(jù)不僅在大的趨勢方面表明了物理學史及其相關(guān)內(nèi)容對學生的吸引，同時也說明了升學壓力對于是否實施HPS教學模式是有一定影響的。老師在課堂中融入物理學史時，物理學史的哪一部分內(nèi)容更能引起你的興趣？圖4-5學生測試問卷問題5數(shù)據(jù)圖Fig.4-5Studentquestionnairequestion5datagraph由條形圖4-5可以看出，各年級對照組的學生們，他們的主要興趣點在科學家的生平故事上，但是隨著年級的升高，關(guān)注點逐漸轉(zhuǎn)移到了物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程和發(fā)現(xiàn)方法上；各年級實驗組的學生們，他們的主要興趣點集中在規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、發(fā)現(xiàn)方法以及與生產(chǎn)生活相聯(lián)系的實際應用上。這樣的現(xiàn)象說明，隨著HPS教學模式的實施，高中生對物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程和發(fā)現(xiàn)方法的關(guān)注會比同齡人早一些。學習物理的過程中，如果新接觸到一個學生實驗，你想知道什么？圖4-6學生測試問卷問題6數(shù)據(jù)圖Fig.4-6Studentquestionnairequestion6datagraph由圖4-6可知，高一高二年級的對照組在新接觸一個學生實驗時關(guān)注的是能不能按照教材上規(guī)定的方法完成實驗，實驗組更關(guān)注當時科學家在該實驗上遇到的困難和解決辦法。這說明實施HPS教學模式有助于培養(yǎng)學生在面對困難時解決問題的能力。7.見到生活中一些常見的現(xiàn)象，試圖利用學過的知識進行解釋？8.老師在物理教學中介紹的物理學家處理問題的方式方法和思維，是否有利于你思考和解決學習生活中的問題？表4-1調(diào)查問卷第7題的統(tǒng)計表格Tab.4-1Statisticaltableforquestion7ofthequestionnaire問題7.見到生活中一些常見的現(xiàn)象，試圖利用學過的知識進行解釋？選項經(jīng)常有這樣的想法或做法有時有很少有沒有高一15班65%24%6%5%高一16班65%23%8%4%高二15班67%25%5%3%高二16班68%26%4%2%高三15班70%25%3%2%高三15班71%23%3%3%表4-2調(diào)查問卷第8題的統(tǒng)計表格Tab.4-2Statisticaltableforquestion8ofthequestionnaire問題8.老師在物理教學中介紹的物理學家處理問題的方式方法和思維，是否有利于你思考和解決學習生活中的問題？選項有很大幫助有些幫助一般般，偶爾有沒有感覺高一15班42%32%21%5%高一16班34%20%17%29%高二15班45%34%19%2%高二16班29%21%26%24%高三15班47%35%15%3%高三16班25%20%27%28%由表4-1和表4-2可以看出學生大都飽有好奇心和求知欲，當他們見到生活中一些常見現(xiàn)象時，大部分都試圖利用學過的知識解釋該現(xiàn)象，這種情況與是否實施HPS教學模式關(guān)系不是很大。但是物理學史中科學家處理問題的方式方法和思維對學生還是有一定的影響的，從表中數(shù)據(jù)可以得出，實驗組超過70%的學生認為老師在物理教學中介紹的物理學家處理問題的方式方法和思維，是有利于他們思考和解決學習生活中的問題的。在遇見類似的現(xiàn)實問題時，大部分學生首先會有想要解決問題的想法，但是只有經(jīng)歷過HPS教學模式的學生才會有意識用學習到的方式方法和思維，模仿科學家們的解決方案嘗試解決實際問題。你認為現(xiàn)在所用的物理教材中已經(jīng)包含的物理學史、社會技術(shù)應用等內(nèi)容容量？表4-3調(diào)查問卷第9題的統(tǒng)計表格Tab.4-3Statisticaltableforquestion9ofthequestionnaire問題9.你認為現(xiàn)在所用的物理教材中已經(jīng)包含的物理學史、社會技術(shù)應用等內(nèi)容容量？選項應該繼續(xù)大量增加內(nèi)容應繼續(xù)少量補充內(nèi)容基本滿足需要不需要再增加高一15班30%21%41%8%高一16班35%24%26%15%高二15班28%26%44%2%高二16班30%29%21%20%高三15班26%25%45%4%高三16班28%33%22%17%在第7題和第8題的基礎上考查學生對物理教材中包含的HPS素材的內(nèi)容容量的看法，無論是哪個年級哪個組別，50%以上的學生還是選擇繼續(xù)補充一些內(nèi)容。比起滿堂枯燥、抽象的物理邏輯，學生需要物理學史中豐富多彩的小故事來給物理課堂調(diào)味，需要手機的快速充電、現(xiàn)代車輛的動態(tài)制動等社會技術(shù)應用來調(diào)動學生的學習熱情。（多選）你覺得從這節(jié)物理課中你收獲到了什么？（）圖4-8學生測試問卷問題10數(shù)據(jù)圖Fig.4-8Studentquestionnairequestion10datagraph基于這三節(jié)課的教學內(nèi)容我設計了四個學生可能的收獲作為多選題的選項，數(shù)據(jù)圖顯示各個年級的實驗組的收獲多于對照組的收獲，高一、高二年級實驗組選擇的“科學家不畏權(quán)威、追求真理的品質(zhì)”和“看待問題的辯證態(tài)度”占據(jù)前兩位，高三年級實驗組選擇的“科學家不畏權(quán)威、追求真理的品質(zhì)”和“物理學與社會生活息息相關(guān)”占據(jù)前兩位。由此可以看出，實施HPS教學模式的課堂在傳遞物理知識的同時，還完成了育人工作，同時也讓學生感受到物理與實際生活是息息相關(guān)的，為學生的學習發(fā)展提供了方向。1.3.2教師調(diào)查問卷的結(jié)果分析和討論2020年12月的教學實踐后，共邀請20名高中物理教師進行問卷調(diào)查，發(fā)放問卷20份，回收20份，回收率100%；其中有效試卷20份，有效率為100%。教師調(diào)查問卷的詳細分析如下：1.對教學設計的評價教學設計部分選取的HPS內(nèi)容很貼切，融入課堂的方式方法很恰當，就理念層面而言，做到了“一個中心，兩個基本點”；就操作層面而言，做到了引人入勝，精導妙引，結(jié)尾無窮；但是教學策略層面，并未做到出奇制勝，還有發(fā)揮自己長處的空間。比如問題1——您認為在“牛頓第一定律”一節(jié)中強調(diào)亞里士多德的觀點這一設計是否多余？為什么？問卷中有100%的教師肯定這一設計，因為它不僅可以精導妙引出接下來的內(nèi)容，還能在設計過程中滲透辯證的世界觀，給學生提供科學的態(tài)度和責任感。問題2——您認為在“探究感應電流的產(chǎn)生條件”一節(jié)中穿插進第一節(jié)“劃時代的發(fā)現(xiàn)”相關(guān)內(nèi)容，融部分內(nèi)容為一體，是否合適？問卷中有95%的教師認為該部分的設計是必要的，它不僅做到了以學生發(fā)展為中心，還能堅持依標施教，堅持體現(xiàn)人文性、綜合性、開放性和實踐性，但仍有5%的教師認為不應該這樣混亂地拆分課時。比如問題3——您認為在“原子的核式結(jié)構(gòu)模型”一節(jié)中是否有必要重復湯姆生的棗糕模型的發(fā)現(xiàn)？問卷中只有60%的教師認為是有必要的，剩余的40%中有50%的教師補充了自己的理由，有的教師認為該過程的發(fā)現(xiàn)是在上一節(jié)已經(jīng)講解過的內(nèi)容，完全可以獨立出去；有的老師認為本節(jié)課的設計可以加入自己重新設計的其他實驗來做實驗驗證。2.對教學過程的評價教學過程中實施的教學情境激發(fā)了學生的濃厚興趣；設置的問題不同于以往的陳規(guī)題型，讓學生感到富有挑戰(zhàn)性。全程的課堂安排讓教師不再是一個演員，全程演繹自己的教學設計，而是從演員晉升到導演，導出了一場較為精彩的演出。比如問題1——在教學過程中，教師重現(xiàn)了幾位物理學家的主要研究成果，并沒有只闡述伽利略和牛頓的觀點，您的評價如何？問卷中有90%的教師認可這種做法，這樣的安排不僅給學生提供了不同的視角審視問題，還向?qū)W生詮釋了社會的發(fā)展、數(shù)學的發(fā)展、包括物理學自身的知識發(fā)展對物理的影響，有助于學生利用現(xiàn)有的知識體系設計出新的探究問題的方式。比如，問題2——在教學過程中，教師重現(xiàn)了幾位物理學家的主要研究成果，并沒有就法拉第一人的貢獻而大夸特夸，您的評價如何？問卷中有80%的教師認為這個設計可以讓學生體會到物理學發(fā)展的曲折，讓學生意識到一切表面上看起來簡單明了的背后都充滿了很多人多年的心血，可以在完成教學目標的同時完成德育教育。比如問題3——在教學過程中，教師不僅解釋了α粒子散射實驗的實驗裝置和實驗現(xiàn)象，還通過實驗現(xiàn)象推翻了棗糕模型，是否有必要？問卷中95%的教師都認為是有必要的，這樣的安排使得學生可以承上啟下，既能熱愛湯姆生、崇拜盧瑟福，也許也會愛慕玻爾，但最終學生崇尚的也只是真理而已；同時讓學生感受物理實實在在是一門以實驗為基礎的學科，一切的猜想都需要被驗證，而一切的被驗證都要做好被新的現(xiàn)象推翻的準備。3.對教學結(jié)果的評價整體的教學設計和教學過程比較符合新課標的科學核心素養(yǎng)要求，但個別內(nèi)容的設計較為緊湊，時間安排不合理，使得學生只掌握物理觀念、科學思維和科學態(tài)度與責任的“皮毛”，不夠深入、不夠徹底，不能夠更好地應用所學。比如，問題1——您認為教學中融入較為完整的牛頓第一定律的物理學史，能否促進學生對該內(nèi)容的理解？問卷中有70%的教師認為課程后期安排較為緊張了些，導致學生有些被趕著跑的