高中物理教学论文 发展高中物理教学模式之初探性研究.doc

发展高中物理教学模式之初探性研究摘要由历届大学入学考试，物理科成绩总是不尽理想可知：高中自然组学生在学习物理方面，仍有许多待突破的瓶颈。因此本研究以改善物理学习状况为目的，采质性研究的方式，分三阶段进行，第一阶段为探查自然组学生之物理学习问题；第二阶段为提出解决物理学习问题的6E教学模式；第三阶段则运用6E教学模式实际教学，并以光的干涉单元为例呈现教学情形。初步研究结果显示透过6E教学模式的确能引导学生逐渐成为自我导向的学习者。关键词：高中物理、6E教学模式、自我导向壹. 前言由历年大学入学考试，物理科成绩总是不尽理想来看，对大部份高中生而言，物理是一门令人颇费心力的科目，虽然很想学好物理，往往因为不知要如何学习，而事倍功半。学习如何学习是一种很重要的基本学术能力（张世忠，2003），在教学中要如何引导学生主动学习呢？国内学者洪振方（1996）认为启迪学生心智的最好方法，就是让他重新走过一次心智发展的足迹。但碍于上课时间和升学制度，不可能让学生漫无目标地摸索，因此教师对教学活动的设计和执行便显得很重要。如何让学生既学会基本知识和思维方法，又能学会如何学习呢？本研究从反思教学与学习的角度着手，探查研究者任教之高中生的物理学习问题，进而为学生搭建解决学习问题的鹰架，帮助学生成为自我导向的学习者。根据上述目的，本研究欲探讨的问题为：1. 高中自然组学生的物理学习问题为何？2. 解决物理学习问题的教学模式为何？3. 运用模式实施教学的情形为何？貳. 文献探讨一、物理概念学习之相关研究如何获得高分是学生们最关切的问题，许多研究指出专家比生手们具备较多的概念性知识，也有更深入的概念阶层，生手们所呈现的问题表征大部分是表面层次，而专家则不然，例如生手对题目的分类是以图形上的相似性为依据，专家则以相同的解题原则做为分类。Larkin（1981）的研究发现，专家和生手在面对属于概念层次的物理学相关问题时，物理学解题专家的表现，如同一般人在面对熟悉问题似地使用顺向运作（working forward）的路径；而物理学解题生手，则如同一般人在面对新问题般，使用反向运作（working backward）的策略去搜寻所需的定理，所以生手使用的第一个定理，常是专家所使用的最后一个定理。例如：想要找出斜面上的木块，滑到底部的速度（v）为何？Larkin, McDermott, Simon & Simon（1980b）的研究结果发现：专家所实行的每一个步骤，对提供解决问题所需的信息都有所帮助；生手则是先由订定目标（v）开始，接着找出一个含（v）的公式，再试图以反向运作的方式来尝试求解，即生手应用那些原理的次序几乎与专家所用的次序相反（引自岳修平译，1998）。此与Chi、Feltovich and Glaser（1981）等人的研究一致，专家们对于相似的问题，可能会具有属于该类问题的问题基模（Problem schemas），而生手对于类似的问题则缺乏可应用的相关概念基模。所以在教学中引导学生将知识组织成概念性基模，并建构概念层次和问题基模，将有助于概念的提取。二、5E教学模式美国BSCS（Biological Sciences Curriculum Study）课程研究计划提出含有建构取向的5E教学模式（Bybee & Landesi,1988；Boddy, Watson & Aubusson,2003），其教学阶段依序为参与（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、精致化（Elaboration）、评鉴（Evaluation）。5E教学模式改编自生物学的科学研究课程，并且编入探求学生迷思概念的研究方法（引自张世忠，2003）。特别是Posner, Stride, Hewsonc and Gertzog（1982）借着此模式详细地说明需要改变的概念，且透过学习环（Learning cycle）实践概念学习的基本步骤，学习者经由直接与观念目标的交互作用，建构自己的心智模式。在教学中教师则可以依照教材的性质，运用诘问法，透过问问题的方式，让学生在思考中学习，也在操作中学习，培养学生解决问题的能力。參. 研究方法本研究采质性研究的方式，先探讨高中自然组学生有哪些学习物理的问题，再从理论上寻求改善学习状况的教学方法，并将此教学方法运用于教学中。共分三阶段进行，研究流程如图一所示，并分别叙述如下： 【第一阶段：归纳学习问题的类别】本阶段根据陈章正（2004）的研究，持续以访谈和书写的方式，搜集有关高中生物理学习状况的相关资料，包括：以半结构式问卷访谈物理教师（GT）、专家教师（EX）和校友（GS）的记录；学生以书写的方式反省自己物理学习状况的记录；研究者与学生在课余时的对话札记和研究者的教学日志。编码的型式均是用访谈对象的英文代号，后面加上姓氏、日期和姓别，例如：GTL920912M代表于92年9月12日访谈本校林姓男老师；在校学生则以类别、班级、座号、性别表示，例如：221102M代表访谈第二类组二年十一班二号男同学。搜集到的资料采扎根理论（Strauss & Corbin，1998）进行分析，先归纳为认知、情意和学习方法三部分，再用持续性比较与对照的方法，将类似观点放在一起，并用晤谈数据做辅助，以确认分类的可靠性，甚至可以发现学生在书写问卷时没有表达的观点，这样可以更加了解学生的学习问题。【第二阶段：发展解决学习问题的教学模式】由上述实征研究所得的学习问题，其实彼此都是相关的，但归根究柢，如果学生愿意学习，自然能产生克服困难的动力。所以再请学生写出我喜欢的物理课上课方式为何？，归纳此问卷所得的资料及待解决的学习问题，依据建构主义的理念，参考相关文献，发展解决物理学习问题的教学模式，并在教学中不断运用诘问法引导学生思考，透过一学期的教学反省与修正，而得6E教学模式。【第三阶段：应用教学模式实际教学】本阶段呈现运用6E教学模式于本校高三第三类组（学生共31人，以下简称为A班，每周四节物理课）光的干涉单元的教学，A班从高二就由研究者担任物理教学，每次月考及格人数总不多，所以学生对物理普遍缺乏信心，即使程度不错的学生，也是停在某个水平无法突破。有鉴于此，研究者于A班高二下学期时，开始进行解决物理学习问题的研究，A班除了月考成绩明显进步外，研究者还想知道运用此模式教学，学生的感受为何，因此以半结构式问卷且不计名的方式，请学生写下自己比较喜欢高二或高三的物理课？为什么？肆. 研究结果针对本研究欲探讨的问题，根据研究流程三个阶段的分析结果如下：一、高中自然组学生的物理学习问题为何？整合具同构型的问卷和访谈数据，归纳出高中自然组学生物理学习问题的种类（陈章正，2004），简述如下：(一) 认知方面传统的物理考试，通常以解题为主，能否成功解题与概念的理解情形相关，由研究中发现概念理解部分的问题包括：对探究历程的困惑、概念太抽象不易想象、符号和公式太多；解题部分的问题包括：不懂题意、不清楚概念和题型的关系、数学运算技巧不熟练。(二) 学习方法方面学生常会问要怎样才能学好物理？如果能有好的学习方法，对于改善认知方面的学习问题，将有很大的帮助。然而观察学生的学习情形，发现仍有许多待改善的空间，例如：没有养成良好的学习习惯、缺乏练习、问题没有及时解决。(三) 情意方面对高中生而言，自我价值的肯定和对学科的学习憧憬，往往比物质奖赏更具吸引力，但是屡次考试的失败，则令学生缺乏学习动力和自信心甚至产生反感。例如学生表示：我们现在都是为了准备升学，可是我觉得学习科学，应该是要学科学家的创意，像马盖先就很厉害，但他不一定会算题目，为什么我们都要不断解题（221102M）？(四) 讨论在研究中发现成绩好的学生比较具有想突破的企图心，能明确地表达自己的学习问题，会在意学习过程，而不是只关心分数的高低；但大部分学生则与上述特质相反，也缺乏可以将新旧概念做有效联结的模式，当然谈不上学习成效，连带影响了学习兴趣。所以老师在教学中运用能增加师生互动机会的教学策略，鼓励学生发展和精炼个人建构的理论，才能确实了解学生的学习需求，进而帮助学生学习如何学习。二、解决物理学习问题的教学模式为何？从学习理论可知：成功的学习必须是学生愿意参与学习。但是如何让学生愿意敞开心胸参与学习呢？归纳学生对我喜欢的物理课上课方式为何？所表达的意见，包括：希望学习内容能和生活经验相关、上课时能多做实验、能详细说明公式的来源和功能、不要赶课、能多一些师生互动、考试前能统整重点、能多讲解一些题目和即使没有时间也一定要考公式。针对学生们的物理学习问题，以及对物理课的期望，觉察到必须要有能引导探究的教学模式，从文献中发现5E教学模式（张世忠，2003；Bybee & Landesi,1988；Boddy,Watson & Aubusson,2003），颇符合教学上解决学习问题的需求，但是5E教学模式并未强调如何让陌生的学习概念与生活经验相连结，因此本研究主张：将生活中与学习主题相关的事件（Event），加上原有的5E成为6E，教学时以此6E做为教学阶段，又因为学生的注意力通常无法维持很久，也不见得会主动发问，为了避免沦为盲目的学习行动，所以根据认知