民族院校大学物理实验背景调研

　　我国是一个多民族的国家，由于历史和地理等方面的原因，我国部分少数民族地区教育与经济发展长期处于低水平状态。尤其是在自然科学教育方面，无论是财力的投入，还是人力的投入都还较为落后，这就导致了部分少数民族地区的自然科学教育水平相对滞后，在这种相对滞后的教育背景下进入民族高等院校学习的学生的差异性就会更大一些。在大学物理教学中，这种学生的差异性往往体现在学生对物理概念理解的差异性和学生物理实验技能的差异性。

　　根据“以学生为中心”的教学思想，民族院校的大学物理教学必须首先承认学生的这种背景差异，然后研究学生的差异程度，进而设计出有针对性的、减少学生差异性的教学方案。

　　一
　　
　　对学生教育背景的多方面了解是有的放矢的大学物理教学的基础。下面以物理实验背景调研为例，说明背景调研的重要性。

　　民族院校的学生是带着各民族地区各类中学的教育背景进入大学学习的。就地区而言，自然科学教育的发展水平是参差不齐的，就中学而言，物理实验的教学条件也是优劣不一的。

　　物理实验背景调研主要包括物理实验教学条件调研和物理实验教学水平调研两部分。根据教育部颁发的《普通高中物理课程标准( 实验) 》，笔者设计了用于高中物理实验背景调查的“高中物理实验背景调查问卷”( 针对一年级) 。问卷的前 4 项调查高中的重点率以及高中物理实验教学的条件; 问卷的 5 －40 项列举了大部分高中物理实验和演示实验，用来检测学生对高中物理实验的整体了解程度( 或掌握程度) 。

　　1． 物理实验教学条件调研
　　
　　通过对多届学生的调研了解到: 很多民族地区中学的物理实验仪器和设备奇缺，甚至缺乏物理演示实验的基础仪器和设备，使得不少物理实验在那些中学根本就没有开过; 学生在中学自己动手做物理实验的机会较少，多数情况只能看老师做演示实验，或者听老师在黑板上“讲实验”。

　　物理实验教学条件相对较差且参差不齐，大体有以下几种情况:

　　( 1) 实验仪器和设备奇缺，缺乏演示实验的基础仪器和设备，老师主要在黑板上“讲实验”。

　　( 2) 缺乏做实验的仪器和设备，但是能够完成教学要求的大部分演示实验，使学生可以“看实验”。

　　( 3) 有一定数量的实验仪器和设备，能够完成一定数量的演示实验，使学生可以“看实验”以及“做实验”。

　　2． 物理实验教学水平调研
　　
　　物理实验教学水平调研用来检测学生对高中物理实验的整体了解程度( 或掌握程度) 。问卷中的物理实验和演示实验涵盖了力学、热学、电磁学和光学几部分。调研目的: 了解学生的整体水平以及弱项，以便教师在大学物理实验教学中有的放矢地辅导; 获知个别学生的最弱项，提醒任课教师要特别关注。

　　二
　　
　　早在 2006 年，民族院校就确立了在“十一五”期间进行大学物理教学改革的重点任务，即针对少数民族学生的差异性特点，实施大学物理教学体系的改革与创新。历经多年的教学与教改实践，民族院校在优化课程设置、建设师资队伍、改善教学条件、改进教学方法等方面做了许多改革与创新的工作。

　　笔者所在的在中央民族大学理学院在大学物理教学中，针对少数民族学生的差异性特点采取的教学方法有:

　　通过摸底和调研研究差异性。对一年级新生进行高中数学的摸底考试以及高中物理实验背景的调研。及时将数学摸底考试的成绩和物理实验背景调研的信息提供给新生任课教师。实践证明: 了解新生的高中物理实验背景，对实施有针对性的大学物理实验教学很有帮助。

　　通过访谈了解差异性。教师在开学三周后定期组织与学生进行师生访谈。访谈的目的是发现学生在学习上的问题，然后针对问题对学生进行个别辅导。这种访谈式辅导给所有的学生提供了与教师沟通的机会。

　　通过概念题检测差异性。学院自行设计了系列概念题，测试学生在学习物理概念之后的差异性。

　　通过分小组互助教学减少差异性。在概念测试题中，所有的干扰项都可能反映学生的错误概念。教师根据学生选择不同选项的比率，将学生分成若干学习互助小组，有针对性地展开讨论。对促使学生错误概念的转变，起到了良好的作用。

　　教学方法的改变带来了丰厚的成果。中央民族大学大学物理教学团队的教学成果“民族院校大学物理教学体系的改革与创新”荣获第七届北京市高等教育教学成果二等奖。

　　另外，以大学物理实验教学为例，2008 年 11月以来，大学物理教学团队指导学生参加北京市大学生物理实验竞赛，共获省部级奖项 28 项，其中一等奖 4 项、二等奖 15 项、三等奖 9 项。学校荣获北京市大学生物理实验竞赛 2011 年度和2012 年度最佳组织奖。2012 年北京市大学生物理实验竞赛，学校参赛的 7 个小组有 6 个小组获奖，其中一等奖 1 项、二等奖 4 项、三等奖 1 项。2013 年北京市大学生物理实验竞赛，学校参赛的6 个小组有 5 个小组获奖，其中一等奖 1 项、二等奖 1 项、三等奖 3 项。

　　三
　　
　　为了推动我国民族院校大学物理的理论与实验教学，笔者调研了全国 11 所高等院校( 中央民族大学、中南民族大学、西南民族大学、西北民族大学、北方民族大学、大连民族学院、广西民族大学、贵州民族大学、青海民族学院、西藏民族学院和辽宁师范大学) 。其中前 6 所是国家民委直属高等院校，还有 4 所地方民族高等院校。辽宁师范大学是非民族院校，作为大连民族学院的对比研究项。

　　在自行设计调查问卷的基础上，笔者对上述11 所高等院校的理工科一年级及三年级的学生进行了高中物理实验背景、大学物理实验以及大学物理概念的调研，共回收有效问卷 3 280 张。将其他民族院校学生的现状与笔者所在学校的相应环节进行了对比和分析，并对相关学校和部门提出了建议。

　　1． 调研主题
　　为了推动我国民族院校大学物理的理论与实验教学，从调研我国十余所民族高等院校的学生在自然科学教育( 以物理教育为例) 方面的背景差异性入手，了解各民族院校学生大学物理教育的差异性特点，并与中央民族大学的特点进行对比研究。

　　2． 调研范围与问卷回收
　　调研范围是全国 11 所高等院校的理工科一年级及三年级的学生。

　　( 1) 根据教育部颁布的《普通高中物理课程标准( 实验) 》，笔者设计了用于高中物理实验背景调查的“高中物理实验背景调查问卷”( 针对一年级) 。在调查问卷中列举了大部分高中物理实验和演示实验，用来检测学生对高中物理实验的整体掌握程度。

　　( 2) 参照全国 30 余所“985 工程”大学的大学物理实验教学大纲，笔者设计了用于了解大学物理实验教学的“大学物理实验调查问卷”( 针对三年级) 。

　　( 3) 参照全国 30 余所“985 工程”大学的大学物理课程教学大纲，笔者设计了用于了解大学物理概念教学的“大学物理概念调查问卷”( 针对三年级) 。

　　调研的方法是，笔者亲自前往相关学校进行问卷发放与回收。由于所涉及的学校较多，笔者还委托部分学校的老师，在他们所在的学校代理发放与回收问卷，然后由他们将回收的问卷寄给我们。共回收调查问卷 3 606 张，其中无效问卷326 张，包括白卷 16 张、答案缺失或有问题的问卷 310 张，有效问卷 3 280 张，有效率 91%。从回收的问卷来看，问卷填写者能够认真填写与作答，所填情况真实可靠，整体上质量较高。通过数据的统计分析，精确度大概达到 90%。各院校回收问卷情况见表 1。【表1】

　　
　　3． 分析与描述
　　通过调研结果的分析发现了许多问题，以下重点就物理实验的问题进行分析与描述。讨论中各院校的名称用 University 的符号 U1、U2、U3……U11 表示( 以表 1 所列为序) 。

　　( 1) 各院校学生所在高中的具体情况问卷要求学生填出所在高中的具体情况，包括是否重点中学、高中物理实验的条件、物理实验教学的状态等信息，这些指标表征了学生所在学校的先天条件。第一志愿率对应了学生入学前的打算。

　　由图 1 可见，U1 和 U5 的特点是第一志愿率偏低，但是学生入学前的中学的物理实验条件较好。而 U2 与 U6 的第一志愿率较高，学生入学前的中学的物理实验条件较好。位于西部地区的U9 和 U10 的第一志愿率较高，但是学生入学前的中学的物理实验条件较差。【图1】

　　( 2) 各院校学生高中物理实验背景得分对比根据教育部颁发的《普通高中物理课程标准( 实验) 》，笔者在调查问卷中列举了大部分高中物理实验和演示实验，用来检测学生对高中物理实验的整体掌握程度。由图 2 可见，尽管 U1 的学生入学前所在中学的物理实验的条件较好，但是学生对高中物理实验的整体掌握程度不高( 差异性明显) 。也就是说，尽管 U1 的学生是在全国少数民族地区中或者是在全国少数民族中优选的( 入学分数较高) ，但是理工科学生的高中物理实验背景有明显差异( 或者说，学生中有很差的) 。对于上述情况，如果不进行背景调研，就可能有误解。U4 和U11 的学生入学前中学物理实验的条件中等，学生对高中物理实验的整体掌握程度不高。对比U8 的学生，高中物理实验的掌握程度较好，但是细节指标表明，存在用“黑板实验”、“口头实验”或“笔头实验”替代“做实验”来应付高考的情况。

　　( 3) 各院校学生高中物理演示实验得分情况问卷中还调研了学生对《普通高中物理课程标准( 实验) 》中演示实验的了解程度。

　　由图 3 可见，尽管 U1 的学生入学前所在中学的物理实验条件较好，但是学生对高中物理演示实验的整体掌握程度也不高( 差异性明显) 。也就是说，尽管 U1 的学生是在全国少数民族地区中或者是在全国少数民族中优选的( 入学分数较高) ，但是理工科学生的高中物理演示实验的背景也有明显差异( 或者说，学生中有很差的) 。同样，对于上述情况，如果不进行背景调研，就可能有误解。U4 和 U11 的学生入学前的中学的物理实验条件中等，学生对高中物理演示实验的整体掌握程度不高。对比 U8 的学生，他们对高中物理演示实验的掌握程度也较差。U8 的学生，物理实验的条件较差，演示实验的掌握程度也较差，但是( 图 2) 他们对高中物理实验的掌握不差! 是否表明用“黑板实验”、“口头实验”或“笔头实验”替代“做实验”来应付高考有用? 非也! 这类中学毕业的学生动手能力往往相对较弱，各民族院校在教学时要特别引起注意。【图2-3】

　　( 4) 各院校学生对大学物理实验的重视程度和掌握程度。重视程度和掌握程度是主观的指标，表征了学生对相应学科的重视以及对自己水平的认可程度。

　　由图 4 可见，U1 和 U11 的学生对大学物理实验的重视程度和自认为的掌握程度是比较高的。U9 和 U7 的学生重视程度和自认为的掌握程度不高。前者( U1 和 U11) 是过于自信，后者( U9 和 U7) 是过于谦虚。详情见图 5。【图4-5】


    ( 5) 各院校学生大学物理实验的总得分情况参照全国 30 余所“985 工程”大学的大学物理实验教学大纲，笔者设计了用于了解大学物理实验教学的“大学物理实验调查问卷”。图 5 的指标，在一定程度上对应了各院校大学物理实验的教学效果。

　　由图 5 可见，U1、U4 和 U11 的学生对大学物理实验的实际掌握程度是很高的。U5、U9 和 U10的学生对大学物理实验的实际掌握程度较低。

　　( 6) 各院校学生从高中到大学，对应学科物理实验的增长情况图 5 和图 6 反映的指标，在一定程度上说明了各院校大学物理实验的教学效果。【图6】

　　
　　图 2 和图 3 说明，U1 的学生对高中物理实验的实际掌握程度不高，但是由图 5 和图 6 可见，U1 的学生从高中到大学，对应学科物理实验的掌握程度增长较快。这是 U1 重视学生的背景调研，进行针对学生弱点的差异性物理实验教学的结果。这里所谓有针对性的、有的放矢的大学物理教学就是在物理背景调研的基础上，针对学生弱点展开的教学。对应学科的物理实验掌握程度增长较快的院校还有 U4、U6 和 U11。此外，统计学的相关性分析也显示，U1 的学生对大学物理实验的实际掌握程度是很高的。总之，拓展研究表明: 自然科学教育方面的背景调研的重要性是无可置疑的，中央民族大学的大学物理教学经验值得推广。

　　四
　　
　　拓展研究的调研工作有以下几点需要说明，其一是调查问卷中提出的问题仅能从一些侧面了解调查对象的高中物理实验背景，以及大学物理实验和大学物理概念的学习情况; 其二是调研对象仅仅是相关院校的部分学生，只能从侧面反映出相关院校学生的总体特征，调查结果也只反映出这部分学生的答题结果，与这部分学生的实际学习情况多少会存在偏差。

　　建议各民族院校对大一新生进行高中数学摸底考试及高中物理实验背景调研。摸底考试和调研后，针对学生的弱点调整教学计划。各民族院校教师要了解学生在中学时，是否存在用“黑板实验”、“口头实验”或“笔头实验”替代“做实验”来应付高考的情况。这类中学毕业的学生实验动手能力可能相对较弱，在教学时要特别引起注意。

　　鉴于我国西部地区的学生，入学前就学的中学的物理实验条件相对较差( 光学实验的条件尤其差) ，建议主管部门要加大对西部地区中学物理实验设备的投入。总之，一定要争取将《普通高中物理课程标准( 实验) 》中要求的所有物理实验与演示实验都开设出来。

　　对于教育资金实在短缺的民族地区，建议地方政府主管部门要对当地物理实验设备缺乏的中学投入少量资金购买物理仿真实验设备。仿真实验的投入可以作为实验仪器设备短缺的过度，可以节省大批的教育经费。仿真实验不需要普通意义上实验的必备器材。仿真实验资源费用非常低，对于中学物理实验教学来说，配套仿真实验教学资源的成本可以控制在万元左右。相比于真实物理实验设备，仿真实验还可以仿真物理实验室内所无法完成的实验( 如 α 散射实验) ，同时可仿真宏观或微观的自然现象( 如地球绕太阳转、分子运动) ，还可以仿真极快、或极慢的实验过程( 比如自由落体等) 。各民族院校都可以探索仿真实验教学与实验教学的兼容性及优势。通过仿真实验教学系统，学生就能有机会学习透射电镜、扫描隧道显微镜、拉曼光谱等大型设备的操作及原理，同样有机会学习到伽玛能谱、X 射线衍射等含辐射的危险的实验内容。这将极大地丰富学生的实验知识，同时避免了学生实验中的危险因素。

　　［参考文献］
　　
　　［1］ 苏玉成． 大学物理教学中实施差异教学研究［A］． 中央民族大学本科教学研究( 第十一辑) ［C］． 北京: 中央民族大学出版社，2012:168 －173．
　　［2］ 中华人民共和国教育部． 普通高中物理课程标准( 实验) ［M］． 北京: 人民教育出版社，2003．