物理教育研究改進學生學習的關鍵

1、.啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊學生之所以存在某些概念上的困難,缺乏應用這些概念所必須的定性推理能力是一個重要原因.學

2、生往往認識不到邏輯推理的關鍵性作用,不理解合乎物理學要求的解釋應該由什么.啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊物理教育研究改

3、進學生學習的關鍵啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊物理教育研究改進學生學習的關鍵2001年美國物理教師協(xié)會奧斯特獎受獎演講

4、*（美）華盛頓大學物理系 莉蓮·麥克德莫特 著 李萍昌 羅星凱 譯中文譯文原載：物理通報2001年第10、第11期連載摘 要物理學與教的研究對物理教育的不斷改進是至關重要的。有系統(tǒng)地進行的研究工作成效更高，而且更有可能使研究成果超越具體的教師和教學條件而具有普適性。最基本的考慮是教學既是一種藝術也是一門科學。由活躍在教學第一線的物理學者所進行的研究，為確立切合實際的教育標準、為幫助學生達成學習目標及評估學習實效，能夠起到關鍵的作用。首先，我要感謝美國物理教師協(xié)會授予我2001年度奧斯特獎章。這個榮譽所褒獎的成就是我所在的華盛頓大學物理教育研究所的同事、博士后研究人員、研究生、中小學進

5、修教師以及本科生多年來共同努力的結果，其中還包括許多長期和短期的訪問學者的貢獻。除此之外，我還要向那些直接參與我們研究項目的人士、研究結果的使用者以及支持者表示衷心的謝意。必須強調的是，我認為這一殊榮是對我們整個物理教育研究學術共同體工作的褒獎，同時，這也是對物理學與教的研究工作學術價值的一種認可。我很慶幸能加入先前獲獎的那些杰出人士之列，同時也倍感壓力。像他們中的許多人一樣，我也要利用這個難得的機會與大家分享一些我們從研究工作中領悟到的東西。我認為，我們研究所在過去二十多年里所取得的最大成果，是展示了基于具體學科的教育研究的重要價值。從1973年起，我們開始研究學生對一維運動的理解，研究的結

6、果導致了1980年12月發(fā)表的關于速度的論文和1981年1月發(fā)表的有關加速度的論文。它們是同類文章在美國物理雜志上的首次發(fā)表。自那時起，情形開始發(fā)生了重大的變化。現(xiàn)在，美國國內已有若干個專門研究物理教育的集體，積累了大量的研究文獻。今天，我不打算為此做一個綜述報告，我將集中介紹我們華盛頓大學物理教育研究所的工作，那才是我最熟悉的。盡管所涉及的數(shù)據(jù)、解釋和結論均出自我們的研究工作，但是我將盡量提煉出物理教育研究中那些我認為最重要和最具普適性的特征。.引言物理教育研究不同于傳統(tǒng)的教育研究，它所關注的不是一般意義上的教育理論或方法論，而是學生對科學知識的理解。出于知識能力和實踐方面的原因，基于物理學

7、科的物理教育研究工作應該由理科系的科學教學人員來做。有證據(jù)表明，這是一種改進學生（從幼兒一直到研究生）物理學習的有效途徑。在這里，我要與大家探討的重點是學習普通物理的大學生、中小學進修教師，對于擔當助教的研究生也有所論及。不過，研究成果對于更高一級的物理課程的教學同樣也具有指導意義。.教學既是一種藝術也是一門科學許多物理同行認為教學僅僅是一種藝術。這種傳統(tǒng)觀點，在1933年美國物理教師協(xié)會出版的第一期物理教師雜志的第一篇文章物理就是物理里，很清楚地表達了出來1。認為教學十分重要的F. K. Richtmyer在他的這篇文章里堅持認為教學只是一種藝術而不是科學。他引用了R. A. 密立根關于科學

8、是“一個為該領域的所有人士所接納為正確的事實性知識體系”的說法。Richtmyer教授接著寫道：“沒有一個合理的、由公認的事實構成的基礎，任何一個學科都不能稱之為科學。如果接受這種科學的定義（我個人認為其非常合理），那么，就必須承認我們沒有任何理由把教學視為一門科學。”盡管科學的這一個定義多少有些過分狹隘，我們仍然要挑戰(zhàn)文中暗含的關于物理（推而廣之，還有其他科學學科）教學不可能建立“一個合理的、由公認的事實構成的基礎”的斷言。我們華盛頓大學物理研究所認為，對物理的學與教的研究是一種實證性應用科學。在研究過程中，我們盡一切可能地堅持實驗物理學所信奉的證據(jù)法則。出于這個目的，我們對研究程序和結果的

9、有關資料進行了說明，使之具備可重復性。除了研究本身對我們的吸引力，我們還相信物理教育研究是學生學好物理的關鍵。我們對從大學一年級到研究生層次的學習物理的學生在重要的概念和原理上的理解進行了系統(tǒng)的調查研究。我們運用這些研究結果來指導教材開發(fā)并在學生已有的基礎上評估它的有效性。參與我們工作的研究生通過此類研究而獲得了他們的物理博士學位。與其他科學家一樣，我們也在各種專業(yè)會議和專業(yè)雜志上發(fā)表了我們的研究結果。我們的研究結果支持教學可以成為一門科學的觀點。不管是在進行正常的課堂學習、閱讀和實驗操作之前還是之后，由不同教師任教的學習同等課程的學生處理相同問題時的方式都驚人地相似。在學習各個知識點時，我們

10、發(fā)現(xiàn)學生都會遭遇到某些特定的概念上和推理上的困難。隨著教育研究、課程改進以及教學改革的不斷發(fā)展，我們可以找出這些困難，對之進行分析并找到有效的解決策略。盡管各個學生都有各自的最佳學習方式，但是學習并不象人們通常認為的那樣完全因人而異、沒有可以把握的共性。學習不同課程、師從不同教師甚至是生活在不同制度下的學生，在學習中所遇到的困難及其有效的解決策略通常都具有共性。當研究結果可以在不同的情境中得到驗證時事實上這是經(jīng)常發(fā)生的情形，它們便構建起了“一個合理的、由公認的事實構成的基礎”。迄今為止，迅猛發(fā)展的物理教育研究已經(jīng)為物理教學的改進提供了一個厚實的資源基礎2。公開交流研究成果、促進新知識的傳播和發(fā)

11、展是科學的特征之一。就此而言，我們全體物理教育研究者都非常樂于相互交流、合作、共同提高，教學也可以成為一門科學。A. 衡量教學效果的標準對教學效果的評估標準的選取可以反映出一個人的教學觀。當教學被視為一種藝術時，教師的個人品質和風格就會對評價結果產(chǎn)生巨大的影響，評估標準將不可避免地帶上濃厚的主觀色彩。教師往往是根據(jù)他們對學生的知識掌握程度和滿意程度的印象來判斷新課程或教學改革的成敗。富有感染力的教師可以鼓舞學生，激發(fā)起他們的學習興趣。然而，這種效果往往只能局限在這個教師本人的課堂之中，很難遷移到其他課堂。學生對一門課程或教師的評價通常被接納為教學效果評估的一個組成部分，這與教學是一種藝術的觀點

12、是相一致的?？墒窃趯Ρ葴y試中，我們發(fā)現(xiàn)有不少學生評價低的教師的學生表現(xiàn)優(yōu)于評價高的教師的學生的情況。此外，學生對自己的學習成就的評估也常常與實際有很大出入。我們發(fā)現(xiàn)，假如以學生的學習（區(qū)別于熱情）作為評估標準，有效的教學與教師的感染力、學生對課程和教師的評價或學生對學習的自我評價的關聯(lián)并非如人們所想象的那樣緊密?；诮虒W是一門科學的觀點，我們研究小組認為教學效果的基本評估標準應該是對學生學習的評估。B. 以作為學習者的學生為研究重心我們研究的重心是作為學習者的學生而不是教師。我們研究了各種類型的學生，其中包括大學普通物理、初級物理、理論物理和研究生物理、工程物理以及中小學物理或科學教師進修課程

13、的學習者。我們對學習者在教學進程中的知識掌握情況及其智力狀態(tài)進行了探測。我們主要使用兩種研究方法：幫助深入探測學生思維的個別面試以及可提供統(tǒng)計數(shù)據(jù)的大范圍筆試。此外，我們還通過一些非正式的途徑來獲取這類信息，例如與學生的對話、詳細研究他們的作業(yè)和文字報告以及在課堂上觀察學生與同伴及教師的互動情況等等。研究結果用于指導課程的改進。評估是研究過程的一個重要組成部分，通常都包括對學生在進行某個教學活動之前和之后的測試表現(xiàn)進行比較分析。III. 特別物理課程教學實踐和研究的啟示華盛頓大學物理教育研究所有兩個主要的課程開發(fā)項目：探究物理（Wiley，1996）和普通物理輔導（Prentice Hall，

14、1998）3。它們都是我們進行特別物理課程教學實踐和研究的結晶。在過去超過25年的時間里，我們在各個學年以及由國家科學基金會資助的暑期進修班里為職前和在職的教師設置了特別的物理課程，目的是幫助他們掌握運用科學探究進行物理以及物質科學教學的方法。另外，我們還為那些想在將來從事與科學有關的職業(yè)、但是缺乏進一步學習所必須掌握的物理知識基礎的學生進行了班級較小的培訓。這些特別課程的開設為我們提供了與學生緊密接觸的機會，使我們可以觀察到學生在試圖理解那些重要的概念和原理時所經(jīng)歷的智力上的“斗爭”。我們發(fā)現(xiàn)，不管先前的基礎是好是壞，學生在學習物理時常常會遇到相同的困難?；A差的學生的數(shù)學素養(yǎng)通常也不佳，這

15、反而便于我們去識別和探測這些共同困難的特性。日復一日的課堂互動，使我們得以詳細探究這些特定困難的特性、試驗不同的教學策略并監(jiān)控它們對學生學習的影響。A. 對學生理解的研究：一個電路學習的例子下面，讓我為大家對作為我們研究組的課程建設理論基礎的研究做些簡要的介紹。其中的一個研究課題是學生對電路的理解。這個研究持續(xù)了許多年，我們調查了從普通物理學習者一直到研究生的各個層次的學生4。研究的結果已為大家所熟知，在此僅做一概要的敘述。圖1在圖1（a）所示的問題里，學生要比較分別連在三個電路里的、相同燈泡的亮度并按大小排出順序。這個問題在不同的課堂中運用了許多年。有時作為前測，有時是作為后測。對于通常的教

16、學而言，它們的結果沒有什么差別，因此在表1中未予區(qū)分。由表可見，在一千多名學習普通物理的學生中只有15%的學生給出了正確的答案（ADEBC）。對高中物理教師以及大學中非物理專業(yè)的科學和數(shù)學教師的測試結果與此相同。擔任助教的研究生的正確率僅有70%。對此結果的分析揭示出了兩個非常普遍的錯誤觀念：“電池是個提供穩(wěn)恒電流的裝置”和“電流在電路中被消耗盡了”。對于所有的被試來說，困難的深層原因似乎是他們缺乏有關電路的概念性模型。表1大學生人數(shù)1000中學物理教師人數(shù)200非物理專業(yè)的大學科學和數(shù)學教師人數(shù)100研究生助教人數(shù)55答對率15%15%15%70%B. 引導探究的基本教學過程上述的特別課程為

17、探究物理一書提供了編寫的素材。探究物理是一種獨立成套的、以實驗為基礎的課程，目的是要幫助學生建立起各個重要的物理知識點的內在一致的概念框架。探究物理不同于一般的教材，它并不羅列出各個知識點的詳細內容，也不給出權威的解釋。它的教學單元由精心組織的實驗、訓練和問題構成，旨在讓學生積極地建構起自己的重要概念并應用于各種實際情境之中。這種教學方法可稱之為引導探究。盡管編寫探究物理的初衷是為中小學教師提供進修教材，但實踐業(yè)已證明，它還可以為基礎較差或非科學專業(yè)的學生學好物理打下堅實的基礎。上述的電路單元是一個展示研究成果如何融入探究物理的例子。在該單元的學習過程中，學生被引導去構建出一個簡單電路的定性模

18、型，同時還著重解決了由物理教育研究所探明的學習難點。C. 對學生學習的評估對于各個層次的中小學教師，簡單電路的教學策略都取得了成功。圖1（b）是一道在教學后使用的測試題（后測題），要求學生排列出同樣燈泡的亮度大小次序(EABCD)。小學和初中教師的數(shù)學素養(yǎng)通常低于基于微積分的普通物理課程的學習者，然而，他們在這道以及其他更為復雜的電路（連有電阻）的后測題中的表現(xiàn)，普遍優(yōu)于那些沒有參與本課程學習的物理或工程專業(yè)的大部分學生。D. 評論我們認為，探究物理得以成功的主要原因，在于學生必須逐步地進行必要的推理、克服概念上的障礙并建立起連貫一致的概念框架。此外, 還有其他一些我們認為也是相當重要的特點。

19、合作和互助是學習探究物理的有機組成部分。學生分成小組，以問題和練習為線索進行開放式的探究，做簡單的實驗，討論他們的發(fā)現(xiàn)，比較他們的解釋，共同建構能幫助他們解釋所觀察到的實驗現(xiàn)象并做出預測的定性模型。重點放在以口頭與文字提出解釋時的推理過程。教師并不做直接講授，只是提出一些促使學生鉆研、思索教學材料的問題。對于大多數(shù)的疑問，最合適的回應不是直接給出答案，而是提出能夠幫助學生找到自己的答案的另一個問題。. 常規(guī)普通物理課程教學實踐與研究的啟示簡單電路問題僅僅是我們檢測學生理解的眾多研究課題中的一個。我們的研究涉及眾多的課程和好幾個教學層次，尤其關注于普通物理。A. 改進學生學習的需要普通物理課程的

20、任課教師非常努力地備課，做盡可能明晰的講解、示范并闡明問題解決的程序，他們希望學生能夠在學習如何解決典型物理問題的過程中形成重要的物理概念而且能把這些概念整合到連貫一致的概念框架中去，同時發(fā)展在簡單情境中應用這些概念所必須的推理能力。此外，還期待著學生學會在物理理論與真實世界的事物間建立起緊密的聯(lián)系。然而，大量的研究事實表明，學生很難達到這些就他們的能力而言本來可以達到的教學目標。很少學生能夠對他們學習過的內容形成實質性的理解。課程目標與學生學習所得之間的差距反映出了存在于教師與學生之間的距離。在普通物理的實際教學過程中，許多教師是從他們自己當前所處的或是他們認為自己當年作為學生時所處的角度出

21、發(fā)思考教學。他們習慣于把學生看成是自己的年輕“翻版”。這種學生觀不利于一般的普通物理教學，因為只有不到5%的學生將繼續(xù)學習物理，而對于其他的大部分學生來說，這已是他們學習物理的最終課程了。對物理學的實質性理解，意味著在與學習情境不同的各種情形中解釋、運用物理知識的能力（隨受教育層次的提高而增強）。物理專業(yè)學生最終可能會具備這種能力，而大多數(shù)的其他學生則無法達到這個要求。盡管教師希望他們能幫助學生發(fā)展科學的推理技能，一般的普通物理課程中的問題解決模式卻并不利于達到這個目標，它們所能產(chǎn)生的結果往往是加強了在人們心目中普遍存在的誤解：那就是把物理當作是一堆事實與公式，認為解決物理問題就是去尋找合適的

22、公式。然而，即使是那些準確記住了的公式，在課程結束以后也很有可能會被遺忘掉。對重要物理概念的理解與運用這些概念時所必需的邏輯推理能力具有更重要的價值。B. 編寫普通物理輔導的動機探究物理課程在進修教師和其他一些學生當中的成功，促使我們產(chǎn)生了建構一門改進普通物理教學的課程以加強學生的認知體驗的想法?？墒?，如何保證讓學生全身心地投入基于微積分或代數(shù)的物理課程的學習是一個更為嚴峻的挑戰(zhàn)。人數(shù)眾多的班級和內容繁多的覆蓋面使我們無法原樣照搬探究物理的編寫模式。我們?yōu)閼獙@一挑戰(zhàn)所進行的研究的大部分成果，不僅在華盛頓大學而且在其他的教學情境的應用中都取得了令人滿意的效果。普通物理輔導就是我們的回應。普通物

23、理輔導的編寫目的，是要為一般的基于微積分或代數(shù)的物理課程的講授和教材做一些重要的補充。盡管普通物理輔導的編寫目的之一是要滿足大班級的需要，它最重要的特色卻是其在各種各樣教學情境中的普適性。我們現(xiàn)在關注的是普通物理教學，但是我們以及其他一些同行都發(fā)現(xiàn)它所應用的策略在更為高級的課程中同樣有效。. 從對學與教的研究中得出的一些結論我們通過研究、課程開發(fā)以及教學實踐得出了對學與教的一些認識。它們是得到了證實的經(jīng)驗性歸納，也是我們研究結果的推論5 。早年的研究和探究物理的編寫是這些認識的最初基礎。在后來進行的對探究物理和普通物理輔導這兩門課程的開發(fā)與教學的實踐證實了這些認識的正確性，而且進一步豐富了這些

24、認識，從而加強了它們的適用性。它們是我們研究所開發(fā)課程的實際模型。下面我們介紹其中被實踐證實是特別具有實際價值的幾點認識。選作說明的例子出自我們對學生學習物理光學時的理解的研究6，這項長期研究的對象包括普通物理與更高一級物理課程的學習者以及物理專業(yè)的研究生。A. 來自研究的關于學生學習的認識以下所舉的例子可以作為對學生學習的一些歸納性認識的根據(jù)，其他的認識則為我們更為廣泛的研究所支持。1.能熟練解答標準的定量計算題并不一定意味著真正的理解，需要定性推理和文字解釋的問題對于評估學生學習來說是必不可少的。盡管有經(jīng)驗的教師知道在自己所教和學生所學之間存在差距，但是大都不知道這差距到底有多大。評估學生

25、的理解水平的傳統(tǒng)方法是考察他們在處理定量計算題時的表現(xiàn)。如果班上有相當大的一部分學生的得分是A或B，教師可能就會認為學生已經(jīng)達到了教學內容所要求的理解。然而，學生常常是靠死記硬背的公式來獲取定量計算答案的。教師評卷時過分慷慨地給予學生一些局部“正確”的細分，也會掩蓋住學生缺乏理解的真實情況。（a）光遮光板光屏（b）圖2定性問題的重要性為我們所有的研究所證明。作為說明，我們來看幾個物理光學的例子。我們研究的部分目的，是試圖確定學習一般的物理光學課程的學生對教學內容的真實掌握情況。下面的兩個問題所揭示出的信息本質上是相同的。a.單縫衍射的定量計算問題我們曾用圖2（a）所示的問題考察過大約130個學

26、生。光線射向寬度a = q.的狹縫，要求判斷屏幕上是否有暗條紋，如果有，要計算出第一個暗條紋對狹縫的張角。由于縫寬大于波長，將出現(xiàn)暗條紋。利用公式a sin q=可以求出張角q= arcsin (0.25) 14°。大約有85%的學生認為將會出現(xiàn)暗條紋，大概70%計算出了正確的角度（參看表2第1列）。b.單縫衍射的定性問題圖2（b）給出了有幾個暗條紋的單縫衍射圖案。它是由波長為l的激光照射到一個有豎直狹縫的遮光板后在屏幕上形成的。要求學生判斷狹縫寬度a是大于還是小于或是等于波長l，并說明理由（給出衍射角公式，供學生參考）。由于在屏幕上出現(xiàn)暗條紋，可知衍射角小于90°，依據(jù)公

27、式a sin q =，因為sin q < 1，故a > l。在進行了常規(guī)的單縫衍射教學后，我們讓大約510個學生，其中包括那130名參加了定量計算題測試的學生，來回答這個問題。結果讓人遺憾，判斷正確的學生大概是45%，只有10%的學生給出了正確的解釋（參見表2第2列）。在為研究生助教舉辦的（95人）教學研討班上，我們也用此題做了調查，結果只有大約半數(shù)的研究生給出了推理正確的回答（見表2第3列）。表2大學生研究生助教定量計算題人數(shù)130定性題人數(shù)510定性題人數(shù)9570%判斷正確且算出正確角度10%判斷正確且解釋正確55%判斷正確且解釋正確c.定性題與定量題的調查結果比較普通物理學習

28、者處理這兩類題目時在方法上的差異，為我們提供了他們解決問題的實際能力的有關信息。如表2所示，定性題的答對率遠遠低于定量題。先前做過定量計算題的那130名學生，表現(xiàn)與那些沒有此類經(jīng)驗的學生無異。很明顯，定量題的解答能力并不是概念性理解程度的可靠指標。2.傳統(tǒng)教學沒能明顯地提高學生將所學理論與現(xiàn)實世界聯(lián)系起來的能力。在物理學中，運用和理解形式表達（方程式、圖表和曲線）的能力非常重要。定性題的測試表明，許多學生并不能把他們所記憶（或得到）的有關衍射暗條紋位置的公式與衍射圖案建立起聯(lián)系。下文的兩個例子可進一步說明這個問題。3.傳統(tǒng)教學沒能使學生克服某些概念性困難（高一級課程的學習也不一定能加深對基本概

29、念的理解）。研究表明，教學進行之后，在學生中依然會存在某些概念性困難。以下的兩個例子顯示，學生常常為光的不同模型以及把光理解為射線、波或粒子的不同情境而陷入困惑。所有受測試的學生至少都學習過關于光的直線傳播與波動模型，但是在解釋這些現(xiàn)象時都遇到極大的困難。a.雙縫干涉的定性問題（a）（b）圖3給學生一張有雙縫干涉圖樣的中間部分的照片，圖中各條明條紋有著相似的亮度（見圖3（a）。要求他們畫出在遮住左狹縫時將在屏幕上出現(xiàn)的情形。只有在認識到暗條紋的產(chǎn)生是來自兩道狹縫的光相互削弱的結果、每個狹縫都可以看為一個線形光源時，學生才可能正確解答這個問題。在左狹縫被遮蔽的情況下，暗條紋將消失，屏幕將是（接近

30、均勻的）一片明亮。我們在幾次常規(guī)的基于微積分的課程講授中對學生進行了前測與后測（600人），結果幾乎一樣。最佳的時候，有40%的學生得到正確答案?？傮w而言，大約有45%的學生是從幾何光學的角度來解決這個問題。許多學生聲稱，干涉圖樣將不會改變，只是暗一些而已。其他學生則預測會消失一半干涉圖樣或者是每隔一個消失一個亮條紋（見圖3（b）。b.單縫衍射的個別面試除書面測試之外，我們還對學生進行了個別面試。在參與面試的46個學生中有16人是普通物理學習者，另外30人是大學二年級的理論物理學習者。他們都是志愿參加者，他們的成績處于或高于同年級的平均水平。面試時，我們出示一個小燈泡，一個屏幕以及一個有矩形小

31、縫隙的遮光板，要求學生預測當縫隙縮小成狹縫時在屏幕上出現(xiàn)的現(xiàn)象。最初，屏幕上將出現(xiàn)縫隙的幾何形狀，最后出現(xiàn)的將是衍射條紋。在回答這一個和別的問題時，這兩類學生往往都會應用一些既有幾何光學又有物理光學內容的混合模型。例如，有些學生認為干涉圖樣的中間亮條紋是狹縫的幾何形狀，周圍的條紋則是光線在狹縫邊緣發(fā)生了彎曲的結果。他們共同存在的另一個問題是他們都有為波長或振幅賦予空間尺度的傾向。許多學生認為干涉是光波是否與狹縫相“吻合”的結果。一些普通物理學習者認為只有光波的振幅小于狹縫的寬度光才能通過狹縫，否則不能通過（見圖4（a）與（b）。一些理論物理學習者也有相似的觀點，只不過是把光波看成是由光量子組成

32、的正弦曲線而已（見圖5）。他們畫出的圖表，同樣表明了他們認為光波的振幅大于狹縫寬度時光子無法通過狹縫的觀點。在物理光學以及其他的物理領域，我們都發(fā)現(xiàn)，高一級課程的學習并不一定能加深學生對基本概念的理解。除非在講授普通物理課程時著重強調并加以解決，否則，問題將很可能繼續(xù)存在。4.傳統(tǒng)教學通常無法為學生建立起連貫一致的概念性框架。在學完普通物理課程之后，有許多學生仍然不能為那些重要的基本物理知識點建立起連貫一致的概念性框架。上文所提及的對學生如何理解電路的研究就證明了這一點。物理光學的例子也提供了很好的佐證。對物理光學問題的筆試和面試結果的分析，揭示了在學生當中存在著的一些概念上的困難。其中包括：

33、(1) 應用既有幾何光學又有物理光學內容的混合模型，(2) 有為光波的波長或振幅賦予空間尺度以判斷光波是否能夠“通過”狹縫的傾向，(3)缺乏干涉圖樣是光通過兩個或兩個以上的狹縫之后疊加產(chǎn)生的結果的認識。學生所遇到的這些以及別的一些困難的根源，是他們沒能把衍射、干涉現(xiàn)象與光程差（或位相差）聯(lián)系起來。他們沒有建立起可以用來解釋光在遠場發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象的基本波動模型。建立光的波動模型可能應該是理解物質的波動性的先決條件。因此，溝通理論物理和普通物理的改革理論物理知識向普通物理課程的滲透，有其明確的意義。研究結果顯示，高一級的物理課程的學習困難源自低一級的課程。5.傳統(tǒng)教學往往無助于提高學生的邏輯推

34、理能力。學生之所以存在某些概念上的困難，缺乏應用這些概念所必須的定性推理能力是一個重要原因。學生往往認識不到邏輯推理的關鍵性作用，不理解合乎物理學要求的解釋應該由什么構成。我們的研究提供了許多例證。例如，對于剛才討論的單縫衍射定量計算題，很多學生利用單縫衍射角公式確定出了第一級暗條紋的位置；但是在處理定性問題時，他們中的許多人卻不能根據(jù)照片上出現(xiàn)衍射暗條紋的事實，通過必要的推理得出縫寬必須大于波長的結論。6.對于大多數(shù)學生而言，講授法是一種低效的教學方法。這是基于我們對學生在學習力學、電學、磁學、電磁波、幾何與現(xiàn)代光學、流體靜力學以及熱力學等各個物理學分支領域時的理解所做的研究得出的結論。在所

35、有的這些物理學分支領域中，我們發(fā)現(xiàn)學生對某些類型的定性問題的處理方式不管是在傳統(tǒng)的教學之前還是之后、所使用的數(shù)學工具是微積分還是代數(shù)、有沒有示范和實驗操作、班級規(guī)模是大是小，也不管講授者是否有名望，其實質都是一樣的。B.來自研究的關于教學的認識對于教學來說，關于學生學習的研究認識的重要意義是不言而喻的。我們在課程的開發(fā)及其有效性的實驗的實踐里也總結出了一系列與之對應的基于研究的教學原則。下面，在每一點教學原則（粗斜體字）之前我們再次重復相應的學習認識。1.能熟練解答標準的定量計算題并不是實質性理解的充足證據(jù)。需要定性推理和文字解釋的問題是用來評估學生學習的有力工具，也是幫助學生學習的有效策略。

36、如前所述，傳統(tǒng)的教學方法似乎不足以幫助大多數(shù)學生發(fā)展對物理基本知識的實質性理解。聽課、閱讀教材、解定量計算題、觀察演示實驗以及動手做實驗等一系列教學活動對于學生學習的改進常常是驚人地低效。我們發(fā)現(xiàn)，向學生提出不能僅靠記憶就能解決的定性問題、幫助他們學會如何處理此類題目并堅持在他們進行必要的邏輯推理之前不公布正確答案，是一種有效的教學方法。2. 傳統(tǒng)教學沒能明顯地提高學生將所學理論與現(xiàn)實世界聯(lián)系起來的能力。必須讓學生從不同角度反復解釋物理理論，并與真實的世界建立起聯(lián)系。許多教師都知道要幫助學生把不同的物理概念和表達式相互聯(lián)系起來，而且還要建立起這些理論知識與各種物理現(xiàn)象的聯(lián)系。然而，僅僅依靠舉例

37、和詳盡的解釋，通常很難取得理想的效果。在教師看來是很明顯的相似點常常并不能獲得學生的認同。例如，在構建關于物理光學的課程時，我們發(fā)現(xiàn)許多學生需要得到教師詳細清楚的指導才能把他們關于水波干涉的體驗遷移到光的雙縫干涉現(xiàn)象來。3. 教學沒能使學生克服某些概念性困難（高一級課程的學習也不一定能加深對基本概念的理解）。持久存在的概念性困難需要在多種情境中明確提及并予以澄清。學生在學習時所遇到的某些困難通過一般的教學或隨著課程學習的深入可以逐漸得到解決。其他的則可能會持久存在。有些困難如果不能克服，將會阻礙甚至排斥實質性理解的形成。例如，堅持光波的振幅具有空間尺度或光波是一種光子的載體（見圖4與圖5）的人

38、就很難為光建立起正確的波動模型。圖4圖5我們的實踐表明，靠警告來防止學生犯錯誤的方法很難奏效。對于大多數(shù)學生而言，教師的論斷不會產(chǎn)生多大的影響?；乇芸赡苷T使學生犯錯的情境或是為學生提供不需要動腦的解題模式，只會隱藏住遲早有一天會浮現(xiàn)出來的潛在困難。假如涉及到的是有缺陷的推理方式，僅僅更正表面的錯誤沒有什么意義。如果不能激發(fā)學生投入積極的思考，不可能產(chǎn)生重大的概念性轉化。我們發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常能激發(fā)學生投入積極思考的有效策略可以概括為：引出、正視和解決。第一步，是要設置一個能夠暴露出學生的常犯錯誤的情境。在幫助學生最終認識到其中的內在矛盾之后，再要求他們運用必要的邏輯推理來加以解決。對于那些影響重大的困

39、難，僅僅一次并不能成功地解決問題，教師很有必要為學生提供更多應用、反思以及總結的機會。必須指出的是，對“錯誤概念”與“錯誤概念研究”這樣的術語的過多濫用會掩蓋學生在思維層面上的困難。僅僅是識別和矯正那些錯誤概念并不足以解決這些困難。思維問題比錯誤概念更為根本，錯誤概念通常只是深層的思維混亂的表面癥狀而已。4. 傳統(tǒng)教學通常無法為學生建立起連貫一致的概念性框架。學生需要參與定性模型的構建并應用這些模型對發(fā)生在現(xiàn)實世界里的現(xiàn)象進行預測和解釋。物理課程的主要教學目標之一，是幫助學生形成正確的物理概念，并理解在概念之間以及概念與真實世界之間的相互聯(lián)系。幫助學生形成合理的概念性理解并非一件簡單的通過給概

40、念下定義、呈現(xiàn)模型和應用示范就可以實現(xiàn)的事情。學生往往不能識別出概念中的關鍵要素或認識不到存在于他們觀念中的矛盾。螺旋式推進的教學策略可以讓學生不斷地提煉他們的概念模型，但卻不一定能達到最后的一致。必須著重解決那些可能嚴重阻礙學生建立起連貫一致的概念模型的概念性困難。我們發(fā)現(xiàn)，幫助學生理解概念之間的聯(lián)系與差異的一個有效策略是讓他們親身參與概念模型的構建過程。正如在前面對電路例子進行討論時所指出的，這種策略還可以為學生提供直接體驗科學探究本質的經(jīng)歷。5. 傳統(tǒng)教學往往無助于提高學生的邏輯推理能力。培養(yǎng)科學的思維技能需要進行專門的訓練。物理概念模型常常與特定的推理模式緊密相連。因此，在教學中要把二

41、者同時結合起來處理。上文提及的探究物理里的電路單元和普通物理輔導中現(xiàn)代光學的內容都是很好的例子。在這兩個例子里，學生都必須進行必要的推理才得以形成相應的物理概念。6. 對于大多數(shù)學生而言，講授法是一種低效的教學方法。要獲得實質性的理解，必須激發(fā)學生進行積極的思考。所有關于學與教的研究都支持這一點。但是教師常常不能充分地認識到它的重要性。充滿意義的學習需要學習者積極的智力投入。教師的職責非常重要，他或她是學生學習的驅動者，是學生學習的引路者?？墒牵l也無法代替學生自己的思維，學生必須進行獨立的思考。有些學生不愿動腦，有的則不懂應該如何思考。大多數(shù)的學生是在被動地學習物理。教師似乎是本能地持有這樣

42、一種觀點，那就是如果他們給出的解釋足夠明晰、足夠充分，學生就一定可以理解、可以掌握。出于這樣的考慮，教師常常傾盡全力去完善他們的解釋。然而，我們的研究表明，這樣的努力并不能幫助學生取得重大的進步。學生在學習上取得進步的主要原因似乎是因為他們愿意并能夠投入積極的思考。探究物理與普通物理輔導的設計目的就是要激發(fā)學生積極地投入思考，促使富有意義的學習活動的出現(xiàn)。.研究成果在課程開發(fā)上的應用我們研究組開發(fā)的所有教學材料都是下列三個環(huán)節(jié)反復循環(huán)的結果。這三個環(huán)節(jié)是：對學生理解的研究，應用研究結果指導課程的開發(fā)，對學生學習的評估。研究與探究物理和普通物理輔導的課程開發(fā)是相互加強、互相促進的。某一門課程所引

43、發(fā)的研究會在另一門課程中得到體現(xiàn)。類似地，在一門課程中效果良好的教學策略常常經(jīng)過某些調整后也能夠很好地運用于另一門課程。為擴大課程的應用面，所有的教學材料都在別的地方試驗過。這些地方的教學環(huán)境有的與我們華盛頓大學相似，有的則不同。這些課程教學試驗的實踐表明，課程的成功實施必須滿足某些必要條件。在這里，我們僅討論其中與學生學習直接相關的智力方面的問題。A.關于普通物理輔導普通物理輔導由設計成通常與普通物理教材配套使用的小單元組成。選擇“輔導”一詞的用意是想與綜述、討論、測驗或解題指導等更為傳統(tǒng)的教學環(huán)節(jié)區(qū)分開來。那些教學環(huán)節(jié)的一般程序是由教師或輔教人員先做解題示范，然后讓學生做練習或回答學生的提

44、問（通常做小型的講解）。輔導在目的與結構上都與此有很大的差別。它們融合了一些我們認為是探究物理得以成功的關鍵要素。輔導為我們對普通物理及更高深的課程進行著的研究和課程開發(fā)提供了一個基礎。它對“重要的知識內容通過教材與講授的標準呈示是否足以幫助學生形成實質性理解？如果不行，又應該如何加以改進呢？”的問題做出了回應。輔導強調的重點是概念的構建、推理技能的培養(yǎng)以及物理理論與現(xiàn)實世界的聯(lián)系，并不是信息的傳遞和標準問題的解答。輔導的使用可以為學生提供一種通過有引導的探究進行學習的體驗。與 探究物理相比，它可能不夠詳細、不夠全面，但是更適合于在人數(shù)較多的大班級中使用。它主要針對那些對于形成重要理論的實質性

45、理解來說非常關鍵的概念和技能，以及那些為研究和教學實踐所揭示出的學生學習難點。輔導的每個單元都由四部分組成，它們是：前測、當堂作業(yè)、課后作業(yè)以及后測。前測的命名是因為它是輔導的第一部分，不過，它的內容通常在常規(guī)課堂教學中已經(jīng)涉及過。進行前測有幾個目的：提醒學生注意他們要掌握哪些知識和技能，為下一步做準備，為教師和助教提供有關學生智力狀況方面的信息。前測答卷并不返回給學生，而是要求學生在完成該單元的學習后能夠獨立解決這些問題。使用輔導教學時，讓分成3-4組的大約20-24名學生一起通力合作。輔導的當堂作業(yè)由一些試圖把推理過程劃分成若干個恰當?shù)?、能夠讓學生積極投入的環(huán)節(jié)的問題組成。這些環(huán)節(jié)如果劃分

46、得過細，則不利于促進學生的思考；跨度太大時，如果得不到教師的指導學生就有可能會陷入困惑。運用輔導教學時，教師不需要做直接講授，也不用為學生提供答案，他所要做的是通過提問來引導學生進行必要的邏輯推理。作業(yè)的目的是鞏固學生在單元學習中的學習所得。本課程中的測試題里有相當一部分的題目要求學生進行定性的推理并做出文字說明，這是輔導的一個顯著特色。B.助教的培訓要讓輔導發(fā)揮理想的作用，助教必須在教學內容和教學方法上都做好充分的準備。助教主要由研究生組成，也包括一些大學生和博士后志愿者。盡管助教能幫助學生解答習題，但是他們通常對物理概念的理解還不夠深刻、對推理過程的各個環(huán)節(jié)還不夠熟悉，他們還無法幫助普通物

47、理學習者形成對物理理論的實質性理解。有關的研究表明，學習理論物理的經(jīng)驗并不意味著能夠加深對物理基本概念的理解。我們發(fā)現(xiàn)，高年級的學生不但對狹義相對論和量子力學存在有概念上的困難，就連對普通物理中的概念的理解也還有問題。和大多數(shù)教師一樣，助教也有模仿自己所接受過的教學方式進行教學的傾向。要想讓他們以引導探究的方式輔導大學生，必須先讓他們擁有關于這種教學方式的親身體驗和思索。我們研究組為助教每周舉行一次教學研討會，研討會所使用的材料與教學方式就是那些希望他們能夠運用到自己的助教工作中去的材料和策略。助教也要和普通物理學習者一樣接受相同的前測。我們可以根據(jù)前測了解他們的理解情況并為輔導的各個單元設置

48、合理的教學目標。我們認為，當普通物理學習者在后測中的表現(xiàn)達到甚至超過助教的前測水平時，輔導的單元教學就取得了成功。C.傳統(tǒng)教學方法的補充引導探究：物理光學教學一例前面討論的基于研究的認識和其他一些得自實踐的經(jīng)驗，既為我們的課程開發(fā)工作所證實，也提供了很大的幫助。在此我們只介紹一些它們在物理光學中的應用情況，在別的領域它們也可以發(fā)揮相似的作用7。學生在學習物理光學時遇到的某些概念性困難的根源，在于他們沒有認識到光程差（或位相差）在確定衍射和干涉圖樣中的明暗條紋時的重要作用。為解決這個根本性的難點以及其他的一些特殊疑難，我們設計了一系列的教學單元，引導學生建立一個能夠用來解釋衍射和干涉現(xiàn)象的簡單波

49、動模型。關于這些教學單元及其設計理論的更為詳細的討論可參閱我們已經(jīng)發(fā)表的論文。這些單元的教學首先從關于水波干涉現(xiàn)象的分析開始。水槽里的一道道波紋沒有光波那么抽象。學生可以觀察到波前，可以推出確定干涉圖樣的振動最強或最弱點的位置的數(shù)學關系式。根據(jù)以往的研究，我們知道學生常常不懂得正確地運用疊加原理。通過對各種條件下的水波合成的研究，我們希望學生在處理光的疊加問題時做得比以前更好。然而，我們發(fā)現(xiàn)學生常常理解不了類比。相應地，我們對教學材料做了調整，更加直接地幫助學生建立起水波和光波之間的聯(lián)系。在后面的單元里，學生要把他們的波動模型進一步應用到多縫干涉、單縫衍射以及混合了衍射和干涉的現(xiàn)象中去。D.

50、對學生學習的評估前面已經(jīng)提及，我們評估學生學習的主要方法是將他們在后測與相應的前測中的表現(xiàn)進行比較。前測題與后測題主要由必須加以文字解釋的定性問題組成。正如前面的例子所展示的，比起那些更繁難的但是只須套套現(xiàn)成公式的題目，這樣的問題更能發(fā)現(xiàn)學生在理解上的困難。此外，提供及時的反饋也無助于教學的改進。多重選擇題和判斷題（不管是定量題還是定性題）也有同樣的缺陷。后測題與前測題是否相似并不重要，我們的研究表明，學生的前測經(jīng)驗事實上對后測的表現(xiàn)并無實質性影響。后測題要求學生必須理解物理概念，和前測題一樣它也不能僅憑死記硬背進行解答。下面列出的是用來評估多縫干涉單元的前測題與后測題。當然，學習是一個累積的

51、過程，這些輔導單元的教學效果與先行的單元教學是不能割裂開來的。1. 多縫干涉前測題中央亮條紋（a）新加狹縫新加狹縫圖6圖6（a）是狹縫間隔為d的雙縫干涉圖樣的中央部分，其中在第一級明條紋上標記有B點。要求學生判斷在用間隔同樣為d而狹縫數(shù)為三個的遮光板代替雙縫遮光板時B點是否還是干涉相加的最強點。這個問題要求學生能夠運用光程差與疊加原理的知識。由于B點是最大加強點，從間隔為d的雙縫到達B點的光波位相應該相同（嚴格說應該是2的整數(shù)倍）。既然三個狹縫的間隔同樣是d，則經(jīng)過這三個狹縫到達B點的光波位相也應該相同，所以B點仍然是干涉的最大加強點，而且亮度應該更大。（見圖6（b）我們對大約560名學生進行

52、了前測，有的學生在常規(guī)教學中已經(jīng)學習了相關的內容，有的則沒有，但是結果相似，故未予區(qū)分一起列入表3第1欄。大約30%的學生做出了正確的判斷，同時能夠給出正確推理分析的則不到5%。大多數(shù)學生沒能從光程差與疊加的角度考慮問題。參加教學研討會的研究生助教的正確率大概為60%，推理分析也正確的大概是25%（見表3第3欄）。2.多縫干涉后測題相應的后測題與剛才介紹的前測題相似，只是所增加的第三條狹縫位于右側且與原右縫的間隔僅為d/2，要求學生分析B點的亮度變化情況。只有認識到從第三條狹縫到達B點的光比從原來狹縫到達B點的光的位相相差180°，學生才能推斷出B點的亮度將變小這個正確答案（見圖6（

53、c）。此題為學生設置了一個他們所未曾接觸的新情境，即狹縫不均勻分布的情況。表3大學生研究生助教前測（d）人數(shù)560后測（d/2）人數(shù)405前測（d）人數(shù)55判斷正確但無推理30%80%60%判斷正確且推理正確5%40%25%后測題的測試結果（表3第2欄）表明，大約80%的學生（總人數(shù)為405名）確定出B點將變暗，大約40%的學生還給出了正確的推理。學生的明顯進步表明，輔導的使用可以幫助學生在無法借助于現(xiàn)成公式的新情境中運用光程差或位相差處理干涉問題。他們的表現(xiàn)超過了助教在前測時的成績，滿足了我們設置的成功標準。E.輔導的有效性輔導對于提高學生處理我們所討論的這類定性問題的能力有非常積極的效果。

54、大多數(shù)學生的后測表現(xiàn)都比前測有顯著的進步。大學生的后測表現(xiàn)常常達到（有時甚至超過）研究生在前測時的成績。盡管他們用于練習解決定量問題的時間更少，但是處理標準計算題時的成績比那些只接受了傳統(tǒng)教學的學生仍然要稍好一些。對于要較好地理解了物理概念才能解答的定量計算題，使用輔導的學生的表現(xiàn)要好得多。此外，有證據(jù)表明，按照輔導的要求進行的思維技能訓練所取得的效果比普通教學有更高的保持率。有不少教學策略能夠促使學生積極地學習物理，輔導所運用的只是其中之一而已。在探究物理一書中，所有的教學都圍繞著概念的理解和推理能力的培養(yǎng)來進行，其效果更為顯著。不過，輔導的教學只需要在傳統(tǒng)教學模式的基礎上做相對較小的改變就

55、能夠實施，實踐證明，它具有較好的可行性、靈活性以及實用性。F.評論對學生進行細致的評估應該是所有以文字形式或基于計算機開發(fā)的教學資源的一個重要部分。要開發(fā)出能夠讓不同的教師都能取得可靠結果的教學材料非常困難。因此，除非他自己有足夠的精力和能力去設計、檢驗并提煉新的教學材料，否則教師就應該充分地利用那些已經(jīng)為實踐所檢驗的現(xiàn)有教材。了解別人已取得的成果、避免無謂的重復是非常重要的。VII.結語物理教育研究可以為設立評估學生學習的標準提供指導，這樣的標準比通常的根據(jù)解定量計算題的能力來衡量的標準要準確得多。幫助學生達到比教師們通常所默認的標準更高的目標是有可能的。前面已經(jīng)提到，有相當多的證據(jù)可以證明

56、，正確的定性理解的形成非但不會阻礙反而常常能夠（有時相當顯著）改善定量計算題的解題能力。應該要求學生形成一個連貫一致的概念框架，這樣的框架可以讓他們在定量計算之前就能夠預先確定答案的類型。因此，我們所明確或未明確提出的各類智力發(fā)展目標，不會是一種對學習標準的“弱化”，人們嘗試改進傳統(tǒng)物理教學時常常招致這樣的批評；相反，對定性推理能力的進一步強調，意味著是要為學生設立更高的學習標準。物理教育研究可以成為改進學生學習的“鑰匙”。如果沒有堅實的為課程建設提供信息的研究基礎，我們就會缺少促進教學不斷改善提高的必要知識。我們需要加深對學生思考經(jīng)典和當代物理問題方式的理解。這樣的信息使我們得以進行教學改革

57、。關于學生是如何學習的研究也能對一些更一般的智力發(fā)展目標的實現(xiàn)有所啟發(fā)。我們想讓學生理解科學模型的本質及其構建的科學方法。我們希望學生知道什么才是科學的解釋，懂得辨別哪些是基于科學推理的解釋、哪些是基于個人信仰或流行看法的主張。要讓學生學會識別問題的類型，確定自己是否理解了其中的物理概念或推理過程，如果沒有，要懂得將其分解為能夠促進他們的理解的子問題。能夠反思自己的思維活動并進行自主的學習，其意義遠遠超出了學習物理知識本身的價值。物理的學習為培養(yǎng)科學的、批判的和反思的思維能力提供了許多機會。因而，物理教育研究能夠成為設定更高的（而且是現(xiàn)實的）學習標準、幫助學生實現(xiàn)學習目標以及評估學習目標實現(xiàn)程

58、度的“鑰匙”。回顧過去十年間在物理學界所發(fā)生的積極變化，我們感到極大的鼓舞。物理教育研究對物理教學方式的影響不斷加強。人們根據(jù)研究成果開發(fā)新教材或對原有教材進行修訂；研究對于那些被證明為有效的課程資源創(chuàng)新的發(fā)展也有直接的影響；研究成果在專業(yè)會議和影響較大的專業(yè)雜志上公開發(fā)表；在專業(yè)學會組織的會議上，有關的研究備受關注?，F(xiàn)在，有許多大學的物理系都把物理教育尤其是對物理學與教的研究列入了定期舉辦的學術報告會的議程。物理教育的研究成果開始為系里的同事所接受和關注。如今，在好幾所大學，學生可以通過物理教育研究工作獲得物理學的博士學位。物理教育研究成果的發(fā)表率正在不斷提高。這種演化趨勢還表現(xiàn)在與物理學相關的專業(yè)學會所采取的一系列舉措上。1999年5月，美國物理學會理事會通過了一項決議，支持將物理教育研究列入值得物理學界同仁進行學術探究的一個領域。1999年12月，美國物理學聯(lián)會、美國物理學