039;新課改背景下優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的策略研究039;課題研究報告

1、“新課改背景下優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的策略研究”課題研究報告 本課題于2007年立項的省教育學(xué)會“十一五”科研課題。3年來，課題組針對本縣高中在實施新課程實驗教學(xué)中存在的問題用科學(xué)教育理論作指導(dǎo)，采用行動研究方法進行研究和實踐。初步建立了優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的模式、策略、評價方法等體系，形成了一批理論性成果，促進了本縣高中物理實驗教學(xué)質(zhì)量和水平的提高。一、研究概述（一）課題的背景及意義 物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，回顧物理學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的過程,可以發(fā)現(xiàn)實驗是研究問題的最基本的手段與方法，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和物理理論的建立都必須以嚴格的實驗為基礎(chǔ)并受到實驗的檢驗，因此在新一輪的高中物理課程改革中

2、，物理實驗教學(xué)改革被提高到了非常重要的地位上。對本縣高中物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀進行的調(diào)查表明，雖然新課改實施已有幾年的時間，課程標(biāo)準(zhǔn)與新教材對物理實驗也提出了很高的要求，但當(dāng)前高中物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀距離新課改的要求差之甚遠，還存在著如下的幾個主要問題：1、硬件設(shè)備達不到要求。2、教師的觀念落后于新形勢。3、實驗教學(xué)目的不明確。4、實驗教學(xué)形式僵化。5、濫用多媒體模擬實驗。6、學(xué)生實驗課流于形式。上述現(xiàn)象的存在，表明當(dāng)前的高中物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀不能滿足新課改的要求，已經(jīng)到了必須優(yōu)化的地步。為此，我們選取新課改背景下優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的策略研究作為研究課題，并期望通過本課題的研究，找出一條優(yōu)化高中物理實

3、驗教學(xué)的新路，為培養(yǎng)高中學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)作出應(yīng)有的貢獻。（二）研究的理論與政策依據(jù)1、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論；2、認知主義學(xué)說；3、教育心理學(xué)理論；4、高中物理課程標(biāo)準(zhǔn).。（三）研究目標(biāo)與內(nèi)容1、研究目標(biāo) （1）通過研究形成行之有效的高中物理實驗教學(xué)策略體系，優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)。（2）通過策略體系的實施激發(fā)學(xué)生的探究興趣和探究欲望；培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?；使學(xué)生養(yǎng)成主動實驗，認真操作，仔細觀察，積極思維的良好實驗習(xí)慣。培養(yǎng)學(xué)生的嚴謹科學(xué)態(tài)度，掌握一些科學(xué)的研究方法，形成正確的情感態(tài)度和科學(xué)的價值觀。（3）通過策略體系的實施更新高中物理教師的教學(xué)理念，改變傳統(tǒng)的實驗教學(xué)策略，提高教師的實驗教學(xué)水平。2、研

4、究內(nèi)容 （1）高中物理實驗教學(xué)模式和策略研究。（2）高中物理實驗資源庫建設(shè)研究。（3）現(xiàn)代信息技術(shù)輔助物理實驗教學(xué)模式和策略研究。（4）高中物理課外實驗和趣味實驗研究。（5）高中物理實驗教學(xué)評價研究（四）研究方法與過程1、研究方法：（1）調(diào)查研究法。（2）文獻研究法。（3）行動研究法。2、研究過程：本課題研究分下列三個階段：（一）準(zhǔn)備階段：課題主持人召集課題組成員討論擬定課題研究方案。大家系統(tǒng)學(xué)習(xí)有關(guān)新課改的理論資料和中學(xué)物理實驗教學(xué)的有關(guān)資料，明確課題組成員的任務(wù)分工，確立了縣教研室、寧鄉(xiāng)一中、寧鄉(xiāng)十三中、實驗中學(xué)、玉潭中學(xué)為主要研究單位。（二）具體實施階段1、做好文獻研究和現(xiàn)狀調(diào)查：為了了

5、解國內(nèi)外有關(guān)研究成果，為本課題作好研究準(zhǔn)備，課題組認真做好了相關(guān)文獻的搜集、整理和研究工作。為了了解我縣高中物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，我們對全縣部分中學(xué)的學(xué)生進行了問卷調(diào)查，找部分物理教師進行了訪談，還到學(xué)校參觀了物理儀器室，并觀摩了物理實驗課。通過調(diào)查、走訪、參觀和觀摩，我們發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生對物理實驗現(xiàn)象的觀察比較感興趣，一些學(xué)校能夠開放實驗室讓學(xué)生自由的去做課外實驗，很多教師重視學(xué)生的實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)。但也存在硬件設(shè)備達不到要求；實驗教學(xué)目的不明確；學(xué)生實驗課的質(zhì)量不高等問題。2、開展教師培訓(xùn) （1）舉辦中學(xué)物理數(shù)字化實驗室應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)班。培訓(xùn)的內(nèi)容為兩個部分，一為中學(xué)物理數(shù)字化實驗室應(yīng)用技術(shù)，具體學(xué)習(xí)

6、中學(xué)物理數(shù)字化實驗室的軟件應(yīng)用及附件操作；二是中學(xué)物理數(shù)字化實驗室實驗指導(dǎo)，具體學(xué)習(xí)了高中物理的主要實驗的操作實例，還觀摩了寧鄉(xiāng)一中提供的兩堂應(yīng)用中學(xué)物理數(shù)字化實驗室做物理實驗的物理課。 （2）開通課題指導(dǎo)熱線。課題組將教研員的電話及電子郵箱公之于眾，還通過博客開展教研員與一線教師的對話交流。3、舉辦專題研討活動和經(jīng)驗交流活動?？傉n題組定期開展專題研討活動和經(jīng)驗交流活動。這些活動既有專題研討的環(huán)節(jié)，又有交流經(jīng)驗和課題階段性評估的過程，使研討、交流與評估有機的結(jié)合起來。4、指導(dǎo)子課題研究單位的課題研究工作。一是對子課題組進行教育科研工作方法層面的指導(dǎo)，進行經(jīng)驗的歸納和總結(jié)，為子課題組開展課題研究

7、指明努力的方向。二是對子課題組進行高中物理實驗教學(xué)實踐層面的指導(dǎo)。5、積極探索優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的實踐形式。各子課題組在教學(xué)實踐中圍繞各自的研究專題，探索出了許多可推廣的實踐成果。這些成果重在實踐層面的探索，既注重了實踐問題的解決，又注意了規(guī)律的總結(jié)和經(jīng)驗的提升。6、注意經(jīng)驗總結(jié)，形成研究成果。我們注意用理論指導(dǎo)實踐研究，將研究過程中取得的成果及時的進行記錄和完善，并將經(jīng)驗材料提煉成研究論文，在有關(guān)的學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表，或?qū)懗蓪Ｖ芍霭嫔绯霭妗?、積極推廣課題研究成果。（1）通過相關(guān)的學(xué)術(shù)活動進行宣傳推廣。（2）通過各級教師培訓(xùn)班進行宣傳推廣。（3）在來校實習(xí)的大學(xué)物理系學(xué)生中進行宣傳推廣。

8、（4）利用青年教師教學(xué)大賽進行宣傳推廣。（5）通過論文和專著進行宣傳推廣。（三）總結(jié)階段 1、整理分析研究材料。2、撰寫研究報告。3、申請課題結(jié)題。二、研究成果 （一）構(gòu)建了較為完整的優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的模式和策略體系1、確立了優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的基本原則（1）簡便性原則。（2）科學(xué)性原則。（3）精確性原則。（4）直觀性原則。（5）趣味性原則。（6）安全性原則。2、確定了優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的教學(xué)設(shè)計策略在設(shè)計常用儀器的使用的學(xué)生實驗時，應(yīng)該讓學(xué)生了解實驗儀器的基本構(gòu)造，熟悉儀器每個部件的名稱及用途，理解測量儀器的工作原理，熟練掌握儀器的使用方法，知道儀器使用的注意事項等。在設(shè)計基本物理量

9、的測量實驗時，應(yīng)該讓學(xué)生明確該物理量的物理意義，知道測量實驗的基本原理，掌握正確的測量方法，包括了解所用儀器儀表的使用方法，知道所用儀器的規(guī)格性能，會設(shè)計正確的實驗步驟，能正確安裝和調(diào)試整個實驗裝置，能正確分析和處理實驗數(shù)據(jù)，會判斷和排除實驗裝置的故障等。在設(shè)計驗證物理規(guī)律的實驗時，除了要達到與基本物理量的測量相同的要求外，還要分析如何進行定量的研究，找出對應(yīng)的物理規(guī)律，并分析如何減小實驗誤差。在設(shè)計探究性實驗時可將實驗分為完整的探究性實驗和局部的探究性實驗。完整的探究性實驗分為提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗并收集證據(jù)、分析與論證、評價與交流這六個環(huán)節(jié)，而局部的探究性實驗只

10、需完成其中的一個或幾個環(huán)節(jié)即可。在設(shè)計邊教邊實驗時，應(yīng)注意所用的實驗器材不宜太復(fù)雜，實驗操作的技術(shù)要求應(yīng)盡可能簡單，由于課時有限，因此，邊教邊實驗的時間不要太長。另外，還要求考慮實驗的安全性和考慮實驗的成功率等。在設(shè)計趣味小實驗時，要求實驗既要反映一定的物理原理，又要取材方便。既要具有科學(xué)性，又要具有一定的趣味性，使學(xué)生對實驗產(chǎn)生濃厚的興趣，并增加學(xué)習(xí)物理的興趣。 3、構(gòu)建了優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的課堂教學(xué)基本模式（1）“實驗歸納”模式：提出問題創(chuàng)設(shè)情境實驗事實現(xiàn)象觀察分析歸納科學(xué)抽象得出結(jié)論鞏固應(yīng)用這一模式是物理實驗教學(xué)中應(yīng)用得最為普遍的模式，物理概念的建立與物理規(guī)律的構(gòu)成都可應(yīng)用這一模式來進

11、行。模式中的“實驗事實”的“實驗”既可是教師演示實驗，也可是學(xué)生分組實驗；而“事實”既包括學(xué)生親身感知過的事實，也包括教師列舉的事實。（2）“演繹檢驗”模式：提出問題理論推理實驗檢驗應(yīng)用鞏固這一模式的特點是，針對通過理論推導(dǎo)出來的結(jié)論進行實驗檢驗，以判斷結(jié)論的正確與否。（3）“探究發(fā)現(xiàn)”模式：提出問題猜想與假設(shè)設(shè)計實驗進行實驗與收集證據(jù)形成結(jié)論與檢驗假設(shè)應(yīng)用鞏固探究過程實質(zhì)上是一個提出問題和解決問題的過程，它遵循科學(xué)研究的一般性思維過程。而探究實驗的教學(xué)設(shè)計也應(yīng)該包括科學(xué)研究的幾個要素，所以形成了上面的框架結(jié)構(gòu)。（4）“實驗演示模擬再現(xiàn)鞏固強化”模式：新課導(dǎo)入實驗演示模擬再現(xiàn)分析概括形成結(jié)論應(yīng)

12、用鞏固此模式是在教師演示實驗的基礎(chǔ)上，針對：實驗不夠清晰，需要用科學(xué)動態(tài)模擬補充；雖然演示實驗基本清晰，但需要通過科學(xué)模擬提供分析性信息，使得學(xué)生更深刻地理解客觀物理規(guī)律及其應(yīng)用；實驗對象太小，學(xué)生難以看清；實驗條件苛刻而難以成功等問題，利用現(xiàn)代教育技術(shù)再次模擬演示實驗所反映的物理事實，以補償演示實驗存在的不足之處，從而加深學(xué)生對實驗的認識，為學(xué)生掌握概念、認識規(guī)律打下堅實的基礎(chǔ)。（5）“實驗演示采集數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)鞏固強化”模式：創(chuàng)設(shè)情境提出問題實驗演示實時測量分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論聯(lián)系實際鞏固應(yīng)用這一模式適用于物理演示實驗中的數(shù)據(jù)難以用傳統(tǒng)手段直接測量；或?qū)嶒灁?shù)據(jù)難以快速處理等情況。采用這一模式教學(xué)

13、時，需要將計算機實時測量系統(tǒng)和傳統(tǒng)實驗器材相結(jié)合，利用計算機實時測量系統(tǒng)及時地測量出演示實驗中的各個物理量( 如力、速度、電流、電壓、壓強、時間、溫度等)，并將它們輸入計算機中進行數(shù)據(jù)處理。采用這一模式既能方便的測出各種物理數(shù)據(jù)，還能展示實驗的中間過程和暫態(tài)過程，快速顯示各物理量間的函數(shù)關(guān)系，提高實驗的精度和實時效果。（6）現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用于學(xué)生實驗課的模式： 學(xué)生動手實驗計算機分析數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論找出物理規(guī)律這一模式是利用現(xiàn)代教育技術(shù)幫助學(xué)生通過學(xué)生實驗得到實驗數(shù)據(jù)后，運用excel、access、foxpro等計算機數(shù)據(jù)處理軟件，通過列表法或圖象法來處理這些物理實驗數(shù)據(jù)，得出各物理量間的函

14、數(shù)關(guān)系。此模式能使學(xué)生快速的從復(fù)雜的實驗數(shù)據(jù)中找出物理規(guī)律，得出實驗結(jié)論。（二）建立了優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的評價方法體系對學(xué)生實驗?zāi)芰Φ脑u價分為“考實驗”和“做實驗”兩個部分。考實驗是指在期中、期末考試卷中加大實驗題的比例。做實驗是根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求把實驗操作能力要達到的教學(xué)目標(biāo)加以分解，讓學(xué)生通過實際動手做實驗來考查學(xué)生的實驗操作能力。為了達到學(xué)生實驗評價的科學(xué)性，我們制定了下面的評價方法體系。1對物理探究實驗活動評價的方法：我們對高中物理實驗探究活動采用綜合性的評價方法。在評價表中，針對不同的評價內(nèi)容分為個人自評、小組互評和教師評價，三方面的評價分別通過各層次的評價得分給出評定等級(分為優(yōu)

15、、良、差三個等級)。并綜合三方面的評價成績給出學(xué)生進行物理實驗探究活動的總的評定等級。本策略中學(xué)生自評、小組互評和教師評價相結(jié)合的方式，可從多個方面、多個角度對學(xué)生的表現(xiàn)進行更全面、更客觀、更科學(xué)的評價，學(xué)生由評價對象轉(zhuǎn)為評價的主體，營造了積極的學(xué)習(xí)氛圍，從而增強學(xué)生主動參與科學(xué)探究活動的興趣。2、對實驗操作的評價方法：對于學(xué)生的實驗操作技能和實驗素養(yǎng)（習(xí)慣）評價，我們采用表現(xiàn)性評價的方式，即通過讓學(xué)生實際動手進行實驗，教師對實驗中的各個操作要素設(shè)立評分點，評價學(xué)生的實驗操作是否符合實驗設(shè)計的要求。實驗技能的評價包括操作技能、觀察技能、繪圖技能和數(shù)據(jù)處理與分析技能等。實驗素養(yǎng)的考查包括對實驗的

16、態(tài)度、實驗的紀律、實驗的程序等方面。（三）取得了一批理論研究成果1課題主持人編寫了湖南師范大學(xué)出版社出版的中學(xué)物理教學(xué)競賽指南中的第三章“教學(xué)競賽與教學(xué)媒體”。該章的第三節(jié)、第四節(jié)分別從計算機模擬實驗開發(fā)和計算機輔助實驗兩個角度，介紹了實現(xiàn)實驗教學(xué)現(xiàn)代化的技術(shù)和途徑。2、課題主持人主編了湖南教育出版社出版的新課標(biāo)實驗指導(dǎo)和實驗報告（高中物理選修32）一書，該書對實驗探究前的準(zhǔn)備作了知識上的指導(dǎo)，對實驗中的注意事項和成敗關(guān)鍵作了適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，并對各種實驗現(xiàn)象的觀察和誤差的產(chǎn)生原因作了較為詳細的分析，拓寬了探究實驗設(shè)計的思維空間，體現(xiàn)了當(dāng)今教學(xué)改革的新要求。3、課題主持人主編了湖南教育出版社出版的新

17、高考理科綜合實驗題高分沖刺物理，該書對高中物理考試大綱中的物理實驗部分作了系統(tǒng)解讀，并分專題介紹了實驗基礎(chǔ)知識和基本儀器的使用、測量型實驗、驗證型實驗、探究型實驗、應(yīng)用型實驗和遷移型實驗特點，解題規(guī)律和方法。 4、課題組編寫了中學(xué)物理數(shù)字化實驗室應(yīng)用指導(dǎo)書，并分發(fā)到全縣高中物理教師手中，作為數(shù)字化實驗室培訓(xùn)教材。該書第一篇為中學(xué)物理數(shù)字化實驗室應(yīng)用指南，介紹中學(xué)物理數(shù)字化實驗室的軟件應(yīng)用及附件操作。第二篇為中學(xué)物理數(shù)字化實驗室實驗指導(dǎo)，介紹了高中物理的主要實驗的操作實例，便于教師的學(xué)習(xí)和掌握。5、課題組組織教師對高中物理教材中所要求的每一個探究實驗的教學(xué)進行了研究，整理出了這些探究實驗的教學(xué)設(shè)

18、計，并匯編成高中物理實驗探究教學(xué)設(shè)計一書，發(fā)到了每一個高中物理教師手中，供教師教學(xué)時參考。6、課題組成員及參與課題研究的其他物理教師積極總結(jié)高中物理實驗教學(xué)經(jīng)驗，并撰寫論文。課題主持人在核心期刊實驗教學(xué)與儀器中發(fā)表了“巧用excel處理物理實驗數(shù)據(jù)”和“2008年全國高考物理實驗的特點分析和備考指導(dǎo)”兩篇論文，分別從實驗技能和實驗考試兩個方面介紹了課題研究的成果。課題組及其他參與研究的教師撰寫的論文先后有5篇獲全國優(yōu)秀論文獎，8篇獲省優(yōu)秀論文獎。（四）建立了高中物理實驗資源庫（包括多媒體形式和文本形式）1、高中物理實驗多媒體資源庫主要指動態(tài)模擬實驗資源庫和實驗視頻資源庫。動態(tài)模擬實驗資源庫主要

19、指用flash軟件開發(fā)的實驗?zāi)M動畫，這些動畫能夠高仿真地模仿真實的物理實驗，且能夠?qū)崿F(xiàn)人機對話，方便學(xué)生進行自主探究學(xué)習(xí)。實驗視頻資源庫是指將一些學(xué)校暫不具備條件開展的實驗拍成視頻，供學(xué)生學(xué)習(xí)時觀看，以加深對所學(xué)內(nèi)容的認識。這些實驗資源庫全部刻錄成光盤，并分發(fā)到所有高中學(xué)校。2、高中物理實驗文本資源庫指高中物理課外實驗和趣味實驗匯編，這些實驗匯編均打印成冊，并分發(fā)到每一個高中物理教師手中，供教師教學(xué)時參考和選用。（五）成果分析本課題研究的成果包括：1、操作策略：優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的原則，優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的設(shè)計策略，優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的教學(xué)模式，優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的評價策略， 2、專

20、著：中學(xué)物理教學(xué)競賽指南，新課標(biāo)實驗指導(dǎo)和實驗報告（高中物理選修32），新高考理科綜合實驗題高分沖刺物理。3、教師指導(dǎo)讀物：高中物理實驗探究教學(xué)設(shè)計，高中物理課外實驗和趣味實驗匯編，中學(xué)物理數(shù)字化實驗室應(yīng)用指導(dǎo)書。4、發(fā)表論文：“巧用excel處理物理實驗數(shù)據(jù)”，“2008年全國高考物理實驗的特點分析和備考指導(dǎo)”。獲獎?wù)撐模河?篇獲全國優(yōu)秀論文獎，8篇獲省優(yōu)秀論文獎。6、資源庫：動態(tài)模擬實驗資源庫和實驗視頻資源庫上述成果全面的總結(jié)和概括了如何優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的各個層面，所有成果都來自于新課改理論指導(dǎo)下物理實驗教學(xué)實踐的總結(jié)，具有一定的先進性和很強的可操作性，填補了我省關(guān)于優(yōu)化高中物理實驗教

21、學(xué)研究的空白。三、研究成果的社會效益課題研究大大的優(yōu)化了我縣的高中物理實驗教學(xué)?，F(xiàn)在，課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高中物理演示實驗和學(xué)生實驗都能在我縣各所高中開出，而且，教師都能參照課題組提供的高中物理課外實驗和趣味實驗匯編，根據(jù)本校的具體情況做一些趣味實驗，并指導(dǎo)學(xué)生做一些課外實驗，充分發(fā)揮了物理實驗在物理教學(xué)中的重要作用，使學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣大大提高，實驗素養(yǎng)也得到提升。近兩年來，我縣組織學(xué)生參加高中物理實驗操作考查，合格率均為100%。通過課題研究和成果交流，我縣的高中物理教師的實驗教學(xué)理念得到更新，實驗教學(xué)模式豐富多樣，多媒體輔助物理實驗教學(xué)的功能得到完善。由課題組對各學(xué)校高中物理教師所作的檢查表明，教師的實驗教學(xué)優(yōu)