新课程高中物理实验的改进与创新新课程高中物理实验的改进与创新 研究报告研究报告 南通大学附属中学南通大学附属中学 严涵严涵 一、课题研究的目标、对象和内容一、课题研究的目标、对象和内容 （一）研究目标： 新课程高中物理实验的改进与创新旨在通过对高中物理实验教学的全 过程进行审视和思考，改变当前以知识本位主义指导下，脱离实验探究本质的 课堂实验模式，同时完善现行教材中有不足之处的实验仪器、方案及方法，补 充现行教材中没有的重要实验仪器、方案及方法。将实验教学的方向从原来以 教师为中心的示范型转向以学生为中心的探究型转变，从以服务课堂教学为中 心的目的性适当向以生活应用为中心的实用性转变，以完成教学任务的单一性 实验向一个问题多个角度设计实验的转变。 通过研究，1.系统编排整理高中物理实验创新性改进典型案例，编撰成册， 拓宽教师的教学思路和学生学习思路。2.深入课堂教学，分析撰写相关教学案 例和论文。3.使教师的教学水平与实验能力与意识得到提高，学生的综合素质 得到发展。4.为推动本校、本地区开展相关的研究提供借鉴，甚或对物理教育 教学相关方针政策、教材、教学参考资料编写提供参考。 （二）研究对象和内容： 本研究中的高中物理实验是指高中物理课堂教学中的演示实验，验证性实 验，探究性实验，创新性实验以及与生活息息相关的趣味性实验等等，同时也 兼顾课后学生小制作等内容。 1. 高中物理实验的创新性研究：针对高中新课程标准中所有的实验内容的 改革创新，用更科学直观的形式呈现实验现象、启发学生思维，研究成果直接 服务教学。 2.完善现有教材中个别有缺陷的实验仪器、方案及方法。结合教师在教学 实践经验，对这部分实验存在的问题进行分析，想方设法改进实验方式方法， 提高实验的成功率和精度。 3.学生进行实验探究兴趣点和效果的研究：从学生的主体作用出发，围绕 教学内容的设置，对学生接受知识特点和习惯进行分析，得出高中物理实验创 新的基本原则和要求，激发学生学习的兴趣，提高物理实验的效果。 二、课题研究步骤及实施过程二、课题研究步骤及实施过程 1准备阶段（2011 年 5 月2011 年 12 月）。 (1)进行课题申请、论证。 (2)学习相关的理论知识，进行专题座谈。 (3)组织对学生的相关因素的问卷调查。 (4)撰写课题方案。同时课题组老师了解新课改有关前沿理念、合作学习的 基本理论、内涵、存在问题，大大缩短理论与实践落差，避免研究盲目性、随 意性和低水平重复，使研究更连贯、更有序、更科学、更深入。 (5)开展培训活动，专家引领明方向 (6) 开展问卷调查，进行合理分组 这一阶段，完成了课题研究方案的制定、申报工作，确定课题组成员及分 工，查找相关资料及已有文献，进行理论资料的准备。调查分析，收集资料， 起草“课题实施方案”及实施执行计划，同时对方案进行可行性论证。 2研究阶段（2012 年 1 月2014 年 12 月）。 （1）定期组织课题组教师理论学习、研讨。 （2）结合实际高中物理实验教学过程，对实验课程的指导思想进行改进， 对实验课程的课型进行创新性探索，对实验方法进行合理性优化，对学生实验 过程进行自主性引导，同时先期开发了具有学校特色的校本实验课程。通过以 上的改进与创新，引导高中物理实验教学回归到实验探究的本质，培养学生合 作意识、创新能力和科学素养。 （3）组成课题研究核心组，研究实施过程中出现的各种理论和实践中的问 题。 （4） 通过“听、评、说、上”等方式，以课例和实验器具创新、改进为 载体，以点带面，深化课题实施，构建新课程目标下高中物理实验教学的创新 策略，研究其回归探索本质，提升学生创造能力的原则、步骤和方法。 （5）每学期制定课题活动计划，定每周星期四上午第一、二节为课题活动 研究时间。 根据实施执行计划进行实验教学实践研究，进行实验方法改进与创新，进 行实验器材的改进与创新，在这个阶段加强材料的积累，如典型案例、教学实 录、对比数据，实验器材等，并及时对研究过程及结果进行分析，定期组织课 题研讨交流，撰写课题中期报告。 3总结阶段（2015 年 1 月2015 年 5 月）。 （1）归类收集实验过程中各种资料、统计分析。 （2）测试教育成效。 （3）交流实践体会、经验和困惑，进行全面分析，撰写实验研究报告。 （4）撰写结题报告。 对本课题研究的过程及资料进行系统分析，形成实验报告和课题总结报告， 并将专题论文汇编成集，为做好推广工作和开展进一步研究奠定基础。 三、课题研究方法与成果总结三、课题研究方法与成果总结 1 1、研究方法研究方法 根据开题报告的规划方案，课题组成员立足一线教学，进行了卓有成效的实 验课程，实验教学，实验方法的改进与创新。在进行研究过程中课题组成员首 先系统的研究了课题研究背景与研究现状，通过文献研究，调查研究，行动研 究，对比研究等多种科研手段进行科学系统的研究，在近 4 年的研究过程中， 课题组工作涵盖了高一到高三各个年级，总结了许多宝贵的教改经验与成果， 为以后进一步的进行高中物理实验课程的改进与创新打下了坚实的基础。 在研究过程中，课题组成员认真学习了各种科研理论依据及方法论的相关知 识，这其中有： 布鲁诺“发现法”的教育思想 “发现法”认为发现不限于寻求人类尚未知道的事物，确切地说它包括用头 脑亲自获取知识的一切形式。他主张在教学的过程中，学生在教师的指导下围 绕一定的问题根据教师和教材提供的材料，通过积极的思维活动，亲自探索和 主动研究，使自己成为“发现者”。他要求教师培养学生的直觉思维，强调学 生大胆猜测，要用直觉思维去感知问题的情景，从而“顿悟”解决问题。 建构主义认识论 美国著名学者冯.格拉斯菲尔德建构主义认识论：（1）知识不是被动接受的， 而是认知主体的主动构建；（2）认识的功能在于适应，使学习者能够对经验建 构可行的解释；（3）个体对新的现象和观念必须建构自已的意义，而建构意义 的过程总在一定的社会情境中进行。 教育心理学关于高中学生学习的思维的特点和能力层次的界定 中学阶段学生具体的形象思维还占据一定的地位，逻辑思维仅具有一定的经 验性，思维品质处于矛盾交错的发展时期。尤其是独立性、批判性的发展显著， 但看问题只顾部分而忽略本质，容易片面化和表面化。而探究性实验活动从形 象思维出发，通过学生独立活动和思考从而发展学生认识问题本质的能力。 普通高中物理课程标准（实验）（略） 通过以上 4 点的理论支撑，课题组成员相互合作，进行了多项高中物理实 验课程的改进与创新。 2 2、研究成果总结与分析研究成果总结与分析 针对当前高中物理实验课程普遍弱化的实际情况，课题组从多方面、多角度 进行了有益的，建设性的课题研究。 1 1 从实验课程的核心思想角度进行了深入的分析与探讨从实验课程的核心思想角度进行了深入的分析与探讨 在实验课程的研究中，课题组充分结合了南通市提出的“限时讲授、合作学 习、踊跃展示”的十二字教育方针。利用小组合作学习方式，组织物理实验课 堂教学，通过小组合作学习的形式激发学生物理学习的兴趣，帮助学生树立合 作意识，培养创新精神，关注每一个学生，客观评价每个学生的得失。同时注 重“提出问题”中渗透物理思想的方法，进行自主引导式学习的尝试。课堂 “限时讲授”，设置情境和任务让学生找寻解决问题的方法，探究规律是不可 或缺的，但是问题不能都是由教师提出，教师提出问题的目的在于引导学生发 现并生成新的问题，并将生成性问题作为课堂探究。因为问题是思维的动因， 是探究的起点。课题组从物理学科特点出发，引导学生从实验角度进行思考， 联系日常生活和一些自然现象，激活学生头脑中原有的认知和表象，提出问题， 并逐步学会提出问题，提出高质量有探究价值的问题。在问题探究中，放手探 究，同时也注意方法的引导，也就是收放结合。让学生既能充分发挥自己主观 能动性，又不至于离题万里！学生是学习的主体，我们教师必须学会放手，不 过要积极巡视确保学生的探究更为有效。在学生实验的过程中要注重学生观察 能力和实验操作规范性的引导，强调数据记录和证据收集的重要性。对于物理 学习而言，对于一个问题如何进行实验探究，为什么要进行实验探究，不应该 是教师灌输的，要积极引导学生从原有知识出发猜想未知的多种可能性，再根 据原有的探究经验设计科学合理的实验方案，然后小组合作区探究规律，在实 验过程中小组要分工好，确保实验有序开展和实验的效率，值得注意的是传统 教学模式下我们教师常常会因为学生在探究过程中出现了问题，遇到了障碍， 为了节约时间就反复地讲读和示范，其实这样是不对的，这样做缺失了探究味。 学习是从未知走向已知的过程，我们要给学生大气，给学生留下足够长的时间 和足够广阔的空间，多尝试，多思考，失败了再试，因为科学家得到一个规律 本身也是从无数次失败中走向成功的，学生多失败几次后获得成功会更兴奋、 印象会更深刻。 在认真结合“十二字”方针的研究基础上，我们课题组成员也认识到学生 学习应该是一种积极，主动的探究，应该在探究中充满对未知事物的探究欲望， 应该充满探究的快乐！因此课题组提出了：“乐趣：打造物理课堂高效课堂的 关键”的命题。课题组认为要让物理课堂充满乐趣，吸引学生的注意力，激发 学生的学习兴趣和求知欲望，为高效课堂奠定基础，让学生学得快乐，学得轻 松。这里首先应该是“实验之乐”。物理是一门以实验为基础的课程，一个有 趣的实验，能带给学生很多的快乐与思考。如果这个实验又是学生自己完成的 话，那么那份充实快乐的感觉会让他们回味很久。在讲曲线运动的速度时，如 果我们直接就书本的两幅图片，然后告诉学生曲线运动的速度方向是沿着曲线 在该点的切线方向，这种灌输知识的做法，与新课程改革的思想是违背的，也 不利于学生对知识的理解。其实我们可以在讲这堂课的时候，给每个学生发一 个塑料的陀螺，一张白纸，还有墨水，请他们设计实验来说明曲线运动的速度 方向究竟是怎样的。学生拿到陀螺，第一件事情就是把陀螺转起来，此时引导 学生探究速度的方向，学生大都能想到在陀螺边缘上滴墨水，有的是陀螺转起 来再滴墨水，有的是滴好了墨水再转，学生忙得不亦乐乎。通过反复实验，学 生总结出陀螺转起来之后滴墨水的效果比较好。通过陀螺上甩出去的墨水痕迹， 就能很轻松地得出曲线运动的速度方向。在这个小小的实验中，让学生体会到 小时候玩陀螺的快乐，也在快乐中学会了知识，让物理课堂充满乐趣。 因此在课题研究中，课题组认真的结合当代学生的学习情况，充分从思想 上改变实验课程的授课方式，寻找对传统实验授课方式的一种改变！ 2 2 从小班化角度分析当前高中物理实验课程的有效实施从小班化角度分析当前高中物理实验课程的有效实施 课题组自从进行课题研究开始，正值所在学校进行班级人数的调整，从以前 每班 50 人的规模，调整成 40 人每班，有的班级人数甚 至少于 40 人，真正从学生人数上进入小班模式。这样 的环境改变，也促使课题组在高中物理实验教学模式上 的改变。以前由于班级人数众多，一个老师不可能有精 力面对所有的学生，同时又要把实验课程的任务推进， 唯一有的办法就统一实验要求，统一实验过程，甚至连 实验结果也要统一，这其实是一种伪实验探究的过程。如今由于班级人数的变 化，小班化使得教师有精力去面对学生的自我实验要求，对于学生在实验过程 中出现的问题，应该说可以有更多的时间去帮助，这样就使得在小班化的实验 课堂中学生的实验主体性可以得到比较好的发挥。在这个过程中，课题组首先 优化课堂物理环境，将传统秧田式座位改为 5 人一组的围坐形式，整个教室成 “U”型（如图）每一组由学习层次不同的学生组成，同时兼顾男女比例及个性 特点，选出组长。这样的安排，除了有利于师生间的交流外，更多是生生之间 的多向交流，在不变的时间内的发言机会增加了几倍。在实际实验课程的教学 中，课题组在基于小班化教学的模式中总结形成了如下的一种学习流程，效果 不错。 3 3 实现实验室与行政班级互容互通，拉近实验与学生的距离实现实验室与行政