《新教材下的高中物理實驗探究研究》結題報告一、問題的提出邁入21世紀，世界科學技術正在發(fā)生新的重大突破，以信息科學和生命科學為代表的現(xiàn)代科學技術突飛猛進，為世界生產(chǎn)力的發(fā)展展示了廣闊前景。基礎教育特別是高中物理教育面臨著難得的發(fā)展機遇，同時也面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。高中物理課程總目標提出讓：“學生學習終身發(fā)展必備的物理基礎知識和技能，了解這些知識與技能在生活、生產(chǎn)中的應用，關注科學技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；學習實驗探究方法，發(fā)展自主學習能力，養(yǎng)成良好的思維習慣，能運用物理知識和實驗探究方法解決一些問題；發(fā)展好奇心，培養(yǎng)求知欲，提高科學探索興趣，有堅持真理、勇于創(chuàng)新、實事求是的科學態(tài)度與科學精神，有振興中華，將科學服務于人類的社會責任感。了解科學與技術、經(jīng)濟和社會的互動作用，認識人與自然、社會的關系，增強可持續(xù)發(fā)展意識和全球觀念?！边@四條標準中，第一條主要是對知識與技能的要求；第二條是對探究能力和思維方式的要求；第三條對情感態(tài)度與價值觀提出了總體要求；第四條則對科學、技術、社會的觀念滲透提出了要求。反思我國基礎物理教育發(fā)展的歷程和現(xiàn)狀，不可否認，在“應試教育”的長期重壓下，高中物理教育發(fā)生了不同程度的扭曲和異化:我們的教育很多時候過于看重短期效益，以升學作為教學工作的唯一目的，“受教育均等”、“科學為大眾”成為空談。在教學內容上以學科為中心，追求物理知識的完整和嚴密，忽視物理的“人文”特征，割裂物理的STS性質；在教、學方法上主要是灌輸式的傳統(tǒng)教學，教師滿堂灌，像填鴨一樣逼迫學生學習和考試，將學生的好奇心抹殺殆盡”。因循守舊的教學法致使物理學習出現(xiàn)了種種弊端，最明顯的惡果就是導致越來越多的學生物理學習困難。物理學習興趣隨年級升高而呈下降趨勢，“物理學科成為最不受歡迎的學科之一”。如何改善我們的物理教學，以達到“使學生對物理學的內容和方法，工作語言、概念和物理圖象，及其歷史、現(xiàn)狀和前沿等方面在整體上的全面了解，從而培養(yǎng)和提高學生的科學素養(yǎng)和科學思維方法，科學研究能力”，這一目標是我們當前無法回避的問題。自新中國成立以來，受凱洛夫教學理論的影響，我國形成了一種比較穩(wěn)定的傳統(tǒng)教學模式，即以認識為核心的確定性、工具性教學觀。它把教學看成是認識過程，以確定性的思維方式來對待教學中的一切，教學僅僅成為社會的工具，其作為現(xiàn)實生活對人的個體生命成長的意義被漠視和抹殺，導致了教學中的種種弊端。它以教師為中心，由教師通過講授、板書及教學媒體的輔助，把教學內容傳遞給學生或者灌輸給學生。老師是整個教學過程的主宰，學生則處于被動接受的地位。在這樣一種結構下，老師是主動的施教者，學生是被動的外部刺激接受者即灌輸對象，媒體是輔助老師向學生灌輸?shù)墓ぞ?，教材則是灌輸?shù)膬热荨Ｒ恍┭芯空哒J為“傳統(tǒng)教學模式”與普通高中物理課程標準課程總目標不太和諧:①作為認知過程主體的學生在教學過程中自始至終處于受灌輸?shù)谋粍拥匚?，其主動性、積極性難以發(fā)揮，不利于創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。②學生缺乏主動發(fā)現(xiàn)、主動探究的學習環(huán)境，求知欲不強。③學生與社會上、國際上的信息資源幾乎隔絕，他們對信息的篩選、鑒別、獲取、加工和處理的能力難以培養(yǎng)，無法滿足信息社會對人才素質的需求。不難想象，作為學習過程主體的學生如果在整個教學過程中始終處于比較被動的地位，肯定難以達到比較理想的教學效果，更不可能培養(yǎng)出創(chuàng)造型人才。物理是一門以觀察和實驗為基礎的自然科學。物理學的實驗基礎、理論體系及研究方法在學生智能結構的發(fā)展中占有非常重要的地位?！皩嶒炇俏锢碚n程改革的重要環(huán)節(jié)?！币髮W生能動腦動手地“學”科學,改變過去以書本為主、實驗為輔的教與學的方式,把實驗地位空前提升。為了增強學生的創(chuàng)新意識和提高創(chuàng)新能力；培養(yǎng)學生的問題意識；培養(yǎng)學生的合作意識和能力；培養(yǎng)學生關注現(xiàn)實、關注人類發(fā)展的意識和責任感。因此，2000年，教育部頒發(fā)了《全國普通高級中學課程計劃(試驗修訂稿)》，新設綜合實踐活動課程，其核心是研究性學習。2003年出版的《普通高中物理課程標準(實驗稿)》從課程改革目標、教材的編寫與管理、教學過程等方面，把實驗探究學習擺到了突出的位置，強調要突出培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實驗能力，提倡“引導學生質疑、調查、探究、在實踐中學習”，以此為契機，我國的教育工作者以“研究性學習”和“實驗探究學習”為核心，開始了新一輪的對傳統(tǒng)教學的反思，促進學生實驗探究學習。其目的在于將科學家的探究引入課堂，讓學生以類似科學家探究的方式學習科學，使他們不僅獲得科學知識，同時還掌握科學方法，培養(yǎng)科學態(tài)度。物理探究性實驗的實質是學生自主地進行實驗，在實驗前對于將要得到的實驗結果并無真正了解，通常由學生自主地進行各種探究活動,包括形成問題、提出假設，提出模型，進行實驗、觀察、測量、制作，對觀測結果或實驗數(shù)據(jù)進行分析解釋、評價和交流等,教師只做組織引導。讓學生在實驗中改變長期以來一直恪守的被動地接受教師知識傳輸?shù)膶W習方式，即偏重于機械記憶、淺層理解和簡單應用的學習方式,在幫助學生開展有效的接受性學習的同時，將學生置于一種主動探究并注重解決實際問題的學習狀態(tài)；改變學生只是單純從書本學習知識的傳統(tǒng)，讓學生通過自己的親身體驗來了解知識的形成和發(fā)展過程,豐富他們的學習經(jīng)歷,提高他們學習物理的積極性和主動性,激發(fā)他們探究物理奧妙的興趣,改變學校教學始終圍著考試轉的局面,真正把教學的重心放在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、實踐能力和終身學習的能力上,讓學生養(yǎng)成愛觀察、愛實驗的習慣。在不斷的探究中發(fā)現(xiàn)問題,自己動手解決問題，提高自身的科學素養(yǎng)。能否讓學生在參與探究活動中，科學探究能力、合作能力、實驗能力、信息搜集處理能力、實踐創(chuàng)新能力得到發(fā)展和提高，是當前新課程物理教學的關鍵所在。教師采取科學的態(tài)度和方法，才是解決這一關鍵問題的重要途徑，才能事半功倍，取得更佳效果。研究的指導思想和理論基礎與學生學習現(xiàn)狀調查

20世紀90年代，美國先后出臺了兩部具有綱領性的科學教育文獻：一是1990年美國科學教育研究會提出的《2061計劃》，二是美國國家研究理事會1996年推出的《美國國家科學教育標準》。這兩部文獻都強調實驗探究教學的重要性，后者甚至認為“學習科學的中心環(huán)節(jié)就是實驗探究”，并對實驗探究提出了一系列的標準。美國《實驗探究與國家科學教育標準》對探究式教學進行了界定:探究式教學是指學生在教師指導下，以類似科學研究的方式去獲取知識的一種教學形式。在物理課程中指導學生進行實驗探究，是讓學生像科學工作者進行科學研究一樣，通過自主的探究活動，學習物理概念和物理規(guī)律，去探究和獲取知識，從而體會科學家研究科學時的探究過程，培養(yǎng)學生的實驗探究能力、科學態(tài)度和科學精神。它分為兩類:一類是課堂內的探究活動.這類活動主要由教師根據(jù)學生的認知水平和己有的知識基礎，精心設計探究方案，學生在課堂內按學生或教師設計的程序進行；另一類是課外探究活動，這類活動應在教師的指導下，主要由學生自主設計探究方案，并讓學生主動地開展探究活動。實驗探究式教學是在科學探究教學思想、理論指導下，教師在進行探究式教學時展開的穩(wěn)定、具體的教學框架結構，以增強學生的物理創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力為宗旨，以物理實驗為主要教學方法，以學生自我評價為主要評價方式的，以學生為主體、以教師為主導、以學生自主探究為主線的，以建構主義“學與教”理論和認知工具理論為主要理論依據(jù)的，以學生自主學習為核心的“探究式”高中物理課堂教學模式。在這一教學模式中，教師通過“教學意圖和策略影響學生”。把學生置于主體地位并提供主體地位的天地，使學生成為學習的行動者。把學生作為交往活動的主體，通過與學生交往活動的展開，實施對學生的了解，交流與指導。此模式中，教師和學生分享彼此的思考，見解、知識，交流彼此的情感、觀念與理念，豐富教學內容，求得新的發(fā)現(xiàn)。學生主動參與知識形成過程，并從中獲取新知，掌握方法，成為知識的“發(fā)現(xiàn)者”和“應用者”上體現(xiàn)著科學探究的意義。2003年我國普通高中物理課程標準研制工作組編寫的《普通高中物理課程標準(實驗)》提出實驗探究有七大要素:(1)發(fā)現(xiàn)并明確提出所要研究的問題;(2)猜想與假設；(3)制定探究計劃、設計實驗方案；(4)通過觀察、實驗等多種方法收集各種數(shù)據(jù)；(5)對所得數(shù)據(jù)加以分析與論證；(6)評估，吸取經(jīng)驗教訓，改進探究方案，并發(fā)現(xiàn)新的問題；(7)交流與合作。在高中物理教學中通過對這七個部分的要求可以幫助學生提高五種能力，(1)理解能力:理解所學自然科學基礎知識的涵義及其適用條件，能用適當?shù)男问?如文字、公式、圖表)進行表達。并能夠正確解釋和說明有關自然科學現(xiàn)象和問題，即不僅“知其然”，還能“知其所以然”。(2)推理能力:能夠根據(jù)已知的知識和題目給定的事實和條件，抽象、歸納相關信息，對自然科學問題進行邏輯推理和論證，得出正確的結論或作出正確的判斷，并能把推理過程正確地表達出來。(3)設計和完成實驗的能力:物理學是實驗性科學。物理學的概念、原理和規(guī)律大多是由實驗推導和論證的。教學過程中的實驗有助于加深學生對自然科學概念、原理和規(guī)律的理解，也有助于培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和創(chuàng)新精神，實驗能力也是考生將來從事科學研究的基礎。(4)獲取知識的能力:自學是人類獲取知識的重要途徑。自我獲取知識的能力，即能夠敏捷地接受新知識，與已學過知識結合、重組、轉換、遷移和解決問題的能力。人們對自然界的各種現(xiàn)象和規(guī)律通常是用文字、圖、表來描述的，與文字相比，圖、表描述自然科學的研究成果具有直觀形象的特點。因此讀懂自然科學方面的資料，看懂圖、表所包含的信息，能從文字、圖、表中提取所需的信息，并從中找出規(guī)律是一個非常重要的能力。(5)分析綜合能力:能夠獨立地對所遇到的問題進行具體分析，找出起重要作用的因素及相關條件，能夠把一個復雜問題分解成若干較簡單的問題，找出它們之間的聯(lián)系，能夠靈活地綜合運用物理學的知識解決問題。在高中物理課程中進行實驗探究，就是要學生在知識和概念的理解方面、“做”科學的技能和活動能力方面、態(tài)度和思維習慣方面得到充分的發(fā)展。相比較傳統(tǒng)教學模式，實驗探究式教學模式有以下優(yōu)點:①有利于學生擴大信息來源，通過查閱資料，看到物理學帶給人們的好處，知道為什么要學習物理，深入理解所學知識。只有當學生有了學習的欲望，才能學好物理。②有利于培養(yǎng)探究能力、養(yǎng)成科學態(tài)度和科學精神。時代在發(fā)展，社會在進步，管用一生的教育教學根本不可能存在了。新時代的人必需活到老，學到老，在學生時代主要是為終身學習打好基礎，掌握一定的探究能力，有正確的科學態(tài)度和科學精神。③有利于提高學生的協(xié)作精神、信息處理能力和自我評價能力。查閱過程中得到的信息很多，學生通過積累懂得分工合作、分享成果;學會該怎樣取舍。④有利于個別化教學的實施?？傊?，在高中物理課程中進行實驗探究活動就是要從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀這三個方面讓學生得到全面發(fā)展。簡單地說，就是培養(yǎng)具有科學素養(yǎng)的新世紀公民，因為一個具備科學素養(yǎng)的公民，就應該理解科學中重要的概念和原理，熟悉自然世界并承認其多樣性和統(tǒng)一性，能夠運用科學知識和科學思維方式考慮和處理個人與社會問題。三、課題研究的主要內容1.目標

（1）通過實驗研究，構建適合我校學生實際，體現(xiàn)學科特點，便于實施操作，具有自身特色的探究實驗課堂教學模式，豐富模式內容和完善實踐操作，形成以學生自主探究為核心的課堂教學。（2）探究和構建探究實驗的課堂教學方法體系。（3）提高教師的實驗教學水平和科研能力。（4）培養(yǎng)學生的理解能力、推理能力、設計和操作實驗能力，獲取知識的能力、分析和綜合能力，使他們成為具有主體意識和自主學習能力、勇于探索創(chuàng)新、善于合作交流，個性獨特、行為習慣良好的一代新人。（5）培養(yǎng)學生具有良好的學習習慣和科學的學習方法

2．內容：

（1）實驗探究學習實施策略、途徑的研究。（2）探究實驗問題設計的研究。（3）激發(fā)學生對實驗現(xiàn)象的研究。（4）探究實驗教學內容選擇的研究。（5）物理實驗教學中培養(yǎng)學生探究能力的研究。(6)探究學習的課堂教學組織與教學環(huán)節(jié)設計的研究。（7）探究實驗學習方式與其它學習方式整合的研究。

四、研究的思路、過程與方法

1、課題研究思路

(1)加強實驗探究教學研究的組織、領導。(2)調查實驗教學現(xiàn)狀，選準研究內容，提高研究效果。(3)確定研究重點，提高研究的針對性。(4)加強理論培訓，強化教師素質，提高實驗教師的教學理論水平和科研能力。(5)積極開展課堂教學的研究、努力提高實驗探究課的教學質量。(6)加強課題管理，提高研究質量。

2、課題研究過程：（1）第一階段（準備階段）：2006年6月-2006年9月①成立課題組，進行課題論證，確定研究對象，制定研究方案。②收集與課題研究有關的理論資料。③結合新高中課程培訓，組織課題組成員學習相關的材料，調查學生實驗操作具體情況并建立檔案以備以后對比分析。

（2）第二階段（研究實施階段）：2006年10月-2008年7月

①根據(jù)實施計劃提出問題和任務，開展課題的各項研究，分期舉辦實驗探究研討活動，廣泛交流，收集第一手資料，并進行整理分析，撰寫階段性研究報告等。

②通過觀察、調查、分析，進行初步論證，發(fā)現(xiàn)不足之處，提出解釋，改進觀點。

③修正、改進，具體操作，再實驗、再驗證。通過反復論證，反復操作、改進，循環(huán)往復，螺旋上升。

（3）第三階段（總結成果，課題結題，成果推廣）2008年8月-2009年12月

總結實驗探究的設計思想，構建實驗探究課堂教學模式，形成以學生自主實驗探究理論系統(tǒng)。

3、課題研究方法（1）文獻研究法：查閱與本課題有關的基礎理論、應用理論資料，及時進行分析、整理、總結，不斷充實本課題的理論基礎，以促進課題研究的深入。（2）行動研究法：立足于行動研究，開放性實驗法、生活實際實驗法、對比性破壞性實驗法、自制實驗法，獨立發(fā)現(xiàn)法、發(fā)明操作法、歸納類比法，注重對教學日記、教學案例、教學反思、教學課例等的積累與總結，強化教師的教學反思，不斷優(yōu)化有效性教學設計與教學實施的途徑與方法。（3）個案研究法：通過對一些成功教學課例的研究，吸收高中物理新課程實驗教學的成功經(jīng)驗，總結實驗教學實施的規(guī)律。五、

課題研究的主要成果1、學生已形成小組合作與探究的良好學習習慣。學生已形成遇到問題學生能積極主動地相互討論解決的習慣；學會了用物理思想看待與解釋自然與社會想象的方法；學會了如何用物理學科語言表達自己的看法；學會了如何與同學爭論問題；學會了與同學合作解決問題的方法。2、實驗探究式教學更能提高學生學習物理的興趣，激發(fā)學生對物理學習的熱情、學生也更喜愛探究式物理教學下的物理課，更有助于學生對物理概念(規(guī)律)深層理解及靈活應用;有助于學生對開放型探究問題的圓滿解決。更有效提高學生學習物理成績，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、實踐能力和科學素養(yǎng).3、教師能夠掌握怎樣上好高中物理實驗探究課，掌握物理實驗教學中探究學習策略，以及物理探究教學中的如何“留白”。實驗探究式教學具有相當強的生命力，能夠適應當前教師的實際教學需要，是一種高效的高中物理教學模式。4、教師和學生知道怎樣讓高中物理實驗做出新意來，教師重視了實驗思想方法，提高了學生探究能力，如發(fā)掘演示實驗的有效因素,培養(yǎng)學生的質疑能力；運用典型的物理實驗圖景,培養(yǎng)學生的猜想能力；分析學生實驗中發(fā)現(xiàn)的異?，F(xiàn)象,培養(yǎng)學生分析解決問題的能力；變演示實驗為探索性實驗,培養(yǎng)學生的