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结题报告

东平县“十一五”教育科学规划课题

高中物理探究性实验教学的研究

研究总报告

“高中物理探究性实验教学的研究”课题组

摘要：

通过对新课程背景下高中物理探究性实验教学的实践，阐述了探究性实验教学研究的研究背景,心理教育理论依据和研究意义，并举例说明了在高中物理探究性实验教学的过程中着重在四个方面实施研究工作：

（1）将演示实验转化为探究性实验。

（2）将学生验证性实验转化为探究性实验。

（3）将教材中出现的实验问题设计为探究性实验。

（4）将教材中的“阅读材料”、“思考讨论”、“做一做”、“小实验”设计为探究性实验。

对探究性实验进行初步探索，旨在激发学生学习物理的兴趣，使学生了解科学探究的基本过程、方法与艺术，拓展学生的想象力、知识视野、创新思维能力，增强科学协作精神和学术研讨气氛，有效培养学生的科学素养，使探究性实验教学取得更好的效果。

关键词：

探究性实验高中物理研究教学

一、课题简介

本课题通过实验培养和训练学生的实验技能和实验方法，改变学生的思维方式。

让学生明白实验“做什么”、“怎样做”、“为什么这样做”、“还能怎么做”，强调学生的参与（思维和行动、体验和理解）。

同时，学生实验操作过程的合理、规范、协调、熟练程度，要通过学生不断地反馈调节才能得心应手。

通过新课标下高中物理探究性实验教学的研究，使学生成为真正学习的主体，逐步形成终身学习的能力，为学生的可持续发展打下坚实的基础，更好的体现物理教学与社会发展的联系。

二、开展探究性实验教学的意义

1．使学生体验富于乐趣的挑战：

探究性物理实验因为学生必须亲自去做，才能够体会到该“如何做”。

自己走进实验室核实一下，并用自己的眼睛看一看，用自己的手做一做，这要比在牛顿的著作中或在一本教科书中搜寻答案死记硬背更有意义。

正如学习游泳，看再多的书，记再多的要领，都无济于事，必须亲自下水，在学的过程中感悟、总结，才能掌握游泳技术。

如同在游泳池中学游泳一样，探究性物理实验就是给学生一个自主探究、亲身实践的机会。

通过这种实验，学生将得到“如何去获得知识”的体验，学生的各项技能和能力将得到最大程度的发展。

2．培养学生发现问题和解决问题的能力：

探究性物理实验通常围绕一个需要解决的实际问题展开。

在实验的过程中，通过引导和鼓励学生自主地发现和提出问题,设计解决问题的方案,收集和分析资料。

调查研究，得出结论并进行成果交流活动，引导学生应用已有的知识与经验，学习和掌握一些科学的研究方法，以培养发现问题和解决问题的能力。

3．培养学生收集、分析和利用信息的能力：

通过探究性物理实验，能帮助学生学会利用多种有效手段、通过多种途径获取信息,学会整理与归纳信息，并恰当地利用信息,以培养收集、分析和利用信息的能力。

4．学生学会分享与合作：

合作的意识和能力，是现代人所应具备的基本素质。

探究性物理实验一般以小组合作实验为主开展实验,学生将努力创设有利于人际沟通与合作的教育环境。

使学生学会交流和分析研究的信息、创意及成果,发展乐于合作的团队精神。

5．培养学生科学态度和科学道德：

在探究性物理实验的过程中，学生要认真、踏实地探究,实事求是地获得结论,尊重他人想法和成果,养成严谨、求实的科学态度和不断追求的进取精神，磨炼不怕吃苦、勇于克服困难的意志品质。

6．培养学生对社会的责任心和使命感：

在探究性物理实验的过程中，通过社会实践和调查研究，学生要深入了解科学对于自然、社会与人类的意义与价值，形成积极的人生态度。

7．激发教师继续学习的热情：

探究性物理实验教学使教师失去了决定学生学习内容的权威性和垄断性，学生研究的很多问题超出了课堂教学、学科教材、教学参考资料的范围，超出了教师的专业范围；学生吸纳知识的途径由单一转向多元，教师不再是学生唯一的知识来源，教师指导学生时，心中可能没底，有一种紧张感。

教师如果自身知识结构失衡，如知识结构单一、知识面窄、漠视学科知识与生活实际的联系、科研能力缺乏等，就难以胜任。

为了能指导学生，教师就必须利用业余时间继续学习。

三、研究内容

课题组着重在四个方面实施研究工作:

（1）将演示实验转化为探究性实验。

（2）将学生验证性实验转化为探究性实验。

（3）将定性试验转化为定量实验。

（4）将教材中的“阅读材料”、“思考讨论”、“做一做”、“小实验”设计为探究性实验。

四、研究过程

（1）将演示实验转化为探究性实验。

在演示实验中，利用新的教学理念、“演示实验”的教育功能，创造性地使用教材：

对于必须由教师亲自做的演示实验，使用探究法的叙述代替结论性的解释；运用科学家的思维方式分析和处理资料；将易操作、易成功，没有破坏性和危害性的实验改为学生的探究实验。

例如：

对自由落体运动的研究

物体下落的运动是一种常见的运动。

探究1：

什么因素影响物体下落的快慢呢？

重量大的粉笔和轻薄纸片谁下落得快?

重量大的粉笔，下落的快

半张纸团成的纸团与一张纸呢？

质量小的纸团，下落的快

原因：

空气阻力对下落快慢的影响

牛顿管实验

1．管内空气抽空

结论：

轻重物体下落一样快

2．管内充有空气

结论：

重的物体比轻的物体下落的快

（2）将学生验证性实验转化为探究性实验。

建构主义理论认为，学习不是教师向学生传递知识信息、学生被动吸收的过程，而是学习者主动建构知识意义的过程，这一过程是不能由他人所代替的。

原教材基于安全、规范等因素考虑，所安排的“学生实验”大多数是根据课本设计好的方案，由教师提供实验方案与仪器，再让学生动手操作，最后填写“实验报告”。

这种程序限制了学生的创新思维与分析、解决问题能力的建构。

为此，根据客观条件和学生认知结构的特点，有选择地将一部分验证性的学生实验改为探究性实验。

例：

实验探究加速度与力、质量的关系

1、实验目的：

探究加速度与力、质量的关系．

2．实验原理：

利用砝码通过细线牵引小车做加速运动的方法，采用控制变量法研究上述两组关系．如图所示，

方案一

方案二

方案三

方案四

方案五

（3）将定性试验转化为定量实验

针对教材中出现的实验问题，不是直接告知学生问题在何处，而是引导学生思考讨论可能造成实验失败的原因并自行设计实验方案和学术讨论加以解决。

教材中安排学生实验，方法都只有一种，从器材到实验步骤及表格设计都由教材按一定的模式制定，学生只需按部就班完成实验操作，这样不利于学生创新思维的培养，对于学生的分组实验，我们在帮助学生掌握原理的基础上，允许学生用不同的器材，不同的实验步骤都进行一下实验，也许这样会造成一些“混乱”，学生得到的实验数据也许有的不够准确，但只要学生在追求既定目标的过程中，有全局的观点，懂得取舍，在不同情况下善于分析、综合，这样的实验有效地培养了学生的创新精神和独立思考的品质。

探究影响安培力大小的因素

磁场对通电导线作用力大小的影响因素

磁场强弱

电流大小

导线长度

导线摆放位置

磁感应强度是标量还是矢量?

磁感应强度有大小、有方向，所以是矢量，可以依据平行四边形定则进行合成、分解运算。

思考：

通电导线受到的磁场力大小与哪些因素有关？

如何确定磁场中某处磁感应强度的大小呢？

（4）将教材中的“阅读材料”、“思考讨论”、“做一做”、“小实验”设计为探究性实验

学生在学习超重和失重现象时会受到一些前概念的影响,容易把生活中的有些“超重”与物理学上的超重混为一谈,把物理学上的失重误认为是物体“失去重力”：

容易把超重、失重现象的运动学特征与物体的运动方向相联系。

在教学时进行学生探究实验：

开始让学生利用弹簧秤和钩码自主探究如何测量物体的重力；并让学生明白弹簧秤的读数直接反映的是物体对弹簧秤的拉力；然后让学生”玩一玩”来发现弹簧秤的读数有时不等于物体的重力；鼓励学生设计实验探究物体超重；失重现象的运动学特征。

最后引导学生将超重失重规律学以致用：

如何将夹在两块砖之间的餐巾纸完好无损地抽出来?

例如：

测反应时间的实验

做一做

请根据今天所学自由落体运动知识

测测你的反应时间。

友情提示：

捏尺的手指应位于尺下部的0刻度位置,且手的任何部位不要碰到直尺.

五、研究成果

（一）构建了探究性实验教学模式

在课题组老师的反复试验的基础上我们逐步完善高中物理自主探究实验教学模式，将该模式流程总结如下：

情景设问激趣——自主猜想讨论——自主探究设计——自主选择方案——自主实验探究——自主意义建构讨论交流——优化意义建构引导探究——总结评价体验迁移拓展。

探究形式有互动探究、局部探究、合作探究、自由探究、定向探究和完整探究,自主的实质是内在地或自我驱动地选择、参与学习。

首先教师要创设实验问题情境，激发学生兴趣、动力，设定教学目标和要求。

实验方案学生可以自主选择，也可以独自创立制定新的实验方案，自主拟定实验步骤，自行选用实验器材，自己摸索操作方法，自行探求实验结论，自己撰写实验研究报告。

如果可以，学生实验不再分组，每人独立地完成每个实验，,每个同学都有动手的机会，真正使学生从实验中找出学习物理的兴趣，从实验中找出实验的方法与实验步骤，学会如何设计实验和改进实验，使学生养成用实验探究物理规律的良好习惯，使学生从局部自主，部分自主向完全自主过渡。

自主探究实验教学模式并不是固定、刻板的模式，在实验教学中能体现自主性和探究性就符合这个模式。

本课题组老师将该成果推广应用于我校课改年级各班的物理实验教学中，均取得了理想的教学成绩。

（二）课题的开展，提升了我校物理教师的教学能力和教科研水平。

在课题研究中我校的物理教师有多人多次在省、市的教育和教学论文评比中获奖，还有更多的论文在校内交流。

通过活动，促进了我校物理教师的成长，陈士民和陈德胜、李永并参与了新教材教辅材料、及校本课程的编写，并发表多篇文章。

课题组组长陈士民老师2007年被评为东平县教学能手、2008年为泰安市高中物理大课堂提供录像课、2009年泰安市优秀班主任、2010年被评为东平教坛英才、2011年获县高中物理优质课一等奖、2011年参加市级课题《高中物理情景创设的教学策略与评价研究》并结题2012年在泰安市高三教学研讨会上作典型经验介绍、2012被评为泰山教坛英才、2012在《教育与教学》中发表论文《对高中物理探究性学习的思考》、2013年东平县首届高考论坛获第一名、2013.04《电磁感应》获山东省优质课二等奖、2013.09被评为泰安市高中课程与教学工作先进个人等荣誉。

（三）学生成果丰硕

1.课题实施以来，保持了学生对自然界的好奇心，增强了学生对科学探究的兴趣，许多同学在活动中始终有一种兴奋感、满足感，激发了学生质疑和探究的兴趣。

我们感到许多学生学习物理的劲头提高了，喜爱物理学科的人数更多了。

田云、王凌飞、路书豪等同学在28届全国中学生物理竞赛中取得优异成绩。

徐新兵、王灏、赵效鲁、王兴博等同学在29届全国中学生物理竞赛中取得优异成绩。

　2.某些所谓的“差生”也在实验活动中崭露头角，使得其他同学刮目相看。

问问题的人多了，学生的分析和观察能力提高了，学生中常常可以看到为了某一个物理问题许多人为它争论的面红耳赤，学生间的交流多了，相互合作多了，关系更融洽了，更自信更富于挑战了。

原来很难开展的小制作，小论文的活动现在日益增多，逐渐丰富起来了。

3.探究性活动开展以来，特别是那些活动积极份子的观察能力，思辩能力，捕捉有用信息的能力，应用物理知识解决具体问题的能力有了很大的提高。

因而使得我校在省、市等各类和物理有关的竞赛中获得了好成绩。

4.学生所提的问题不局限于课本，不局限于高中物理知识，对我们教师提出了许多新的问题和新的要求，逼着我们教师去不断的扩大自己的知识面，不断地要去改变自己教学和辅导的手段及方法，来适应新的情况。

活动中培养了我们教师要去善于倾听学生的心声，要善于激发学生质疑和善于鼓励学生把知己的思想付诸实践，去探究，去实验，活动的过程中要善于组织和引导学生把活动进行下去等能力。

活动消除了师生的对立的情绪，联络师生关系，密切了师生的感情。

取得了一定的开展探究活动的经验，为新课程的教学做了有益的准备。

六、课题研究反思

我们感到由于受现行教材和考试制度的限制，探究性实验活动目前还未能在大面积的在课堂全面推开，特别是高三年级下学期因高考的压力，课后的探究性实验活动也因学生没有时间而无法正常进行了。

所以迫切希望使用新的教材和实行新的评价制度。

总之，在高中开展探究性实验研究是有必要的，它是教学改革的需要，也是为社会建设培养有时代创新能力的人才的一种途径。

同时因探究性实验具有教学的过程性、学习的主动性、过程探究性等特点，从而转换了学生在学习中的地位，改变了以往那种“老师教，学生学”的局面，增加了学生学习的主动性和积极性，彻底地把学生放在学习的主动地位。

当然，传统的教学模式虽然有其自身的缺点，但是我们不能因为这样就把它“抛”在一边。

相反的，我们要利用传统教学模式的特点，在传统教学模式的基础上开展探究性实验研究。

使传统教学模式和探究性学习模式两者可以辨证进行，相辅相承，使学生的综合素质得到全面的提高。

2013年12月