第10章物理教学研究.docx
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第10章物理教学研究
第10章物理教学研究
一、教学目标
（1）知道物理教学研究的意义。
（2）理解物理教学研究选题的基本原则与步骤;理解物理教学研究的几种基本方法;知道物理教学研究的一般过程;会分析物理教学研究结果。
（3）知道撰写研究报告的方法与内容。
（4）了解物理教学研究的发展趋势。
二、教学重点:
物理教学研究选题的基本原则与步骤、研究报告的撰写方法。
三、教学难点:
物理教学研究的一般过程;撰写研究报告的方法与内容。
四、课型
新授课
五、教学方法
讲授并适当运用课件、多媒体辅助教学。
六、课时
4课时。
七、教具
多媒体计算机与投影仪等。
八、教学思路
首先简要概述物理教学研究的意义,讲解物理研究的一般过程,然后介绍目前中学物理教学研究常用的几种基本方法。
论述撰写研究报告的意义,结合附录中的例子,讲解撰写研究报告的程序,以及研究报告和学术论文的编写格式。
最后,简要介绍物理教育研究发展的概观、发展趋势。
九、教学过程
第一节物理教学研究概述
一、物理教学研究的意义
1.开展物理教学研究,是教育改革形势发展的需要
为适应科学技术迅猛发展和培养科技人才的需要,从20世纪50年代开始,各国都在进行着不同程度的教育改革。
2.开展物理教学研究,是构建和完善物理教学理论体系的重要基础
物理教学论是一门研究物理教学系统及其过程的相互联系、相互制约、相互作用的客观规律的综合性边缘科学。
它运用心理学、教育学、哲学、系统科学、教学论、科学方法论等学科的一般原理、观点和基础理论,探索或发展物理教学理论。
目前,物理教学论还没形成一个完整的理论体系,物理教学全过程的内容极其丰富,很多课题和内容都有待深入开展研究。
3.开展物理教学研究,是探索物理教学规律,提高教学质量的重要措施和必由途径
只有对中学物理教学的全过程开展教学研究,才能揭示中学物理的教学规律,并用以指导物理教学实践,进而达到提高物理教学质量的目的。
4.开展物理教学研究,是教师加强和提高自身的素质和修养的重要手段
教学过程包括教师、学生和教材3个因素,3个因素相互依存、相互联系、相互作用。
探讨物理的教学规律,寻求提高教学质量的方法和途径,离不开这3个基本因素及其相互间的矛盾运动,只有不断提高这三个因素本身的水平,正确处理教与学这个主要矛盾,才能实现物理教学最优化,大面积提高物理教学质量。
二、物理教学研究的一般过程
物理教学研究就其一般研究过程来说,大致包括确定研究课题、查阅研究文献、设计研究方案、实施研究运作、撰写研究报告等几个阶段,每一阶段都涉及到一些方法问题。
1.确定研究课题
（1）研究课题的类型
①从研究问题所具有的特殊矛盾性区分,主要有4种类型
A.物理教学内容研究。
B.物理教育理论研究。
C.物理教育应用研究。
D.物理教育技术研究。
②按研究的深度区分,有3种类型
A.描述型课题。
B.因果型课题。
C.控制型课题。
③物理教学研究课题示例
（2）选择研究课题的原则
①需要性原则。
②创造性原则。
③科学性原则。
④可行性原则。
上述4条原则中,需要性指明了研究方向,创造性反映了研究的特性,科学性反应了研究的内在要求,可行性说明了研究的现实条件。
2.查阅研究文献
研究文献是指记录、保存、交流和传播一切科学知识的材料。
通常指书籍、期刊、科技档案及其他图书资料或非图书资料。
任何一项科学研究工作,都是在前人的研究基础上进行的。
查阅文献资料有助于研究者对有关领域的研究状况获得系统全面的认识,吸取有关研究成果,指
导或改进自己的研究工作。
因此,查阅研究文献是物理教学研究过程中不可缺少的重要环节。
3.设计研究方案
研究设计的基本内容主要包括以下几个方面。
（1）提出研究假设
研究假设是对研究问题的明确化,是对研究问题可能得到结果的设想。
研究假设通常是以变量之间的关系的性质或相互作用的程度为内容,以简明的词语做出说明。
提出研究假设要注意的是:
第一,研究假设要以一定的理论或经验为依据,具有科学性和一定的研究价值,不是毫无根据的臆测或猜想。
第二,研究假设一般是对两个或两个以上的变量间关系做出推测,并且应当是可以在研究中加以检验的。
第三,研究假设应以陈述句的形式简单明了地叙述。
（2）选择研究方法
在物理教学研究中,具体的研究方法是多种多样的。
在研究设计中应依据研究的具体问题做出恰当的选择,这是研究设计的关键。
随着教育科学研究的不断深入,现代科学技术的不断发展,物理教学研究方法表现出许多新特点,在选择研究方法时值得注意。
①研究背景的现场化。
②研究方式的多学科化。
③研究方法的综合化。
④研究手段的现代化。
（3）制定研究程序
物理教学研究是一项复杂的工作,在研究设计时,要计划好研究的技术路线和实施步骤,为完成研究的每一阶段做出精细的安排。
（4）预测研究成果
研究设计应该预先规划好研究成果的形式、功能及其应用价值等。
明确研究成果可以使研究向着目标的实现进行每一步骤,并以成果的质量和水平对研究进行评价。
4.研究实施运作
在完成研究设计之后,就要按选择的研究方法和拟定的研究程序实施运作。
在研究实施过程中的一个重要问题是收集研究资料和数据、研究资料和数据的分析处理,并做出研究结论、解释研究结果。
如果研究假设得以证实,就可以在此
基础上开展进一步的研究;如果被证伪,或研究失败,则可根据研究中提供的信息,修订研究设计,重新进行研究。
在研究实施过程中的一切研究活动都要严格遵照研究设计中的规范和程序,以保证研究的可靠性和有效性。
5.撰写研究报告
无论课题的研究假设被证实或证伪,研究成功或失败,研究者都要如实地提供一份研究报告,简明地阐述完整的研究过程,重要的研究资料和数据,得出的结论及分析讨论。
第二节物理教学研究的基本方法
开展物理教学研究的方法是多种多样的,目前,中学物理教学研究常用的方法有观察法、调查法、实验法、经验总结法、比较法、文献法、历史法等,下面介绍几种基本的研究方法。
一、教育观察法
教育观察法是研究者通过感官或借助于仪器设备,有目的、有计划地考察在教育过程中研究对象的活动和行为,以收集研究资料的一种研
究方法。
它简单易行,可靠性较高。
由于采用现代化技术手段,观察技
术和策略不断提高和完善,使教育观察法成为教育研究中最普遍、最基
本的一种方法。
1.教育观察法的类型
我们根据教育观察法（以下简称观察法）的某些特征,将其分为不同类型并加以比较,其目的不在于分类,而在于通过比较认识观察法的基
本特性。
⑴自然观察与实验观察
⑵参与观察和非参与观察
⑶直接观察和间接观察
⑷叙述观察和取样观察
⑸有结构观察和无结构观察
以上的分类不是各自独立,而是交叉的,也是不完全的。
2.教育观察法的特点
⑴观察法总是通过感觉器官或借助于仪器设备为工具的感知活动。
⑵观察的对象是正在发生的事件或行为,或者是这些事件和行为遗
留的痕迹或线索。
⑶观察法是在一定的科学理论指导下进行的,观察计划和方案的制
订,对观察结果的解释,都要以有关的理论为前提。
3.教育观察法的实施步骤
完整的观察研究大体上包括观察设计和观察实施两个主要阶段。
（1）观察设计
要保证观察研究达到预期的目的,事先必须进行观察设计。
包括确定观察内容、观察策略,选择观察对象、地点,规定观察的手段及记录方式等。
必要时应对观察人员进行培训,以提高素质,保证观察资料的可靠性和有效性。
（2）观察实施
观察法的实施是一项技术性很强的工作。
通常包括以下5个步骤:
①获准进入观察领域。
②建立和谐的关系。
③观察和记录。
④处理发生的问题。
⑤分析资料,得出结论。
二、教育调查法
教育调查是教育研究中使用最广泛的基本方法之一。
教育调查主要包括访谈法和问卷法。
这是教育研究方法中区别于自然科学研究的特有方法,在当代教育科学研究各领域中使用很普遍,技术方法也日趋完善。
1.访谈法
访谈法是研究者通过与被访谈者语言交流的方式获取有关研究资料的方法。
访谈法在教育研究中具有特殊的意义的作用。
通过访谈可以了解教师、学生或家长的态度、情感、观念和主观感受,从而对他的各种心理活动和行为特征进行多方面的分析和研究。
访谈的一个特点是:
整个访谈过程中访谈者与被访谈者互相影响、互相作用,整个过程不仅是访谈者通过提问方式作用于被访谈者,访谈过程是人与人之间的交往过程。
访谈法的另一个特点是:
访谈是根据研究课题的需要为直接获取有关访谈对象的信息资料的研究活动,不同于一般的交谈或聊天。
因此,访谈必须编制计划、设计问题,访谈实施中的记录、访谈结果的整理与分析,都需要按照一定的科学原则来进行。
这样才能保证访谈法的科学性和有效性,才能得出客观的结论。
访谈法中访谈的技巧至关重要,访谈者的素质、技巧及主观意识方面都会对访谈法的可靠性和有效性产生影响。
在一定程度上,访谈法能比其他研究方法获得更有价值、更丰富的资料,但也更难掌握。
2.问卷法
问卷法也称问卷调查。
它是根据研究课题的需要编制一套问题表格,构成一份“问卷”,由被调查对象经过思考后对问题做出反应而自填回答。
问卷调查是基本、最常用的收集研究资料的方法之一。
由于问卷调查的技术最完善,它在社会科学领域中发挥着重要的作用。
（1）问卷法的特点
第一,问卷应该严格按有关的理论和技术进行设计和编制,其实施、数据处理等也要遵照规定的程序进行,其标准化的程度较高。
第二,问卷调查能在较短的时间内收集到大量的资料。
第三,问卷调查适应于大样本或者小样本的情况,个案数目可多可少,有时只有数十人,有时可多达数千或数万人。
（2）问卷的设计
问卷的设计涉及许多理论和技术,问卷的统计分析和结果解释也比较复杂,以下仅作简单的介绍,并请参阅所附的问卷实例（摘录）。
①问卷的构成
问卷一般由前言、个人资料、事实性问题和态度性问题等四部分构成。
②确定研究变量
问卷调查也要首先提出研究假设,然后根据研究假设确定研究变量。
③问题设计
问题的形式与回答方式可以有自由论述式、填答式、选择式、评等式、排序式等。
事实性问题中,存在性事实包括是否存在及数量多少两种问题;行为性事实包括行为（或媒体等）的内容、时间、地点、方式、人员等方面的问题。
态度性问题中,主要表示态度的方向性（如喜欢/不喜欢）及态度的强度（如很满意/满意/不满意/很不满意）。
问题的表述要规范化,可操作,不要含糊不清或有倾向性引导或涉及敏感问题。
一般要用正面提问,不用假设句或反问句。
问题排列方式的设计也是问卷设计中的重要问题。
由于问卷调查涉及一些态度问题,应该参考心理测验中关于态度测量的理论和技术。
问卷的设计通常要经过准备、初步设计、试用、修改,最后形成正式使用的问卷。
（3）问卷法的实施
问卷法的实施包括:
选择样本、分发问卷、回收问卷及分析处理等程序。
问卷实施过程的质量直接影响研究结果。
调查对象的抽样可以是随机抽样或分层抽样,具体采用何种抽样方法应根据研究设计而定。
但是,由于许多因素会影响问卷的回收率及收回的问卷的有效率,在决定样本大小时应予以考虑。
问卷的发送通常有3种方式。
问卷回收之后,需要对问卷逐一审查,分类整理,淘汰不合格的问卷,并进行编号、登记。
然后,就可以根据设计的分析方法进行分析处理。
三、教育实验研究
教育科学中的实验研究是指在专门实验室或教育现场中,创设一定情境,对研究的某些变量人为地控制和操纵,以研究并揭示变量之间的关系（因果的或相关的）,探求教育现象的规律的研究方法。
它是教育科学研究中最主要的研究方法之一。
1.教育实验研究的特点
与观察法、调查法及测验法相比,教育实验研究有以下几个显著特点。
（1）实验研究要创设一定的情景,适当地控制和操纵某些研究变量,可以科学地显示某些教育现象的特征,再现或改变某些教育现象,重复或检验某些研究结果或理论。
实验研究的这种预见性和干预性是它的显著特点。
（2）实验研究的根本目的在于揭示变量之间的因果关系。
研究者通过对变量的控制和操纵,根据获取的资料,分析相应的教育现象的变化,从而提示其间的因果关系。
（3）实验研究有严格的研究设计,包括被试选择、研究手段和工具的选择、实验的程序步骤、数处分析处理方法等,从而获得比较可靠和有效的研究结果,并且可以重复验证。
但是,实验研究设计的高度规范
及实验研究过程也带来一些副作用。
2.教育实验研究的类型
以下简要介绍按实验设计分类的三种主要类型:
前实验设计、真实验设计和准实验设计。
（1）前实验设计
①单组仅进行后测实验。
其格式是:
【实验组】实验处理─→后测
②单组进行前后测实验。
其格式是
【实验组】前测─→实验处理─→后测
③静态组比较设计
为与实验组接受实验处理相对照,设置一个不进行实验处理的控制组。
其格式是:
【实验组】实验处理─→后测
【控制组】─────→后测
（2）真实验设计
真实验设计的基本特征是综合采取随机抽样分派实验组和控制组,对影响内部效度的无关变量采取严格的控制,有效地、系统地操纵自变量。
以下介绍真实验设计中几种最简单的类型。
①后测设计。
其格式是:
【实验组】随机抽样（R1）─→实验处理─→后测
【控制组】随机抽样（R2）───────→后测
②前测、后测设计。
其格式是:
【实验组】随机抽样（R1）─→前测─→实验处理─→后测
【控制组】随机抽样（R2）─→前测───────→后测
（3）准实验设计
准实验设计是介于前实验设计和真实验设计之间的一种实验设计。
它能对一些无关变量加以控制,但不很充分。
它一般无法对被试进行随机抽样分派,但可以设置静态的（可能是不相等的）控制组,并力图通过实验程序的变化来提高实验的有效性。
真实验设计一般需在专门实验室条件下进用。
①不相等控制组前、后测设计
这种设计设置了控制组,但控制组与实验组不是通过随机抽样分派,可能是不相等的。
其格式是:
【实验组】前测─→实验处理──→后测
【控制组】前测────────→后测
②时间序列设计
【实验组】一系列前测─→实验处理─→一系列后测
又如,设置不相等控制组,
【实验组】一系列前测─→实验处理─→一系列后测
【控制组】一系列前测───────→一系列后测
第三节研究报告和学术论文的撰写
撰写研究报告或学术论文是研究过程的重要环节,也是完成一项研究的成果和标志。
一、撰写研究报告的意义
研究报告是描述一项科学研究的结果或进展,一项技术研制的结果和评价,或是论述某项科学问题的现状和发展的文件。
学术论文是某一学术课题在理论或实验观察上具有新的科学成果、创新见解的科学记录;或是某种已知的原理应用于实际中取得新进展的科学总结。
用以提供学术会议交流或在学术期刊上发表,或作为其他用途的书面文件。
撰写研究报告和学术论文具有重要意义和作用。
二、撰写研究报告的程序
撰写研究报告和学术论文的程序、方法,由于课题类型及研究者本人和环境条件的不同,也各不相同。
一般包括以下程序:
1.确定研究报告的类型
2.拟定提纲
3.写出初稿
4.修改定稿
5.研究报告的自我评价
三、研究报告和学术论文的编写格式见附录
附录一:
与物理教学有关的杂志名称、主办单位与邮政编码
附录二:
物理课堂教学行为案例分析
【附】“电场”一章复习课课堂教学实录（按教学事件发生的先后顺序）
附录三:
物理学习兴趣量表的设计与试测
以上见附录
第四节物理教育研究发展前景
一、物理教育研究发展概观
在我国,从总体和发展的角度说,从教师职业到教师专业的标准、社会对教师工作的认识以及教师的社会地位也都在不断提高。
然而,现实中的不少教师对
自己所从事的工作的复杂性和意义缺乏真正的理解,这其中的原因是多方面的。
就物理教师来说,原因之一就是对过去近50年来科学教育领域所发生的、对物理教学工作影响深远的发展变化知之甚少。
物理教学研究作为一个独立研究领域还是非常年轻的。
美国著名物理教育家、华盛顿大学物理教育博士生导师麦克德莫特（LillianC.McDermott）教授说:
“把物理学与教作为一门学问来探索研究,还是一个相对较新的领域”。
但是毕竟已迈开了最初的步伐。
更可喜的是已经开始逐渐为物理学界所认可。
世纪之交,时任国际纯粹与应用物理联合会副主席、国际物理教育委员会主席的英国伦敦大学英王学院保罗布莱克（PaulBlack）教授则更具体地说明了这一点:
“在20世纪最后的25年里,物理教育研究的重要性发生了引人注目的变化。
在我国,从整体和发展的角度看,物理教育无论在物理学界还是在整个社会中应该说是受到重视的,物理教育研究的意义也逐渐为越来越多的人们所认识。
特别是作为教育部《面向二十一世纪教育振兴行动计划》启动以来,通过提高教师专业素质的途经从根本上改善教师地位的思路非常明确,这必然导致对结合学科的教育研究的更加迫切和持久的社会需求。
物理教育问题千变万化、研究的热点也不时地转移,但都离不开下面的范围:
研究为什么教,要解决的是物理教育目的问题;研究教什么,要解决的是物理教育内容的问题;研究怎样教,要解决的是物理教育方法的问题;研究怎样评价,要解决的是如何有效地测量物理教育活动达到教育目标的程度。
当人们一般地谈论物理教学的时候,只要有过一定的或教或学物理经历的人都会多多少少有自己的看法,各种有关的书上也都不乏物理教学原则、方法的内容。
自70年代初以来,开始了对物理教育过程及要素的持续、系统的科学探索。
至今已取得不少可作为教学改革实践之科学依据的、富有建设性的成果。
其中特别引人注目的是对学生物理学习过程的深入细致的教育科学研究,从成果的数量、研究过程的科学性和结果的普适性到对教学实践的潜在价值,这都是近30年来物理教育研究最重要、最显著的发展。
对物理学习过程的教育学、心理学研究,使人们对物理学习的本质、对于影响物理学习的诸因素以及学生解决物理问题能力的形成过程有了更深入、更多的研究基础,同时对教学也有了更具指导意义的认识。
归纳起来,以下五个方面的内容是最突出的。
（1）关于物理学习的本质的研究;
（2）关于物理学习与学生认知发展的研究;
（3）关于学生原有知识状态及其对物理学习影响的研究;
（4）关于学生解决物理问题思维过程的研究;
（5）对学生物理学习质量的科学评价的研究。
需要指出的是,即使是在以上的物理教育研究最有进展的领域,研究成果也只是丰富了我们关于学生怎样学习物理、怎样解决物理问题的认识,而并没有给我们开出了一剂解决物理教育诸多问题的灵丹妙药,更没有也不可能给我们构造出一个关于物理学与教的完善的、可以直接套用的模型。
正如前面所指出的,物理教育研究成果要转化为实际的教学效益,还需要做很多扎实的工作,而这样的工作就是教学实践,只有教学实践才是物理教育研究成果扎根的沃土。
任何人想在物理教育研究上取得成功,必须要在这方面做出努力。
在一些比较成熟的学科中,由于研究已经到了比较深入的程度,分工已经比较明确和细致。
而物理教育研究则远远未达到这样的深度,我们也很难脱离物理教育的实践真正将任何一个理论问题研究深透。
因此,一种值得推荐的物理教育研究模式则是与实践紧密联系、滚动式发展的动态结构模式。
二、物理教育研究发展趋势
近年来,我国物理教育研究出现了新的发展趋势。
1.科学素养观
物理教学研究由以往的“应试教育”研究逐渐向“科学素养”研究。
在基础教育课程改革中,高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等3个方面培养学生,为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础;义务教育阶段的物理课程应以提高全体学生的科学素养为主要目标。
物理教学重点将由注重教师的教转到重视学生的学,由注重知识的学习到注重能力培养和情感价值观的熏陶。
这些措施必然为物理教育研究提出了新的、正确的发展方向。
2.研究思路的综合观
当前的物理教育研究已转向科学素养这一热点,而学生的科学素养应是综合的、多元化的。
因此,物理教育研究方法的方向逐渐呈现出综合化的趋势,即运用心理学、教育学、社会学等科学中的基本原理来研究物理教育过程中教师与学生的心理因素、经验因素、知识因素等个人因素和家庭因素、学校因素、社会因素等众多因素与其教与学的行为、结果之间的相互作用,以期全面了解和掌握影响物理教育过程中师生行为的各种因素,从而找出最佳途径来改善物理教育质量。
3.研究的规模化
由于研究内容的日益丰富,研究任务的日益加重,仅靠个别研究人员的力量已很难完成整个研究任务。
研究规模已出现越来越大的趋势。
一般是由数名有关专家做总策划与指导,多名专业研究人员做具体工作,众多班级或学校参与做教
育实验,经过数年甚至更长时间的系统化的研究,才能最终得出比较有普遍意义的研究成果。
这也是现代教育发展的一个必然要求。
4.研究形式的科学化、规范化
随着研究规模的扩大,研究成本的增加,研究的影响也越来越可观。
因此,必须保证研究结果的可靠性与有效性。
而成功的保证,就是进行科学、规范的研究。
由于人力、物力投入上的保证,我国的物理教育研究已愈来愈向科学化方向发展。
既有科学的方法论做指导,又有正确有效的研究方法被采用,研究过程也更加严谨、有序、系统,因而研究结果也更加精确化、客观化、普遍化。
这也是物理教育研究逐渐走向成熟的表现。
5.研究技术手段的现代化
现代科技的飞速发展,为物理教育研究提供了愈来愈先进、有效的技术手段。
录音机、摄像机、闭路电视与计算机等多媒体设备和技术已被大量用于物理教育研究,使研究更加快捷、准确、客观。
6.研究范围的国际化
改革开放的日益深入,使国内物理教育界的有识之士认识到我国物理教育研究水平与发达国家之间的差距。
因此,他们积极地开展起物理比较教育研究,使之成为一个新的研究热点,并已有研究成果陆续问世。
国际互联网的日益普及,更为他们提供了方便、快捷的有利渠道。
他们将国外发达国家成功的物理教育研究成果和理论,以及有关物理教育制度、教材等等介绍到国内,与我国的物理教育情况作比较,取长补短,结合我国的具体国情进行消化、吸收,以此来提高我国的物理教育水平。
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