研究性学习与中学物理实验教学的整合.docx

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研究性学习与中学物理实验教学的整合

研究性学习与中学物理实验教学的整合

摘要：

    本文首先从目前的实验教学现状入手，分析实验教学中存在的问题，找到研究的主要方向，提出研究性实验教学的适宜模式；其次，本文在改进实验教学模式的基础上，修正研究的步骤和方法，提出实验教学实施的主要过程，并注意学生的反馈信息；最后，本文列举了研究性实验教学的案例来说明研究性实验教学模式的可行性。

关键词：

研究性学习中学物理实验教学创新能力探究能力

Theconformityofresearchingstudyandmiddleschoolphysicsexperimentteaching

Abstract:

Firstofall,weshouldstudyfromthecurrentsituationandanalisetheexistsquestionsofexperimentalteaching.Sowecouldfindthemaindirectionandthesuitableteachingpatternofit.Thesecond,Whilewefindabetterpatternoftheexperimentteaching.Wemustimprovetheresearchstepandmeansofit,AlsosuggestThemainprocessoftheexperimentalteaching.Andpayattentiontostudent'sfeedbackinformation.Finally,thisarticletalksabouttheresearchingexperimentteachingcasetoindicatethefeasibleofreachingexperimentalteaching.methodinitially.

Keywords:

researchingstudyexperimentalteachingofMiddleschoolinnovationabilityexplorationability

目录

绪论··················································3

第一章中学物理实验教学概述···························3

第一节中学物理实验教学的目的及作用·················3

第二节中外物理实验教学的对比研究···················4

第三节中学物理教学改革·····························6

第二章对研究性物理实验教学模式的理解················9

第一节研究性实验教学模式的含义·····················9

第二节研究性实验教学模式的教学策略··················9

第三节研究性边导边实验教学························10

第三章研究性物理实验教学模式的程序及案例············11

致谢·················································14

参考文献·············································15

绪论

研究性学习是目前国际社会比较认同和广泛实施的一种新的学习方式，是知识经济时代的产物，它顺应了素质教育的要求，旨在培养学生的创新能力和实践能力。

物理实验作为物理教学的重要手段，在物理教学中发挥着举足轻重的作用，加强物理实验教学，对于提高物理教学质量有着极其重要的意义。

蕴涵着研究性学思想的物理实验教学更关注学生的参与，注重学生的体验，强调运用所学知识和技能亲自探索“新”规律、发现“新”现象，从而形成善于质疑、乐于探究、勤于动手的学习习惯和人格特征。

根据教育部的初步规划：

2005年秋季，江苏、福建等省份参加普及高中新课程实验，未来几年内，全国普通高中起始年级将分批全部进入新课程。

新课改势在必行，其倡导的“探究学习”和“合作学习”等学习方法将成为主要的学习方法，而研究性学习与中学物理实验教学的整合，是新课改行之有效的措施。

目前我国的中学物理实验教学的情况是：

以老师讲解为主，类型规定，模式僵化，忽略了实验教学的方法论功能和德育功能，学生动手做实验的机会很少，更谈不上探究与发现了。

这样的实验教学往往不能达到教学目的，更扼杀了学生的创造性。

把研究性学习的教育思想与物理实验教学结合起来，让学生以实验为载体开展研究性学习，是实验教学改革的重要途径。

本文在分析了目前我国中学物理实验教学现状，找出存在的问题，结合研究性学习的特点，提出了新的教学模式，并结合具体教学案例进行讲解，希望为新课改的实施以及学生自身综合素质的提高起到一定的促进作用。

第一章中学物理实验教学概述

第一节中学物理实验教学的目的及作用

物理实验是人们根据研究目的，运用科学仪器设备，人为地控制、模拟或纯化某种自然过程，使之按预期的进程发展，同时在尽可能减少干扰的前提下进行观测，以探究物理过程变化规律的一种科学活动。

一、中学物理实验教学的目的

从物理教学大纲涵盖的实验教学目的可以看出，我国物理实验教学的特点是重视通过实验来帮助学生形成科学概念和掌握科学原理、定律等科学知识，加强了实验操作技能的训练，重视对学生的实验能力、观察能力以及科学态度的培养，但是对学生的研究能力、创新能力没有提出具体的目标。

二、物理实验在物理学发展中作用

1、物理实验是建立物理理论的基础

任何物理实验几乎都是根据实验事实建立起来的。

例如：

牛顿力学是在伽利略、笛卡儿和惠更斯等人通过实验研究落体运动、碰撞、单摆以及圆周运动的基础上总结出来的。

可以说，物理学的发展史几乎就是实验物理学的发展史。

2、物理实验是检验物理理论的标准

物理理论是否正确，需要由实验来检验，与实验结果一致的理论将保留，经不起实验验证的理论被抛弃。

3、物理实验能开拓新的研究领域

因为物理实验具有很大的开放性，因此在实验过程中常常会触发实验者的直觉和灵感，可以探索新现象或捕捉偶然现象，进而开拓物理学新的研究领域。

伦琴发现X射线，贝克勒尔发现的放射线等，都将物理学研究引进了崭新的领域。

4、实验是启迪物理思想的源泉

物理实验常常会给物理理论工作以重要的启示，引导物理理论沿着正确的方向发展。

法拉第就是在实验中发现在带电体之间插入电介质会影响带电体之间的电场，导体在磁性物质附近运动可以产生电磁现象，由此他猜测带电体或磁体周围存在某种特殊的状态，进而提出场的观点。

第二节中外物理实验教学的对比研究

一、国内外实验教学目的的比较

（一）我国物理实验教学的教学目的

从物理教学大纲涵盖的实验教学目的可以看出，我国物理实验教学的特点是重视通过实验来帮助学生形成科学概念和掌握科学原理、定律等科学知识，加强了实验操作技能的训练，重视对学生的实验能力、观察能力以及科学态度的培养，但是对学生的研究能力、创新能力没有提出具体的目标。

（二）国外物理实验教学的教学目的

综观美国、英国和日本等国的中学物理实验教学，可发现其特点为：

第一，重视通过实验来对学生进行科学方法教育，尤其是实验方法论教育；第二，加强对实验技能和综合能力的培养，且着重培养学生的研究能力，体现了研究性学习的教育思想；第三，注意培养学生的科学自然观，让学生关注自然，关注社会。

二、国内外中学物理实验教学现状的比较

（一）我国中学物理实验教学的现状

1、重教师演示，轻学生探索。

近年来随着教学改革的深入，我国广大教师对实验教学开展了比较系统的研究，并在改进和开发新实验方面取得了很多成果，但是教学中仍然主要由教师操作演示，而让学生亲自做实验、探索实验规律的机会仍然不多。

2、实验教学类型较为固定规范。

目前我国物理实验教学长期受“演绎型”教育思想的影响，导致实验大多为验证型实验，因此探究性实验普遍不多，这对培养学生的研究能力无疑是个障碍。

3、忽视了实验教学的方法论功能和德育功能。

整个教学过程中忽视了物理实验的思想性及方法论的教育，所以我国学生不仅动手能力差，而且没有得到学习自然科学的基本方法的训练，更没有对科学的探索精神和实事求是的科学态度进行行之有效地培养。

4、实验教学模式比较僵化。

由于受应试教育的影响，教师“包办”了实验，从学生做实验前的讲解到实验后的数据处理，面面俱到，甚至出现了教师在黑板上讲实验的现象。

（二）国外中学物理实验教学的现状

1、学生动手实验的机会多。

在一些发达国家的物理教学中，学生实验的数量和时间普遍较多。

例如英国中学低年级物理教学每节课都有2～3个学生实验，实验课占课时的70～80%，高年级占课时的20～25%。

2、重视探究性实验教学。

发达国家非常重视运用实验探究活动来培养学生的科学探究能力和态度，进行科学方法教育。

英国高级物理教程将实验课题研究正式列为教学计划的一部分，并明确规定了课题研究的内容和任务。

3、注意渗透科技教育。

国外物理实验教学强调科技意识的普及，提高学生对科学技术在社会发展中的地位和作用的认识，强调科学技术与社会之间的联系。

要求学生了解科学知识的实际应用，知道科学技术与社会之间的相互影响和作用，培养学生关注社会并以正确的价值观和方法论来解决科技发展带来的社会问题。

三、国内外中学物理实验教学制度的对比

在哈雷彗星于1985年飞临我们这个星球的时候，美国开始了一项改革科学技术教育的国家计划，这就是举世瞩目的2061计划。

这个计划清清楚楚地表明，美国为了应对21世纪所面临的国际竞争，在十多年以前就已经开始全面地为自己准备富有竞争力的人才了。

美国的“和谐发展的人”，日本的“协调发展的人”等，其核心都是要培养具有创造能力的全面发展的人才。

面对21世纪,我国目前仍以应试教育为主要特征的教育体系显然窘迫万分。

“如果学生在学校里学习的结果,是使自己什么也不会创造,那他的一生将永远是模仿和抄袭”，托尔斯泰这句话不仅强调了培养青少年创造力的重要性,同时也为我们敲起了警钟。

    目前，许多发达国家的中学物理教学已基本采用实验室授课制，其目的是大幅增加教学过程中学生活动量。

而在我国，多少年来实验教学都从属于理论教学，实验教学长期以来被视为理论教学的补充，它仍然受行为主义理论模式的影响，成为 “刺激—反应—强化”的单一模式。

这种以教师为中心的实验教学模式就是在实验中缺乏培养学生创造力的真正原因之所在！

奥苏贝尔指出：

“实验应使学生得以领略到科学方法和科学精神，增进问题解决能力、分析和概括能力，理解科学的本质。

”

第三节研究性学习是物理实验教学改革的突破

传统的物理实验教学大多以“依葫芦画瓢”的形式进行的，这种教学方式往往不能达到实验教学目的，更扼杀了学生的创造性。

把研究性学习的教育思想与物理实验教学结合起来，让学生以实验为载体开展研究性学习，是实验教学改革的重要途径。

一、改革实验教学，突出研究性学习

1、摆正实验教学的地位，增强实验教学的意识。

物理实验教学之所以一直是一个弱项，与设备、条件、师资等都有关系，但最重要的还是大多数人没有充分认识到实验的地位，实验意识不强，所以将教学中许多必要的实验都用讲授代替。

物理教师应该在世界物理教育改革的大背景下，重新审视和深刻认识实验教学的多重功能和实验对培养学生能力、提高科学素质、造就创造性人才等方面的独特意义，树立“以实验为基础”的教学观，改变物理教学中重理论、轻实践，重知识传授、轻能力培养的倾向，构建中学物理实验教学目标新体系。

2、明确实验教学目标，有针对性地进行教学。

教师在进行研究性物理实验教学时，首先要明确知识、能力和非智力因素等方面的培养目标，并详细划分各项目标的层次，以便确定评价标准和因材施教，有针对性地进行研究性物理实验教学。

3、合理选择实验项目，适时充实实验内容。

实验教学应科学地选择实验项目，根据不同的实验类型采取不同的教学方法。

基础性实验侧重培养学生的基本实验技能、思维方法和严谨的求实作风；探究性和设计性实验则侧重于培养学的创造性思维能力、解决实际问题的能力。

教师可加大探究性和制作型实验的比例，渗透科技教育，适当选用一些运用新科技和新手段的实验，以实现实验教学的现代化。

4、突出实验设计思想，重视物理学方法的渗透。

实验教学应把实验设计思想作为知识传承的主要内容，让学生从具体实验中体会创新思想、培养创新意识和开发创新潜能，这才是实验教学的宗旨。

掌握物理学的研究方法是构建个人素质结构的重要条件，也是物理实验教学必须充分体现出来的。

、

5、拓展实验教育功能，进行科学品质教育。

实验教学中有意识地介绍一些物理学史和物理学家的事迹，可以对学生进行科学态度、探索精神和爱国主义的教育，从而丰富学生的思想感情、磨练他们的人格意志、培养严谨的学习态度和树立良好的道德意识。

二、深化实验教学，体现研究性学习的特点

1、发挥主体作用，体现研究性学习的自主性。

放手让学生做好课内实验。

在学生自主实验之前，教师应注意让学生预习实验内容，使学生明确实验目的、原理、方法以及注意事项。

让学生在讨论和合作的基础上独立制定实验方案、分析实验现象、找出主要矛盾，直至最后解决问题、得出结论或总结物理规律。

同时要重视利用说明书，提高学生独立自主实验的能力。

引导学生自主地多做课外实验。

教师应鼓励学生自做小实验、小制作，这样既丰富了学生的课余生活，又有利于非智力品质的培养，激发了学生们的学习兴趣。

同时教师应启发学生理论联系实际，注意观察周围的物理现象。

这样可以使学生更深刻、牢固地掌握知识，更灵活、准确地应用知识，不断发展自主实验的能力。

2、创设问题情景，体现研究性学习的问题性。

爱因斯坦说过：

“对真理的探索比对其占有更加宝贵。

”对于中学物理中的经典实验，应积极创设问题情景，引导学生去追溯物理学家思考研究的源头，引导学生充分展现实验的设计思想。

其次，应优化实验过程。

教师应在实验过程中，使学生看清楚每步出现的实验现象，积极创设问题情景，尽量做到用疑问激励学生去思考，留给学生一定的时间和空间，来调动学生最大限度地参与实验过程。

同时教师应加大实验分析的力度。

在研究性物理实验教学中，教师应以实验现象为依据，努力创设问题情景，启发学生去分析和归纳实验现象。

实验结束后，教师不但要引导学生去分析、总结实验，还要对实验进行恰当的“延伸”，让学生学会“一题多解”，克服思维定势，促进知识的迁移和运用，从而扩大了实验的成果。

3、强化实验意识，体现研究性学习的探究性。

重视预测猜想，培养思维的预见性。

心理学的研究表明，人类通过思维能在头脑中创造出某些没有经历过或现实中尚未发现的事物的形象。

在实验教学中，猜想过程往往是学生思维极其活跃的过程，最容易迅速对问题的答案做出一些合理的推测或猜想。

正如爱因斯坦说：

“想象力比知识更重要……想象力是科学研究中的实在因素”。

鼓励多维思考，培养思维的广阔性。

强调标新立异，培养思维的独创性。

教师可以有目的地选择一些实验问题引导学生根据自己已有的知识、经验和方法，积极探索、大胆猜想以及寻找合理方案设计实验，验证实验。

三、开展拓展性实验教学，延伸研究性学习

拓展性物理实验教学是以中学物理实验为探索起点，从学生的认知结构出发，以原有的实验理论作为切入点，进行拓展，提出新的实验课题，包括新的实验理论和实验设计思想。

例如在学习了“单摆测量重力加速度”的实验之后，教师可以提出：

是否有其它的方法测量重力加速度？

这就是一个实验原理的拓展事例。

当然实验目的、实验条件都是可以拓展的。

拓展性实验教学创设了一种特殊的研究性学习情境，通过对实验的拓展，要求学生在类似于科学家探索的环境下，运用科学研究方法进行实验设计和研究，发现新规律，解决新问题。

这种教学方式注意培养学生的创新意识和运用实验进行探究研究能力，符合现代以培养创新精神为核心的素质教育思想，是实验教学改革行之有效的途径。

第二章研究性物理实验教学模式探讨

第一节研究性实验教学模式的含义

物理实验教学中蕴藏着研究性学习的丰富素材。

进行物理实验教学，就是让学生在提高实验能力的同时学会分析问题和解决问题的科学研究方法，使之学会学习。

在实验教学中蕴藏着大量的科研方法，如模拟法、放大法、类比法、比较法等。

学生掌握了这些科研方法，在以后的研究活动中就有了举一反三的基础。

实验教学通过“学生观察——分析推测——建立模型——实验验证——揭示规律——应用实践”等一系列活动，能使学生主动思考、积极探索，完成新知识体系的建构。

研究性学习实验教学模式是指按照物理学科的特点，以实验为基础，教师精心创造教学条件，使教学活动围绕着实验来进行，并尽可能启发引导学生充分参与、主动探究，使学生通过实践积极主动地分析和解决问题。

其特点是以发展探究思维为目标，以“再发现”为学习方法，强调学生是“发现者”激发学生对学科本身的兴趣。

学生在教师的指导下，像科学家发现真理那样，通过自身的探索、独立学习以及实践活动，揭示规律和掌握基本的科学方法。

实验教学中研究性学习实验教学模式的目标之一是培养学生发现问题和解决问题的能力；目标之二是培养学生研究和探究的能力；目标之三是培养学生学会分享和合作。

第二节研究性实验教学模式的教学策略

一、问题策略----创设问题情境，营造主体发展氛围。

学生的情绪与教学效果有直接关系，研究性学习强调让学生积极参与教学活动，并激发学生浓厚的兴趣，产生强烈的学习动机。

因此实验中教师应充分了解学生的心理，创设问题情境，利用实验现象和相关问题的趣味性去点燃学生探究的激情，使学生尽快进入到好奇、渴望的求知境界，为之营造学生主体发展的氛围。

二、实践策略----优化实验形式，提高主体参与程度。

教师只是学生自我发展的引路人和指导者，只有使每个学生都最大限度地、积极的参与到教学活动中来，才能实现构建学生主体地位的最佳教学效果。

因此，实验教学必须立足于做，以实践为基础，培养学生的实验技能，提高他们的主体参与程度，让学生全员参与、全程参与、全方位参与。

三、创新策略----重视实验探索，培养学生创造力。

创造性是主体发展的最高表现，是研究性学习的最终目标。

通过实验探索，把学生带进科学研究的情境之中，让学生亲身探索知识，创造性解决问题。

经过长期的探索性训练，可以培养他们的创新意识，发展他们的创造才能。

四、发展策略----面向全体学生，实现个性与全面发展。

教师应充分尊重每个学生，肯定他们对实验提出的意见和建议；其次要通过合作实验、独立实验等给学生提供思考、创造和表现的机会；最后相信每个学生都能成功，努力使每个学生都能成为个性丰满和全面发展的人。

第三节研究性边导边实验教学

研究性实验教学模式主要有：

研究性演示实验教学；研究性边导边实验教学；研究性分组实验教学。

其中，研究性边导边实验教学是我们使用频率最高，效果也最显著的一种教学模式，下面我们以它为例来详细探究一下。

一、对研究性边导边实验教学的理解

研究性边导边实验教学是指教师在讲解教材的同时引导学生通过自己动手实验来了解物理现象、理解物理概念和体验探究过程。

通过研究性边导边实验可以把教师引导和学生实验有机地结合起来，这比教师在台上演示，学生在下面观看更有成效，它使学生观察得更清楚、感受得更深刻。

学生通过亲自参与实验过程，控制物理条件，在教师的指导下使某些物理现象、规律经过亲自动手探索出来，这既能使学生对所学知识印象深刻、理解透彻，又能锻炼学生的动手操作能力和探究能力。

二、研究性边导边实验教学的特点。

研究性边导边实验教学能够活跃课堂气氛，调动学生的积极性，提高学习效率，更好地体现以学生为主体的教育思想。

它与演示实验教学相比较，其特点是能让学生手脑并用，增加了实践的机会，提高了学生的参与程度；研究性边导边实验教学与学生实验比较，其特点是能更好地与课堂教学内容结合。

研究性边导边实验教学一般安排在随堂教学中，可以配合课堂教学内容，可作为新课的引入，可用来建立物理概念或得出规律，还可以作复习巩固新课之用，时间也可长可短，灵活机动。

总之，研究性边导边实验教学具有演示实验教学和学生分组实验教学的综合功能，是一举多得的一种教学形式。

第三章研究性物理实验教学模式的程序及案例

一、诱导自学

诱导自学是指在进行教学之前，让学生根据预习提纲对要学习的内容进行有目的的预习，使学生对实验的原理和实验思想有个大体认识，对书中的实验方法有个基本的了解；根据教师布置的学习任务，检验自己对知识的理解程度；还可以思考与书中实验方法不同的实验方法，并设计出具体的实验步骤，以便在实验课中实践。

二、引导探学

教师根据学生的知识经验、能力水平、认知规律等因素，为学生创设鲜明的问题情境，激发探索欲望。

教师还可以引导学生进行实验探索，让学生主动去思考、议论、练习以及研究物理学方法。

]

三、指导活学

指导活学指教师最大限度地挖掘学生潜力，让学生对实验进行更深入、更细致的研究，把学生学到的知识化为能力，并运用所学的研究方法、实验手段解决生活中的实际问题，学以致用。

指导活学不仅培养学生的发散性思维、动手能力和逻辑思维能力，而且能让学生得到学有所用的快乐体验，让他们有更大的兴趣进行探究，从而学会学习。

下面结合一个具体的案例----超重和失重现象的教学，来探讨研究性边导边实验的教学过程。

一、诱导自学

教师：

今天我为大家演示一个非常有趣的实验（手拿一个塑料瓶），这个瓶侧面的底部有一个小孔，我现在把水注进去（边说边做），大家看到了什么现象？

学生：

水流出来了。

教师：

那么大家请接着看，我现在让这个瓶子做自由落体运动（边说边做），大家又看到了什么现象？

（这里为了使实验现象更为明显的措施是：

瓶子里盛放红墨水，在有小孔的一侧一厘米处沿铅直方向放一长直的木板，通过观察木板上有无墨水来判断水是否漏了。

）

学生：

咦？

水怎么不漏了？

教师：

这就是我们今天要研究的关于超重和失重的问题，请大家先预习几分钟，然后我们一起来研究这种运动的规律。

二、引导探学

教师：

测量物体重力的方法有几种？

学生：

（一部分）用弹簧称秤；（一部分）用台称等等。

教师：

（用弹簧把一只砝码悬挂起来，让其保持静止）砝码所受重力的大小是多少？

学生：

略。

教师：

如果我把它放在台称上呢？

学生：

和原来一样。

教师：

如果我让它做匀速运动呢？

（边说边做）

学生：

仍然和原来一样。

教师：

对，我们根据牛顿第二定律，拉力（或支持力）与重力是一对平衡力的关系，它们大小相等，方法相反。

如果我这样做呢（手提弹簧称加速向上运动）？

学生：

示数和原来不同了。

教师：

下面请大家根据现有的仪器，研究一下什么情况下弹簧秤的示数不等于砝码所受重力的大小。

学生实验……

学生：

当弹簧称突然向上运动时，弹簧秤的示数大于物体重力大小的实际值……

教师：

（归纳出超重和失重的概念）哪位同学能用牛顿第二定律来分析一下在弹簧秤突然向上或向下运动时的受力情况？

学生：

弹簧秤突然向上运动时，设其加速度为

，并以向上为正方向。

物体受到向上的拉力和向下的重力，由牛顿第二定律可知：

-

=

所以

=

+

所以

大于

。

教师：

很好。

那么，根据上面的分析，如果体系做自由落体运动，体系的加速度为

，则

-

=

所以

=0。

也就是说，这时弹簧秤已经无法显示出物体的重力大小，我们把这种现象称为完全失重。

下面请大家用两个螺帽再来验证一下。

学生实验：

两个螺帽用细线连接，让其下落。

教师：

细线被拉直了吗？

学生：

没有。

教师：

那说明了什么呢？

学生：

细线没有拉力。

教师：

如果我用弹簧秤替代细线，会有示数吗？

学生：

没有。