初中物理探究性学习的实验研究活动设计与实施的研究

结题报告

桓台世纪中学物理组

一、 物理探究性学习提出的背景：

我国基础教育对现行的课程进行大胆的改革，新课程肩负着时代的使命。面对教学改革的实际需要，我们作了认真思考，采用探究式可被认为是课堂教学改革的理想选择。它改了传统以讲授式教学为主，将物理假设为一种可以直接灌输让学生学到的一堆知识，将学生假设为 一种品质良好的容器，学习的过程就是学生吸纳这些真理的过程，教师更多地只是将这些知识理清头绪，尽可能清楚地告诉给学生并使他们能重现。而探究式教学过 程是在教师的启发诱导下，以学生独立自主学习和 合作讨论为前提，以现行教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑尝试活动，将自己所学知识应用于解决实际问题的一种教学形式。探究性课堂教学特别重视开发学生的智力，发展学生的创造性思维，培养自学能力，力图通过自我探究引导学生学会学习和掌握物理方法，为终身学习和工作奠定基础。

纵观科学的发展，任何一个科学的发现都离不开科学家对自然现象的质疑，离不开科学家对自然现象的辛勤的探索；任何一个技术上的创新也都是劳动者对生产实践的探究和再创造的结果。德国文化教育家斯普郎格说：“教育的最终目的不是传授已有的东西，而是把人的创造力诱导出来，将生命的价值感唤醒。”《物理课程标准》明确提出：“提高全体学生的科学素养”，这已成为当前教育的主旨。学生只有处于主动积极状态，经过认真的观察、实践、思考，才能体会物理现象中蕴含的规律，产生探究物理世界的兴趣，理解所学的物理知识获得相应的能力。物理探究性学习，就是让学生充分参与教学全过程，在动口、动手、动脑的探究活动中发现问题，解决问题，实现教学的目的。

在学校全面落实课程开设的大氛围下，我们物理组积极挖掘课程资源，出发点就是是对学生实施素质教育，为顺利实施课程改革作好充分准备和打下良好的基础，改变初中物理教学中传统的讲授式、传输式的教学方法和学生被动接受知识的学习方式，建立一种学生主动获取知识和应用知识解决实际问题的学习方式，从而培养学生的科学素养、创新精神和实践能力，为学生全面发展和终身发展奠定基础。

我校物理教研组在引导学生探究性学习方面已有起色。教师在教学过程中注重学生探究学习能力的培养，经过一段时间的探索，已经取得了一定的成绩。四名学生连续参加了山东省中学生创新实验大赛并取得了优异的成绩。两名教师积极思考，亲自动手自制教具并获淄博市一等奖。连续三年大批学生积极参加淄博市小实验家体验活动，并取得了优异的成绩。但是我们在探索的过程有遇到了很多的困惑和需要解决的问题，希望能在课题实验的过程中对我们解决问题有所帮助。

二、物理探究性学习方式研究目的、意义：

物理在哪里。物理在书本，在实验室，在电子网络，更在我们的实际生活和社会生产 实践中，学习物理与学生生活、生产实践互相联系，将学生生活经历与广阔的社会背景联系 起来，学习内容建构在事实情景之中，学习具有启发性、趣味性、探索性，实现认识与情感 的统一，物理与人文的结合，使学生感受到物理就在我们身边，物理探究无处不在。

物理如何教。传统教学关注学生“知道什么” ，突出教师“教” ，上课大多采用讲授法， 知识被作为一个结果告知学生，强调知识点考核和死记硬背，没有给学生提供自主选择，自 主探究的学习时间和空间， 学生得到了 “鱼” 物理素养不高， ， 学生的观察和实践探究能力差。 现代物理教学更关注学生的“学” ，关注学生怎么才会“渔” ，在让学生自己学会并进而会学 方面下功夫，教学方法提倡采用学生分组探究等实践活动。

物理怎么学。学科的本质决定了物理的学习方法，人类具有探究的天性，探究是物理 学习的有效途径。通过探究实验，让学生在“做中学” ，在探究中学，在探究中建构知识，促 进学生对物理的理解。笔者认为开展初中物理小课题探究活动，以教师提供的或学生自主选 择的小课题进行设计和研究活动，给学生在具体的操作程序和方法上构建一个平台。这样的 探究学习活动，有利于学生掌握物理知识和技能，方法和能力、态度和情感在学生自身人格 中内化，使学生的物理素养得到全面发展。本课题旨在通过物理学科探研性学习方式研究， 改变学生原有单一、被动的学习方式，建立和形成旨在充分调动、发挥学生的自主性和多样 性的学习方式。

该课题“物理探究性学习的实验研究”为提炼出研究性学习教学策略提供丰富的素材和打下扎实的基础。该课题的研究意义主要有：

1)能够改变学生的学习方式，有利于学生形成终身学习的意识和能力。要改变传统的传授式的教学和学生被动学习的方式，就必须要建立一套有效的操作性强的教学和学习方式来改变这种状况。本课题的研究使在中学物理教学中实施素质教育得到更好的落实，充

分体现在物理课堂教学中素质教育的理念，使获得基础知识与基本技能的过程同时成学会学习和形成正确的价值观的过程，对改变学生的学习方式，培养学生的探究能力，培养创新精神和实践能力，使学生终身受益，有非常好的作用。

2)《基础教育课程改革纲要》指出“要实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式的变革”；还指出“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状”。《全日制义务教育物理课程标准》指出“倡导以科学探究为主的多样化的学习方式，旨在转变学生的学习方式，使学生积极主动地获取知识，激发学习兴趣，培养创新和实践能力”，并“将科学探究作为课程改革的突破口”。课程改革对改变学生学习方式，提出了明确要求，可以看出课程改革的要求同该课题研究的目标和内容是一致的，我校物理组早在20xx年9月开始进入课程改革实验，在研究性学习方面已经具备科研的基础，我们希望通过该课题研究为实施课程改革和落实打下良好的基础。

3)进行该课题研究尽快的转变教师的教学方式和教学观念，我们通过对目前教师的教学和学生学习的现状进行调查中发现，“应试教育”仍有很大的市场，课堂上教师教学方法的主流还是以传授知识为主，在教学观念和教学方法上都存在很多需要解决的问题。通过课题研究，能够解决当前物理课堂教学中存在的弊端，会促进教师教学观念的转变，改变教师教学方法和学生学习方式，使学生得到全面发展。

4)课题研究的过程对研究者来讲是学习、认识和提高的过程。教育科研是培养创新人才、培养研究型教师的重要途径，课题研究是提高教师素质的最佳切入点。通过课题研究，会提高教师的理论修养，锻炼教师队伍，提高教师的业务素质，使一批教师迅速成长起来，成为教学的中坚力量，使他们由经验型教师向研究型教师转化。

5)通过课题研究，带领学生走进科学研究的殿堂，让学生体会进行研究的具体做法，培养研究型的学生，为以后学生的创新能力、研究能力打下良好的思想基础和必要的技术基础。

三、研究现状及存在的问题

提出在学校科学教育中要用探究方法，最早是杜威（于19xx年）。明确把“探究学习”作为一种重要教学方式的则是20世纪60年代的事情，其倡导者是美国生物学家、课程专家、芝加哥大学教授施瓦布，他提出了“作为探究的理科教学”的观念，极力主张要积极地引导学生像科学家那样对世界进行探究，强调科学概念、科学方法、科学态度三者的综

合和对科学研究过程的理解。此后，英美等国先后涌现出了几种著名的探究教学模式，例如：施瓦布的生物科学探究模式、马希尔斯和考克斯的社会探究模式、学习环模式等等。但是未见有关将探究式教学方法应用于实验教学的报道。

20世纪末，国内教材进行了改革，就“培养学生探究素养”的角度而言，教材改革的主要特征是：将“验证性实验”改为“探究性实验”。教材的改革牵动了教学模式的改革，于是相继出现一些“培养学生探究素养”的新型教学模式。探究式教学正日益受到关注，越来越多的有识之士也积极投入到了生物探究性实验研究的实践中。他们或者就教材中的某一个实验进行探究性实验教学的尝试，或者尝试在课堂有关知识教学的基础上进行拓展性的探究性实验教学。这些方式都可以让学生对科学探究有一定的了解，然而对学生科学探究能力的培养而言则缺乏系统性和持久性。

四、课题研究内容

1. 在教师指导下，创设问题情境，提出学科课程中值得研究的问题。

2. 学生通过自主学习获取有关知识与信息。

3. 引导学生通过对问题的分析、讨论、探求，对学科知识的延伸与提升、重组与综合、推论与证实，探索出解决问题的方案和思路。

4. 引导学生归纳总结，提出科学结论，形成完善的认知结构，这一过程既是问题的解决过程，又是知识学习的整合过程。

5. 运用所获得的新知解决新情境问题，以实现知识的迁移，进一步深化对知识的理解。

五、物理探究性学习的研究过程

1. 准备阶段（2011.9～2011.9）：

本阶段主要有以下几方面的工作：

1) 选定课题，组建课题小组，明确分工；并建立和健全学习交流制度初步制定课题

实施方案。王爱华老师负责具体工作的分工安排和落实。实验小组组长由王爱华老师担任，主要负责课题理论研究，制订方案等。任瑞红老师负责，主要任务是做出详实的中期报告、实验总结。实验小组的其他成员还有田亮国、付涛、金宗

涛、孙吉涛、崔佃波、伊晓丽、巩会洁、陈龙老师，主要负责应用研究，资料的搜集和整理等。

2）填写课题申请书，申报立项。

3）组织小组成员进行相关资料的理论性学习，提高对研究性学习的认识。

4）在理论学习的基础上，老师在平时上课和物理课外活动中的探究性学习进行收集

整理。

2. 实施阶段（2011.10～2012.10）：

本阶段主要有以下几方面的工作：

1）按照课题的方案，全面启动课题的研究，并提出阶段性目标。

2）通过行动研究法和验证法， 开观摩课、建立案例和个案。各位教师之间相互听课

交流，总结物理探究学习的基本思路，培养好学生的物理探究学习兴趣，锻炼学生探究学习的能力。

3）通过文献资料法、调查研究法等方法进行收集资料确定具体的探究内容，并制定科学、合理探究过程和方法。

4）在进行了一段时间的实践之后，每位教师都有自己的心得体会和收获，因此每半个学期进行一次期中总结交流会，说出自己的想法。

5）根据中期小结，修正、调整工作计划和方案，对各部分提出一些新的任务。在中期小结后，根据各位教师的实际情况，在将工作进一步具体化，这个阶段应该是学生学习创新的阶段和总结阶段，因此必须有目的性和针对性。

6）根据修正和调整的方案，针对新的任务，再进行研究。

本阶段的主要负责人:王爱华、任瑞红

3.总结阶段（2012.10～2012.12）：反思总结，写出总结报告，迎接上级鉴定验收

本阶段主要有以下几个方面的工作：

1）完成结题报告，申请结题。

2）汇集探究学习的课堂录像。

3）集汇编学生作品。

4）全面展示课题成果

本阶段负责人：任瑞红

六、课题研究方法和措施

本课题主要的研究方法：

问卷调查法：制订调查量表(如：教师对物理探究学习教学价值的认识，学生对物理问题探究性学习的态度，学生所具备的基本知识和基本技能等)，通过调查全面了解物理实验教学的现状；

行动研究法：本课题研究与课堂教学紧密结合，是在教学中和对教学的研究，为了使研究工作有效实施，确定行动研究法为本课题的主要研究方法。具体做法是：组织实验班实验，通过实验班与对照班的比较，总结经验，优化实验方案。

理论研究法：在实验的基础上，进行理论探讨，探索探究性实验的设计、教学的途径和方法，从理论上对课题成果加以论证，形成探究性实验教学的基本原则。

总结研究法：教师通过学习、实验、总结教学实践中的成功经验，撰写报告论文。 保障措施：

1.学校条件：我校是一所国办寄宿制中学，是省级示范学校。自19xx年创办以来，在教育教学及教育管理方面取得了令人瞩目的成绩。学校教研教改工作有专门的分管领导负责指导，为我们的课题实验提供了理论指导和实践帮助。

2.学校领导鼎力支持、直接参与是本课题顺利实施的前提和保证；

3.课题组教师的团结协作、开拓进取的精神和较强的科研能力、较高的专业素质是本课题实施的动力源泉；

4.学生的浓厚学习兴趣和家长的理解支持是本课题实施的助推器；

5.学校经济支持是本课题实施的物质保障

七、成果

1、物理探究性学习的基本程序

通常认为，物理探究学习过程包括提出问题、猜想假设、制定计划和设计实验、进行实验、收集证据、分析和论证、交流与合作七大部分组成，实施时主要有五个步骤：

1）确定实验题目

教师确定实验题目时要明确实验的目的和要求，明确评价标准。在选用实验材料、操作步骤等细节方面或做一些要求，或不做要求，让学生在相对自由的范围里进行实验。或

由学生自定题目，或由老师指定题目，无论教师指定题目还是学生自定题目都必须明确实验的目的和任务。

2）提出相关假设

假设是对实验结果的预测。它是建立在观察和以往知识、经验的基础上的，与毫无根据的臆测不同，它是可以被检验的。教师鼓励学生大胆设想、积极思考、相互交流，不要怕犯错误。

3）设计实验

根据实验目的和要求来设计实验内容和步骤。学生自己选材、确定步骤，对可能出现的各种问题进行预测，论证实验的可行性，通过实验检验假设是否成立。

4）完成实验

由学生独立操作完成实验，观察实验现象，测量记录实验数据。

5）得出结论

教师引导学生总结实验，明确实验的结论，并通过文字描述、数字表格、示意图、曲线图等方式来完成实验报告。

2、学生的探究案例：

3、在连续三届举行的山东省中学生创新实验大赛中，我校学生都取得了优异成绩，下面是在20xx年获得一等奖的两个三个创新实验成果展示。

4、师生其他成果：

1）、教师论文：（略）

2）、学生论文

3）、省创新实验大赛成绩（略

4）、课堂录像：（略）

5）学生创新参赛实验录像（略）

6）、教师获奖证书（略）

八、探究性实验教学值得注意的问题

1.探究性学习中的学生有许多不可控因素影响着实验。

2.外显程度较高的物理探究性学习能力特征容易被观察到，但外显程度较低的物理探究性学习能力特质则不易掌握。

3、实验中的教师由于条件限制和各自的能力水平，对学生的了解和施评难免有一定的主观性。我们希望在今后的实验过程中，总结经验，编制一套更能体现该评价指标、可量化、 可操作的试题，更科学地让学生对其物理探究性学习能力进行自评，然后将教师的评定与学 生自评相结合，得出更为合理的指标体系。

九、课题研究存在的主要问题

在课题研究的过程中发现的主要问题

1、研究行为的理论性不明确，缺乏理论指导。

2、素材搜集不及时，过后无法弥补与研究。如：执教的研究课没有及时录制。

3、实验中存在的问题没有及时的整理记录

4、教师的实验反思总结工作做得不够。

5、缺乏与学生的沟通和交流

6、一堂优质高效的科学探究课需要时间作保障，往往40分钟的课堂上，注重了实验探究，就顾及不到学生对知识规律的应用与理解。

7、学生的科学素养和实验探究能力需要在一个较宽松和有序的环境中培养，教师在实施的过程中，有期望马上见效的欲望，在这种意识的支配下，形成了急功近利的思想，反而影响了课题实验的实施与进一步改进。

十、本课题研究过程中我们思考的问题

1、对于教师自身素质问题的思考

在探究性学习中教师的作用发生了较大的变化，教师应从知识的权威者变为学生探究的参与者、学习者与合作者，从知识的传递者变为学习的促进者、组织者和指导者、策划者、研究者，教师应从思想观念、知识结构、工作方式和行为等方面挑战自己、改变自己、充实自己和完善自己。

2、对于课时问题的思考

课堂教学中学生活动较多时，往往会感到课时不够。教学中对实验内容恰当选择，另外将实验室对学生开放，利用学生的课余时间引导学生进行实验探究，并将课外探究出现的问题和结果带入课堂进行讨论，这是解决课时问题的较好办法。

3、对于教材中实验方法的思考

教材中实验方法的阐述比较少，教师实施实验方法的训练有一定的困难，学生对实验方法也没有系统的认识。若能在教材中更多融入实验方法，学生可以系统了解科学实验的基本方法，又可以在具体实验学习中得到运用、巩固，教师在教学中也有据可依。为了结合具体实验项目、更好对学生进行科学实验方法教育，通过实践，建议在教材编写和教学过程中，对实验材料不做过死的规定，为学生结合当地实际选择实验材料留有余地；在方法步骤方面注意体现控制实验条件、设置对照等方法，并注意规范化引导；在实验指导中提出有关科学方法的讨论题，引导学生更好地理解和运用实验中所蕴含的科学研究方法。

4、对于非实验性教学内容的思考

有关非实验性教学内容，其课题探究性学习可以以小组活动为主要形式，并做到个人独立学习（如资料的收集），小组合作探究，全班共同研讨相结合。这种学习的组织形式强调组内合作、组际竞争、资源共享，因而能有效地强化学习中的人际互动，在表达和交流过程中提高全体学生的参与。

5、对于制约性条件的思考

探究性学习更适合于小班授课和开展小组讨论，目前的班级教学规模难以使每个学生都参与到探究学习的全部过程。

探究性学习更适合于那些通过概念同化途径获得的知识，尚不能使用于各种类型的学习课题。

探究学习的教学活动更注重知识的形成过程，难以使学生获得比较系统的学科基础知识。 此外，探究教学还需要比较充足的教学设备，这在基础薄弱学校很难做到。

总之，探究式教学给学生带来的是无比的财富，它教会了学生如何去观察、如何去思考、提出问题、解释、合作交流、如何去解决问题等各方面能力。探究教学中，创设了多元、动态、开放的课堂环境，让学生主动学习，有利于唤醒、发掘和提升学生的潜能，促进学生的自主发展，有利于形成现代人的终身需要及全面发展所应具有的综合素养，促进学生认知、情感、态度、价值观和技能等方面的和谐发展，促进学生的全面发展，促进学生的可持续发展。

然而探究教学不是唯一的物理教学模式，在初中物理教学中，不是所有的学习领域都必须用探究式方式来进行，不要把探究教学与其他教学方式和策略完全对立起来，而应互相配合，灵活运用。同时，进行探究教学前老师考虑周到、准备充分，多与校内外同年级、同专业老师交流，群策群力，同时教师不断反思、不断学习、不断地研究探究式教学，把握教学规律，创造更新形式、更新方法，这样才能不断完善探究教学，才能收到更好教学效果。