1、分类号：教育硕士专业学位论文题 目： 新课标教材高中物理实验的教学研究T i t l e：Research on Physics experimentation Teaching of the new curriculum criteria instructional materials in Senior school 学科、专业： 学科教育（物理） 研究方向： 物理教育 作者姓名： 刘建政 导师及职称： 王行翔 教授 论文提交日期： 2006年11月 授予学位日期： 二六年十一月新课标教材高中物理实验的教学研究刘建政安徽师范大学硕士学位论文二六年十一月本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符
2、合安徽师范大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：主席：（工作单位、职称）委员：导师：目 录中文摘要.1英文摘要.2前言.4第1章 新课标教材和现行教材中实验的对比分析 .81.1 中学物理实验教学现状 .81.2 新课标教材和现行教材中实验的对比分析.91.3 新课标与现行大纲对高中物理实验能力的要求对比分析.13第2章 物理探究性实验教学的理论研究 .17 2.1建构主义理论的学习观.17 2.2 建构主义理论的教学观.18第3章 新课标教材物理实验教学改革的方向 .193.1 由验证性实验向探究性实验的方向转变.193.2 通过实验促进教与学方式的转变.203.3 信息技术与物理实验的
3、整合.213.3.1 体现在用计算机技术处理物理实验数据上 .223.3.2 Dislab实验.233.4倡导用身边的日常用品做实验 .24第4章 对三种版本新课标教材4个实验比较研究及教学实践 .274. 1 三种版本的新课标教材关于实验的安排的特色与不足之处 .274.1.1 人教版新课标教材关于实验的安排.274.1.2 沪科教版新课标教材关于实验的安排.284.1.3 鲁科版新课标教材关于实验的安排.284. 2 新课标教材物理实验教学的实践.294.2.1 实验探究：探究求合力的方法.29 4.2.2 实验探究：探究恒力做功与物体动能变化的关系.304.2.3用圆锥摆粗略验证向心力的
4、表达式 .324.2.4探究平抛运动的规律.324.3 具体实施探究性实验教学的过程 .34以探究加速度与力、质量的关系的实验为例（见附录2）第5章 高中物理探究性实验教学的评价 .35 5.1 实验评价的依据.355.2 实验评价的目的、意义.355.3 实验评价的原则 .355.4实验评价的内容、方式 .36第6章 实施新课标教材物理实验教学的实践与总结 .416.1 正确处理接受性学习与探究性学习之间的关系.416.2 正确处理探究性学习与课时少之间的关系.426.3 设计探究性实验时应考虑的几个问题.436.4 充分利用好几种版本的教材.446.5 实施新教材物理实验的结果与分析.44
5、本研究的结论及需要讨论的问题.48参考文献: .49附录1: 问卷调查一 .51附录2: 问卷调查二 .52附录3：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 .54附录4：探究加速度与力、质量的关系 .57附录5：本人在读期间发表科研论文、论著及获奖情况一览表 .64致谢 .65新课标教材高中物理实验的教学研究摘 要物理学是以实验为基础的科学，物理教学必须以实验为基础。物理课程标准指出：“实验是物理课程改革的重要环节”，把“科学探究及物理实验能力要求”作为内容标准的三大部分之一，把物理实验的要求提升到科学探究的层次。但由于新课程改革还处于起步阶段，在教育观念、实验内容、教学方法等方面还存在很多问题
6、和困难，因此对物理实验的研究具有重要意义。在前人研究的基础上，本课题研究了物理课程标准、三种版本的新课标教材（人教版、沪科教版、鲁科版）的物理实验部分，并与现行的教材和教学大纲进行了对比研究，把研究结果贯彻到教学实践中。研究结果表明：（1）新教材物理实验教学改革的四个方向：即由验证性实验向探究性实验的转变，通过实验促进教与学的方式的转变，信息技术与物理实验的整合，倡导用身边的日常用品做实验。（2）三种版本教材实验部分各有特色和不足之处，为高中物理教材实验部分的进一步完善提供有价值的资料，并对三种版本的四个特色实验进行重点研究。在教学过程中，我参考不同版本的教材进行实验教学，取长补短。本研究还给
7、出了两个探究实验教学案例（即探究加速度与力、质量的关系，探究变压器电压与线圈匝数的关系），详细说明了探究实验教学的具体实施过程。（3）评价改革也是课程改革很重要的组成部分，本课题对探究性物理实验评价进行了初步研究。问卷调查（高一两个班100人）显示，新课程物理实验教学的实施，提高了学生的科学探究能力、培养了学生的学习兴趣、促进了学习方式的改变等。对新课程三维课程目标的落实发挥了重要作用。对实施新课程物理实验教学进行了总结，为新课程改革的进一步实施提供有价值的参考资料。关键词：物理课程标准 新课标教材 实验教学改革 实验探究 实验评价 Research on Physics experiment
8、ation Teaching of the new curriculum criteria instructional materials in Senior schoolAbstractPhysics is a subject which is based on experimentation, so physics teaching must based on experimentation. The new physics curriculum criteria points out that the experimentation is a key link in new physic
9、s curriculum reform. “science Inquiry and ability requirement for physics experimentation”, should be stood side by side as three major parts of content standards. Promoting the requirement for physics experimentation to inquiry indicates that physics experimentation plays a very important role in t
10、his new curriculum criteria reform. However, the new curriculum criteria reform has just begun, many problems and difficulties exist inevitably in some aspects such as education concepts, experimentation contents , teaching methods and so on. Therefore, the studies in physics experimentation is of g
11、reat significance.On the basis of the former studies, this subject has studied experimental parts in curriculum criteria and three editions of instructional materials, and have compared it with instructional materials and syllabus. The study shows:（1）Four orientations of experimental teaching reform
12、: transform from testified experimentation to inquiry experimentation; changing the way of teaching and learning by experimentation; integrating information technology with experimentation; initiating to do experiments using everyday appliance at hand.（2）Each edition has its advantages and disadvant
13、ages, and provides valuable suggestions to perfect the experimental part of instructional materials. Besides, four characteristics in three editions have been studied emphatically. During the process of teaching, these four editions of instructional materials have been referred to and compared. More
14、over, this study also provides teaching cases about inquiry, illustrating in detail how to carry out the process of experimental teaching.（3）Assessment reform is also component part of curriculum criteria reform. This subject has done an initial research on inquiry experimentation assessment.The que
15、stionnaire shows that the students abilities to inquire have improved, and interests have been cultivated as well as the learning methods have changed owing to carrying out physics experimentation teaching. And it also plays an important role in carrying out three-dimensional curriculum aim.This sub
16、ject have summarized the physics experimentation teaching, and provides valuable reference for further reform about new curriculum.Key words: physics curriculum criteria, new physics curriculum criteria instructional materials, experimentation teaching reform, experimentation inquiry, experimentatio
17、n assessment前 言 一研究背景1新课程改革的需要普通高中物理课程标准指出：实验是物理课程改革的重要环节，是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径，也是物理课程改革的重要资源1。新课标对高中物理实验的要求有很大的变化，新课标教材中物理实验的内容、数量、呈现方式等也都有很大的变化。如何落实三维课程目标，如何发挥物理实验在落实课程目标中的重要作用，是摆在我们面前的一项很重要的任务。在当前的高中物理实验教学中，仍然相当普遍存在这样一种教学模式：“教师的讲授（做少量的演示实验）+大量的练习”。实验是极其薄弱的环节，大量存在口头讲实验，黑板上画实验的现象。即使做实验，也是教师用大量的
18、时间讲实验原理、步骤、仪器的选取等细节，学生“按方抓药”，只起到操作、记录实验数据的作用，学生丧失了最可贵的积极探索精神。而且教材上的演示实验只是为了引入概念，学生分组实验多为验证性实验。实验的教育功能远没有得到充分发挥，大量存在这种重理论轻实验、重知识轻过程、重模仿轻创造的现象。 新一轮基础教育改革把高中物理课程定位于进一步提高学生的科学素养，从三维目标培养学生，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。在课程实施上，高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识和技能，培养科学探究能力，使其逐渐形成科学态
19、度和科学精神。实验是物理课程改革的重要环节，实验教学是落实课程目标，培养科学探究能力，全面提高学生科学素养的重要途径。 在新课标中，把科学探究和物理实验能力要求作为内容标准的一个独立的主题，实际上是加强了实验教学，可以看出物理实验占有非常重要的地位。在实验内容的安排上体现在：首先，把实验与其他内容紧密结合在一起，直接融入了实验探究，不再另外规定学生实验，强调学生亲自动手做实验；其次，在实验探究中，没有对实验的具体做法、使用的器材等做出明确的规定，对同一个实验可以选择不同的实验设计方案，这实际上提高了对物理实验的要求，使师生更注重实验中的科学思想和科学方法，更注重学生科学探究能力的培养。强调通过
20、实验探究提高学生的科学素养，已成为本次基础教育物理课程改革的一个重要标志。因此对新课标教材物理实验的研究具有重要的理论意义和实践价值。2国内研究概况：在国内，近几年有不少物理教师在尝试中学实验教学的改革，但对物理实验教学的研究多是实验技能的培养，实验原理、方法的改进，实验对学生学习物理兴趣的培养等方面，对探究性实验教学和科学探究能力培养的研究较少。如：邢红军在高中物理探索性实验教育目标的理论与实践研究一文中把目标放在学生参与实验探究过程中的行为范畴方面，发展学生对实验和实验探究的兴趣，他提出把实验探究作为思想方法。吴江滨在数字时代课程标准理念下的物理实验教学模式中指出在课程标准理念下，应在演示
21、实验中重视学生的参与；在学生分组实验中，要尽量采用探究式的实验方式；在“随堂实验”要注入较多的探究式内容；在小实验或课外实验中，则更多地鼓励学生利用身边器材、废旧材料做实验。并指出信息技术与课程标准理念的结合将开创崭新的物理实验教学体系。2他们的研究还存在许多不足，没有提出实施新课程实验教学的理论指导与可操作的实践经验。由于新课标教材没有推广，当前许多中学物理教师对如何实施新课标教材的实验还处于模糊阶段，所以对新课标物理实验的系统研究具有重要的理论和实践价值。3国外研究概况：在国外，探究式教学在西方国家有较长的研究历史，美国著名教育家施瓦布从教学方法的侧面，展开他的探究学习理论，提出了生物科学
22、探究模式。他认为：如果学生想要了解科学研究方法，还有什么方式比自己积极参与的过程更好呢？3他的观点启示教师应该以探究的方式将科学呈现给学生，学生也应该以探究的方式学习科学知识。萨其曼通过观察、分析科学家的创造性探索活动之后，结合教学法的因素概括出探究训练模式。他强调必须培养探究的能力，不是靠教师的讲解，而是要教给他们去发现的方法，就是要让学生树立假设的方法，通过实验验证假设的方法，解释结果的方法。4加涅强调：儿童要自主地获取知识，就必须有能力。他于1963年发表了题为旨在探究的学习条件为探究学习的实践研究奠定了理论基础。日本教育学者降旗胜信提出如下的理科教学的总体构想，即：在小学阶段，重点放在
23、获得概念和知识所必须的探究能力和态度上，随着年级的递升，重点转移到科学概念的形成上，这样能力和态度的培养必须先行。在高中阶段，用小学、初中培养出来的探究能力、态度和基本的科学概念，获得更高级的科学概念。在20世纪50年代开始的第一次国际科学课程改革浪潮中，探究作为一种教学方式，已越来越被许多人接受，并且体现在以后的课程改革和教学中。如著名的PSSC教材中写道：“物理学呈现出来的不是干巴巴的事实，从根本上来说，是人类探究物质世界本质的一个连续不断的过程”，这种观点得到了国际物理教育界的普遍认同。华盛顿大学物理教育研究组编写的“探究物理”（Physics by Inquiry）就是一例以实验为基础
24、的单元组成，学生通过深入地研究简单的物质及其相互作用，获得科学过程的直接经验。以探究的方式学习物理是当前国际物理教学的发展趋势。在美国，中学物理教师都很重视实验，教师力图使学生更多地参与演示实验，创造一种探究的气氛，实验渗透到了物理学习的全过程。他们认识到，实验教学比起直接讲述来，确实要花费更多的时间和精力，而且在得到结论方面常常不如直接讲的简洁而明确。但学生从物理实验中所获得的感性认识，探究能力和动手技巧等，不是直接讲授所能给予的。日本1993年公布的高中理科学习指导要领规定物理课程的目标是：对物理事物和现象进行观察、实验，培养物理的探究能力和态度，同时理解基本概念、原理和法则，养成科学的自
25、然观。并指出：“培养物理的探究能力和态度”就是从自然的事物和现象中发现问题，通过以观察和实验为中心的探究活动，探索应用科学方法解决问题的探究过程，在这样的探究过程中学会科学的方法，培养科学的思考力和态度。日本高中物理教育有两个主要特点：一是重视学生对自然科学的兴趣、关心和探究。二是重视培养学生的科学素质和探究物理的能力。由此可以看出日本的物理教育重视探究式的和发现式的学习。5综合各国物理课程改革，都非常重视科学探究能力的培养，而实验在培养学生的探究能力方面具有非常重要的作用。在教学方法上，探究性实验教学已成为当前中学物理实验教学改革的方向；在实验的内容上，应该注入更多的探究性实验内容。在新课标
26、教材中，物理实验的内容、形式、目标、要求等都发生了很大的变化。在当前基础教育改革的背景下，对新课标教材实验研究，具有非常重要的意义。二课题研究的目的和意义在我国的物理课程改革中，实验的改革是一个新的研究课题。本研究课题通过对物理课程标准和三套新课标物理教材（人教版、沪科教版和鲁科版）实验内容的研究，结合一年的教学实践，达到以下目的：1. 通过对现行教学大纲和新课程标准对物理实验的要求的对比，总结出新课标对高中物理实验的要求有哪些变化。2. 比较这三套教材实验内容部分编写的成功之处和不足之处，以及实践过程存在的问题，给今后的实验教学和教材编写专家们提供参考。3. 结合教学实践，给出实验教学的具体
27、实施过程。4. 初步研究实验探究能力评价的改革。5. 通过问卷调查，了解探究性实验对学生科学探究能力的培养和三维课程目标的落实情况。通过本课题的研究，为更好地落实课程目标，为新课程进一步实施和推广，为更好地实施物理实验教学，提供可借鉴的理论和实践指导。三 课题研究的方法和研究成果1. 课题研究的方法本课题采用比较法、教育调查法等，结合教育实践进行研究。2. 课题研究的成果本课题在调查研究和教学实践的基础上，从理论和实践两个方面对新课标教材（必修1、2，选修3-1）的物理实验部分进行了研究，总结了新课标与现行教学大纲对学生实验能力要求的比较，新课标教材物理实验教学改革的方向，三套新课标教材物理实
28、验部分的比较，以及对学生实验能力的评价，对新教材物理实验的反思与实践。为新课程物理实验的实施提供了理论和实践依据。第1章 新课标教材和现行教材中实验的对比分析1.1 中学物理实验教学现状1.1.1 学生实验现状调查为了准确了解本校高一新生物理实验意识、实验态度和实验能力的现状，更有效地贯彻新课程理念，落实三维课程目标，为了更好地开展新课标教材的物理实验教学，我对本校高一年级学生进行了问卷调查。(1) 调查目的通过调查了解初中阶段学生的物理实验情况，以便更好地开展新课标教材的实验教学，更有效地贯彻新课程理念，落实三维课程目标。(2) 调查方法 问卷调查法(3) 调查对象 为了能与新教材的实施同步
29、进行，调查对象选择我所教的江苏省怀仁中学高一3个班的150名学生（其中两个是平行实验班，一个是普通班），实验班的学生基础较好。 (4) 调查结果（问卷调查见附录1） 表1 ：问卷调查结果1.你对物理实验感兴趣的程度感兴趣135人（90.0%）一般10人（6.7%）不感兴趣5人（3.3%）2.你认为物理实验重要吗？重要116人（77.3%）一般25人（16.7%）不重要9人（6.0%）3.你认为实验过程是否重要？重要62人（41.3%）一般70人（46.7%）不重要18人12.0%）4.你认为实验对学习物理有帮助90人（60.0%）一般45人（30.0%）难说有帮助15人（10.0%）5.做实验之前,你希望老师详尽地讲解实验
