加载中…《初中物理实验教学有效性的研究》课题研究报告
(2017-05-31 21:57:50)《初中物理实验教学有效性的研究》课题
“初中物理实验教学有效性的研究”课题从2015年底提出研究申请，2016年4月开题，经过一年多的实践与探索，已初见成效，现将实践研究过程及结果汇报如下：
一、问题的提出
物理学是一门以实验为基础的自然科学，从生活走向物理，从物理走向社会，要学好物理就要做好实验。好的实验能使物理学习变得更直观，更容易理解，学生对物理知识的学习达到事半功倍的效果。
鉴于实验教学的地位和作用， 我们不仅应该重视实验，而且应该在理论教学中认真贯彻以实验为基础的原则。但是应看到，到现在为止，物理实验教学的现状还是不容乐观，实验教学效率低下。
１．教师对“引导学生积极、主动地学习，培养学生独立思考的能力和习惯”的指导思想不够明确，教师在实验教学中一手包办现象严重，学生多数只是机械模仿，缺少动手和动脑的机会，能力得不到相应的提高，考试中实验题得分较低，实验教学的有效性不高。
２．实验教学模式僵化，物理实验教学的基本原则没有得到充分的体现，教学方式呆板。从教学内容到教学方式没有给学生留出足够的发展空间．
３．随着科技的飞速发展， 多媒体进入课堂，使得部分教师过分追求，迷恋多媒体的模拟实验，让学生看看了事，不重视让学生看实物和实际操作，放弃了运用实验的直观教学方法，不能真正促进学生的学习。
由此，本课题提出以物理实验教学为中心的研究，通过研究提高学生、教师的实验素养，切实提高初中物理实验教学的有效性。
二、课题研究目标、任务和研究方法
1、研究目标
掌握新课标的精髓，充分认识物理实验在物理教学中的地位和作用。通过开展多个方面的研究，把在实验教学中取得的点滴成功、发现不足需要改进的地方以案例的形式记录下来。用教育教学的理论加以分析研究，提高我们的理论水平和实践水平，进而提高教学水平，提高有限时间里的教学效益，从而实现物理实验的有效教学。
培养学生正确的实验方法和技能，在主动式的物理实验中获取物理知识，解决学生只参与了被动实验、动手与动脑脱离的顽疾，提高学生的实验能力、实践能力和学习效果。
2、研究内容:
①讲解时如何集中学生的注意力
②如何调控学生的有序实验
③研究、归纳一些演示实验课如何设计效果更好
④课后如何进一步激发学生的探究思维
3、课题研究方法
（1）行动研究法：教师在课堂边教边探究，创设科学探究的模式和途径，学生在课堂边学边探究，在学中逐步建立科学探究的意识，进而发展科学探究的能力，同时获得物理知识。教学中教师帮助学生如何通过对现象的观察，分析出现的问题，如何提出问题，引导学生如何设计或利用实验手段对问题加以探究，如实验中如何控制条件，如何观察记录数据，如何分析归纳得出结论，如何对结论进行验证。边学习，边实践，边总结，边研究，边提高，把研究与实践紧密结合起来；在研究过程中行动，在行动过程中研究，让思想、理论与行动、实践，同生同长，互相促进，使成功的实践与全新的理论相伴相生，一起走向未来。
（2）经验总结法：教育科学的形成和发展是离不开经验要素的支持的，因此，我尽可能地广泛收集整理，分析总结各学校在实践中已有的做法，并结合本校的行动性研究所取得的实践经验，揭示其内在的必然联系和变化的必然趋势，使之上升为理论。
三、研究的措施和方法
1、广泛搜集与本课题有关的资料，进行理论学习，特别是对行动研究法，经验总结法等研究方法的学习，了解本课题研究的相关成果和动态。
2、梳理了初中物理教材，对需要 “强化”的实验探究教学的内容进行了分类。为切实加强物理实验教学，根据新课程标准以及教材的要求，确定有如下实验为学生分组探究实验。在教学中着重让学生经历这些实验的探究过程，训练实验的基本技能，从而掌握相关的物理知识．如：一、观察水的沸腾；二、探究平面镜成像的特点；三、探究光的反射规律；四、探究光的折射特点；五、探究凸透镜成像的规律；六、研究充水玻璃管中气泡的运动；七、用天平测物体的质量；八、探究物体的质量与体积的关系；九、探究影响滑动摩擦力大小的因素；十、探究影响液体内部压强的因素；十一、探究影响物体浮力大小的因素；十二、探究二力平衡条件；十三、探究杠杆平衡条件；十四、探究使用定滑轮和动滑轮的特点；十五、比较不同物质吸热升温的特点；十六、探究串联和并联电路中的电流特点；十七、探究串联和并联电路中的电压特点；十八、学习使用滑动变阻器；十九、探究通过导体中的电流与电压、电阻的关系；二十、测量定值电阻的阻值；二十一、测量小电灯的功率；二十二、安装直流电动机模型。还有演示实验49个。
2、选择了《平面镜成像特点》、《凸透镜成像规律》两个典型的实验课设计出了强化探究性实验教学的方案。
3.开题时，我是按照八年级的教材进行的准备。但是暑假开学后，领导安排我教九年级，课题研究就发生了相应的变化。基于《比热容》、《电路的连接》、《探究串、并联电路的电流特点》、《探究串并联电路的电压特点》、《探究电流与电压、电阻的关系》，《伏安法测电阻》、《测量小灯泡的功率》等实验，从实验器材准备、组织方式、方案优化、实验结果的呈现方式，数据处理方法，做了观察研究，对《内能做功实验》、《焦耳定律》实验中的实验器材进行了改进与创新。同时也对八年级的一些实验进行了研究，设计方案指导八年级教师上课，检验方案的有效性。
4.根据实验计划和进度以及实际需要的安排，我按时组织学生做实验，结合实物和说明书让学生了解各种仪器的用途、使用方法和使用注意事项等，在实验过程中放手让学生根据实验前自己确定所设计实验方案进行实验，并分析实验数据初步得出结论，最后再由教师引导学生对实验数据和实验误差进行分析处理后得出结论。在讲授完一个单元的内容后，学生利用课外活动或自习课等课外时间在规定期限内随时申请到实验室去做自己的探究实验和验证性实验。这样不仅能使学生在实验过程中通过积极动手、动脑、获得直接经验，更有助于学生对已掌握的物理知识的巩固、深化和应用。
5.把教材中的一些演示实验变成了边学边实验的形式。如《电路的连接》、《影响电阻大小的因素》、《用变阻器改变灯泡的亮度》、《焦耳定律》等实验。把部分物理演示实验改为学生探究活动，使学生积极投入到物理课堂学习中来，变被动接受为主动参与，学生通过自主实验探究、观察和思考，认识物理概念和规律，达到了事半功倍的效果。
6．参加各个层次的听课、评课活动，收集积累相关实验教学有效性的成功经验，发现实验教学存在的问题，收集案例，撰写自己针对实验教学常态课时的教学反思，形成材料，并上传到博客．
四、课题研究成效分析
1.合理实验，突破重点，重视学生的课外探究和思维能力、动手能力的培养。在用传统的教育方法完成重力的方向总是竖直向下教学时，学生总是分不清竖直向下和垂直向下。因此我对课本的教学方法进行了调整，本来是演示实验后得出重力的方向是竖直向下的，我的做法是让学生根据学生日常生活的经验进行猜想，学生的猜测结果为竖直向下或垂直向下。然后布置学生课外探究，回家后自制一个重垂线和一个水平仪，想一想它们有什么作用，原理是什么？在现实生活中有哪些方面用到了重垂线？这样做既突破了教学的难点，又培养了学生的动手动脑能力，还让学生在学以致用的同时激发了学生学习物理的兴趣。由此可见，在平时的教学中要改变思想观念，钻研教材，从学生的实际出发，才能使课堂教学实效得到巩固。只有适合学生的教学才是最好的教学，才是最有效的教学。
2.创新实验，让实验操作更有效
对于与实验有关的物理教学，我一般不会用课件来替代。多年的教学经验使我深感要使科学实验在课堂中真正发挥它的有效性，有些演示实验必须要进行改革和创新。
①改进实验器材，使课堂实验更加有效。在《大气压强》的教学中，为了探究大气压的存在，一般多用实验室的马德堡半球进行实验，实验的成功率很低，而且用时也比较长。于是我经过探究发现用两个捅马桶的皮搋子吸盘代替两个马德堡半球实验效果更好。课堂上我请两位学生帮忙，将两个皮搋子吸盘相对着用力挤压，几秒钟时间就可以将气体压出，接着向两个相反的方向拉，结果用了很大的力气也没有拉开。同时还让学生自备两个墙壁的吸盘挂钩，做实验简单又方便，效果很明显。
②创新实验方法，使物理实验更有趣。如演示大气压存在实验时，我用一个小口的口服液塑料瓶，当着学生的面装满水，然后用手指堵住瓶口使其倒立，然后问学生：“我手指松开后会有什么现象发生？”大多数学生都说：“水会流出来。”“真的吗？”然后松开手指，水没流出来，这时很多学生都会产生疑问。然后我再用锥子在塑料瓶的底端扎个孔，水就流了出来。学生迫切想知道这是为什么。由于学生对物理产生了浓厚的兴趣，再加上老师精心设置的问题，学生听课时和实验时注意力都很集中，学生的学习效率也很高。通过研究初期末期的调查发现：
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项目对比 |
不喜欢人数 |
一般喜欢人数 |
很喜欢人数 |
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研究前 |
120 |
150 |
37 |
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研究后 |
53 |
162 |
92 |
3、强化实验探究，注意激发学生课后探究的兴趣，使学生探究的意识和探究能力更强。
以前在探究“凸透镜成像的实验”时，我总是先让学生将蜡烛、凸透镜、光屛按顺序固定在光具座上，然后再调整蜡烛、凸透镜、光屛的高度使三者的中心在同一高度，最后让学生调节蜡烛和光屛到凸透镜的距离完成实验的探究，实验操作步骤基本固定，学生在按照老师的思路完成实验，总结实验结论，用实验结论去解决一些物理问题。这种方式完成实验后，学生在做题时总是感觉很难，很多问题都是死记硬背，效果很差。通过认真研究，我把实验器材交给学生，然后给了他们几个问题（①想办法让蜡烛的像成在光屛上②如何让蜡烛的像成在光屛的中心③调整蜡烛和光屛到凸透镜的距离，直到光屛上呈现蜡烛清晰的像，观察像的大小变化、蜡烛和光屛的移动方向）。学生带着这些问题反复的尝试，发现只有蜡烛和光屛位于透镜的两侧时，才能在光屛上成像，但是像却不一定在光屛的中心，再经过反复调整发现只有蜡烛、凸透镜、光屛三者中心在同一高度时，像才能成在光屛的中心。这时学生的思维十分活跃，开始主动的进行探究，还对自己感兴趣和有疑惑地问题进行了探究，实验热情空前高涨。下课后学生还沉浸在实验中。对实验时当蜡烛离凸透镜距离较近时光屛上不再成像的原因很感兴趣，我趁机提示他们可以利用凸透镜的三条特殊光线通过作图的方式来解释这个问题。有不少学生下课后自己开始了探究，不懂的问题主动找我来问，学习效果得到了很大的提高。
4、探索出提高学生物理实验操作的有效评价机制
通过对教学策略和教学评价的创新，如初中物理实验操作评价表（下图）的运用,利用学生对分数的重视,激励他们的参与,同时对实验中表现较好的学生进行奖励，评价得分较高的十名学生会获得一次免写作业的奖励，学期末评价得分平均在9分的学生会获得免写假期作业的权利。在有效的评价机制下，学生的实验操作、自主合作意识和互相交流能力有了明显提高。
附：初中物理实验操作评价表
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评分 项目 |
评分细则 |
得分 |
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一、设计实验
(3分) |
1.能正确读懂实验要求，应根据实验要求准确地记录自己所要研究的问题。（1分） |
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2.能提出自己合理的猜想或假设。（1分） |
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3.解读自己设计的实验方案，用图或文字表示，需要时能设计出合理的数据记录表格。（1分） |
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二、实验操作（5分）
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1.实验材料、实验仪器选取正确。（0.5分） |
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2.熟悉所选的仪器能正确使用，合乎规范，注意安全。（0.5分） |
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3.按正确的实验步骤，通过观察，实验，制作等活动进行操作验证。（2分） |
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4.实验过程中，集中精力仔细观察，运用多种感官，正确读取实验数据，有一边实验一边观察，一直记录原始实验数据的习惯。（1分） |
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5.实验结束后能将所用仪器物品及时放回原处，保持卫生。（0.5分） |
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三、实验结论（2分） |
1.对于开始的问题，能写出发现或根据实验现象，通过简单的思维加工得出的结论。（1分） |
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2.书写工整，表达清楚，对于开始的问题，能得出正确的结论。（1分） |
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总分 |
6、学生学习的效果明显提高。在以往的实验教学中，教师一手包办现象严重，学生多数只是机械模仿，缺少动手和动脑的机会，能力得不到相应的提高，考试中实验题得分较低，实验教学的有效性不高。课题研究开始后，我就在想怎么样能让实验更有效，经过一段时间的思考与探索，我的实验课基本形成了一个模式：现在学生上实验课有固定的分组，安排实验的前2天我会提前通知到学生，实验中需要的前知识我会以导学案的形式发给学生，学生在组长的组织下会提前研究实验，并设计实验方案,设计好的实验方案他们会跟其他组讨论并完善，完善后交给老师审查，老师根据方案提出修改意见和建议。学生进实验室后就会按小组有序进行实验，教师只需要巡视检查，出现的问题及时指点一下即可。学生会自动根据《学生实验操作评价表》对照自己的实验情况进行评价，然后再由组长进行评价。实验操作能力较弱的学生教师会找其谈话，找出问题所在，鼓励其下次认真实验，努力提高自己的实验能力。在评价机制下学生大多都能较好的进行实验，实验水平和实验能力有了很大的提高。
如在做《测量小灯泡电功率》实验前，学生已经做过了《测量电阻》这个实验，而《测量小灯泡电功率》和《测量电阻》实验有很多地方是相似的，为了提高学生的探究能力，我提前给学生发了导学案，学生按照导学案的内容预习本节课内容并设计好实验方案。教师检查学生的实验方案，针对不同的设计提出意见和建议后进行学生实验，由于课前做了充足的准备，实验有序进行。实验完成后，教师引导学生观察数据分析灯泡的亮暗与电功率的关系，再引导学生思考下列几个问题：①滑动变阻器在本实验中起什么作用②实验中你是怎么知道小灯泡是正常发光的③你在实验中出现了哪些故障？是怎样解决的？④实验中测量三次实验数据和伏安法测电阻的目的一样吗？能用求平均值的方法计算小灯泡的平均功率吗？为什么？最后联系生活，引导学生分析电压过低和过高时，用电器会怎样工作，在 在物理的学习中，学生经历了物理的探究过程，在使用用电器时应该注意什么问题，从物理走向生活。探究中学生主体性得以体现，同时也培养了学生主动参与、善于探索、勤于动手的能力，分析和解决问题以及交流合作的能力。在今年的九年级理化操作考试中，我教的4个班307人，303人是满分20分，3人19分，一人18分。由此可见，学生的实验操作能力很强。
通过对学生研究初期和末期的物理成绩的两次调查，从统计的数据来看，学生的物理成绩有了明显提高。
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成绩对比 |
及格率 |
良好率 |
优秀率 |
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研究前 |
25% |
15% |
2% |
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研究后 |
65% |
37% |
15% |
附：《测量小灯泡电功率》导学案
同学们，咱们已经初步认识了电功率，40W的灯泡一定比60W的灯泡亮吗？请你设计实验帮助老师解决疑问。（设计意图：利用学生认知上的冲突，让学生带着疑问来探究实验，比直接告诉学生这节课我们来测小灯泡的电功率效果要好的多，同时这样设计还体现了“从生活走向物理，从物理走向生活”的教学理念）
1.实验原理：
2.实验器材：
3.实验中需要测量不同电压下小灯泡的电功率，为此实验中要用
4.请你回忆伏安法测电阻实验，结合实验原理，设计本实验电路图
（说明：此实验与测量电阻实验极其相似，让学生运用旧知来解决新问题，降低了实验难度。）
5.正确选择实验器材
测量额定电压是2.5V小灯泡的电功率时，至少要选择
6.请你根据实验原理设计实验步骤，要求测量小灯泡两端电压分别是2V、2.5V和3V时小灯泡的电功率。
实验步骤如下：
（设计意图：以前我总是把实验操作的步骤给学生写出来，学生按照老师的步骤直接进行实验，忽略了学生的主体性和主动探究能力。这次我在明确了学生的探究目的后，放手让学生自己设计和书写实验步骤，一方面关注了学生的主体地位和学生自主探究能力的培养，另一方面又培养了学生的语言表达能力，由于实验目的很明确，学生也不会有大的偏差。）
7.我设计的实验表格：
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（说明：经过了前面几个实验表格的设计与修改，学生已经具备了自己设计实验记录表格的能力。）
五、研究中存在的问题。
1.今年我担任九年级四个班的物理课，每个班近八十人，教学任务繁重。学校没有专门的物理实验员，由于受时间和精力的限制，对
小组和学生来说，教师的引导和参与往往不能做到真正到位。分组实验也很难做到两人一组，受器材影响采取四人一组甚至某些实验是6人一组，有些学生还没动手，就到了下课时间，不能真正做到人人动手实验，教学的效果会受到一定的影响。这个问题还没有真正解决好，需要进一步进行研究。
六、下一步研究的方向
如何有效合理的组织好学生分组实验，以及如何在大班容量的情况下最大限度地提高实验教学效率。
没有最好，只有更好。初中物理实验教学有效性的研究，需要在理论与实践的结合上不断完善和发展，我将以新课程改革为契机，在现有研究成果的基础上不懈努力，不断创新，为培养具有创新精神和实践能力的创新人才而努力奋斗。
【参考文献】
[1] 中华人民共和国教育部．义务教育物理课程标准[S]．北京：人民教育出版社，2011．
[2] 王立强．中小学教育科研操作指导[M]．北京：光明日报出版社，2009．
[3] 张贵新．中小学教师教育专题研究[M]．长春：东北师范大学出版社，2001．
[4] 陈小娅．教师教育的几点思考[J]．人民教育，2006（15-16）：8-9．
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