“陈经纶中学物理实验教学资源的整合和开发”开题报告

“陈经纶中学物理实验教学资源的整合和开发”开题报告一、研究背景北京市新课程改革从初中到高中已经进行了几年的时间。物理新课改更加重视实验教学，旨在培养学生科学探究能力和正确的物理学科思想和方法。目前，各中学的物理实验教学也在新课改的推动下不断进步，有更多的演示实验和学生分组实验进入中学物理教学中，这对物理教师和物理实验员也提出了更高的要求。我校在物理实验方面一直非常重视，已经与北京市教委合作连续举办了三届北京市物理实验大赛，从基本教学技能的比赛，到实验教学的比赛，到最近一次的实验创新大赛，每一次都是一次同行间的相互学习和进步，今后还将继续举行探究实验比赛等。各区县的教师和实验员在这样的比赛中，不断实现着自身的成长和进步，也涌现出很多优秀选手和作品，可供大家学习和借鉴。尽管如此，作为物理教学中重中之重的实验教学，需要完善的地方还很多，还有很多工作值得研究和实践。列举如下：1．目前各中学实验室都存在实验器材和教材上所列举的实验器材不完全一致的问题。尤其是学生分组实验，教材和实验室的器材不一致，给教师的实验教学和学生的学习都带来一定的困扰。我校也不例外。如果能够结合实验室的实际情况和教材的教学要求，整理出一份学生物理实验手册，那将对实验教学起到积极作用。2．在实际的实验教学中，因各种原因有一些演示实验或分组实验并不是那么成功，有的是实验现象不明显，有的是实验时间过长，有的是实验过程过于繁杂。总之，实验的改进和新实验的开发，是一件很有益的工作，能够真正解决实际教学中遇到的问题，有助于让实验教学更好地发挥其作用。3．目前每个物理教师都有自己积累的一些实验教材的课件，但每个教师的课件并不是齐全的，也不一定是效果最好的。如果能汇集物理组教师和实验员的集体智慧，把初高中各实验的实验名称、器材、图片、课件等资源按章节整合出一套物理实验教学资源库，提供给教师使用，可以让教师腾出更多的精力去精心备课，提高教学质量。4．目前已有许多优秀成果，比如我校物理教师的各种级别的公开课、研究课，比如北京市的实验比赛，这些都是可以供教师在教学过程中借鉴的。但教师由于各种原因有时候不能亲临现场听课或观看比赛，也就失去了一次学习的机会。把这些资源整理汇集在一起，方便教师随时参阅，对教师来说就是一个学习和提升自己的教学能力的机会。我校作为北京市首批示范校之一，在物理实验室建设方面，一直处于一个很高的水平。实验室经过改造以及学校抗震加固后，呈现出焕然一新的面貌。从实验室环境到实验室硬件设施，都是一流的。我校物理组教师和实验员，也一直兢兢业业，团结协作，不断探索更好更优的实验教学。基于以上背景，我们提出了“陈经纶中学物理实验教学资源的整合和开发”这个课题，以期在中学实验教学资源的整合和开发方面做出一定的成绩，真正为教学服务。二、文献综述1．国外研究现状英国科学家贝尔纳（BernalJ.D）曾经指出：“如果学生不了解知识是怎样获得的，如果学生不能以某种方式亲身参与科学发现的过程，就绝对无法使他充分地了解以某种方式亲身参与科学发现的过程，就绝对无法使他充分了解现有科学知识的全貌”[1]。物理是一门以实验为基础的学科，实验教学是整个物理教学的核心。国外早已将注重知识的传授转变为学生知识形成过程的学习，在此过程中培养学生领会物理学科本身的思想和方法。从国际教育的改革趋势看，科学教育越来越倾向于培养学生的科学探究能力。《美国科学教育标准》认为，学科学的中心环节是探究[2]。在这方面，以美国为代表的发达国家是领先于我们的。国外基本都是小班教学，实验器材丰富，学生在老师的指导下进行分组探究实验，在实验探究中培养学生各方面的能力。同时，数字化实验、多媒体课件的运用以及网络的运用是都相当成熟的。我国的新课程改革很大程度上也是基于对国外先进经验的学习和借鉴。2．国内研究现状我国的新课程改革已经进行了几年的时间。新课程的总目标中的第二项就是学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题[3]。物理新课程标准把科学实验探究引进教学，突出了实验探究活动在物理教育中的重要地位，要求学生在学习过程中经历比较完整的科学探究活动，培养研究科学所需的探究能力，形成探究未知世界的科学精神和科学态度[4]。现在的物理教师也越来越注重物理中的实验教学部分。无论是演示实验还是学生分组实验都越来越多地应用到了物理教学当中。同时，信息技术也越来越多地被教师所运用，包括辅助实验教学的flash动画、视频等。将信息技术与物理实验有机地融合，可以突破常规实验仪器的局限性，有效地弥补常规实验的缺憾。数字化实验室，“仿真物理实验室”软件等都是很好的信息技术与物理整合的实验平台[5]。但是，鉴于新课程的实行时间还不是太长，许多资源还需要一个整合和开发的过程。现阶段有极少数的物理教师或实验员会进行一定的自制教具的工作。但总体来说许多实验室的工作基本还处于仅仅提供按教材规定的实验以及实验器材的管理和维护等。数字化实验室也基本处于起步阶段，有的学校甚至没有数字化实验室。目前由中学物理实验室实验员联合物理教师把实验教学资源的整合和开发作为一个课题来做还是很少见的，经过本课题研究所形成的物理实验教学资源库，学生物理实验手册校本教材，以及开发的一些新实验和自制教具，将有助于提高物理学科的教学质量。三、研究意义物理学是自然科学和高新技术的重要基础，在物理学教学中，做好物理实验，上好实验课是非常重要的，也是新课改所提倡的。义务教育阶段的物理课程要让学生学习初步的物理知识和技能，经历基本的科学实验探究过程，在实验教学过程中受到科学态度和科学精神的熏陶。高中物理也同样要让学生经历科学实验探究过程，了解科学研究方法，增强创新意识和实践能力。因此，做好实验教学的资源整合和开发，能够有助于教师更好地进行实验教学，贴近新课改的要求。“陈经纶中学物理实验教学的资源整合和开发”课题，从教学和实验的角度同时切入，联合了一线物理教师和实验员共同的力量，有针对性地进行课件等资源的整合，形成资源库，让教师能够腾出更多的精力进行备课等其他教学活动，而学生实验手册和新实验及自制教具的开发，都是来源于实际教学过程中发现的问题，对这些问题进行有效的解决，具有很强的实践意义，能够提高实验教学的有效性和教学质量。四、研究目标1．编撰出学生物理实验手册作为校本教材，供师生在实验教学中使用。提高学生的实验能力和教学质量。2．结合实验室的软硬件条件，进行新实验和自制教具的开发，作为教材实验的补充，充实物理实验教学。3．形成丰富的实验教学资源库及精品课程和比赛视频，供教师参考使用，提高教师实验教学质量。五、研究内容1．对实验室实际现有学生分组实验的器材和教材中涉及的实验器材进行比较，根据学校实际情况，对学生分组实验进行实验名称、原理、器材、步骤、注意事项、实验分析等项目的整理，编撰出校本教材《学生物理实验手册》。2．根据教师实际教学过程中遇到的问题，对于实验现象不明显、实验时间过长等实验效果不好的演示实验或分组实验，结合本校物理实验室的设施条件，进行新实验和自制教具的开发。3．整合现有的实验教学资源，在excel表中，教材中需要实验教学的章节建立对应的资源链接，资源包括实验名称、实验器材、实验图片、实验视频、flash实验动画演示或仿真实验演示、从教学录像截取的实验片段等。形成物理实验教学的资源库。4．以教师的公开课、研究课和北京市实验大赛（至今已连续开展了三届，此项活动还将继续）为依托，留存相应的精品资源素材供老师参考使用。5．通过教学中的对比实验以及对教师的问卷调查，来分析学生物理实验手册和资源库对实验教学有多大的促进作用。六、研究方法调查研究法、文献资料法、对比研究法七、研究方案（二）使用效果检测（问卷调查和对比实验）1.问卷调查（1）时间：2013.10（2）对象：陈经纶中学物理组教师（3）目的：评测教师使用资源库后对资源库的认可度，同时向教师征集还有哪些有待完善和改进的地方。2.对比实验（1）实验观点使用“学生物理实验手册”辅助教学，有助于提高学生实验能力和实验教学质量。（2）实验对象在北京市陈经纶中学高一年级平行班中分别选取一个班作为实验班，一个班作为对照班进行研究。（3）控制因素①2个平行班保持正常的教学秩序，由同一教师任教。②实验班在学生实验教学中采用“学生实验手册”进行教学，对照班按照以往教学习惯教学。选取4节学生实验教学课，课后及时对学生进行实验能力和实验教学质量的测评。③分班依据根据要选取统一基础样本的要求，随机选择高一2个平行班作为实验对象。④所有测评均按统一标准记分。（4）实验时间：2012.9——2013.9（5）实验变量自变量：“物理实验教学手册”的使用因变量：学生实验能力和实验教学质量的提高（6）评价工具学生实验能力和实验教学质量测评表。其中1—4项给等级分，5—7项给实际数据。等级A：10分，等级B：8分，等级C：6分，等级D：4分（7）实验结果与分析对实验所取得的数据进行分析，得到量化结果。分析学生实验手册的使用对学生实验能力和实验教学质量是否具有明显的积极作用。（三）可行性分析1．财力及硬件设施方面：此项课题研究得到学校的支持，学校能保证本课题研究的所需经费。同时，我校在实验室设施和器材配备方面一直处于一流的水平，中学所需物理仪器都配备到位，除了常规的实验室外，还配备了物理数字化实验室。能够做到现有演示实验和学生实验开出率100%。为本课题的顺利进行奠定了基础。2．课题组人员构成方面：本课题小组由教学管理处副主任负责，物理实验员及物理教研组长、备课组长参与其中，包含管理人员、实验员及一线教学人员，满足本课题顺利进行的人员需求。本课题组成员的专业水平、工作态度、钻研精神、软件应用水平以及整个物理组教师的支持，都能保证本课题的顺利进行。3．其他方面：在我校举办的北京市物理实验大赛这个平台上，每次都会涌现出很多优秀的选手和项目，还有专家的精彩点评，对本课题组的课题研究都是很好的支撑。同时，我校也会聘请相应的专家团队对本课题组的课题研究进行指导，是本课题研究顺利进行有力的保障。八、研究步骤（一）第一阶段（准备阶段）：2011年6月——2011年9月查阅相关文献，收集物理实验教学相关理论知识和资料，确定课题组成员，探讨课题研究方案，明确研究方向和研究思路，更确切地了解教师的实验教学需求和实验教学中有待解决的问题，制作excel表格框架，准备开题报告。（二）第二阶段（实施阶段）：2011年9月——2012年9月整合相关物理实验教学资料，不断充实实验教学资源。通过各位教师和实验员的资料（包括实验名称、器材、视频、课件等）提供，学校电教处的录像提供，课题组通过网络分类下载等，再由课题组成员对资源进行筛选和整合，经过一个学年的积累，在excel表格上逐步链接大量物理实验教学资源，形成物理实验教学资源库。编撰出学生物理实验手册（含实验名称、原理、器材、步骤、注意事项、实验分析等项目）。（三）第三阶段（检测阶段）：2012年9月——2013年9月1．将初步整合的实验教学资源库提供给相应的教师使用，在使用过程中课题组关注这一学年教师实践中发现的问题，根据问题补充完善实验教学资源。通过学生对比实验和对物理教师的问卷调查，对该资源的使用效果进行分析。2．根据实际教学中的问题，进行一定物理新实验和自制教具的开发。3．不断积累留存的公开课、研究课等精品课程资料和实验比赛的视频资料。（四）第四阶段（总结阶段）：2013年9月——2014年6月1．进一步完善和充实物理实验教学资源库；2．继续进行新实验和自制教具的开发；3．收集整理课题研究资料，撰写研究报告。九、预期研究成果十、参考文献[1]英国J.D贝尔纳著，陈体芳译：《科学的社会功能》，上海人民出版社1982年版，第15页。[2]美国国家研究理事会：《美国科学教育标准》，北京科学技术文献出版社1999年版，第17页[3]宋树杰主编：《高中物理新课程理念与教学实践》，商务印书馆出版，2006年版，第22页[4]陈征燕，徐美芬主编：《中学科学教育的理论与实践》，中国环境科学出版