物理学实验探究对学生理解物理概念的促进作用
结 题 报 告
小组成员：
闫 辉
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物理学实验探究对学生理解物理概念的促进作用 结题报告 一、课题研究的背景及问题提出 1.课题研究的背景
实验作为物理学科的基础，在物理学习上的作用举足轻重。在当前的教学实践中，初中物理课倾向于知识的传授，而忽视实验部分。本研究着重探讨在新课程标准下，初中物理实验课的教学优化设计，通过对中学物理实验教学的现状和相关问题的分析，以及历年中考题中实验部分的研究，对实验教学进行优化设计，以使课堂教学不拘泥于形式，在实验的基础上能够让学生自觉地对知识进行建构。1961年，美国芝加哥大学教授施瓦布（J.J.Schwab）在哈佛大学举行的纪念演讲中，提出更具操作性的教学方法——“探究式学习”，（Teaching of Science as Inquiry）。“探究式学习”强调科学概念，科学方法，科学态度三者结合和对科学研究过程的实验教学。它是指学生在教师指导下，从学习生活和社会生活中选择并确定研究专题，用类似科学研究的方式，主动地获取知识，应用知识，解决问题的学习活动。物理学实验探究对学生理解物理概念的促进作用小课题实验教学，对帮助学生学会合作、学会学习等方面确是一种很好的尝试。
2.问题的提出
是指学生在教师指导下，从学习生活和社会生活中选择并确定研究专题，用类似科学研究的方式，主动地获取知识，应用知识，解决问题的学习活动。但一味的只传授现成知识，在教学包括实验教学中按“验证式”组织教学，过份强调了全体性，不利于学生的个性发展。
物理是研究物质的组成、结构、性质及其变化的一门自然学科。为了与社会发展以及新教学理念接轨,现在教改已成为不可阻挡的趋势,改革的主要内涵应该是教育向着培养具有理论型尤其是创造型的复合型人才方向转化。这样一来,在初中阶段的教学过程中,不但要使学生学到一定的文化知识,更重要的是要注重学生个性的发展,发展学生的想象力,造就出一批具有基础扎实,知识面广,动手能力强,能适应当前科学技术飞速发展需要的后备军和生力军。如何根据教材采取正确的教学途径和合理的教学手段进行因材施教,为社会培养合格的复合型人才,这就成了教师肩上的重担。
二、课题的界定
“物理学实验探究对学生理解物理概念的促进作用”是让学生在教师指导下，从学习生活和社会生活中，选择一些可用所用知识、现有仪器解决大部分问题的小“热点专题”作为一种载体，用类似科学研究的方式，主动地获取知识，应用知识，解决问题的教学活动。我们在探索与实践中，发现开展小课题实验教学，在激活学生的创造性思维，训练科学研究的基本程序和方法，培养科学精神和品质，锻炼和提高学生的实践能力，帮助学生学会合作、学会学习等方面确是一种很好的尝试
教材上的知识是书本知识，是前人长期积累下来的间接经验，在教学中自然值得肯定并予以重视。但一味的只传授现成知识，在教学包括实验教学中按“验证式”组织教学，过份强调了全体性，不利于学生的个性发展。同时，因为各种主观和客观的原因，如教师的实验操作不当、对实验认识不够深刻、实验老化等都可能造成实验现象、结果与理论事实不相符，这时教师一定要实事求是，千万别掩饰事实而只是为了讲课而做实验，实验一定要与理论相符，以致于误导学生，扭曲事实真相，打击了学生的积极性，埋没了学生的才华。而小课题实验教学可激活学生学习的兴趣，再现实践、认识、再实践的学习过程，符合人类认识的自然规律，在理论上是合理的，在实践上是切实可行的。分析主要作用者递变图，可看出物理学实验探究对学生理解物理概念的促进作用实验教学，对开拓学生视野和发展学生创造性思维均将有很大优势。
三、课题研究的目的和意义
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1、适应社会发展的需要
物理是一门以实验为基础的自然学科，实验是中学生获取物理经验知识和检验物理知识的重要手段,是提高科学素质的重要内容和途径,贯穿中学物理教学的全过程。新的初中物理课程标准明确指出：“通过实验探究，掌握基本的物理实验技能和方法，进一步体验实验探究的基本过程，认识实验在物理学科研究和物理概念学习中的重要作用，提高物理实验能力。”因此，新课标理念下的初中物理教学将通过以物理实验为主的多种探究活动，使学生体验科学探究过程，激发学习情趣，强化科学探究意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。
2、完善必修课、选修课、实验课课程结构体系需要
对自然学科的学习,应该以实验事实为依据,切忌纸上谈兵,并以此来指导我们的生产和生活。我们所做化学实验的方法,都是依赖基本物理性质和基本原理为依据来设计的实验操作步骤,然而这些操作步骤所产生的效果,只有借助科学仪器才能便于观察其产生的效果。虽说“感性认识是理性认识的基础”,但无论是感性材料的获得,还是理性认识的检验和物化,都离不开科学的仪器。前期物理教学，由于历史等的原因，其教育思想、教学手段、教学方法较多地围绕应试技能培养进行。经过改革，逐步明确了学生的主体地位和教师的主导地位，鼓励教师用启发式、讨论式的教学方法，但是，操作中仍难以避免启发、讨论的思维被教师统死、框定，学生的思维空间受限，难以避免教师因启发不当而跨越主导地位。目前课改正是针对上述弊端，进一步确定了教学中以学生发展为本的改革原则，在教学中鼓励教师更进一步给予学生思维空间，积极开发学生右脑功能，多作教学宏观控制，引导学生去完成教学中微观环节，明确“学本位”思想，对学生而言逐渐形成问题式、探索式、研究式的学习模式，为深度创新打下基础。
3、是培养学生创造能力的需要
目前，初中的物理实验大多注重实验功能的验证性，课本编排出实验条件、步骤，来验证某物质的性质、某物理原理，学生依葫芦画瓢、照方抓药，毫无创意和新意。比如现在的初中生，大部分学生对实验非常感兴趣，若能正确引导，就会有所创新，我校学生大多对物理实验很感兴趣、愿意动手动脑。创造的基础是要让学生学会思考、学会学习。初中生正处于逐渐学会思考、学会学习的过渡时期，选择一些探究性小实验，并选择一定角度让他们进行思考和探究，指导他们用业已掌握的知识去分析、解决身边正在发生的事情，随之而产生的成就感，就能使他们主动地获取更多的知识，逐步建立起一个分析问题的思维方法，拓展学生的知识体系，把思考问题方法和如何从社会吸取信息，处理信息的能力内化为一种稳定的自我素质———学会学习。所以用实验教学来培养和体现高中生的创造能力是必要的、恰当的。传统的物理实验教学主要特征是传授、灌输知识，教师演示学生被动听的局面。要彻底改变这一状况，在物理实验教学中教师就要彻底转变教学观念，真正把学生当作学习的主人、学习的主体。学生是一个感情主体，需要外部的信任、关心、理解和帮助，有极大的可塑性，隐藏着无限的创新能力，教师要善于用亲切的眼神、细微的动作、和蔼的态度、热情的赞许，为学生营造一个最佳的课堂学习氛围。
四、研究的内容、对象、进程和方法
1.研究的内容
“物理学实验探究对学生理解物理概念的促进作用”的程序内容包括主程序和辅助程序两部分，主程序是在教师指导下，围绕一定实验让学生开展实验活动，辅助程序有图书情报检索和小论文的撰写等。课题的难度宜由浅入深，否则就会影响学生的兴趣，挫伤他们的积极性，主程序可分为四个步骤进行，选题关键，其它三步也是缺一不可的。
2.研究的对象
课题研究的对象是庄墓初中初二全体学生，主要是自己的学生。
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3.研究的进程及方法 3.1研究方法
调查法：结合实验情况的考试成绩对比，测试学生，对实施结果的反馈，样卷调查法。
文献研究法：通过查阅图书、杂志中与本课题相关的研究资料。 进行整理分析
行动研究法 ：自制实验的开发、解决疑难问题的实施。
观察法 ：明确观察教学目的和意义即学生在解决疑难问题过程 中的实验能力、思维能力培养，确定观察时间、对象、地点、内容和 方法，观察。
3.2研究的进程
课题研究的时间：2015年1月——2016年12月
第一阶段:2015年1月--2015年12月，对于确定的实验中的问题，针对实际问题进行分析，解决。提出各种创造性设想，并进行创新改进，初步确定创新实验方案。课题小组讨论，征求各方意见再改进，最后确定实验方案，并在课堂上得以验证，听课，切身体会新实验方案的感受，并与老师学生交流分享，之后结合师生的意见再改进。 第二阶段：总结阶段（2016年11--12月）：
1、收集初中物理教学全过程的疑难问题并作出筛选。
2、组织开展自制实验的开发、设计研究及案例材料的编写、实施与分析。 3、根据实践活动撰写有关论文, 全面总结课题成果，撰 写结题报告
具体过程如下： ⑴选题，即提出问题
专业性选题。第二，生活中选题。
⑵分析选题，决定研究方向，论证方案制定计划
选定题目后，即开始引导学生对题目进行分析，找出存在的问题提出预期目标让学生查阅相关资料，结合题目存在的问题，构思设计试验方案，并与学生一起论证方案的可行性和可能得到的结论，再修改进一步论证。
⑶实验或论证
方案获通过后，若需要实验的，排出时间表，确定相关实验器材进入试验阶段，这一阶段的工作主要由学生完成，教师要引导学生观察实验过程，做好记录。
⑷结题
实验完毕，随即指导学生总结成果，写出有理有据的课题研究报告，做出作品或完成小论文或写出调查报告，附设计制作构思及其说明。 五、研究的基本过程
1．物理学实验探究对学生理解物理概念的促进作用教学的程序
物理课的演示实验都是具有相当的基础性、目的性、典型性、指导性的意义，教师要在熟悉教材和实验内容的基础上组织好演示实验，一定要求学生明确实验目的、所需器材、操作步骤，并认真观察和记录现象，并经缜密思考，得出结论。教师必须用熟练的实验操作技能，严肃认真的科学态度去感化、影响学生。尤其要告诫学生不遵守实验规程会带来什么样的后果，必要时可结合实验的正反实例对学生进行教育和示范，使之形成一丝不苟的精神和严肃认真的实验态度。同时，在演示实验中，不失时机的进行各个环节的启发，调动学生思维，用不同的视角去观察、去思考、去发现、去总结。“小课题实验教学”的程序内容包括主程序和辅助程序两部分，主程序是在教师指导下，围绕一定课题让学生开展实验教学活动，辅助程序有图书情报检索，科技讲座和科研论文
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的撰写等。
课题的难度宜由浅入深，否则就会影响学生的兴趣，挫伤他们的积极性，主程序可分为六个步骤进行。
⑴提出问题
物理学实验探究对学生理解物理概念的促进作用选题可从二个方面来考虑：第一，专业性选题。收集教学中可深化、拓展的知识点，可改进的实验或学生实验以备选题，验证平面镜成像时，让学生回忆前一节次光的反射原理、结合生活中照镜子，加深对平面镜成像的理解、光的色散探究等。第二社会生活中选题。如冬天从外边到温暖的室内眼镜片会模糊不清、为什么夏天鱼塘上常有雾？汽车挡风玻璃是直的等。
⑵猜想与假设
教师可组织学生分小组展开讨论并对问题提出自己的假设。
⑶制定计划并提出实验方案
选定题目后，即开始引导学生对题目进行分析，找出存在的问题提出预期目标让学生查阅相关资料，结合题目存在的问题，构思设计试验方案，并与学生一起论证方案的可行性和可能得到的结论，再修改进一步论证。如光的色散探究等，从而决定研究方向，论证方案，制定计划。
⑷合理运用实验方法
增加实验的趣味性， 兴趣是创新思维最好的老师，它是行为驱动系统中最现实、最活跃、最强烈的因素。也可应用设计性实验促进学生创新实践。在物理实验教学方面,要采用以“自主,主动,合作,探索”为特征的课堂教学模式,积极营造浓郁的教学情境,注意适当引发学生间的认知冲突,强调组织学生在自我探究中梳理并完善相关的知识体系,让他们在合作探究中深化对知识的理解和应用,充分体现学生的学习自主性, 能由学生动手解决的问题教师就不包办代替，让学生亲自试验并解答；能由学生分析思考得出的结论教师就不急于下结论，尽可能多地留给学生动手、动脑的时间。可以让学生独立地进行实验准备，自拟实验步骤，搞清实验原理；独立操作实验仪器，完成实验观察任务；独立处理实验数据；独立分析推证实验结果；独立想办法解决实验过程中的各种问题。这一过程，就是要让学生不停地动手、动脑，以此激活他们的思维，充分发挥他们的潜能和创造性，全面培养和提高他们的自主学习能力。在知识整合方面,要积极探索物理教学的生活化,课堂中要注意把物理和生活实际问题联系以来,以生活中的物理问题为主线引导学生尝试探究性学习,研究性学习,让学生经历理解社会实践问题“物理化”的过程,体验物理知识在实际生活中的应用,并获得研究和解决问题的方法与经验。
⑸实验探究，分析实验现象并得出结论 教学案例一：测量液体密度
教学案例二：平面镜成像
通过分组实验，同学们观察实验现象并得出结论，在小组之间进行交流，从而达成共识。以下8条是每一个小组进行小课题实验时所用的卡片： 实验课题 组别及人数 猜想与假设
预测实验现象 实验现象
实验结论 交流与反思 总结论
下面，我就“教学案例一：测量液体密度中的若干细节”实验过程中，同学们对某
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些问题的讨论简单列举如下：
问题：为什么我们组反复做了好几次实验，可以测量出液体密度，但就是发现每次测量出的值都不一样？各小组的分析列举如下：
1、测量工具本身精确度问题，但有的小组的测量值和标准值一样。各小组的同学把自己组的数据放在一起对比之后发现，有几个组的数据有问题。2、测量细节问题，在转移液体时有剩余（剩余被忽略了）3、测量工具精确度有限4、测量方法问题5、多次测量、取平均值……
经过大家激烈的讨论和分析之后，大家推选第3组同学给大家做一个实验演示。当同学们看到测量值和标准值一样时，高兴的叫了起来，大家欢呼着，从他们兴奋的神情里，透露出来自己动手实践和探索带给他们的喜悦和收获！
以上仅仅是我们实验中的一个例子，像这样的讨论和共鸣在我们的教学和实验中无处不在，这也充分证明了孩子们是多么的渴望能用自己的双手亲自实践和探索他们心中的奥秘。那次，我灵机一动，用手机照了几张图片，留作他们的美好回忆。
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⑹结题
实验完毕，随即指导学生总结成果，写出有理有据的课题研究报告，做出作品或完成小论文或写出调查报告，附设计制作构思及其说明。研究论文要求用规范的格式书写，包括标题、作者、摘要、关键词、基本内容、参考文献等部分，力求把物理学实验探究对学生理解物理概念的促进作用所解决的问题背景和解决问题的过程写清楚。
当然让学生进入角色还应注意以下三个关系： ①自主与引导的关系
学生参与研究的兴趣、灵感、自信心的涌现与坚定更会使实验教学上一个新台阶，但一旦遇到困难，教师应摒弃传统习惯的思维模式，不应给问题过早下结论或框死，而应指点迷津让他们自己去得出结论。
②过程与结果关系
进行研究当然希望成功，但由于种种原因，失败在所难免，所以指导思想应让学生树立“失败乃成功之母”信念，注重学生全员、全程参与，注重培养科学的研究方法，如果失败一定要让学生找出研究思路，失败原因及收获体会，力求让他们看到努力的收获。
③个体与全员关系
全员参与是营造重在参与，提高创新实践意识的氛围，但全面辅开，毕竟还不现实，所以在具体实施过程中，可选择部分优秀学生进行一定层次研究，这也体现因材施教教育原则。
2、自制实验仪器
自制实验解决疑难问题的实践研究
（1）实施方法、策略的研究（如探索—发现法、问题研究法等）
（2）实施操作过程的研究（如实验步骤、）
（3）实施操作主体的研究 （如教师独立完成、师生合作、教师 指导学生完成、学生独立完成等）
（4）实施途径的研究（如在课堂教学散点式应用、集中专题讲座 等）（5）实施形式的研究（如课外小组、课堂演示等）
为了激发学生的学习兴趣，我们组专门举办了“学生自制物理仪 器展”，将所有的作品进行展示并组织全校学生进行了参观，进行评 奖，并给予奖励。如学生自制小孔成像仪。
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六、课题研究的成果与收获
我们在探索与实践中，发现开展小课题实验教学，对帮助学生学会合作、学会学习等方面确是一种很好的尝试。概括起来有如下几点：①、大大提高了学生对物理概念的理解水平、大大激活了学生的创新思维。②、初步训练了学生掌握科学研究的基本程序和方法。③、有效培养了学生的科学精神和品质。④、锻炼和提高了学生的实践能力。⑤、帮助学生学会合作，学会思考，学会学习。⑥、可带动其他同学对物理的关注与兴趣，提高他们学习自主性、主动性。
另外，我认为搞好物理实验教学必须更新实验教学思路：1、改演示实验为协同实验,培养学生合作交流能力和实践能力；2、改验证性实验为探索性实验,培养学生探究能力；3、积极开展课外和家庭小实验,培养学生的创新精神。《新课程标准》要求重视对学生创新意识及科学精神的培养,这一点应反映在物理教学的全部过程之中。特别是对一些学习能力较强的学生,要鼓励他们敢于提出新的问题,并按照自己的想法设计、进行一些小实验,独立地或与他人合作解决这些问题,同时还可以通过实验来验证自己在学习中的一些疑问,以此开发学生的实验兴趣和个性特长,使他们成为具有用实验来探究未知,大胆质疑,勇于超越的创新精神。在新课程教学中，我把学生“要我学”转变为“我要学”，把“学会”转变为“会学”。在探究性实验教学的实践过程中，教师们对其在化学教学中的作用逐渐有了更为深刻的认识，对教育过程本身也有了全新的感受。“过程即是知识”，过程是理解的基础，过程中渗透着科学研究的方法。使学生学会学习是走向社会和终身发展的基础。因此，教师是学生意义建构的帮助者和促进者，教师要将教育过程看作是把凝固文化激活的过程。在实践过程中，许多教师意识到经验型的教学已经不能适应新课程的要求。教师们还应成为自己教学行为的研究者。
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七、自我反思
通过本课题的实践和探索，我有了很大的进步。首先，在教学上，我变得成熟和自信了，能够大胆的去探索和分析实验现象，不再是一个一味验证别人成果的传递者，而是能够实事求是的去面对自己的实验和结果，敢于去分析问题和解决问题了，不再惧怕实验失败而在学生面前不知所措，相反的，我学会了去分析问题所在，并和学生一起去实践，能够徜徉在知识的海洋里，让我们无比的快乐！其次，我在探索的过程中，不断翻阅书籍和查询互联网，是我的理论知识有了很大的提高。同时，在激烈的讨论中，师生感情也变得更加亲近，不再那么拘束，同学们都敢畅所欲言，他们也感受到了知识的力量和探索的快乐。
对中学物理实验教学进行了一系列的探索和理性的思考之后，我深深体会到培养学生创新精神和创新能力是当前和今后物理教学中的一项长期而艰巨的任务，是时代的需要，是物理教育的新课题。因此，作为教师，我们一定要更新教育观念，当好主导，把握新的机遇，迎接新的挑战，积极探索，努力实践，培养出具有综合能力和创新能力的一代新人。
参考文献：
1、中学物理实验大全，简单学习网。
2.中学物理，主管主办为哈尔滨师范大学。 3.中学物理教学参考，主办为陕西师范大学。 4.中学物理教育网
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