《物理实验教学中培养学生的创造能力的研究》开题报告

《物理实验教学中培养学生的创造能力的研究》开题报告

一、课题提出的背景

“面对世界科技飞速发展的挑战，我们必须把增强民族创新能力提到关系中华民族兴衰存亡的高度来认识。教育在培养民族创新精神和培养创造性人才方面，肩负着特殊的使命。”推进素质教育，提高全民族素质，培养具有创新精神和实践能力的人才已经成为二十一世纪教育的主要目标。心理学认为，没有创造思维，就不可能有创新，就不可能获得较强的创造能力和实践能力，显然创新能力、创造能力、实践能力是以创造思维为前提的。传授物理知识、训练技能、进行方法教育的同时，培养学生的创造思维能力和进行科学精神、科学价值观的教育，是基础物理学的主要目的之一，也是当今物理教学改革、进行素质教育的核心问题之一。所以，对学生进行创造思维能力的培养是教育发展的要求，是素质教育的要求，是物理教学的根本任务。

(一)社会需要创新人才

21世纪是一个充满了挑战与危机的新世纪，也是高新技术和知识经济迅猛发展的世纪，这个新的世纪对人的能力和素质提出了更高的要求，同时也对教育提出了更高的要求。社会需要具有创造性、能与人合作共事和拥有高尚道德情操的新型人才。联合国“国际21世纪教育委员会”提出了教育的“四大支柱”，这四大支柱导出教育的最终目的，就是让学生学会认知、学会做事、学会生存和学会共同生活，其中的三项能力（学会认知、学会做事和学会生存）可以用“创新能力”来概括。另外，美国教育技术CEO论坛第4年度（2001）报告中也明确指出，“21世纪的能力素质”应包括以下5个方面：基本学习技能、信息素养、创新思维能力、人际交往与合作精神、实践能力。再如，1991年10月召开的国际创造学大会上各国代表所取得的共识是“创造力开发是民族生死存亡的关键。”我国政府也日益重视创造性人才的培养。如国家主席江泽民在1998年2月的一次讲话中指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。一个没有创新能力的民族难以屹立于世界民族之林。”在1999年6月的全国第三次教育工作会议上江泽民主席又进一步强调指出“面对世界科技飞速发展的挑战，我们必须把增强民族创新能力提到关系中华民族兴衰存亡的高度来认识。教育在培育民族创新精神和培养创造性人才方面，肩负着特殊的使命。”由此可见，“创新”不但已成为时代发展的必然需要，而且也成为国际竞争的必然要求，社会需要具有创新精神的创造性人才。

(二)学校已有的研究基础

1、课题研究

《中学生主动学习和主动发展研究》，原国家教委“九五”规划重点课题《义务教育阶段学生“学会学习”研究》的子课题，后来改为《利用现代教育技术促进学生主动学习和主动发展研究》课题。科学研究实验课题《利用现代教育媒体培养学生作文能力》、《运用现代教育媒体培养学生言语交际能力》和《高中语文活动课实践与探索》。2001年8月，三各课题结题，均通过专家组鉴定。2001年10月，均被巴中市人民政府评为巴中市首届普教教学成果三等奖。

《利用多媒体技术优化物理教学减轻学生负担提高教学质量》（平昌县“十五”期间科学研究实验课题）。研究周期为2000年至2002年。2003年5月，通过专家组鉴定。

《利用现代教育技术促进学生自主学习和自主探知研究》（教育部中央电化教育馆“十五”教育技术研究规划课题）。该课题于2003年9月结题，结题材料已上报，在鉴定之中。

巴中市“十五”期间首批现代教育技术科研课题《运用现代教育媒体促进学生学会学习研究》）和平昌县“十五”期间科学研究实验课题《电化教学设计整体优化中学地理教学的方法和作

用》，研究周期均为三年现已结题。

教育部中央电化教育馆“十五”教育科学规划重点课题《优秀电影全面提高学生素质的实证研究》的子课题《基于网络环境下优秀电影对学生进行创新能力和实践能力培养的研究》。该课题研究周期五年在运行之中。

四川省“十五”期间现代教育技术科研课题《提高贫困山区中学教师信息素养的研究》、巴中市教育科研立项课题《现代教育技术与中学化学实验的整合研究》、巴中市教育科研立项课题《物理实验教学中培养学生的创新能力的研究》、平昌中学“十五”期间科学研究实验课题《电化教育促进高中语文教学的整体优化》、平昌中学“十五”期间科学研究实验课题《育身育心培养学生体育兴趣》、平昌中学“十五”期间科学研究实验课题《多媒体优化组合与学生非智力心理因素研究》，这些课题研究周期均为三年在运行之中。

《以创新教育理论为指导探索创新课堂教学结构》(原文共3100字)，在创新学习理论的指导下，以良好的教学环境和丰富的教学资源为后盾，构建创新教学结构的课堂教学模式，在课堂教学中要营造创新氛围(师生平等的交流的氛围和学生协作学习的氛围)和激发学生的创新激情。充分调动学生的认识与实践的主观能动性，注意培养学生的主体创新精神、创新意识、创新思维、创新方法和技巧。分别发表于《中小学电教》2001年9期和香港《当代教育》2001年6期。2001年8月11日泰国泰华文化教育基金会、海南省教育学会、泰国东方文化书院、泰国中华总商会、香港国际教育交流中心、中国中央教科所联合举办的第六届国际华文教育论坛暨华人教育家成就颁奖大会上交流，分别被评为学术论文优秀奖和教育科研奖。2003年11月该论文在北京市崇文区天龙东里小学上刊登的《运用教育美学原理，培养学生创新精神教学结构研究开题报告》一文所引用。

《<利用现代教育技术促进学生主动学习和主动发展研究>的结题报告》(原文共2500字)，分别发表于《四川信息技术教育》2003年l期和《中小学电教》2003年2期。2003年2月，该论文在吉林长春中小学电教电子版上刊登。

《物理转转棋》(原文共1000字)，物理转转棋具有新颖性、实用性、科学性和趣味性，是少年儿童理想的玩具之一。制作方法简单：用木头做36枚象陆战棋子那么大的棋子，并涂上黑颜色。分别用两种不同颜色的漆在棋子上写上动物的名称如：狼、虎、蛇、鼠各一枚，鹰、羊、免、鸟、蛙、鹿、虫各两枚(共36枚，各18枚)。比赛只能两人进行。棋子只要至少经过一个圆弧，才能“吃”对方的棋子。棋子被对方“吃”光了的；或双方都有棋子，但都无法“吃”对方的棋子，棋子剩得少的；或到最后所剩的棋子无路可走的，这三种情况之一者算输方。原文分别发表于湖南省科协主办的《第二课堂》1991年l期和广东省教育厅主办的《第二课堂》1991年9期。

《用数学方法解决物理问题》(原文共5000字)，分别在2002年3月23日至5月28日出版的《中学生学习报》(1—7)上连载。

《常染色体和性染色体上的基因分别控制的两种遗传病结合在一起遗传的例题辨析》(原文共2000字)，在2000年3月出版的《中国教育理论与实验研究》书上发表。

《应用数学知识处理物理问题》(原文共1500字)，在2000年9月出版的《中学生理科应试》书上发表。

《遗传病机率快速解答》、《蛋白质专题复习（上下）》和《呼吸作用知识的深化复习》(原文共3000字)，文分别发表于《招生考试报》2002年12月2日、2003年1月21日和2003年10月14日第三版。

《植物根系吸水的动力—根压》、《高中物理新旧教材实验部份的比较研究》、《细胞质的流动》、《呼吸作用知识的深化》、《种子含水量与呼吸作用》(原文共3500字)，文分别发表于《物理报》2002年12月25日、2003年1月20日、2003年4月18日和2003年10月28日第三版。

《影响光合作用的因素》和《试析单性结实》(原文共1500字)，文同时发表于《中学生理化报》2003年10月18日第三版。

《种子含水量与呼吸作用》、《水分和矿物质元素呼吸的区别与联系》、《CO2ā与光合作用碳循环》和《与DNA相关的计算题例析（上、中、下）》(原文共5000字)，文分别发表于《中学生学习报》2003年10月18日至2004年1月18日第三版。

3、课件获奖

课件《苯酚》2000年12月5日分别获巴中市教育委员会二等奖。

课件《巴黎的桥》和《平分已知角》，2001年10月1日分别获中央电化教育馆优秀奖。

课件《The visit to Monkey

isiand》、《原子的核外结构的发现》和《地球的运动》2001年6月8日分别获巴中市教育委员会一等奖。

课件《中华人民共和国成立》和《鸟类的多样性》2001年6月8日分别获巴中市教育委员会二等奖。

4、实验研究的条件

实验经费：由学校承担实验所需的一切经费。

设备设施：由学校向研究课题组提供实验所需一切设备、设施。

研究队伍：本课题除有一支实力较强的研究队伍外，还建立课题研究小组，顾问指导小组和领导小组。我校教学设备齐、师资队伍整齐，力量强，是一个有生命力的积极上进的教育群体。

二、国内外研究状况

(一)创新人才培养研究状况

一般认为，英国生理学家高尔顿于1869年发表的《遗传的天才》一书是最早的关于创造力研究的系统科学文献。但是作为创造力核心的创造性思维，则比这晚的多，一般把1945年美国心理学家约瑟夫.沃拉斯发表的《思考的艺术》作为这一领域开创性的研究标志。1950年吉尔福特在美国心理学年会上发表了题为“创造性”的著名演讲后，这一领域的研究就开始空前繁荣起来。1967年，吉尔福特提出了人类“智力三维结构”模型，指出创造性思维的核心就是“发散思维”，并进一步提出了发散思维的四个主要特征，即流畅性、灵活性、独创性和精致性，这一成果至今仍广为应用。1988年，美国耶鲁大学教授斯滕伯格提出“创造力三维模型理论”（智力纬、认知方式纬和人格纬），其中的智力维被看作是一种创造性思维模型。关于创造性思维的研究可谓各有成果，各自从不同方面对创造性思维的理论研究和实践作出了一定的贡献。但是这些研究有的只涉及了创造性思维的一个要素，过于狭窄。2000年，北京师范大学的何克抗教授在总结前人经验的基础上，提出了非随意创造性思维的“内外双循环（DC）模型”，并出版了专著，对创造性思维的纬度、心理操作过程以及培养进行了深入的研究，提出了一套可用于实际教学过程的、关于创造性思维培养的理论、指导策略和方法。我们认为这套理论是比较科学和实用的。

除了以上的理论研究外，世界各国也一直进行着创造性思维培养的实际探索。其中有的国家从学科入手开展研究，例如南斯拉夫就曾试图通过组织专题单元教学和活动，整合不同学科和文化内涵，来激发学生的创造性，促进其身心健康。还有澳洲小学也进行了创造性思维的培养活动。他们主要是从学生的生活体验出发，设计了一系列培养学生创造性的案例。还有从培养创造性的方法入手进行研究的，例如“头脑风暴法”、“开放式提问”等鼓励发散思维的方法等等。意大利某中学老师就曾在自己的教学实践中总结摸索出几种在课堂上激发学生创造性的方法；美国有关学者还曾发表过《增进创造性的100种方法》一文，在七种分类的基础上，介绍了培养创造性的一些方法。

在我国，伴随着信息社会和知识经济的到来，关于学生创造性思维的培养越来越受到高度的

重视，特别是在政府的要求和呼吁下，关于创造性的研究和探索更是空前高涨，从幼儿、小学一直到大学，从普通教师到专门的研究人员，人们纷纷开始关注创造性的培养，也出现了许许多多这方面的文章。纵观这些文献，我们发现，这些探索和研究大多是一些经验、方法以及体会之谈，有的是从学科的角度，有的是从策略角度，有的只是涉及了创造性思维的一个要素，即发散思维，还有的就直接把发散思维等同为了创造性思维，从总体上来说，这些研究都还停留在一个初步探索的层面上，还没有形成一套系统而完整的操作体系。至于从教学系统设计的角度来研究创造性思维培养的更是屈指可数。

(二)教学结构研究状况

改革开放以来，我国借鉴了国外先进的教育理论和思想，对课堂教学的研究不断深入，但是教育界（特别是在中小学老师中）往往把教学活动进程的结构（教学结构）习惯地称之为“教学模式”。在我们的文献调研中，经常会出现“教学模式的结构”和“教学结构的模式”等术语，这种情况说明大家一直都认为它们是一个概念，从未加以区分过。所以历史上一段时期内对教学模式的研究实质上就是对教学结构的研究。随着教改试验和理论研究的不断深入，有关专家开始从理论上澄清“教学结构”与“教学模式”这两个不同的重要概念，对推动课堂教学研究创造了有利条件。

追溯教学结构的发展历史，到目前为止，教育界一共出现了三种典型的教学结构。一是以教师为中心的教学结构。这是从十七世纪三十年代捷克的夸美纽斯发表《大教学论》，提出班级授课制度以来，经过赫尔巴特、凯洛夫、赞可夫、巴班斯基、布鲁姆、加涅，直到二十世纪后半叶奥苏贝尔等历代众多的教育学家、教育心理学家的努力，形成并稳固下来的一种教学结构。我国在90年代以前基本上都是类似这种的以教师为中心的教学结构。以学生为中心的教学结构是九十年代以后随着建构主义的日益流行才逐渐发展起来的。美国著名的认知心理学家维特罗克（M.C.Wittrock）的“学习生成模型”就是这种教学结构的一个典型代表。这种教学结构在西方国家有时候会用到，但在我国基本上很少使用。实际上这两种教学结构各自都有一定的局限性，于是，人们开始将视角转向了一种新的教学结构，即主导-主体教学结构，它既能发挥教师的主导作用，又能充分体现学生的主体作用，有利于培养学生的创新精神。

目前，我国除了仍旧在使用第一种教学结构外，已经开始了第三种教学结构的初步探索。据报道，93－94年北京农大附中搞过一个称之为“主体参与性课堂教学模式”（其实质是“主体参与型课堂教学结构”）的实验研究项目，这是我们看到的关于变革传统教学结构的较早探索。从全国范围来看，教学结构也出现了一定的改革实践，还没有形成像教学模式那样的规模和阵势。出现的一些尝试如：“‘提纲三段式’教学结构”、“‘六环节’作文教学结构”、“数学五部训练法课堂结构”、“数学概念科教学结构模式”、“物理教学的节奏结构”、“‘二因素、三渠道、四层次’教学结构模式”等等。我校研究的教育部中央电化教育馆“十五”教育技术规划课题《利用现代教育技术促进学生自主学习和自主探知研究》，研究人员围绕课题研究，不少教师通过学习和实践，构建了符合本学科教学特点的最优化教学模式。如：语文学科构建的多媒体教学模式“多媒体三环导探式教学模式”，数学学科构建的多媒体教学模式“多媒体四步导探式教学模式”，物理学科构建的多媒体教学模式“多媒体四步创新教学结构模式”，化学、物理学科构建的多媒体教学模式“多媒体三五导探式教学模式”，政治、历史、地理学科构建的多媒体教学模式“温故—探究—巩固—迁移教学模式”等等。三、课题的理论基础

创新教育是素质教育的核心内容。它是建立在文化素质、专业素质、心理素质和思想素质基础上的一种高层水准的教育。创新教育的目标是培养学生创新精神和创新能力。

何克抗教授在其专著中提出了内外双循环非随意创造性思维心理模型（DC），并在此基础上，提出了一套可用于实际教学过程的、关于创造性思维培养的理论、指导策略和方法。主要包

括以下观点：第一，创造性思维过程包括发散思维、形象思维、直觉思维、时间逻辑思维、辨证思维和横纵思维等六个要素组成。第二，对创造性思维来说，这六个要素是一个完整的、缺一不可的整体，每个要素都发挥各自不同的作用，彼此相互配合，从而形成一个有机的整体－创造性思维结构。其中，发散思维是解决思维方向性的指针；形象思维、直觉思维与时间逻辑思维是实现创造性思维的主体；辨证思维与横纵思维是解决高难度复杂问题的指导思想和策略。第三，创造性思维的出现在于发散思维的方向性指导，然后再通过人类的三种基本思维要素（时间逻辑思维、形象思维和直觉思维）的某些循环操作，并由辨证思维提供宏观的指导策略以及横纵思维提供微观的心理加工策略而得。第四，培养创造性思维是通过培养创造性思维的六个要素来实现的。由于创造性思维结构是理解和掌握创造性思维的钥匙，也是对青少年进行创造性思维培养与训练的总纲，更是我们课题研究所倚仗的重要理论基础。

四、课题研究的价值

通过实验可培养学生的创新精神，创新精神的构成包括创新认知、创新情意、创新个性、创新思维、创新品德。创新认知指学生对创新的本质、意义有明确的认识，从思想意识上想创新，形成了创新的动机和动力。创新情意指学生在认知基础上形成了对创新的情感和意志，不仅想创新，而且爱创新，乐于创新。创新个性指学生具有好奇心，不惟师、不惟书、不惟权威、敢于质疑问难，挑战未来。创新思维其基本特征是，敏捷性、变通性、精密性和创造性。创新品德包括创新理想、信念、合作、责任感、使命感。

学生实践能力的构成包括动手操作能力、交往能力、设计能力、分析和解决问题的能力。学生通过实验能正确有效地、科学合理地使用好双手，培养学生的实践能力。学生通过实验不仅可以激活脑神经细胞，增强人大脑的活力，而且能使左、右脑协调发展，从而在智力和创新活动中发挥出最大潜能。学生通过实验交往能力不断增强，使学生必须学会与人交往，包括信息沟通、交流，达成合作等。学生通过实验设计能力不断增强，学生对任何实践活动，都要对实践的目的、条件、手段、过程、结果等进行谋划安排，形成一个方案，使实践活动能够有目的、有条不紊地进行。分析和解决问题的能力不断增强，学生在具体的实践活动中充满着许预测和不可预测的问题，要把实践活动进行好，就必须具备分析解决问题的能力。弄清问题，分析其实质和包含的因素；探索考，提出设想；拟定解决问题的计划步骤，实施计划，分析结果，总结评价；等等。

可培养学生的创新精神与实践能力，首先是转变思想观念，创造宽松和谐的教育环境。教师要实现由传统思想观念到现代思想观念的转变，以学生为主体，解放学生的思想和双手，提供宽松和谐的教育环境，使学生有充分的精力、时间和空间去创新、去实践。其次是变革人才培养模式。积极实行启发式和讨论式教学，激发学生独立思考和创新的意识，切实提高教学质量。第三是以课堂教学为主，多种教学方式配合，形成优化的教学合力。课堂教学是培养学生的创新精神和实践能力的主渠道。但是，也必须重视活动课对学生的教育作用、利用校园文化、教室楼厅布置来宣传创新精神的思想、观念和人物事迹，对学生进行潜移默化的教育。第四是组织学生参加社会实践活动。在做中学，在实践中增长实践能力。组织学生开展调查、访问、义务劳动、主题教育为主的实践活动，让学生自己选题、自己联系、自己组织，在自主实践中既培养了实践能力又培养了创新精神，把读书学习、课堂教学与社会实践活动统一起来。

五、课题的设计思想

(一)课题研究的目标

本课题的研究目标是以党的教育方针和“三个面向”为总的指导方针，一是构建一种新型的教学结构，这种教学结构易于培养学生的创新精神，是属于主导－主体教学结构下的一种。二是探索如何在物理实验教学中培养学生的创造能力，全面提高教育质量的规律。

(二)课题研究的内容

第一是研究可以培养学生创新精神的教学结构。即通过研究教学结构四要素（教师、学生、教材、媒体）之间的关系，构建四种要素的优化组合，也就是一种优化的教学结构，而这种教学结构适用于培养学生创新精神。

第二是研究与优化的教学结构相配套的课堂教学。通过对教学结构的研究，形成一系列可操作的模型，即形成一个模式群。

(三)课题研究的方法

该实验是一项以提高人的素质为目的的研究，研究的对象是“人”。所以，我们的研究采用行动法、实验法、调查法、文献法等，以自然实验法为主。

行动研究法：本研究课题依据学校的实际情况，组织广大一线教师广泛参与，在实际教学中边研究边归纳和提炼，逐步完善，强调教育实践和科学研究的动态结合反馈，以解决实际的教育教学问题。

调查研究法：本课题研究的初期，对学校现状做了问卷调查，作为课题研究的本底材料。在研究中，通过观察、列表、问卷、访谈、个案研究以及测验等方式，搜集资料，对研究现状作出科学的分析并提出具体建议，研究后期，再使用这些方法作总结性分析和评价，并写出调查报告。

实验研究法：本课题的研究，在部分学科中进行教学试验，主要进行对比实验和单因素循环实验，并在小范围实验的基础上，逐步加以总结和推广。

文献调研法：通过调研来大量拥有相关文献，然后对其进行分析和研究，批判性的借鉴其中有用的东西，并融入到本课题的研究中。另外，在课题的研究过程中，将不断收集和利用新的信息资源。

(四)课题研究的步骤

本研究分为以下几个步骤来进行：

第一阶段：准备阶段(2016年2月--3月15号)，在学校进行培训调查，包括问卷、测试、交谈、建立心理咨询台等。

第二阶段：实施阶段(2016年3月16号--2016年4月10号)，针对不同的调查结果研究实施阶段。根据实施效果，通过上网查阅相关资料写出有关论文。

第三阶段：分析总结阶段(2012年11月—2012年12月)：检测实验效果，总结经验教训，全面进行鉴定；撰写出实验总结报告、实验工作报告。

六、研究人员的分工

课题研究将充分发挥的优势，注重相互间密切、有效的配合，实行分工负责制。