初中物理实践研修成果

§16．1教学研究过程概述教学研究过程，就是对教学中的问题进一步探索和认识的过程，它应该遵循一般的认识规律．教学研究过程，大体上包括发现问题、收集资料、深入探究、实践验证四个阶段．1．发现问题一切研究工作都开始于发现问题．为了解决问题，才需要进行研究．因此，教学研究的第一个阶段就是认清教学过程中的矛盾，即发现教学中的问题．物理教学中的问题，有大有小．大到有关方向性的问题，如物理教学为谁服务？是为升学应试服务，还是为提高学生各方面素质服务？小到一些具体的教学问题，如何讲好某一概念？如何做好某一实验等等？2．收集资料确定了要研究的问题，就必须了解关于这个问题的各方面情况，占有大量的事实、材料和数据．3．深入探究在占有丰富资料的基础上，进行分析、综合、抽象、概括等思维过程，由感性认识上升到理性认识，得出结论，并提出解决问题的设想、改革方案等．4．实践验证经过深入思考、研究得出的结论是否可靠、可行，必须付诸于实践，用实践检验．以上所述教学研究过程的四个阶段，并不是绝对的顺序，允许交叉、同步，或交叉、反复地进行．应当指出：一个教学研究项目，可以是包括上述四个阶段的全过程，也可以是在其中的一个或两个阶段里进行工作，并取得成果．然而，无论教学研究的课题是大、是小，其共同的特点是：第一、具有明确的目的和理论的指导研究的课题，是教学实践中需要探讨、解决的问题，具有明确的目标，而且都是以物理学和教育理论为依据．第二、具有周密的计划和实施步骤对研究的课题，都要制订出周密的研究方案和实施步骤；通过各种途径，收集资料；控制无关因素或次要因素，进行系统地观察、测量，作好记录和数据处理；认真分析、概括，作出科学的结论．第三、需要反复地在教学实践中验证一个科学的结论，只有通过多次的实践或使用，证实其有效、可行之后，才能确认它在一定范围内具有现实意义．§16．2中学物理教学研究课题的选择按照一般科学研究的分类方法，中学物理教学研究的课题，也可分为基础理论研究课题、应用性研究课题和开发性研究课题．1．基础理论研究课题基础理论研究的范围十分广泛．从中学物理课程设置、物理教材建设，到物理学习方法、物理教学方法等，其任务是探索中学物理教学过程中各个有关因素相互联系及其变化的规律，为解决教学实践所提出的问题提供理论依据．基础理论研究课题的特点是探索性强，不确定因素多，研究周期长．2．应用性研究课题应用性研究课题是根据教育理论和物理教学理论研究的成果，运用于教学实践，探索提高当前中学物理教学质量和教学效益的研究课题．着重于研究如何把教育理论转化为具体实施的教学方案和具体方法的尝试．如中学物理教学中怎样进行思想教育；如何激发学生学习物理的兴趣、发展智力、培养能力；中学物理教学方法改革实验研究；中学物理教学质量评估；中学生学业成就评定等等．应用性研究课题的特点是实践性强．其研究成果具有现实意义，有利于理论的深化和验证，有助于提高当前教学教益．3．开发性研究课题开发性研究课题是运用物理学、教育学、教育心理学的理论知识，结合实际需要，设计、试制新的教学材料，开辟新的应用领域的研究课题．例如新仪器的试制，各种教学软件的设计、制作等，都属于开发性教学研究课题．以上三种教学研究工作，是相互联系、相互渗透、相辅相成的．前者的研究成果，有赖于后者的研究去实现，并在实践中不断检验和发展，并作为后者研究的依据；后者的研究成果，又不断为前者提出新的课题，充实其内容．应当强调指出：正确地选择研究课题，对研究工作的进展速度、成败，具有决定性意义．选择研究课题的原则，主要是需要与可能相结合，而且预期的成果要有“新”意．即一、需要性原则研究课题，应当是物理教学领域中需要认识和需要解决的理论问题或实际应用问题．物理教学研究的选题，必须理论联系实际，既要讲清道理，又要达到解决问题的目的．也就是说，选题要具有理论意义或现实意义．二、可能性原则研究的课题，应当是研究者所熟悉的领域，而且具有可行的条件保证．也就是说，研究者在自己熟悉的范围内和现有的条件下，经过努力可以达到预期的目的．三、创新性原则研究的成果一定是要在原有的基础上有所提高，有所创新．“新”字的含义，低标准是“与众不同”，高标准是“前所未有”．也就是说，研究者通过研究，要提出自己与前人不同的观点，或不同的方法，或不同的结论．一个人研究的课题，题目宜小不宜大，最好是“小题大作”．这样，将会在某一个小的方面深入下去，有自己独到的见解，从而满足上述选题的三个原则．为了达到上述要求，选择研究课题应作好如下工作：首先，深入到教学实践中进行调查，并广泛地阅读文献资料，了解目前教学中存在的问题和研究现状．其次，在了解情况的基础上，结合自己的兴趣、力量和现有的条件，确定研究课题．最后，写出开题报告，根据现状的分析，论证该课题的研究对物理教学理论或实践所起的作用，说明客观需求的现实意义；根据现有的研究成员、资料、设备的条件，说明完成研究任务的可能性；制订出具体的实施手段、方法和步骤，以及完成的期限．§16．3教学研究的方法教学研究常用的基本方法有调查法和实验法．教学研究的大部分课题都可以用这两种方法．一、调查法调查法是一种间接观察法，它通过各种方式，有计划、有目的地了解教育、教学工作中某一方面的现实情况．通过调查，可以知道过去在这一方面已取得了哪些成绩，有什么经验教训，弄清楚尚存在的问题，找出发展的趋向．在分析研究了大量事实的基础上，还可以概括出教育、教学中的规律性问题．调查法有三个优点：①以间接的方法研究教育、教学现象，可以不受时间和空间的限制；②可以通过如访问、座谈、问卷等方式，向熟悉研究对象的第三者或当事人了解情况，也可以通过测验、收集书面材料等途径来了解情况，或者采用查询汇集有关资料，从而掌握教育、教学现状；③方法简便易行．运用调查法进行研究，一般可分成四个阶段：1．确定调查课题，制订调查计划调查前，先要明确调查的目的、要解决的问题（即要确定研究课题）. 然后，确定调查的范围和调查对象（即确定取样与过程），并制订调查计划．调查计划，一般应说明以下几个问题：（1）调查课题和目的；（2）调查的对象和范围．要写明在哪一个范围、哪一些人中进行调查研究，或是根据哪一种抽样的方法确定调查对象的；（3）调查的手段和方法；（4）调查的步骤和时间安排．要写明调查分几步进行，每一步骤的具体内容和时间安排，以及完成的最后期限等．调查计划在具体实施中，由于研究人员的认识发展和情况的变化，初步制定的计划，应进行必要的修改和补充．2．收集材料收集材料是调查的关键环节．调查者要充分设想课题所需要的材料以及可获取材料的途径，要充分估计问题的困难性，并寻找解决的办法．要确定调查手段，采用问卷、开调查会、还是进行测验，或这几种手段的综合运用．其次，要拟出调查的问题和调查表格、谈话提纲或测试题目等．此外，在收集材料时应注意：（1）调查材料应实事求是地记录下来，不能主观取舍，为观点去找材料．（2）在收集材料时，不要把事实和意见混在一起，因为意见往往带有主观色彩，还需加以鉴别．对被调查者提供的材料，要进行核实．（3）要尽可能采用多种手段收集广泛的材料．3．整理材料调查后，收集到的原始材料必须进行整理分析，使之系统化和条理化，弄清材料之间的相互关系，找出存在的问题和矛盾，应注意检查材料的可靠性．4．总结、撰写调查报告对教育、教学调查的课题作出结论，并进行理论分析．它是整个调查研究的决定一环．调查的方式很多，如观察（包括长期跟踪观察）、访问、开调查座谈会、发书面问卷、测验和查询汇集有关资料等．问卷法也叫填表法，是研究者为了解某些事实或意见，向被调查者分发印好的问题表格，要求填写事实或意见，用书面形式进行调查的一种方法．对于一些比较简单的或具体事实性的问题，用这种方法调查最好．它的优点是简单易行，省人力、省时间，省费用，且调查面广，可以在最短的时间里收集到范围较广的材料．可允许填表人用无记名方式填写，如果组织得当，获得的材料可能比谈话法全面而真实．调查可分为全部调查、抽样调查和分类调查三种．有时，全部调查难于做到．在采用抽样调查、分类调查时，就一定要注意调查对象的典型性，调查的价值在于选择对象的代表性．例如，我们要调查某种新的教学方法在若干所中学高一年级物理课的试验效果，以及各个阶段学生的物理学习成绩．由于参加试验的学生人数太多，难于全部调查统计，就可采用抽样的方式．一种较简单的方法，是把试验学校的各个班级按学号选 1、6、11、16、21、26、31、36、……等学生作为调查对象，这是一种随机抽样法，它的优点是能避免某些人为因素的干扰．如果试验学校的个数较多，学校层次又不一，这时可把各学校分为上、中、下三类，每类任选一、二个中学，每个学校再选一个中等班级来进行考试统计．调查必须是在正常教育、教学环境中，对研究对象作详细的考察和记载．二、实验法实验是观察的最重要的补充，是更精确的有组织的观察．教育实验是用人为控制某种因素，建立实验条件，对某种教育和教学方法或方式进行研究的方法．实验法的核心问题是如何控制所要研究的因素以外的其他各种干扰因素或变化因素．实验时，要先根据实验的目的和提出的问题，考虑把什么作为实验变量（例如考虑课堂学生物理小实验的教学效果），以及如何操作和控制实验变量．然后，确定实验对象的多少．若要求精度高些，实验对象一般也要相应多些，但要从实际出发．而后进行实验编组．通常采用单组法、等组法、整组法三种方法．单组法是通过一个组进行实验．例如，在某个班级中采用某一种教学方法，在保持其他条件尽可能不变的情况下，进行前后对比分析．这是最简单的实验方法．等组法在教育实验中通常称为对照实验．一个是对照组，作为比较的标准，另一个是试验组，要通过某种实验步骤以确定它对试验组的影响．这两个组的条件应基本相同，才便于比较和有利于得出科学的结论．例如教师在一个班级中采用某种教学方法，而在另一班级仍用原来的教学方法，实验后进行对比分析．等组法的分组可以有意抽样分组（这里掺有若干主观性），可以随机抽样分组，也可以采用配对分组．例如按成绩先后次序排列，若分两组，可作如下编排：A组：2，3，6，7，10，11，……B组：1，4，5，8，9，12，……各组的差异（可用平均差或标准差来计算）力求相等．整组法是综合上述两种方法．随意确定A、B两实验组．第一次A组用（甲）法，B组用（乙）法，教学后进行效果测定；第二次A组用（乙）法，B组用（甲）法，教学后进行第二次效果测定．综合两次效果统计，比较（甲）法和（乙）法的差别，整组法由于把其他差异平均分配给各实验因子，所以比较精确，但是实验比较麻烦，周期也比较长．三、经验筛选法经验筛选的过程，实际上就是对教学实践中创造的经验进行思维加工的过程，也是深化认识的过程．它的直接目的是弄清某种教学措施对教学过程所产生的实际效果，从而改进教学实践．而进一步通过筛选，还可以探索教学规律，形成一定的教学理论，或为理论研究提供原始材料．经验筛选工作的一般工作程序：（1）总结先进的教学经验，系统整理这些经验．运用教育科学的基本理论和中学物理教学法理论，对这些经验加以分析，并在此基础上制订出筛选计划．（2）按照计划，选择一些班级在授课中组织实施．（3）组织有经验的教师队伍，对实施过程进行主客观评价．（4）总结．对原有经验淘汰、优化和发展．（5）重复计划和试验．经验筛选法的流程如下图：§16．4研究结果的分析撰写研究报告调查和实验所取得的结果和数据，要进行整理和分析．分析可分定性分析和定量分析两种．数据的处理可用图表法或用数据统计进行整理．图表法有统计表和统计图．所谓统计表，是指主要用数字表明所研究现象的表式．它由统计指标和被说明事物两部分组成．由于统计表是通过表格的形式把大量的数量资料系统地、集中地组织起来，就使我们便于对照、比较，从而为我们分析、综合数据，发现现象之间的联系和规律创造了条件．它的优点是给人一目了然、清晰简洁的印象．统计图在教育科研中常用到的形式有：条形图、圆形图、直方图、曲线图和散点图等，它能把事物表现得更为形象生动，其缺点是不容易精确且较费时．例如，某教师对所授高二物理的两个班级中，分别用讲授法和边讲边实验的两种教学方法进行研究，两个班级的基本条件相同，采用等组法，同时进行试验. 经过一定阶段后，进行测验，成绩列表统计如下：表1教学方法人数成绩均数讲授法4073.43边讲边实验法3880.51表2教学方法人数成绩均数基础题分析题判断题思考题讲授法4018.5012.1510.9031.88边讲边实验法3818.5412.3312.2837.41又例如，调查九所中学各个年级学生对物理学科的兴趣，用分层随机抽样问卷法，调查了1941名学生，对物理学习作出感兴趣的反映有23.8％，作出不感兴趣的反映有6.5％．各个年级学生对物理感兴趣的反映可作图如下：数据统计处理，要运用数理统计方面的知识．进行数理统计之后，还要进行分析和综合，归纳和演绎，比较和类比，得出一定的结论．这样的结论就不是主观武断的，而是比较客观公正的．§16．5撰写研究报告和学术论文研究报告和学术论文，都是研究工作结果的科学记录，它们是研究某方面问题的结论，或是针对某问题发表的学术性文章.就其内容要求和表达形式来看，二者是有所不同的．一、研究报告研究报告是对某个问题进行研究工作的如实记载．它必须反映研究工作的全过程，即研究的课题及其目的意义、研究的方法、研究的结果等．研究报告可以表明研究者对研究课题所持的观点和所采用的方法．一篇良好的研究报告，必须具有一定的理论价值或实用价值，即在理论上站得住脚，在实际中能被人应用．撰写研究报告没有统一的格式，但一般来讲，总有以下几个部分：1．前言（引言）或问题的提出：研究该课题的目的、意义；2．研究方法；3．研究结果的显示及分析；4．讨论；5．结论；6．参考资料.二、学术论文学术论文是对某个问题具有自己见解或创造性研究成果的科学总结．它是将研究过程中取得的充分资料、数据，经过科学的分析、概括、判断、推理等加工处理，形成论点，作出结论．对于学术论文，不仅要求具有客观性、可靠性和再现性，还应要求具有创新性．这就是说，要求实事求是，论点明确，准确、鲜明地表达创新的成果．学术论文的内容，一般包括：摘要、前言、正文、参考文献．论文摘要是论文基本内容的简介．要求简短、扼要，说明论文的目的、依据和方法、成果和结论，重点是概述论文的要点和主要结论，特别是写出研究成果的独到之处．论文的引言（前言）是论文的说明．要求介绍前人在本课题已有的工作，也可以对其有所评述，从而阐明本文的目的、意义和所要解决的问题．论文的正文是论文的主体．阐述研究问题的理论依据、设想和假定，体现研究工程中的方法、手段，分析、概括作出结论，应当着重叙述自己实践的部分和获得的结果，并加以分析、讨论．物理教学研究的论文，必须具有实践的充分资料，要观点鲜明，资料、数据准确、可靠，分析严谨，体现出良好的学风．论文要文字通顺，条理清晰，有较强的逻辑性、科学性，并能反映研究工作过程中所决定的问题．论文的参考文献是引用前人工作成果的出处．绝大多数的研究成果，都是在原有的理论基础和前人相关工作的基础上，进一步发展所取得的，应当说明所依据的原有理论，应当把引用前人的观点、方法、成果等的出处列出，这一方面反应论文具有真实、可靠的科学依据，另一方面也体现对前人成果的尊重．总之，开展中学物理教学研究，无论课题是大、是小，都应当写出研究报告或研究工作总结，其中具有创新内容的可写成学术论文．撰写研究报告或学术论文的目的，主要是为该门学科发展积累资料和进行学术交流，推动中学物理教育改革．［附］开展物理课外小制作活动研究报告（示例）一、问题的提出在中学物理教学中，加强实验教学，对激发学生物理学习兴趣、发展他们的思维能力、提高教学质量都是十分重要的．但课堂学生实验受到时间的限制，影响了学生的实验训练．如何在不增加课时，不增加学校实验设备，在完成规定的教师的演示实验和课堂学生实验的情况下，增加学生自己动手做实验的机会，这是一个值得探讨研究的课题．最近两年来，我们在初中物理教学中开展了一系列学生小制作活动．我们认为小制作有几个优点，可弥补演示实验和学生课堂实验的不足，如：（1）小制作不受器材限制.学生回家后可自找材料，就地取材，废物利用，材源广泛．每个学生都有条件做．（2）开展学生小制作活动可利用学生课余时间，丰富学生的课余生活．把课内外的学习活动结合起来．（3）学生在制作时，从设计、找材料、动手做、直到检验等过程，都可由学生独立完成，这对培养多方面的能力创造了条件．为了研究开展小制作活动对学生物理学习所造成的影响，我们对初中物理若干章的教学作了对照实验，本文所研究的仅是其中一章的试验．二、实验方法本实验采用比较法．1．二个班级在实验前物理学习成绩比较：（为平均分数，S为标准差）上学期期中考试上学期期终考试下学期期中考试SSS79.139.487.5110.771.517.4初二（2）79.037.487.229.2270.417.07两个班的平时学习成绩经过t检验①，t＜t0.05，表明无明显差异．随机地选择初二（1）班为实验班，初二（2）班为对照班．2．实验教材：选用全日制初中课本物理第一册第七章“简单机械”．选取这章作为实验教材的理由是：（1）本章分三个单元，讲了三种简单机械，即“杠杆”、“轮轴”、“滑轮”，这三种简单机械在生产和生活中广泛应用，学生比较熟悉，结合教学内容可让学生制作与此相关的三次小制作，与别章相比可提供学生较多的制作机会，提高本实验的信度．（2）本章在知识结构上与本学期所学的第五章“压强”、第六章“浮力”没有多大的联系，这样可排除上学期以来学习程度差异而对本实验产生的影响．本章与下一章中的“机械效率”内容却有密切的联系，可以看一看本实验对今后有关知识学习会产生的影响，提高本实验的效度．3．方法：（1）实验班和对照班在讲授新课时采用的方法和手段完全相同．所不同的是实验班布置少量的书面作业而增加小制作，而对照班只布置书面作业．具体情况如下表所示（见下页）．（2）当一个教学单元结束在上新单元之前，由教师检查学生小制作情况，选用学生的作品验证与复习课本中的结论和物理规律．对照班在上述的“杠杆”单元“轮轴”单元“滑轮”单元小制作课外练习小制作课外练习小制作课外练习实验班小杆秤、练习一小辘轳练习二小起重小天平、(3)、(6)、(7)(4)、(5)机、小窗帘对照班练习一练习二练习三(1)、(2)、(3)(1)、(2)、(3)(1)、(2)、(3)(4)、(6)、(7)(4)、(5)时间内按传统的教学方法进行单元小结．（3）本章学完以后，实验班的复习课是把每一位学生的所有作品都拿出来，开个展览会，让每位学生参加“评选最佳作品”的活动，相互取长补短，学习交流，对照班的复习则按惯例进行．4．实验时间：根据中学物理教学大纲规定和本校实际情况，本章教学时数11，在课内完成．5．效果测定：（1）测定基础知识的掌握情况．每个单元结束以后，对这二个班级进行同时同题测验，共进行三次测验．（2）测定动手能力发展的情况．在这二个班级中随机地抽六位学生为样本进行动手能力的测试．（3）测定学生思维发展情况．a．通过实验班学生三次小制作作品质量的前后比较．b．用发散性的试题来比较二个班级发展情况如何．6．控制因素：（1）在执教时特别要注意对两个班级持公平态度．（2）被试对象在自然状态下进行试验．尽可能不让学生知道自己是被试对象．三、实验结果的整理、检验、分析1．三个单元小测验情况整理如下：识记理解分析应用对照班试验班对照班试验班对照班试验班对照班杠杆单元测试84％86％72％65％71％53％7768轮轴单元测试83％88％80％71％75％59％7976滑轮单元测试89％90％83％72％80％67％8477平值差异t=1.1t=4.166t=6.527t=2.638查表得t0.05=2.00以上，上表中的百分比是得分率．从上表中反映的情况可归纳为以下几点：（1）了解方面二个班级平均得分率的差异经过t检验，t＜t0.05表明小制作活动不造成二个班级在了解方面的明显差异．（2）在理解方面，二个班级平均得分率的差异经过t检验，得到t＞t0.05，说明二个班级有显著的差异．表明小制作在帮助学生理解物理规律物理概念方面起了较显著的作用．学生在制作过程中做中有学，学中有做，边做边学，其对事物的理解必然优于不跟事物打交道的学生．在理解方面的测试结果，是符合认识规律的．（3）在分析应用方面，二个班级平均得分率的差异经过t检验，t＞t0.05.存在显著差异，表明小制作在促进学生应用所学知识方面起了不可忽视的重要作用．学生制作的过程本身就是应用知识的过程，因此测试的结果不是偶然的.（4）从上表中还反映出学生掌握知识层次越高，二个班级里显示出的差异越大，表明小制作活动对促进学生较高层次认知的发展起着较大的作用．2．动手能力测试情况及分析：从二个班级中分别抽出学号为1号、11号、21号、31号、9号、19号都是6个人为一组的二个组为样本，测验他们动手能力．分别给这两组学生等量的锤子、钢丝钳、锯子、钉子、铁丝、小滑轮、木板等工具及器材，要求他们运用这些器具制作小吊车．测试情况如下：制作所用的时间使用工具情况作品鉴别实验班样本组基本知道什么外貌注意美观，35分钟工具的用处，能熟练能较巧妙地运用杠地使用．杆、轮轴、滑轮的结合.对照班样本组不熟练，其中有外貌粗糙，只用48分钟一位学生被工具弄了定滑轮.。