《基于核心素养的学生参与物理实验的实践研究》

小课题结题报告

课题名称：基于核心素养的学生参与物理实验的实践研究

课题负责人:宋定飞

课题负责人单位:泉州第十一中学

前言

物理是以实验为基础的自然学科，通过物理实验，可以更好地为学生提供动手操作实践的机会，培养学生的创新和创造精神，让学生更好地形成物理观念、科学思维和科学方法，学会科学探究，核心素养得到提升。但受升学压力等因素的影响，物理实验尚没有得到足够的重视，学生参与实验的主动性还有待进一步提升。

《基于核心素养的学生参与物理实验的实践研究》于2018年11月12日获得泉州市教育局立项，课题编号：QGX2018-102。通过实验教学案例、实验评价等方面的研究，改变教师教学观念，创新学生学习方式，调动学生参与物理实验的主动性和积极性，取得更好地实验效果。

正文

一、课题提出的背景和意义

目前，初中学生参与物理实验的情况不很理想，原因是，第一就是经费问题，导致有些实验仪器老化，造成有些仪器不能及时更新，让学生无法进行实验；第二是教师思想观念问题，用“讲实验”，代替“做实验”，急功近利，实验教学过程给学生太多限制，让学生无法参与实验；第三是学生自己主动性久缺，动手实践能力较弱，不爱参与实验。

美国物理老师认为，物理是一门以实验为基础的学科，尽管物理实验会耗费大量的时间和精力，但是他们认为物理实验在培养学生的操作能力、学科兴趣方面有着不可替代的作用。如，哥伦比亚大学的upper division实验课，大部分学生每周在实验室要呆30多个小时，大大激发了学生的自主创造性和探索未知世界的积极性。

基于以上原因，提出学生参与物理实验的实践研究课题，“参与”指的是以第二或第三方的身份加入、融入某件事之中。初中物理实验：指义务教育教科书初中物理涉及的实验，大致分五大类：一是测量性试验，；二是组装性实验；三是说明性试验；四是探究性实验；五是构建性试验。

基于核心素养的学生参与物理实验的实践研究就是要研究学生主动参与物理实验的态度和习惯、参与物理实验的热情和协作精神，让学生养成具有责任担当和实践创新的素养。就是要通过课题研究来促进学校改善物理实验条件和环境，改变教师与学生的实验观念。本课题以 初二、初三物理实验教学为研究对象，让学生主动参与实验，从中获得不同的学习体验，培养不同方面的技能；让教师重视实验的重要性，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力。

二、课题研究的理论依据

1、建构主义理论。建构主义理论认为，学习中应以学生为主体，学生是教学活动的积极参与者和知识的积极建构者；教师应是有利于学生意义建构的帮助者、促进者。

2、实用主义探究式教学理论。杜威首次提出了较为系统的探究式教学理论，强调培养学生的主动性探索精神和解决实际问题的能力，开辟了教学研究与实践的新领域。

3、探究式教学的信息加工理论。从信息处理过程出发，认为教学与其着眼于知识的掌握，毋宁更注意教学信息处理过程本身，并建立了与此种思想相对应的探究式教学模式。 

4、实验教学理论。物理学家帕格尔斯提出：没有实验的物理理论是空洞的，没有理论的实验是盲目的。物理学家丁肇中提出：实验可以推翻理论，而理论永远无法推翻实验。

    三、课题研究目标

1、通过调查学生参与实验的意愿程度，让教师清楚学生喜欢参与实验或不喜欢参与实验的原因，促进教师转变观念，创新思路，提升学生乐于实验的参与度。

2、通过制定相关制度和评价机制，激励学生参与实验的态度和热情，培养学生积极参与、勇于实验的习惯，调动学生参与实验的主体意识。

3、通过开放实验室和开展教师实验汇报课等，加强实验案例分析，引导学生参与到各类实验中来，让学生尝到实验的乐趣，产生更大的实验动力，从而爱上实验，最终养成自主实验的习惯，形成具有乐于参与、敢于担当的核心素养。

四、研究的内容：

1、初中学生实验的参与度调查和分析。诊断存在的问题，形成了调查报告，针对调查情况进行专题研讨，并提出对策和改进方法。

2、研究激励学生积极参与实验的策略，使学生养成参与实验的良好态度和热情。通过开实验示范课，探讨实验教学方式，制定措施让学生参与到实验中来；开展实验知识讲座，共同探讨实验教学策略。

3、研究学生参与各种类型实验的方式和途径。引导学生参与各类实验，包括自主实验、演示实验、分组实验；组织学生参与开放式实验，鼓励学生结合生活用品自主完成一些实验，激发学生的实验兴趣，培养学生懂得合作实验。

4、研究学生主动参与实验案例，并分析通过实验获得的成效。通过研究教材、集体备课等形式，加强实验教学形成的共识，开齐开足演示实验和分组实验，拓展学生实验，为学生锻炼提供平台，提升实验教学的针对性和有效性。

五、课题研究对象与范围

研究对象为泉州第十一中学初二、初三学生；研究范围为初二、初三物理教学

六、课题研究思路和方法

（一）研究思路：

1、组建队伍，明确任务。组建以宋定飞为组长的研究团队，成员有乐丽娟、李芬组成；进行课题分工，做好宣传动员，开展相关实验教学方面的理论学习；

2、调查分析，专题研讨。多次召开课题研究会议，制定问卷调查表，调查学生参与实验的现状，并对调查结果进行分析。

3、分享经验，推进研究。召开座谈会，分享教学经验，共同推进实验教学。

4、学生参与，问题导向。通过学生参与实验，从中发现问题，找到学生实验策略，更好地激励学生自主实验。

5、学习交流，实践研究。通过分享读书心得，开展课题研究反思，分析实验探究存在的困惑和优点，提升实验研究的理论水平。

（一）研究方法：

1、调查研究法：通过对学生进行问卷调查、座谈的方式，了解学生参与物理实验的现状，并开展影响学生参与物理实验的归因分析。

2、文献研究法：收集、学习相关理论文献资料，借鉴先进经验，创新适合本地实际的有助于改善学生参与物理主动性培养的策略。

3、行动研究法：用现代教育理论指导研究实践，通过实践与研究改进方法、对学生参与物理实验进行培养与指导，激发学生参与实验的热情。

4、经验总结法。据教育、教学课题研究实践进行经验交流、总结、提炼成果，撰写论文。

七、课题研究过程

1、准备阶段（2018.6--2018.9）

（1）组建研究团队、召开课题论证会、制定研究方案、做好课题申报。

（2）做好宣传动员，开展理论学习；研讨课题实施策略，确定研究方法，做好课题分工，明确各阶段任务，撰写开题报告。

2、研究实施阶段（2018.9--2019.3）

（1）召开课题会议，制定调查分析表，调查学生参与实验的现状，诊断存在的问题，形成分析材料，提出相应的办法。

（2）课题组成员按照分工，通过研究教材、集体备课、上试验课、实验操作、正误分析、调查方案、撰写案例、考查对比等环节进行了大量的实践形成阶段性的报告。

（3）开展实验汇报课，引导学生参与各类实验，包括自主实验、演示实验、分组实验；课题研究成员进一步修订课题方案的设计，积极投入到课题研究中。

3、对比提升阶段（2019.3--2019.6）

（1）召开中期研讨会，反思前期研究中存在的问题，对课题研究中不足进行补充，提出整改意见。

（2）整理、分析相关研究资料，形成操作性较强的学生参与实验的策略。

（3）督促课题组成员积极撰写论文并发表，总结和提升课题理论水平。

4、结题阶段（2019.6--2019.7）

（1）课题组召开总结会议，查漏补缺，撰写结题报告。

（2）整理过程资料，借助讲座、公开课、论文发表等形式，展示推广研究成果。

八、课题研究成果

（一）理论成果

1、进一步认识了学生主动参与实验的意义。

教师要解放思想，放手让学生动手、动脑探索实验，注意引导学生对实验进行哪些观察，学会规范操作实验，激发学生参与实验，提升实验教学的效能。

2、进一步总结了学生参与物理实验的方式。

方式有两种：一是课内实验；二是课外实验。课内实验包括演示实验和学生实验，演示实验是通过老师来进行，学生通过观察实验现象来分析讨论出实验结论；学生实验是在大量演示实验后学生的一个自我能力的提升。学生实验可以放手让学生完成，通过亲身经历，帮助学生建立科学有效的研究过程，又能使学生学会用实验解决相关的实际问题。课外实验的实施途径有两种：一是利用学校的实验开放日进行；二是学生在家里利用身边的各种器具进行。课外实验既拓展提升了学生的能力，又体现了物理学科“从生活走向物理，物理走向社会”的基本理念。

3、进一步归纳了激励学生积极参与实验的策略。

通过课堂实验教学策略研究，在实验教学中，提倡学生对物理实验的质疑和实验探索，提倡学生学会用实验探究去解决物理问题，提倡实验组之间实验任务完成的竞赛，提倡实验组内学生之间关于物理实验问题的争论、讨论，形成了以下教学策略：

（1）明确目标，把学生引进来。

目标是行动的指南，学习目标可以指引学生前行。课前出示目标，让学生明确课堂学习重点，知道所要学习内容，有利于帮助学生学有所思，思有所动，懂得课堂要做什么，要达成什么目的；可以让学生更快的转变角色，把思想转入到实验当中来。

（2）问题导向，把学生带起来。

由问则凝，由凝则思，问题会把人带入思考的境界。问题导向教学，带着问题让学生思考，学生学会了质凝，问题意识得到培养，学习热情得到提升，亲自实验的欲望得到提升。

（3）科学探究，让学生动起来。

科学探究可以帮助学生建构科学知识，理解科学知识，促进学生实践能力的发展；帮助学生形成良好的科学探究思维方法和正确的科学态度。初中学生的好奇心比较强，总是想亲身经历解决部分问题。教师要敢于放手，学会放手，让学生懂得怎样探究。分享时采用积分办学，实行组内比赛，组间竞赛，给学生实验增添动力。提醒学生间相互帮助，相互配合，每个同学都动起来了。

（4）评价激励，让学生乐起来。

一是做到用评价激励学生。在学生设计实验的过程中，让学生分组进行检查，让学生相互点评，既增加了学生的表现机会，又锻炼了学生的交流能力，还促进学生知识的构建和知识掌握。二是评价要善于观察学生的亮点。在学生探究实验时，教师要善于观察，也可以每小组各安排一人交叉检查，捕捉学生的亮点，如检查操作程序是否合理，记录数据是否合理，整理仪器是否规范等等，对表现好的，都要及时表扬，激励学生做得更好。

（5）开拓思路，让学生“富”起来。

思路决定出路，指导学生多种方法解决问题有利于丰富学生知识，开拓学生视野，活跃学生大脑。一是培养学生的生活物理思想，学会拓展实验方法；二是培养学生敢于质疑和思考分析能力，学会分析实验的优缺点。

4、进一步提炼科学探究实验实施方法。

（1）突出学生主体，充分发挥教师的主导作用。

在科学探究过程中，教师必须心目中有学生，以教学生学会探究、懂得探究为工作目标。要让学生结合经验及教材学会自己提出探究问题、设计探究思路、配备探究器材，通过小组间的相互帮助，通过自己的观察、探索，动手操作，最终学会自己解决问题。

（2）更新科学探究内容，激发学生科学探究的兴趣和热情。
　　教师应在现有教材安排的探究内容上，根据学生的现有水平和能力，适当更新科学探究的教学内容，从多角度激起学生的学习兴趣和热情。同时创设物理问题情境、激发学生探究热情。教师可以通过创设物理问题情境,引导学生尽可能多地去发现新的物理情景与已有知识的冲突所在,从而提出一系列问题来,以激起广大学生的探究兴趣。

（3）强调营造良好的探究氛围，促进学生主动探究。
　　教师应营造良好的探究氛围，为学生创造智力活动和交往的环境，让学生通过探究活动发现有利于这种探索的学习方法和认知策略。要为学生创设相互交流的空间，鼓励学生对问题、假设、实验、结论的解释进行描述，激发学生对提出的问题找到依据、对假设及设计实验找到科学的方法，要改变为探究而探究的现象，达到通过探究培养学生的思维及良好的合作习惯。

（4）重视与社会生产生活的结合，增强科学探究的深度和广度。

《物理课程标准》告诉我们，科学探究教学应重视与社会生产和生活的结合。如《科学探究：决定电流做功大小的因素》一节教学结束后，让学生继续探究导线与电炉相连，为什么在使用中电炉的电阻丝热得发红、而导线却不怎么热；让学生探究电路故障：断路和短路现象。这些实验的安排，不仅增强科学探究的深度和广度，而且加强了知识与生活的联系，让学生懂得学以致用，能用科学探究来解决现实问题的好习惯。

（5）保证学生的探究时间，提升探究效果。

西方教学专家研究表明：有效的教学时间与教学效果呈现一种线性关系，用于有效教学的时间越多，学生主动参与学习的时间越多，学习的成绩和教学效果就越高、越好。要把握好每次探究活动的节奏和时间的安排，灵活高效地利用好探究时间，有利于提升探究的效果。

（二）实践成果

1、学习交流，理论水平得到提升。

自从本课题研究以来，每人均写了四篇以上的读书心得，读了相关的实验理论文章；每人写了四遍以上课题研究反思，分析了实验探究存在的困惑和优点；每人编写了四篇实验教学设计（表一）；共开设了六节示范课与讲座（表二），形成了案例分析，共发表5篇CN论文（表三）。通过学习、研讨、反思，分析了在课堂教学中师生实验的优点和缺点，并提出了建设性意见，吸取了他人的实验教学方法，提升实验研究的理论水平。

表一：教学设计

表二：讲座与公开课

表三：论文发表

2、亲自研究，教师素质得到提升。

一年以来，课题组成员强化学习，积极探讨，自身素质得到明显提升。宋定飞老师评为洛江区初中物理名师工作室领衔名师，上了市级公开课，开了区级讲座，参加了泉州市名校长培养对象培训；李芬老师评为泉州市“领航工程”培养对象并培训结业；乐丽娟老师评为洛江区名师培养对象正在参加相关培训。

3、调查研究，有效实验得到提升。

为了增强实验的针对性，课题组进行了问卷调查，并对调查内容进行了分析，得到如下结论:喜欢做物理实验的原因是59%认为有趣，31%喜欢动手操作；实验前，只有35%的同学对每个实验都预习，45%的同学对多数实验能预习；做某一实验前，32%的同学很清楚实验目的，52%的同学清楚实验目的；分组实验时，59%的同学每个实验都动手做，33%的同学多数实验动手去做；在实验观察中，7%的同学经常发现可疑的现象，49%的同学发现过可疑的现象；对于课本上的“小实验”、“小制作”，19%的同学会全做，52%的同学多数做；我们还对实验热情、实验改革等方面进行了调查，明白了为什么部分实验不能正常开设的原因，清楚了学生对实验的喜爱程度，找到了提升实验有效教学的部分策略。

4、学生自觉，学科素养得到提升

通过开拓实验渠道，调动学生积极参与实验探究，学生的综合素质明显得到较大提升。一是学习兴趣提高了，学生学习物理的思想有了较大地转变，有厌学转变为乐学，喜欢动手实验，特别是经常走进实验室，探究物理现象；二是物理成绩提高了，中考成绩及格率提高了6个百分点，平均分提高了2分，特别是实验题的得分率有了较大地提高，中考物理成绩排名区级第一；在年级课堂教学检查中，物理的优秀课堂率排在年级前列；三是勤学好问动力提高了，自从开放实验以来，学生问问题的多了，交流深度也增加了，素养得到了较大提升。

九、课题研究存在的问题及今后设想

经过一年多的深入系统研究，我校课题组基本上完成了预定的研究任务，已取得了一定的研究成果。但培养学生主动参与实验是一项长期的教学任务，需要在总结成功经验的基础上进一步强化要求和训练，让学生参与实验成为自然，变为学生的自觉行动，让学生掌握学习的主动权，增强主动实验能力，提高实验学习效率和质量。目前尚存在的主要困难及我们将采取的对策如下：

困难之一，参与研究的教师可能缺少必要的理论水平与实践经验。对策是：加强学习，组织研讨，请专家指导等。

困难之二，由于实验条件受限，部分实验无法按要求完成。对策是：创造条件，增加生活实验，让学生在生活中找到实验器具，弥补实验室的不足。

困难之三，由于考试科目的影响，学生参与实验的时间受限，无法按期进实验。对策：开放实验室，让学生利用课余时间多做实验。

今后设想：

1、课题组成员的理论水平还有待提高，所读书目的范围要扩大，书的种类要增加；课题反思要更深刻些。

2、案例集和教学设计集的资料要加大力度收集并整理，尽快汇编成册，力争形成实验教学设计集，为教学提供参考。

3、课题研究的针对性要增强，多创造条件让学生进行实验，从中多总结实验策略和方法，形成实验论文并发表。

4、学生在实验过程中的质疑分析问题能力还有待提高，学生的实验设计能力还有待提升。

十、课题成员名单

组长：宋定飞      泉州第十一中学

成员：李芬        泉州第十一中学

乐丽娟      泉州第十一中学

《基于核心素养的学生参与物理实验的实践研究》

小课题结题报告

课题名称：基于核心素养的学生参与物理实验的实践研究

课题编号：    QGX2018-102

课题负责人:       宋定飞

课题负责人单位:   泉州第十一中学