《理科探究实验的案例研究》课题中期报告 研究其独辟蹊径的创新实践值极有意义它.doc

理科探究实验的案例研究课题中期报告一、研究背景做中学是让孩子亲历整个探究过程，注重让孩子自己动手、动脑发现，重视孩子亲身的体验和感受，并在探究过程中培养孩子的科学态度、科学精神和科学的思维方法。将“做中学”引入实验教学，旨在把科学家发现自然规律的过程教给孩子，让他们在探索的过程中学会发现、学会提问、 学会实验、学会记录、学会讨论、学会表达。使他们获得一种学习的能力，一种生活的能力。常州市勤业中学是江苏省课程改革先进集体，有优良的教学研究传统。理科各教研组各位教师在课改实践中确立了“以学生为学习主体” “科学学习以探究为核心” 的教学理念，目前，校内探索“勤中新课堂”的校本研究正开展得如火如荼，为此，理科组老师们选择了“在中学实验科学类学科教学中如何以探究为核心，培养学生的科学探究能力？”作为理科教学的研究重点。在这样的背景下，省实验中心领导和专家为我们提供了申报计划，江苏省中小学实验教学研究课题的立项，为我们基于教学实践的草根研究提供了多彩舞台。二、课题研究的目标 本研究的主要目标是生成“做中学”案例分析框架 。 1.研究内容：通过一批实践案例“做中学”实验案例研究过程，探求实验教学过程性研究范式。 2.研究重点、难点 “做中学”案例选择如何适应课程资源变化与学生学习经验同步 “做中学”案例构架如何引领学生思维发展将学习经验融为知识 “做中学”学程评价如何推动学习进程发展学习反思中螺旋上升 “做中学”学程研发如何促进教师专业发展实践中提升研发水平三、课题研究的意义本课题旨在从理论和实际两个方面开展理化生各学科“做中学”实验教学”的研究。开展本课题的研究实践价值：1.有利于体现学生的主体地位。新课程标准中明确提出：学生既是教育的客体，又是教育的主体。这就阐明了学生是学习的主体，是活生生的有主体意识的人，所以物理实验课中要放手给学生，让其自己去探究充分发挥学生的主体地位，培养其探究精神，调动其学习的内在动力，使其真正成为课堂的主人。2.有利于培养学生的积极感。心理学认为，情感具有动力功能。良好的心情饱满的热情能够驱使人积极的行动，提高学习效率。通过物理实验课”做中学”实验教学激起学生积极的情感以及积极的学习动机，从而达到事半公倍的目的。3.有利于培养学生的合作精神。通过实验课上学生对实验的设计、数据的分析锻炼学生的合作能力。培养学生的团队精神。四、课题研究的理论依据 1.建构主义学习理论建构主义强调学习是学习者自我建构的过程。为此，它强调探究性、情境性社会性、以及问题定向的学习、基于案例的学习等。建构主义学习理论更关注真实任务解决过程的评价标准，更重视对知识建构的过程，而不是结果的评价。视频案例教学多元化、多种形态的评价标准，能激发学习者的兴趣；评价的开放性和全面性，增强了学习者的自信心。 2.迁移假设理论来文(Levin)的迁移假设理论认为，个体在解决问题 过程中，会提出和检验一系列的假设，形式一套解决问题的思考顺序和假设范围，这会影响以后类似问题的解决，迁移到以后的解决问题活动中去。视频案例教学创设一个个问题情境，引导学生运用所学的理论思考、分析、解决问题，有效地促进了解决问题的迁移。五、研究内容1.各学科实验课“做中学”实验教学”的内涵研究各课题研究小组通过建构“创设情景 、提出问题、分组讨论、大胆猜想、设计实验、探究新知、分析现象、体验感悟、归纳总结、交流评价、课外实践、发展个性”的课堂教学模式，体现各学科实验课”做中学”实验教学的基本要求。2.强理论研究，探索制约各学科“做中学”实验教学”的主要因素。克服传统实验课给学生自我分析时间较少，学生缺乏必要的探究过程的弊端。3.改革教学模式和方法，深入探索理化生各学科实验课“做中学实验教学”的教学策略，实验课做中学实验教学的科学性非常强，实验原理、实验操作程序和方法与各学科理论知识、科学的实验研究方法相一致。在整个探究过程中，要着重培养学生科学思维方法，观察和记录实验的方法，以提高学生的科学素质，这也正是增设探究性实验的宗旨。 4.研究的范围与对象初中物理、化学、生物学科。六、研究的初步成果（一）研究过程与主要工作1.由“飞行”研究为“路演”我们汲取国际先进经验，在立项后开题前后的半年中，展开了“飞行”研究，所谓飞行研究，就是在项目整体推进前，按方案，做部分的一个小规模“预演”，以探索方案的可行性。在本课题的“飞行”研究中，我们主要完成了下列工作：（1）厘清行动主旨。厘清行动主旨，是提升行动绩效的根本保证。为此，课题组长和研究骨干们，充满激情地积极参加省实验中心的各项活动，聆听领导指示，主动承接专业引领，认清研究内涵。课题组还经常邀请市装备中心关专家到课题组面对面指导，俞主任、吴主任每一个月都会直接莅临，冯建飞老师作为课题研究特聘顾问，更是与我们保持24小时不间断网上热线联系。在各位专家的指点下，课题组成员多次反复研读研究方案，我们一次次追问：理科探究实验的目的是什么？装备课题与教科课题研究的路向有何不同？通过讨论，大家一致认识到：“理科探究实验研究”的目的，不仅仅是在于对学生探究实验的考察，而是具备促进师生双向发展，创生智慧课堂的功能。其一，我们认识到：只有充满探究精神的教师，才能创造出充满探究精神的课堂，培育出具有谈及意识和探究能力的学生。通过“理科探究实验研究”，可以培养老师们研究课堂的志趣和能力，使之成为对课堂充满好奇心，具有探究能力的人，然后，将这种探究的习惯和能力，迁移到课堂，实施充满灵性的教学。其二，通过“理科探究实验研究”，老师们不断改进理科探究实验教学设计，为学生提供不断优化的学习指导，是学生在探究实验中主动成长，获得长足发展。其三，通过“理科探究实验研究”，课堂焕发出迷人的生命光彩，提高理科探究实验的教学绩效。装备课题与教科课题研究的路向有何不同？其不同点，应该在于研究视角，教科课题，更注重对实验设计的研究，装备课题的着力点，应该是在关注对实验设计的研究同时，注重对实验中设备应用的研究。也就是说，我们要关注实验设备在探究实验中的作用，已经针对问题怎样改进实验设备等问题。教学装备是“理科探究实验”中的必备学习条件，它对学习的影响应该引起我们的高度重视。（2）研究可行性的再论证。我们走进课堂，按研究方案进行尝试性实践，通过对学生探究实验的直接观察和视频记录分析，寻找研究中的观察点，找到设计观察工具的对应点。2.用文献研究提高起点文献研究，是行动研究的基础，清晰的文献研究，能帮助我们汲取间接经验。既像汽车中的GPS，能帮助我们厘清未来研究领域的脉络。又像高速电梯，可以帮助我们提升研究起点，“借别人的梯子上楼”。为此，我们系统研读了大批文献，除了在江苏省中小学实验教学研究网下载的各种文章文章外，还有大卫杰纳马丁走进中小学科学课建构主义教学方法、威廉艾斯勒走进中小学科学课全景式教学方法、加涅学习的条件与教学论、斯瓦布科学家在做什么、古德布罗菲 透视课堂、鲍建生聚焦课堂:课堂教学视频案例的研究与制作、舒尔曼教师教育中的案例教学法等教育理论书籍。我们将预研究成果与文献研究结合，生成三项研究成果：优化研究路线。开发了一系列适合“理科探究实验”研究的观察工具。（见附件1）形成了案例研究的类目。3.在现场研究中走向纵深课题研究的主体，还是植根课堂的现场专题研究，这正是本课题组着力最多之处。我们用自创的“理科探究实验”现场研究模式，切入“实验”研究。该模式包括“确定目标、规划行动、课堂观察、案例分析、回馈实践”五个基本步骤（见下图）。一个研究专题，一般包涵56个课时单位。首先，课题组会利用每周两节课的组内教研时间做准备：确定执教老师，讨论选题和集体备课，选定观察方式，确定第一次“试上”时间。然后，让执教老师独立准备。第一次“试上”时，组内全体教师都会去现场观课。“试上”过后，大家再根据观察结果分析讨论，提出改进建议，执教老师根据建议修正实验方案。后续进行第二次“试上”，组内教师继续观察和讨论，然后决定是继续改进，还是形成案例。如果学生学习效果好，那么，就形成案例，如果需再改进的地方多，还会有第三次试上如此五步，确保“实验”研究的严谨扎实，确有成效。通过一年多实践，我们已经开设研究课24节，形成了30多个“实验”案例，并积累了137份课堂观察记录。通过研究，理科教学中“探究实验”的设计、实施水平大大提升，孩子们感受到了探究的欢乐，在探究实验中欢乐成长，理解知识、发展能力，获得自信。四门学科学生学业成绩均有提高。课题组的老师们感受到了丰富的成长体验。其一，生成了“发现真问题”的敏感。比如，通过研究物理的探究实验，我们发现，常规的电流表必须改进，因为常规的多考虑演示实验和操作实验，旋钮的耐受性设计并不充分，在探究实验中，学生尝试多了，旋钮特别容易松动，影响实验结果。如果将底座设计得更牢固，就可以避免这个问题。再如，老师们曾经认为，生活中用钢丝球擦一擦除锈的方法司空见惯，没必要再做。所以，在化学“除锈”的探究实验中，去掉了这个探究实验结果，孩子们就在后续检测中，碰到此类问题，闹出不少笑话。这现象也给我的实验设计提出挑战：生活常识要不要探究，要放多少？其二，养成了专业合作的自觉。我们以合作共同体的方式展开课堂观察，协商改进策略，使研究小组成员养成的知无不言，言无不尽的合作习惯，促进了教学水平的共同提高。其三，形成了“颗粒归仓”的习惯。老师们十分珍惜课堂观察中获得的数据，善于通过自己的深入思考，将每一份感悟，变成案例、论文和反思等研究成果。为此，现在短短的一年中，课题组的教师已有49篇文章或案例发表或获奖，有全国特等奖、一等奖，有省一、二、三等奖，有市一、二、三等奖等。发表单位，大多为全国核心刊物发表或省级学术刊物。4、按实际情况灵活调整方案自2010年8月18日课题通过开题论证后，我们并没有满足于已有设计，而是根据实际情况，及时调整方案，丰富研究内容和手段。重大调整有三个方面：一是根据“飞行”研究，调整研究方法。课题原设计中，主要研究方法为视频案例分析，通过飞行研究，我们发现，仅有视频案例分析，并不能完全透视实验过程，所以，我们调整方案，将教师直接观察，同样厘定为主要研究方法。二是紧跟学校装备变化步伐，调整研究内容。（1）利用学校智能录播系统装备到位的优势，将对智能录播结果的案例分析作为主要的研究手段。（2）利用即将安装“数字星球”的优势，将地理学科的探究实验研究方向调整为，以“数字星球”为载体的地理探究实验研究。（3）配合即将开通的常州市生物探究网络平台建设，将生物学科的探究实验研究方向调整为，以信息技术于课程整合的生物探究实验研究。三是贴合学校发展形势，将研究融合于学校中心工作。自2009年12月起，我校全校上下展开了轰轰烈烈的创建“勤中新课堂”的研究工作。课题组审时度势，将我们的研究工作融合于学校统领课题，使学科组的研究项目获得学校领导跟多的关怀和指导，推进课堂研究进一步深化。5、因“热爱”而不懈探索我们勤业中学理科探究实验的案例研究课题组是一个积极进取的团队，是什么力量激励着我们，去完成这一系列艰苦而繁重的研究工作？我们认为，力量来自对学生的爱，来自对教学的热爱。因为“爱”，我们的老师经常在下班后，研究实验设计到晚上8、9点钟，甚至半夜一、两点钟，无怨无悔。因为“爱”，我们的研究骨干身先士卒，不辞劳苦，比如，我们的课题组长彭志荣主任，积极履行起了课题研究的组织、协调、管理工作。他不但本人参与研究，带头上好研究课，做好案例分析，而且，全面掌握研究的领导和协调工作，及时关注各课题组的研究情况，定期组织课题研讨会，交流课题研究心得；及时将各种研究成功上传到江苏省中小学实验教学研究网。及时了解各子课题研究的进度，解决相关问题；使整个课题组形成了良好的学习风气和浓厚的科学研究氛围。（二）研究成果的创新之处反思我们的理科教学中“探究实验”研究，其独辟蹊径的创新实践值极有意义。它们主要表现在下列三方面：1、系统化研究路线（见下图）该技术路线，通过研读文献、论证方案、实践探索、案例分析、形成结论五个基本步骤，将面向实验教学的质性研究，具体化，系列化，实效化。达到改进教学，发现规律的实效。其中难点，是厘定案例类目设计。国际上的案例研究，指“对案例的研究”，重点在于案例分类，以及同类案例分析等。国内案例的研究，往往缺乏只有的深入分析。为此，我们在课题的设计和文学研究中，针对研究目标和内容开发出两种案例类目（见附件1）：其一是按探究过程分类。其二是按学科内容分类，并依据这两种分类法，开发出课堂观察工具。2、“理科探究实验”现场研究模式该模式汲取了顾泠沅先生三次备课，两次改进的经验。将它引入实验教学的观察研究，配合自己开发的观察工具，犹如帮助教师搭建了课堂观察的脚手架，帮助教师条分缕析地透视课堂。下列实例，是物理“速度”的探究实验观察，初次实验中，纸锥不能稳定下落，教师通过对探究现象的分析，提出了切实可行的改进的策略。常州勤业中学理科探究实验的案例研究课题组实验案例观察分析表学科 物理 年级 八 实验名称 探究速度的奥秘 执教 潘栋 观察者 邵磊环节情景问题改进策略纸锥下落纸锥下落，路径不一定是直线，有的纸锥下落过程会发生翻转。纸锥锥角太大了，周围空气因素影响其运动稳定性将纸锥锥角改小，减小周围空气影响3、现代教育装备的综合应用在本研究中的，课题组注重学校现代教育装备的综合应用，使1+NNm ，例如，我们将白板应用于探究实验的教学指导、成果发布和数据分析，应用视频录播教室记录学生探究过程，应用教师博客建立网上交流平台等。七、下阶段的主要工作到目前为止，课题组全体同仁已经按照研究计划，完成了相应的研究任务，在后续的研究中，我们将从4方面深入推进研究：1.改进研究组织工作，加强与研究中心的联系，积极邀请中心各位领导和专家来校培训教师，指导研究。及时反馈研究情况，加强与兄弟单位交流。在恰当时候，组织课题组老师到各先进单位取经学习。2.改进研究行动研究部署，要求各子课题组以一学期为单位，聚焦一个主题深入研究，形成系统性案例群。3.优化收集研究资料的方法，开辟学校内的网上案例库，提高研究数据的管理水平。4.修正案例类目设计，在研究案例积累到一定程度时，积极组织力量，展开对案例的系统分析，发现其共性，提升研究水平。 课题负责人签名 彭志荣 2011年8 月31日附件1：案例类目案例类目一 探究实验中学生思维活动分析思维探究学习过程归纳分析类比形象思维直觉思维灵感提出问题收集数据形成解释评价结果检验结果案例类目二 学习条件对探究实验影响分析学习条件探究学习过程态度 意欲操作能力方法实验设计实验装备教学管理提出问题收集数据形成解释评价结果检验结果附录2 课堂观察表常州勤业中学理科探究实验的案例研究课题组实验案例观察分析表学科 物理 年级 八 实验名称 探究速度的奥秘 执教 潘栋 观察者 邵磊环节情景问题改进策略纸锥下落纸锥下落，路径不一定是直线，有的纸锥下落过程会发生翻转。纸锥锥角太大了，周围空气因素影响其运动稳定性将纸锥锥角改小，减小周围空气影响附录3 研究进度评估表 研究进度第一阶段：2009/5-2010/8准备阶段第二阶段：2010/9-2012/7实施阶段目标任务已完成工作目标任务已完成工作 撰写课题实施方案，确定实验教师和班级，做好人员分工。 组织实验教师进行理论专题学习，深化文献研究，吸收与借鉴国内外先进经验，融入本课题研究行动。 完成对学生探究实验能力测评及问卷调查，掌握第一手数据。 完成研究工具、量表等的初步设计，并在小范围内试用和改进。 在小范围内进行“预研究”，初步验证实验设计的科学性、合理性、适切性。 在完成上述工作的前提下，优化并厘定课题实施方案。所有工作均已完成积极开展理科探究实验教学，并建立起初步的教学模式。编制案例类目，撰写一批有特色的教与学案例；。按照探究实验教学的核心要素，进一步分析、研究“以学生为学习主体”的探究实验教学模式，以及现代教学装备提高探究学习绩效中的作用。及时对学生进行调查，评估研究绩效，撰写出相关的实验论文，形成研究的初步成果。已完成左项中条任务的大部。附录四 研究课统计表序号课题小组活动时间执教教师课题活动地点参与人数1生物2009年11月20日周五上午第3节于晔娟植物的开花与结果生物实验室92生物2010年3月19日周五上午第2节骆明珠人体与外界环境的气体交换（白板教学）地理教室103生物2010年10月20日周三上午第4节盛曙霞观察种子的结构生物实验室124生物2010年10月20日周三上午第3节骆明珠植物的呼吸作用地理教室125生物2010年10月29日周五上午第2节许卫亚人体的性状和遗传1501多媒体教室185物理2009年12月21日周四下午第1课史英杰速度物理实验室1116物理2010年3月16日周二下午第1节史英杰走进分子的世界物理实验室1267物理2010年9月21日周二下午第1节邵磊滑轮组的机械效率物理实验室1218物理2010年12月14日周二上午第2节姜文俊伏安法测电阻物理实验室139物理2010年12月22日周三下午第4课潘栋速度（课题组研究课展示）录播教师8610化学2009年9月21日周三上午第4节课耿瑾第二章“实验教学”复习课化学实验室11611化学2009年10月9日周三下午第3节课钱立恒构成物质的微粒化学实验室22412化学2009年12月2日周三上午第4节课徐晓春金属的防护与回收（课题组研究课展示）多功能教室5613地理2010年3月15日周一下午第3节蒋茂全日本地理教室2514地理2010年10月18日周一下午第3节蒋茂全聚落地理教室1415地理2010年3月18日周一下午第3节刘霞中东（上下）地理教室2116地理2010年3月31日周三下午第2节刘霞中东（上下）地理教室2717地理2010年5月27日周四下午第4节刘霞巴西地理教室2218化学2011年3月10日周四下午第2节徐晓春酸和碱的反应化学实验室2719化学2011年5月10日周二上午第二节徐晓春信息给予题专题复习（对外开放日展示课）化学实验室20化学2011年3月17日周四上午第二课耿瑾第七章单元复习课多媒体教室2221化学2011年4月15号周五第四节钱立恒试卷讲评课化学实验室25序号课题小组活动时间执教教师课题活动地点参与人数22物理2011年3月11日周一下午第2节潘栋密度物理实验室2823生物2011年3月11日周一下午第3节盛曙霞消化和吸收生物实验室2424地理2011年3月9日周三上午第2节刘霞北京地理教室15附录五 课题组成果记录表(20092011) 姓名文章、论著(发明)刊物名称或出版单位级别发表时间潘栋展示课欧姆定律扬州市竹西中学展示课2009.12彭志荣在“同题异构”中探寻达成目标的多维路径发表在常州教师教研市级2009年第4期史英杰课件世界是运动的江苏省教育装备与勤工俭学管理中心省级三等奖2010.3史英杰论文物理实验教学有效性策略初探常州教育市级2010.5史英杰论文浅谈如何提高实验探究的有效性江苏省教育装备与勤工俭学管理中心省级二等奖2010.3潘栋论文提高物理课堂演示实验效率的策略江苏省教育装备与勤工俭学管理中心省级三等奖2010.3邵磊课件光的直线传播课件江苏省教育装备与勤工俭学管理中心省级三等奖2010.3姜文俊课件机械能和内能的相互转化江苏省教育装备与勤工俭学管理中心省级三等奖2010.3姜文俊浅谈物理试验教学与信息技术整合的尝试江苏省教育装备与勤工俭学管理中心省级二等奖2010.3姜文俊物质的比热容演示实验的改进江苏省教育装备与勤工俭学管理中心省级二等奖2010.3彭志荣关于物理实验有效教学的几点感想江苏省教育装备与勤工俭学管理中心省级二等奖2010.3彭志荣探索细化管理 实施有效教学发表在常州教师教研市级20101彭志荣对物理实验有效教学的策略研究发表在时代学习报教研参与省级20106徐晓春设计对比实验，探究微粒性质广西教育出版社省级2009徐晓春变错为宝，巧编化学复习学案常州市教育教研室市级一等奖2009徐晓春课前研究，创设高效课堂的基础发表在化学教与学省级200922徐晓春浅析初中生解决化学计算题的错因常州市教育教研室市级二等奖2010耿瑾合理运用多媒体信息技术，优化化学实验教学江苏省教育装备与勤工俭学管理中心省级三等奖2010耿瑾交互式电子白板在初中化学实验设计教学中的应用初探江苏省教育装备与勤工俭学管理中心省级三等奖2010耿瑾不锈钢温度传感器应用于凝固点、沸点的测定实验设计国家级三等奖2011耿瑾展示课物质推断题专题复习常州市教研室市级2011骆明珠常州市中小学综合实践活动优秀教学论文评比中学组二等奖用科学发展观指导中学综合实践活动常州市教育教研室市级2009.6骆明珠植物的呼吸作用在“第七届全国初中信息技术与课程整合优质课大赛”活动中评为优质课三等奖教育部数字化学习支撑技术工程研究中心全国现代教育技术培训中心国家级2009.10骆明珠第四批常州市初中生物“教学能手”常州市教育局市级2009.12骆明珠第三届常州市教师现代教育技术应用研究论文评比二等奖运用交互式电子白板提高初中生物课堂效率初探常州市教育局市级2009.12骆明珠常州市教育学会中学生物教学专业委员会2009年论文评比二等奖浅谈初中生物实验教学中学生创新思维的培养常州市教育学会中学生物教学专业委员会市级2009.12骆明珠常州市2009年生物优质课评比市区二等奖常州市教育教研室市级2009.12骆明珠常州市中小学减负增效优秀案例浅谈电子白板与生物学科整合的实践常州市教育局市级2010.2骆明珠2009年江苏省中小学优秀实验教学论文评比二等奖如何在生物实验教学中促进目标的达成江苏省教育装备与勤工俭学管理中心省级2010.3骆明珠江苏省第十一届“五四杯”中学青年教师教育教学论文竞赛三等奖优化生物实验教学，培养学生创新能力江苏省教育厅基础教育处江苏教育报刊社省级2010.5骆明珠江苏省中小学“师陶杯”教育科研论文评选二等奖“震惊”后的价值澄清一次特殊生物作业引发江苏省教育科学研究院省级2010.11骆明珠常州市教育学会中学生物教学专业委员会2010年论文评比一等奖构建以活动为中心的生物课堂常州市教育学会生物专