创新演示实验在初中物理课堂教学中的应用研究课题成果概述

1、负责人所在单位:吴桥县教体局教研室编号1403031河北省教育科学规划“十二五”科研规划课题创新演示实验在初中物理教学中的应用研究成果概述课题类别：立项课题学科分类：基础教育课题负责人：莫宝松撰稿日期： 2017 年5月25日课题创新演示实验在初中物理教学中应用研究 研究成果概述吴桥教体局教研室祝海峰一、课题的基本情况1、课题批准立项时间：2014年8月2、课题立项级别：省级3、课题类别：立项课题4、学科分类：基础教育二、课题研究及成果汇报（一）问题的提出1、课题的提出背景物理学是一门以实验为基础的学科。在中学物理教学中，演示实 验是学生对教学内容获得直观感性认识的重要手段， 也是帮助学生建

2、立概念和规律、理解和掌握物理知识有效途径。实验的成功演示，不 仅有利于激发学生学习的兴趣和求知欲望， 而且还有利于加深对书本 知识的理解和掌握、有利于学生创新思维的培养。初中阶段是学生抽象思维能力迅速发展的阶段。 虽然抽象思维已经开始占据主导地位，但是抽象思维水平仍然较低，处于从直接经验 思维向逻辑思维的过渡阶段。因此初中生对概念的理解、判断、推理 在很大程度上仍然离不开直观形象的支撑。 而演示实验是初中生获取 直接经验的最有效的途径。在初中物理的教学中要充分调动学生的主 动性是物理教学中重中之重。通过观察实验来学习物理是一条十分有 效的学习途径，可以起到事半功倍的效果。国际物理教育界正在流行

3、 这样一种趋势，即衡量一堂物理课的好坏，很大程度上取决于这堂课 中演示实验的数量和质量。随着中学物理新课程改革的实施，物理实验教学得到了越来越多 的关注和重视。但相关调查表明：物理课堂演示实验的现状却不是很 令人满意，从主观上来看，旧的实验教学理念跟不上新课程的要求， 存在一定误区。首先是对物理实验是物理教学的基础及其重要性认识 不够，把物理实验仅仅当成可有可无的教学内容；其次，由于考试压 力等多方面的原因，很多老师认为“做实验不如讲实验，讲实验不如 背实验”，加之多媒体技术的应用，许多老师过分迷恋、追求运用多 媒体的虚拟实验，以至于学生很少看到真实的物理情景。还有，部分 教师只把演示实验当成

4、调节课堂气氛的一种手段，忽略了演示对于培 养学生科学态度和价值观的重要作用。 从客观角度看，实验内容设置 缺乏生活性、趣味性，对学生思维的启发作用很有限；演示实验数量 有待增加，往往一个问题只设置一个演示实验， 教师开展的自由度受 到很大限制；演示实验的呈现形式单一，学生接受有一定难度。在这种情况之下，如何让演示实验教学迅速跟上新课程的要求, 就势必对其进行改革和创新，更大发挥演示实验应有的作用；惟有创 新，才能激发学生个体的创造力，才是他全面发展的最好显现；惟有 创新性教学才能适应目前新教育模式的考验，才更有利于青年发展， 培养具有创造力的人才，才能适应这瞬息万变的社会对人的要求； 唯 独创

5、新演示实验才真正对教材演示实验起到补充作用，发挥创新演示 实验的生活性、趣味性，对学生的物理思维起到积极的启发作用。创新演示实验在初中物理教学中的应用研究 就是在这种情况 下提出来的新的研究课题。本课题主要从中学物理演示实验的原则、 要求为出发点，以有利于提高学生综合素质和便于教师开展教学为目 的开展研究，在教学一线挖掘演示实验改革创新的灵感， 获得改进演 示实验教学的一手资料，为物理教师课堂教学提供参考和借鉴。2、课题研究的实践意义与价值创新是新课程标准的一项重要指标，培养学生的创新精神和创新 意识是新课程标准的基本理念；实验是物理教学的基础，物理知识的 根源于实验。对教材实验进行创新研究实

6、践就抓住了物理实验教学与 新课程标准实施的结合点，必将推动新课程标准在物理教学中的落 实。通过对初中实验创新研究有助于教师加深对教材内容的领悟和把 握，有利于提高教师的教育素养和教学水平； 通过创新实验在实际教 学实践，有利于学生学习物理知识，提高学习成绩，同时也有利于培 养学生的创新精神和创新能力；通过对创新实验应用的系统研究为创 建物理高效课堂提供教学成功经验、范例，同时也为物理实验教学创 新实验设计和自制教具。（二）课题研究的目标、主要内容、创新点研究目标：1、 通过对初中物理教材中所涉及的实验在实验内容、 实验形式、 实验方法、实验器材等方面进行改进和创新，形成一套实用的初中物 理创新

7、实验方案及自制器材。2、通过科学设计和课堂教学实践，形成一套科学的、实用的创 新演示实验教学设计。3、通过课堂教学实践探索创新演示实验在实际教学中应用的原 则、策略，以达到培养学生学习物理兴趣，提高教学效果，培养学生 创新能力的目的。课题研究内容1、借鉴与整理。（1）收集他人关于初中物理实验创新的成果。（2）对收集的实验创新成果进行系统整理。2、改进与创新。（1）在研究他人创新实验成果的基础上，对其成果进行改进和自主创新，使其更符合实际教学。（2）对自主创新和收集的实验进行整理和归纳，形成实验方案并制作相关仪器，着手教学实践。3、实践与应用。（1）通过个人备课和集体备课等形式，将创新实验融入物

8、理备 课中。（2）实验教师利用有创新实验内容的备课，进行实验教学。（3）通过对典型课例和不同课型的课例研讨，对创新实验在实 际教学中的应用进行研究并形成科学实用的运用策略。4、反思与总结。在课题研究的每个阶段和环节，均进行及时反思和总结，不断修 正研究过程中的错误，总结研究收获，并形成成果。（三）课题研究的基本方法或方法论体系课题的理论依据主要来自布鲁诺“发现法”的教育思想、冯格拉斯菲尔德建构主义认识论、教育心理学、义务教育物理课程标准 及有关创新实验在教学中应用的研究成果。1、布鲁诺“发现法”的教育思想“发现法”认为发现不限于寻求人类尚未知道的事物，确切地说 它包括用头脑亲自获取知识的一切形

9、式。 他主张在教学的过程中，学 生在教师的指导下围绕一定的问题根据教师和教材提供的材料， 通过 积极的思维活动，亲自探索和主动研究，使自己成为“发现者” 。他 要求教师培养学生的直觉思维，强调学生大胆猜测，要用直觉思维去 感知问题的情景，从而“顿悟”解决问题。2、建构主义认识论美国著名学者冯.格拉斯菲尔德建构主义认识论：（1）知识不是 被动接受的，而是认知主体的主动构建；（2）认识的功能在于适应， 使学习者能够对经验建构可行的解释；（3）个体对新的现象和观念必 须建构自已的意义，而建构意义的过程总在一定的社会情境中进行。3、教育心理学关于初中学生学习的思维的特点和能力层次的界疋初中阶段学生具体

10、的形象思维还占据一定的地位， 逻辑思维仅具 有一定的经验性，思维品质处于矛盾交错的发展时期。尤其是独立性、 批判性的发展显著，但看问题只顾部分而忽略本质，容易片面化和表 面化。而探究性实验活动从形象思维出发， 通过学生独立活动和思考 从而发展学生认识问题本质的能力。4、义务教育物理课程标准义务教育物理课程标准 中明确提出：为了适应时代发展的需 要，义务教育物理课程应体现物理学的本质， 反映物理学对社会发展 的影响；应注重学生的全面发展，关注学生应对未来社会挑战的需求； 应发挥在培养学生科学素养方面的重要作用。物理学不仅含有探索大 自然的知识成果，而且含有探索者的科学思想、科学方法、科学态度 和

11、科学精神等。不仅应注重科学知识的传授和技能的训练，而且应注 重对学生学习兴趣、探究能力和创新意识以及科学态度、科学精神方 面的培养。让学生经历实验探究过程，学习科学知识和科学探究方法， 提高分析问题和解决问题的能力。针对实验教学，标准要求学生经历观察物理现象的过程，能 简单描述所观察物理现象的主要特征，能在观察和学习中发现问题， 具有初步的观察能力及提出问题的能力。 通过参与科学探究活动，学 习拟订简单的科学探究计划和实验方案， 有控制实验条件的意识，能 通过实验收集数据，会利用多种渠道收集信息，有初步的信息收集能 力。关于演示实验，必须使学生经历科学探究过程，具有初步的科学 探究能力，乐于参

12、加与科学技术有关的活动，有运用研究方法的意识。 保持探索科学的兴趣与热情，在认识自然的过程中获得成就感， 能独 立思考、敢于质疑、尊重事实、勇于创新。经历观察物理现象的过程， 能简单描述所观察物理现象的主要特征，能在观察和学习中发现问 题，具有初步的观察能力及提出问题的能力。学生通过参与科学探究 活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案， 有控制实验条件的 意识，能通过实验收集数据，会利用多种渠道收集信息，有初步的信 息收集能力。关于创新，标准中提到：在教学中，根据教学目标、教学内 容及教学对象灵活采用教学方式，提倡教学方式多样化。注重采用探 究式的教学方法，让学生经历科学探究过程，学习科学

13、研究方法，培 养其创新精神和实践能力。实验教学的创新，应通过各种途径开发实 验课程资源。教师可用已有的实验器材进行实验教学， 也可用效果更 明显、实验误差更小的新实验器材进行实验教学， 还可让学生了解一 些新的实验技术。同时，应大力提倡用身边的物品做实验，例如使用 饮料瓶等日常用品进行物理实验，这样既可以拉近物理学与生活的距 离，让学生深切地感受到科学的真实性，又补充实验课程资源，有利 于增强学生的创新意识。（四）课题研究的结论、提出的主要观点课题研究三年来，全体课题组成员通过学习实践，大胆探索，认 真实践，不断积累成功经验，总结失败教训。全体课题组成员有如下共同认识:1、创新演示实验教学实践

14、，能够极大激发学生学习兴趣，提高 提高物理教学成绩。（1）“神奇有趣”的创新演示实验，能够激发起学生的好奇心， 进而激发学生探究“神奇”背后的物理知识的欲望。伟大的科学家爱 因斯坦说过：兴趣是最好的老师。”这就是说一个人一旦对某事物有 了浓厚的兴趣，就会主动去求知、去探索、去实践，并在求知、探索、 实践中产生愉快的情绪和体验，所以古今中外的教育家无不重视兴趣 在教育教学中的作用。进入初二后，随着知识、经验、技能的不断丰 富，学生已不同程度地产生了表达自己对周围世界的认识和情感的要 求，正是利用物理学科特点激发学习兴趣的重要时机。 创新演示实验 恰好起到引起学生学习物理兴趣作用，进而激发学生学习

15、物理的欲望。如：“橡皮泥影响电阻大小因素”这个实验，学生看到老师用手 不断揉搓橡皮泥，改变其形状，电路中的电流表的指针就不断摇摆， 这使学生产生了探究“橡皮泥形状改变，电路中的电流就改变”这一“神奇”现象背后原因的学习欲望。（2）“化难为易”的创新演示实验，能够帮助学生加深对知识的理解，突破知识难点。蒙特梭利说过“我听过了，我就忘了；我看见 了，我就记得了；我做过了，我就理解了。 ”在物理教学中，有很多 物理现象和知识，仅凭老师讲解是不能让学生真正理解和掌握的，但如果能够用教师制作的创新教具，重现物理现象和演示物理知识由来，能够使学生真正理解和掌握。如：讲解近视眼和远视眼成因及矫正这一知识时，

16、学生虽然通过课本的图画和凸透镜成像的原理从道理 上能够理解，但在做对应练习题时还是有大多数学生出现错误，究其原因就是没有真正理解该知识点。而“人眼成像仪”就很好解决了这 一难点，通过对模拟眼球晶状体注水和吸水，改变晶状体的形状，来 模拟近视眼和远视眼成像，并配上相对应的眼镜，让像再次清晰成在 视网膜上。学生通过自己观察再结合课本知识就真正理解这一难点，通过课堂测试，发现学生掌握情况较对比班满分率高出了近 20% （见 表一），足以看出创新演示实验应用的良好教学效果。（表一）人眼成像仪教学效果评估情况统计表项目实验班（48人）对比班（47人）满分率25.1%5.8%优秀率48.6%37.2%及格

17、率91.7%82.4%（3）“丰富多彩”的创新演示实验，极大营造了实验班学习物理 氛围，在提高教学质量同时，还培养了学生的创新精神。三年的课题研究实践，让所有参与课题研究的教师尝到甜头，创 新演示实验极大调动了学生学习物理的热情， 学习物理不再是枯燥乏 味的讲解，实验教师不失时机的创新小实验，调动了学生学习兴趣， 加之老师的引导，使学生普遍爱思考、善思考物理问题，物理成绩明 显优于对比班（见表二）。实验班在提高成绩的同时，学生的创新意 识和能力也得到不同程度的提升，在 2016年县初中科技创新作品展评中，实验班学生创作的科技小发明和小制作得奖占到参赛学生总数的 80%。（表二）第一初级中学初二

18、期中测试物理成绩对比项目实验班（52人）对比班（53人）平均分85分76分优秀率38.4%26.3%及格率86.5%72.7%2、创新演示实验教学实践，能够激发教学创新意识，促进物理 教师的专业素养提升。（1）创新演示实验应用教学实践，让参研教师感到教学中能够体 现自己价值，不再重复“驴拉磨”式工作，在不同程度上改变参研物 理教师的“职业倦怠”。在17名参研教师中，有15名教师教龄超过 20年，有了多年的教学经验和功底，在教学中就每年沿用旧的教案， 实验也多半懒得操作，演示实验多半就是讲。参加课题研究后，一开 始各位老师是逼着自己做，随着研究的进行，看到学生对于自己的课 越来越感兴趣，各位参研

19、教师感到自己的职业价值， 更激发了教学创 新意识，积极主动研究创新演示实验，并应用于教学实践。（2 ）创新演示实验的应用实践研究，激发了参研教师创新教学 的积极性，伴随着学生学习成绩参研教师的教学能力也有大的提升， 真正体现出“教学相长”。该课题研究的开展，收益的不仅是实验班 学生，参研教师无论在教学态度还是教学水平上都有较大提高，极大提升了自身专业素养。三年来，在参研的 17名教师中，有2名教师 所授的课例获得“部级优课”，有4名教师在省、市教学比赛中取得 优异成绩，14名教师论文获得省级优秀论文。（五）课题研究的主要成果及其目录本课题通过三年多的研究实验，在全体参研教师共同努力下，课 题组

20、以下成果和经验，具体是：成果之一：创新演示实验及教学设计课题组参研教师结合实验班教学实际，认真研究初中物理教材， 积极创造、设计、收集、整理创新演示实验，扎实设计演示实验教案。 经过本课题组的不懈努力，至目前为止，共收集整理创新实演示验设 计28篇，对应实验教学设计28篇，分别装订成册，为全县物理教 学提供丰富的演示演示教学资源。目 录第一部分：创新实验方案1、 变速直线运动方案 62、匀速曲线运动73、纸片下落的速度84、真空不能传声95、 光的传播106、 平面镜成像117、凸透镜成像规律及应用演示（一）128、凸透镜成像规律及应用演示（二）139、 眼睛成像演示仪 1410、 光的色散实

21、验演示1511、简易内燃机 1612、 “重力方向”演示仪-1713、研究液体压强 1814、连通器演示仪2115、气球爆破试验 2216、 液体压强与流速的关系 2317、 浮力产生原因演示器 2418、 杠杆力臂演示仪 2519、 滑轮组组合演示仪 2620、 螺旋演示器2721、 测量滑轮组机械效率改进2822、串并联电路的识别2923、串联电路电流3024、串联电路电压3125、热得快烧水3226、演示磁屏蔽3327、演示电流磁3428、复合电机35第二部分：实验教学设计1、 变速直线运动方案 372、 匀速曲线运动413、 纸片下落的速度454、 真空不能传声475、 光的传播526

22、、 平面镜成像577、凸透镜成像规律及应用演示（一）598、凸透镜成像规律及应用演示（二）619、 眼睛成像演示仪6410、 光的色散实验演示 6711、简易内燃机6912、 “重力方向”演示仪-7113、研究液体压强 7314、连通器演示仪7415、气球爆破试验 7816、 液体压强与流速的关系 8017、 浮力产生原因演示器 8118、 杠杆力臂演示仪 8319、 滑轮组组合演示仪 8420、 螺旋演示器8721、 测量滑轮组机械效率改进8922、串并联电路的识别 9123、串联电路电流9324、串联电路电压9625、热得快烧水9826、演示磁屏蔽10127、 演示电流磁10328、复合电

23、机105后记成果之二：四环八维演示实验教学法在创新演示实验应用研究中，课题组参研教师通过实际教学中对 创新演示实验实际演示中，对如何提高创新演示实验效果，如果提高 演示实验的教学效果，不断总结和反思，总结出“四环八维演示实验 教学法”（见下图）。四环八维演示实验教学法:第一环：实验设计实验设计环节是创新演示实验应用于教学的基础环节，只有有 了合理科学的创新实验方案和教学设计，才能真正进行演示实验的 教学实践。在这一环节需要注意两方面的工作，一是在创新演示实 验设计和相应教具制作，二是创新演示实验的教学设计方案。对于 第一方面工作的重点是建立在广泛收集整理和自主创新的基础上， 积极研讨改进，制定

24、最佳方案。第二方面工作的重点是通过设计和 课例研讨确定最佳教学方案。第二环节：引入实验教学中，如何引入实验是在演示实验操作的前面， 它是创新演 示实验应用的衔接环节。它主要包括两个内容：一是创设实验设施 情景，使创新演示实验更大发挥其激发学生好奇心的作用，激起学 生探究其物理现象背后物理知识的欲望，往往物理教师忽略其作 用，使实验的作用打了折扣。以橡皮泥影响电阻实验为例，精彩的 实验引入，学生调查听课效果明显好于平淡的引入。 这点在平时教 学中得不到教师重视，本课题也把这一问题作为研究的内容之一。二是实验介绍，实验介绍是演示实验一个非常重要的内容， 只有将 实验介绍清楚，才能让学生知道实验原理

25、、原件的作用、 需要观察 的现象、记录的数据、需要思考的问题等，才能真正使学生进入演 示实验的角色中。第三环节：实验演示这一环节是创新演示实验应用的核心，其他的一切工作都是为 它服务的。这一环节包括两方面的内容：一个是实验操作，在这一 方面需要教师提前的充分的准备，和熟练的操作技巧，特别是创新 演示实验，更需要教师要提前组装和演示。另一个是演示过程的语 言指导，熟练的演示操作，再配合准确到位的语言指导，才能使演 示实验发挥更好的演示效果，语言指导主要为点明实验需要观察实 验步骤、操作技巧（给学生示范作用）、观察现象、思考的问题、 提示及结论解析等。第四环节：实验延伸演示实验的目的不仅局限在得出结论，让学生明白物理知识，更重要的是在该实验的操作和结论的基础上，能够让学生和授课教 师都能得到提高。这个环节主要体现在三方面：一个是学生方面， 通过实验能够让学生在知识和能力两个方面得到延伸，知识方面体 现在对课本外的实验所产生