中学物理教师教育科研

中学物理教师的教育科研黄恕伯

05.11.1一、从一个课题的研究看教育科研的意义标准分（Z）标准分（T）10万人排名4.0090033.008001352.0070022751.00600158660.0050050000-1.0040084134-2.0030097725-3.0020099865-4.0010099997 《广东高考计分方法的改革设想》课题简介

(1)课题背景①广东省高考采用标准分计分用原始分计分的弊端广东省对各科成绩采用标 准分计分不同学科的标准分具有可比性，因而能够相加。再把各科标准分相加后的 总分进行排序，最后转换 成总分的标准分。广东省采用标准分计分是高考计分方法的一大进步一、从一个课题的研究看教育科研的意义物理化学政治生物重点线上线率％14.88.84.42.0本科线上线率％44.436.219.311.8 《广东高考计分方法的改革设想》课题简介

(1)课题背景①广东省高考采用标准分是高考计分方法的一大进步②“3＋综合＋x”使广东高考计分方法遇到了新问题不同选考科目的考生总体具有很大的差异性，不同选考科目的标准分缺乏可比性。肇庆市2001年高考有关选考科目考生的重点线、本科线上线率物理500分和生物500分的考生，水平有很大的差异一、从一个课题的研究看教育科研的意义必考科目平均标准分选考科目平均标准分语文数学英语综合四科平均选考物理的考生536565542551549519(物理）选考化学的考生519538528532532513(化学）选考政治的考生503468496485485513(政治）选考生物的考生478466463471471511(生物） 《广东高考计分方法的改革设想》课题简介

(1)课题背景①广东省高考采用标准分是高考计分方法的一大进步②“3＋综合＋x”使广东高考计分方法遇到了新问题把必考科目和选考科目的标准分相加作为总分，会造成很大的系统误差。肇庆市2001年高考有关选考科目考生的各科平均标准分选考物理的考生必考科目平均比选考生物的高78分，但选考成绩只高8分一、从一个课题的研究看教育科研的意义年份2001200220032004所占比例％31.529.925.120.4比前一年下降％——5.117.418.3 《广东高考计分方法的改革设想》课题简介

(1)课题背景①广东省高考采用标准分是高考计分方法的一大进步②“3＋综合＋x”使广东高考计分方法遇到了新问题系统误差对选考科目报考人数产生强烈的反馈作用。广东省2001－2004年选考物理的考生人数占全体考生的比例当前，大部分普通高中选考物理的考生微乎其微，已对正常的教学计划产生不良影响，物理老师过剩，师资结构比例失调，而且这种反馈呈愈演愈烈之势一、从一个课题的研究看教育科研的意义1.《广东高考计分方法的改革设想》课题简介

(2)课题的概念基础和设计思路①概念基础（假设）：整体文化素质水平高的考生群体，各科成绩的平均水平都高②方案的设计思路：代表一群考生的整体文化素质水平的是必考四科成绩的平均分。该群考生选考成绩的总水平应该和他们必考四科成绩的总水平相平衡。一、从一个课题的研究看教育科研的意义1.《广东高考计分方法的改革设想》课题简介

(3)对假设的初步检验深圳市2004年高考不同分数段考生的必考、选考科目平均分对对象：选考物理、必考四科平均分为以下分数段的考生比人数必考(四科)平均选考(物理)平均分750－90022769734700－749113718672650－699275670627600－649537624582550－599566575532500－549378526479450－499239479428400－44997426358350－39939377305100－34919324266一、从一个课题的研究看教育科研的意义1.《广东高考计分方法的改革设想》课题简介

(3)对假设的初步检验深圳市2004年高考物理考生必考、选考成绩分段对照图9008007006005004003002001000750-900

700-749

650-699

600-649

550-599

500-549

450-499

400-499

350-399

100-349对象：物理考生中必考四科平均分为该分数段的考生平均标准分必考四科平均 选考物理平均一、从一个课题的研究看教育科研的意义②所体现的原则：在对考生群体来说具有合理性；对考生个体来说具有公平性。1.《广东高考计分方法的改革设想》课题简介

(4)计分方法改革方案的提出①具体方案：●先按必考四科成绩把选考科目各标准分的“指标”分配给各个选考科目；●再按选考科目由高到低的考分顺序赋予各考生选考成绩的标准分值。数学模型为：Tx(n)

T4

(x,n)某x选考科目第n名的选考成绩标准分选考该x科目考生必考4科总分第n名的必考成绩标准分一、从一个课题的研究看教育科研的意义1.《广东高考计分方法的改革设想》课题简介

(5)对计分方法改革方案的论证①科学性论证●深圳市2004年高考不同分数段考生必考成绩和选考成绩比较，说明两者成高度正相关●对东莞市、肇庆市2004年高考考生的必考科目成绩与各选考科目成绩进行相关性检验，样本人数达到27000多人，其相关的显著性检验结果均达到p＝0.01，同样表明两者呈高度正相关。●如果把选某x科目的考生单独抽出来，以这些考生为总体重新计算出他们必考四科总分的标准分，由于标准分是描述考生成绩在总体中的排序位置，因此有理由认为：对同一总体来说，各层次考生必考科目标准分平均值跟选考科目标准分平均值近似相等。这就证明：把考生必考成绩的标准分作为选考成绩的指标分配给各选考科目的做法是科学的。一、从一个课题的研究看教育科研的意义人数0500x6x5x4x3x2x1x的人数指标，是按必考科目的总人数分摊的，图中x曲线上各点的纵坐标值，等于x1、x2、…、

x6

各相应点纵坐标之和，因而曲线

x

表示各选考科目人数之和这一总体。它和必考科目的总体完全相同，选考和必考的标准分都表示考生在这一相同总体中的水平，因而两者有可分数

比性，可以相加。1.《广东高考计分方法的改革设想》课题简介

(5)对计分方法改革方案的论证①科学性论证●改革方案中的选考成绩是否可以跟必考成绩相加？各选考科目的某一分数值一、从一个课题的研究看教育科研的意义1.《广东高考计分方法的改革设想》课题简介

(5)对计分方法改革方案的论证①科学性论证按照以上课题的设想，我们将看到：x不再是一个单纯用来表示高考模式的符号，而是一门有确定总体的考试科目。物理、化学、生物、历史、地理、政治不再是孤立的选考科目，而是x的一个有机组成部分，它们共同组成了一个x科目的总体。相对语、数、英、综这四门全体考生的必考学科来说，x科目的样本既没有重叠、也没有遗漏，完全是相同的。此时，“3+综合＋x”方式的一个和谐的结构已展现在我们的面前：5个科目、5个相同的总体、5个等值的标准分。这种和谐的结构同时体现了教育科研的价值和魅力。一、从一个课题的研究看教育科研的意义1.《广东高考计分方法的改革设想》课题简介

(5)对计分方法改革方案的论证①科学性论证②可行性论证●计算机编程的可行性●社会接受的可行性●对教育反馈作用的可行性本课题阶段性成果已刊载于《中国考试》杂志2005年第7期一、从一个课题的研究看教育科研的意义《广东高考计分方法的改革设想》课题简介从以上课题研究看教师进行教育科研的意义能有效地改善现实中的教育状况能更深刻地认识教育中的某些事实，有利于揭示 其中的内在规律能感受到教育的责任感和使命感对本职工作起到事半功倍的效果提高教师关于科学探究的教学能力二、教育科研课题的研究流程进行调查研究分析事实、处理数据、得出结论形

成

研

究

成

果选择研究方法调查研究法确定研究课题形成研究假设进行实验研究进行行动研究…实验研究法行动研究法…三、中学教师教育科研课题的选题1.课题不宜太大例：关于新课程实施的研究（课题太大）关于新课程学生评价的研究关于新课程中纸笔测验的研究关于新课程终结性考试试卷命题研究新课程终结性考试试卷的内容结构新课程终结性考试试题内容的设计物理课程中科学探究试题的命题怎样考查学生的科学探究能力？提倡“小题大做”三、中学教师教育科研课题的选题课题不宜太大，提倡“小题大做”课题与自身工作紧密联系〔题例〕●教师：高中物理课中体验性实验的研究●物理教研组长：终结性考试试卷命题奖励条例的研究三、中学教师教育科研课题的选题课题不宜太大，提倡“小题大做”课题与自身工作紧密联系课题来自于自身教学中的经验、体会、问题和困惑〔题例〕●教师：关于审题能力的研究●教学管理者：高中学生每周课外作业量及其控制三、中学教师教育科研课题的选题课题不宜太大，提倡“小题大做”课题与自身工作紧密联系课题来自于自身教学中的经验、体会、问题和困惑课题要有利于发挥自己的创造性四、关于课题假设假设的含义：研究假设是指根据已有事实、资料、和一定的科学知识对研究课题设想出的可能答案。对于实验研究，通常是描述因变量和自变量的可能关系。假设的作用：●是结论的先导●明确研究的内容和方向●为收集事实、分析解释材料提供了框架，为制定研究方案打下了基础四、关于课题假设3.好的研究假设的基本特点●既有科学性，又有推测性。（假设建立在事实和推理的基础上，但有待于实验证明，它是确定性和不确定性的统一）●表述要明确（做到结论简洁，条理分明，概念清晰，措词准确）●有创造性（是认识新事物的开始）四、关于课题假设〔例〕《高中物理课中思路与方法的教学》研究假设：思路与方法是一种程序性知识，它往往是解决物理问题的关键。思路与方法的教学跟概念和规律有所不同，理解它并不一定能掌握和自觉地应用它。正确思路的形成应该建立在对具体个案的体验上。常见“方法概述＋应用举例”的教学方法，效果值得怀疑。●一个测试题AB通过滑轮组，在绳的一端施加一个水平力把重量为1000N的物体缓慢提起（如右图），不考虑滑轮的摩擦和重量，且图中上下方向的细绳均可认为是竖直的。问：在缓慢提起重物的过程中，钩子A和B

对滑轮的作用力是多大？A1000NFTFTFA解：选择动滑轮为研究对象由平衡条件得FB＝

2FT＝353NFGFTBFB动滑轮所受的力如图所示由平衡条件得4FT＝1000

N，

FT＝250

N

5FT选择上面的定滑轮所为研究对象上面定滑轮所受的力如图所示

FT由平衡条件得F

＝5F

＝1250

N

FTA

T选择下面的定滑轮所为研究对象下面定滑轮所受的力如图所示

FT无法显示该图片。●一个测试题A1000NFTFTFA解：选择动滑轮为研究对象由平衡条件得FB＝

2FT＝353NFGFTBFB动滑轮所受的力如图所示由平衡条件得4FT＝1000

N，

FT＝250

N

5FT选择上面的定滑轮所为研究对象上面定滑轮所受的力如图所示

FT由平衡条件得F

＝5F

＝1250

N

FTA

T选择下面的定滑轮所为研究对象下面定滑轮所受的力如图所示

FT无法显示该图片。●一个测试题概念A1000NFTFTFA解：选择动滑轮为研究对象由平衡条件得FB＝

2FT＝353NFGFTBFB动滑轮所受的力如图所示由平衡条件得4FT＝1000

N，

FT＝250

N

5FT选择上面的定滑轮所为研究对象上面定滑轮所受的力如图所示

FT由平衡条件得F

＝5F

＝1250

N

FTA

T选择下面的定滑轮所为研究对象下面定滑轮所受的力如图所示

FT无法显示该图片。●一个测试题概念规律A1000NFTFTFA解：选择动滑轮为研究对象由平衡条件得FB＝

2FT＝353NFGFTBFB动滑轮所受的力如图所示由平衡条件得4FT＝1000

N，

FT＝250

N

5FT选择上面的定滑轮所为研究对象上面定滑轮所受的力如图所示

FT由平衡条件得F

＝5F

＝1250

N

FTA

T选择下面的定滑轮所为研究对象下面定滑轮所受的力如图所示

FT无法显示该图片。●一个测试题概念规律方法解：选择动滑轮为研究对象动滑轮所受的力如图所示由平衡条件得4FT＝1000

N，

FT＝250

N选择上面的定滑轮所为研究对象上面定滑轮所受的力如图所示

由平衡条件得FA＝5FT＝1250

N选择下面的定滑轮所为研究对象下面定滑轮所受的力如图所示由平衡条件得FB＝

2FT＝353N无法显示该图片。●一个测试题概念规律方法学生解答本题的障碍，既不是“概念”，也不是“规律”，

而是解决问题的“思路和方法”。

“思路和方法”成了正确解答本题的关键。为使学生理解和掌握正确的思路和方法，教学上有以下方式：●让学生在具体个案中获得体验，积累不同情境下的相关感性认识，随后抽象概括、应用拓展。●方法概述＋应用举例先用准确、概括的语言介绍某种思路和方法的意义和步骤，然后用具体的例子来说明它，再用相似的问题来巩固它。这是现阶段高中物理教学中普遍运用的一种教学方法，这种教学方法的效果值得怀疑。……例如：“匀变速直线运动的位移与时间的关系”新课教学方法之一：思考与讨论方法之二：介绍积分的思路，把从v-t图象推导匀加速运动位移公式的过程作为例子进行应用。就以上议题，谈对本次大会《曲线运动》观摩课的感想：●这是一节十分精彩的观摩课列举曲线运动事例后问：曲线运动速度方向如何实验：小球脱离任意曲线轨道后的运动轨迹实验：旋转圆形锅盖上的红水滴沿切线方向飞出形成结论：速度方向为沿曲线在该点的切线方向视频演示：砂轮磨刀时火星沿砂轮边缘切线飞出视频动画：推铅球、荡秋千过程速度方向的显示设计：在画有自行车简图的纸上添加挡泥板……●感想列举曲视频演实验：简洁的形成结视频动设计：观察性线运动示：砂小球脱理论分论：速画：显在画有作业：事例后轮磨刀离任意析：瞬度方向示速度自行车光束表问：曲实验：曲线轨时速度为沿曲方向的简图的示前轮线运动红水沿道后的的方向线在该飞镖、纸上添还是后速度方切线方运动轨跟曲线点的切飞机或加挡泥轮的速向如何向飞出迹相切线方向车灯光板度方向根据典型事实的猜想实验和理论的求证结论体验应用观察和发现四、关于课题假设〔例〕《新课程与学生的审题能力》课题研究假设：审题能力是学生在纸笔测验中的一项重要能力。审题的核心过程是实现由题目表述到题目具体条件的转化；审题的主要心智技能是理解和分析。新课程的正确实施对提高学生的审题能力将起到很好的促进作用；正确发展审题能力有利于提高学生的科学素养。质量为

m

、电量为

q

的质点，在静电力作用下以恒定速率

v

沿圆弧从A

点运动到

B

点，其速度方向改变的角度为θ（弧度），弧长为s，则A、B两点间的电势差UA－UB＝

,

AB弧中点的场强大小

E＝

。(本题平均难度0.32，第二问难度为0.2）一个高考题质量为m、电量为q

的质点，在静电力作用下以恒定速率v沿圆弧从A点运动到B点，其速度方向改变的角度为θ（弧度），弧长为s

，则AB弧中点的场强大小

E＝

。将表述转化为物理条件：以恒定速率v沿圆弧从A

点运动到B点在静电力作用下速度方向改变的角度为θ，弧长为

s质点做匀速圆周运动线速度为

v向心力就是静电力圆弧的弯曲程度，即圆弧的半径四、关于课题假设〔例〕《新课程与学生的审题能力》课题研究假设：审题能力是学生在纸笔测验中的一项重要能力。审题的核心过程是实现由题目表述到题目具体条件的转化；审题的主要心智技能是理解和分析。新课程的正确实施对提高学生的审题能力将起到很好的促进作用；正确发展审题能力有利于提高学生的科学素养。四、关于课题假设〔例〕几个来自教学实践的课题研究假设：“一听就懂，一做就错，一点就会”的原因假设“难题有时会做而容易题常常失分”的原因假设●实验法(1)实验法的含义从研究假设出发，为突出研究的实验因子（自变量），有意控制某些条件，促使一些现象产生，然后对其结果进行分析，形成与实验因子有关的科学结论的研究方法。（实验研究可以揭示变量之间的因果关系；实验的课题可以由不同研究者在同样条件下重复验证）五、研究方法五、研究方法●实验法实验法的基本设计思路①有效地控制无关变量②合理地操纵自变量③科学地观察因变量课题设计示例《高中第一轮总复习练习题优化的实验研究》设计方案一、实验假设学生课外解答练习题是一种自主的学习活动。传统的课外习题训练存在着诸多弊端。对练习题进行优化设计，将对增强学生的自信心、提高学生的学习水平起到重要作用。（所谓练习题的优化设计，是指按照教学班的具体情况，通过对课外练习题的重新设计和编排，把传统课外习题训练中盲目、杂乱、过量、单调和简单重复的过程，改造成一种目标合理、目的有序、份量适度、形式多样、针对性强的过程）《高中第一轮总复习练习题优化的实验研究》设计方案二、实验样本和实验条件的控制◆真实验设计：用配对加随机化均衡被试。即在两个教学班中，通过物理基础知识、基本技能测验和推理、分析、综合能力测验，把总分分数相差3分以内的学生每两个配成一对，再随机将一个分到实验组，另一个分到控制组。实验组和控制组由同一教师执教。实验组和控制组用同一种教材，教学时数相同，教学内容相同，教学方法相同。实验组和控制组所用的课外练习题的总量（时间）相同。《高中第一轮总复习练习题优化的实验研究》设计方案二、实验样本和实验条件的控制◆准实验设计：在同一学校的高三年级中选择4个成绩相近的平行班。其中两个班是实验组，另两个班是控制组。实验组和控制组分别由两位水平相近的教师执教。实验组和控制组用同一种教材，教学时数相同，教学内容相同。实验组所用的课外练习题的总量（时间）不多于控制组。《高中第一轮总复习练习题优化的实验研究》设计方案三、实验操作◆实验组根据每节课的教学目标系统设计每节课的针对性课外练习题；练习题不盲目追求对过多知识点的综合性；练习题体现实践和物理知识之间的转化；练习题不仅发挥对所学知识、方法的巩固功能，也发挥其对所学知识、方法的建构功能；练习题体现“不难、不易、不多、不少、不遗漏、不重复”的精神（“六不”有特定含义）；“练习题”是广义的，包括体验性活动等各种课后自主学习方式。◆控制组采用传统的练习册和“经验”做法。《高中第一轮总复习练习题优化的实验研究》设计方案四、实验结果分析◆真实验设计：比较实验组和控制组后测数据的差异，进行分析，形成实验结论。◆准实验设计：比较实验组和控制组前、后测数据的变化，进行分析，形成实验结论。五、研究方法●行动研究法

行动研究法的特点从研究目的看，是“为行动而研究”；从研究内容看，是“对行动进行研究”；从研究范围看，是“行动者所涉及的工作”；从研究环境看，是“在行动中研究”；从研究过程看，是“边行动边调整”；从研究结果看，是“行动的改进”。●行动研究法

行动研究法的基本步骤五、研究方法明确问题设想计划行

动观

察反

思修订计划再行动再观察再反思……●行动研究法

课题示例五、研究方法《高中学生课外作业量的控制》研究方案一、问题的提出高中课程各考试学科在每节课后几乎都有作业，教师对作业的布置大都是从本科的角度来构思的。在这种情况下，学生的课外负担往往太重，不同学科作业题的数量和质量也不均衡。因此，必须制订一个各学科的课外作业量的标准，并有效实施。示例一《高中学生课外作业量的控制》研究方案二、设想计划1.制订一个各科作业量（作业时间）的标准

(1)按一周（不是一天）来规划各科的作业量

(2)规划、统计每周学生在课外做作业的总时间

(3)统计每周学生各学科的课时总量

(4)确定各学科作业量和课时量的比例系数

(5)计算各学科每周的作业量标准示例一《高中学生课外作业量的控制》研究方案二、设想计划制订一个各科作业量（作业时间）的标准制订一个各科作业量的适时监测办法每班设立作业量调查员若干人（学生），成绩好、中、差都有，各自填写每周各学科课外作业的完成时间。调查员对学校的专门机构负责。调查员定期轮换。把每周“作业量负担最重的学科”作为对每个学生的常规调查内容。示例一《高中学生课外作业量的控制》研究方案二、设想计划制订一个各科作业量（作业时间）的标准制订一个各科作业量的适时监测办法控制措施——

(1)形成正确的舆论导向

(2)让学生知道各科作业量的标准把需要调控的统计结果向学科组或年级组“吹风”有关机构对严重超标的教师作出口头或书面调控提示

(5)公示调查结果示例一《高中学生课外作业量的控制》研究方案三、行动和反思观察和调查实施作业量控制后的教学状况变化审视各科作业量标准的合理性了解调查员制度和普查制度在实施中需要改进的地方，进一步完善适时监测办法。统计本计划在实施过程中通过“吹风”、“提示”进行调控的人次，评价各调控措施的必要性和合理性。四、制订新一轮方案并付诸实施示例一《高中物理教学中的体验性实验》一、第一轮研究

课题：《用听觉理解加速度》1.理论基础：●位移是视觉中的长度形象，加速度是与视觉长度相关的物理量，加速度不容易被视觉直接感知。是否可以用听觉来理解加速度？●位移是视觉中的长度形象，加速度是与视觉长度相关的物理量，加速度不容易被视觉直接感知。是否可以用听觉来理解加速度？示例二《高中物理教学中的体验性实验》课题：《用听觉理解加速度》一、第一轮研究1.理论基础韦伯定律当人的感觉器官受到一定强度I的刺激时，在此基础上再增加刺激量ΔI，使ΔI等于感官恰能觉察到的最小差别感觉阈限，ΔI与I的比值为一个常数。即K＝ΔI/I，K称为韦伯常数。下表为几种不同刺激方式的韦伯常数：音高（在2000Hz时）

……1/333响度（在1000Hz，100分贝时）

…………1/11举重（在300g时）

…………1/53视觉亮度（在1000光量子时）

……………1/62视觉长度（对美术家而言）

………………1/60示例二《高中物理教学中的体验性实验》一、第一轮研究

课题：《用听觉理解加速度》2.教学设计录音带v录有一个固定频率的乐音放音磁头和录音机接通示例二《高中物理教学中的体验性实验》一、第一轮研究

课题：《用听觉理解加速度》示例二《高中物理教学中的体验性实验》一、第一轮研究

课题：《用听觉理解加速度》示例二《高中物理教学中的体验性实验》一、第一轮研究

课题：《用听觉理解加速度》二、第二轮研究课题：《在物理教学中如何发挥学生感官的作用》●体验静摩擦力的方向（肤觉、运动觉）●体验向心力和半径的关系（运动觉）示例二例：向心力和半径是成正比还是成反比？（新教材）实验时，rA＝40cm，rB＝80cm，每秒钟喊口令2次。操作一：手握A，每秒1周；操作二：手握B，每秒1周；操作三：手握A，每秒2周；比较一和二：ω相同，F

跟r

成正比比较二和三：v

相同，F

跟r

成反比示例二《高中物理教学中的体验性实验》一、第一轮研究

课题：《用听觉理解加速度》二、第二轮研究课题：《在物理教学中如何发挥学生感官的作用》●体验静摩擦力的方向（肤觉、运动觉）●体验向心力和半径的关系（运动觉）《高中物理体验性实验的设计》反思和总结

《体验性实验的特点和功能》示例二《高中物理教学中的体验性实验》课题：《用听觉理解加速度》《体验性实验的特点、功能和设计》一、第一轮研究二、第二轮研究二、第三轮研究《体验性实验的拓展——体验性物理游戏》〔例〕力和运动关系的视听游戏课件创意：电脑屏幕上有一辆可左右运动的模拟汽车，操作键盘上的数字键，可以使汽车在左右方向上受到大小、方向能操纵的水平外力，该水平外力可以在汽车运动过程中改变。汽车严格按牛顿第二定律的规律运动，并发出频率跟速度大小成正比的声音。操纵者可以准确地感受汽车运动跟外力的关系。示例二力和运动关系的视听游戏7

8

94

5

61

2

3.0示例二力和运动关系的视听游戏4F84F52F2F2FF.停止示例二力和运动关系的视听游戏4F84F52F2F2FF.停止假如按下此键汽车运动时电脑发出声音,频率和汽车速度成正比汽车将在力2F的作用下产生向右的2a的加速度2F示例二力和运动关系的视听游戏4F84F52F2F2FF.停止汽车将在力F

的作用下产生向左的加速度aF汽车按照它的初速度和加速度运动下去假如按下此键示例二力和运动关系的视听游