（教育学原理专业论文）云南省怒江州中学物理实验教学现状调查研究.pdf

两南大学硕十学位论文 摘要 云南省怒江州中学物理实验教学 现状调查研究 教育学原理专业硕士研究生杨同华 指导教师廖伯琴教授 摘要 我国初级中学新课程改革已经全面展开，普通高中新课程改革也己经进入到实施阶段。 新课程改革取得显著成果的同时，也遇到了一些阻力和问题。在西南民族地区，这些问题尤 为突出。由于物理实验教学情况是反映物理新课程改革成效的一个重要指标，所以，本论文 通过对云南省怒江州中学物理实验教学的现状调查，来了解西南民族地区物理新课改情况。 在两次赴云南省怒江州实地考察的基础上，本论文采用文本分析、问卷调查、教师访谈、 现场照相等多种方法，进行了以下三个研究： 研究一：物理实验仪器配备与使用情况调查。 研究二：物理教师实验教学过程个案研究。 研究三： 物理实验课程资源利用现状调查。 结论如下： ( 1 ) 各学校的实验室配备数量不足，都未达到教育部教学仪器研究所2 0 0 7 年5 月1 8 日发布的 对非课改实验区的山西省临汾地区4 4 所不 同级别高中的物理实验室和实验仪器配备情况进行调查，结果显示：实验室的建 设普遍不能适应物理新课程教学的需要。在全面调查的基础上，就如何加强物理 实验室的建设来适应新课程改革需要进行了探讨。 有研究者对物理实验仪器进行关注，研究了新课程物理实验内容选入的变 化、物理实验呈现方式的不同，并对普通高中课程标准实验教科书中实验仪器进 行了统计比较( 李洪俊，2 0 0 6 ) 。 1 2 2 有关物理实验教学的研究 ( 1 ) 关于实验内容选入方面的研究 对于教学大纲与课程标准的比较研究，已有的研究指出：2 0 0 0 年以前的中学 物理实验内容基本上是以理论为基准，一直以来沿袭了“按照力、热、电、光知 识排列，将实验穿插其间 的教学体系：力学和电学实验始终在中学物理实验教 学中处于优势地位，大约各占总量的三分之一；除了2 0 0 1 年的课程标准以外， 各部大纲对实验内容的要求明晰、具体，易于操作。2 0 0 1 年课程标准打破了以 前的传统实验教学体系，按科学能力和科学素养的内在属性( 科学探究、科学内 容) 进行安排( 陈洁，2 0 0 4 ) 。 对于教科书中实验部分的比较研究，己有研究( 高凌飚，2 0 0 1 ：陈娴，2 0 0 1 ； 张军朋，2 0 0 3 ) | 主要是从教科书中选入的实验数量、实验内容、实验类型和实验 设计等方面对国内不同版本的初中物理教科书或高中物理大纲教科书进行比较。 ( 2 ) 关于物理实验教学现状的研究 刘炳升教授在中学物理实验教学与自制教具中，对面向2 l 世纪中学物 理实验教学改革问题，从以下五个方面进行了阐述：物理实验与科学素质教育； 物理实验方法，重点介绍些指导中学实验的数据处理、误差分析的方法；开发 物理实验的教学功能：改进仪器与自制教具的创造技法；创新性实验研究。 有研究者从教学法的角度出发，全面而有重点地研究了中学物理实验教学的 4 两商大学硕十学位论文第1 章绪论 目的、任务、内容、方法和特点等( 符瑞生，1 9 9 5 ) 。有研究者从物理教学论、 教育论及学生学习心理的角度出发，针对中学教学的具体内容，系统地总结了实 验的课型和具体要求论述了作为物理教师应具有的实验教学、实验设计和实验 教学评价的技能( 类维平，2 0 0 4 ) 。 近年来，随着新课程改革的深入开展，物理学科的教学理念、目标、内容和 方式都发生了很大转变。同时，人们也越来越意识到实验在整个物理教学中的地 位及重要性，实验教学也因此发生了许多改变。尤其突出的就是实验资源已不再 局限于实验室，而是走向了日常生活和大自然；实验仪器已不再追求复杂化、精 密化，而是崇尚简约化、自创性；以及国内外广泛开展的低成本实验的研究。 1 2 3 有关实验课程资源的开发与利用的研究 在日木和欧美等发达国家，现代教育技术水平较高，但仍热衷于低成本实验 的研究，因为他们认识到理科学生的动手能力、实践能力和实验技能的培养是无 法单靠黑板或屏幕来达到的。创新能力的培养更有赖于实践。在日木，就有一大 批热心物理低成本自创实验的教师，近年来特别活跃，组织许多物理教学研究团 体，其中最出名的是“山猫学会，他们本着求真、求实、求新的精神，自创了 许多高智慧的低成本物理实验。在美国，非常重视低成本实验，电视节目上经常 制作一些趣味性的低成本实验指导学生。 随着我国教育改革的深入，越来越多的教师认识到，开发和研创低成本实验 在科学教育和创新教育中有不可替代的作用，并积极地投入实验自创及对学生的 指导。如东北师大韩长明教授用塑料瓶制作的简易教具系列，构思巧妙，制作精 美，趣味性强。南京师大刘炳升教授用装胶卷的暗盒制作物理小车、滑轮、共鸣 器、万花筒、反冲器等，可做力、声、光、静电等几十种实验。广西师大罗星凯 教授在低成本实验方面也有许多精巧的设计。福州师专陈汉凯老师擅长静电低成 本实验等的制作与表演。这些事例说明了我国物理教育界在低成本自创实验研究 设计等方面取得的成就( 黄英奇、蔡嘉灿，2 0 0 2 ) 。 此外，还有学者对这类实验进行了理论上的探索。如“物理自制教具及其实 验的独特教育功能探究 从实验教学论角度，对物理自制教具教育功能进行了 探究( 张伟、罗星凯，1 9 9 5 ) 。有研究者认为，使用身边随手可得的物品进行探 究活动和各种物理实验，有以下独特的教育功能：避免趋同、激励求异，培养创 新意识，提高仓f j 造能力；可充分扩延教学时空，使学生随时随地观察、研究物理现 象，探索物理规律，培养发现与发明意识；可实现教学最优化，缩短了实验的组织、 仪器的准备、组装过程；新鲜生动，可激发学生学习物理的动机和兴趣；取材广 泛，可使学生获得充分的前期制作经验和动手欲望；可有效地启迪学生思维( 陈凭 心，2 0 0 1 ) 。有研究者从挖掘生活资源的功能、原则、策略、步骤几方面，进行 了利用生活资源改进物理实验和教具制作的研究( 王爱生、佟岩，2 0 0 5 ) 。 对实验课程资源的开发研究方面，有研究者对自制演示实验装置和开发演示 实验装置等问题进行了研究( 丁平财，2 0 0 6 ) 。有研究者对非常规物理实验课程 5 两南大学硕十学位论文 第1 章绪论 资源进行了研究( 张伟等，2 0 0 5 ) 。有研究者从以下几方面对实验课程资源开发进 行了研究：转变观念，开放实验室；广收实验器材，充实实验室课程资源；延伸阵 地，创建家庭实验室；用好实验室课程资源，发挥它的最大效益( 徐兴来，2 0 0 4 ) 。 综上所述，国内外学者和研究人员，在物理实验仪器、物理实验教学、实验 课程资源的开发与利用等方面，已进行了广泛而深入的研究，但对民族地区，特 别是对云南省怒江州，这些方面的研究还很少，本论文将做这方面的研究。对中 学理科教学仪器配备目录进行说明，是因为它是本文对云南省怒江州实验仪器 情况进行调查研究的参照标准。 1 3 研究的总体设计 本研究主要打算通过对怒江州所有中学的全面调查，了解目前怒江州物理实 验教学中的实验器材等硬件配置、使用情况；通过课堂实录物理教师实验教学， 了解目前物理教师实验教学模式：调查了解怒江州物理实验课程资源利用情况。 从而，为怒江州目前初中的新课程改革和即将进行的高中新课程改革提供理论和 实践支持。为了深入调查怒江州物理实验教学现状，笔者将采取问卷调查、教师 访谈、现场照相等多种方法。 1 3 1 调查研究路线图 笔者于2 0 0 6 年9 月1 1 月、2 0 0 7 年1 2 月叫0 0 8 年1 月，两次到云南 省怒江州傈僳族、怒族、独龙族、白族、普米族等少数民族聚居地，进行实地调 查。第一次主要蹲点贡山县，调查怒江州可开发的物理实验课程资源。第二次到 怒江州所有中学进行了实地调查，以全面了解怒江州物理实验教学现状，调查研 究的路线见图1 。 1 3 2 调查研究的对象 调查的学校：怒江州民族中学、怒江州实验中学、兰坪一中，共3 所高中。 贡山一中、福贡一中、泸水一中，共3 所完中。贡山二中、贡山三中、福贡二中、 福贡三中、福贡县架科底乡远福中学、福贡县匹河乡民族中学、泸水二中、泸水 县秤杆乡中学、泸水县大兴地乡民族中学、泸水五中、兰坪县兔峨乡中学、兰坪 县营盘镇中学、兰坪县啦井乡中学、兰坪县金顶镇中学、兰坪县城区中学，共 1 5 所初级中学。 调查的教师：以上学校的物理教师，共9 3 人。 1 3 3 调查研究的内容设计 研究一：物理实验仪器配备与使用情况调查 通过本部分的调查摸清怒江州实验教学硬件条件和器材使用情况，并将器材 现状与新课标进行对比，为新课程改革提供理论和实践支持。本部分采取问卷调 6 两南大学硕十学位论文第l 章绪论 查和现场照相的方法。 研究二：物理教师实验教学过程个案研究 本部分通过对怒江州目前物理实验教学实际操作模式的调查，了解物理教师 对新课程的认识。本部分采取教师访谈、课堂实录的方法。 7 图1 ：调查研究路线示意图 两南大学硕十学位论文第2 章研究一：物理实验仪器配备与使用情况调查 研究三：物理实验课程资源利用现状调查 通过对怒江州的实地考察，调查怒江州可开发的物理实验课程资源；调查怒 江州各中学利用物理实验课程资源的情况。本部分采取实地考察、问卷调查的方 法。 第2 章研究一：物理实验仪器配备与使用情况调查 2 1 新课程对物理实验仪器配备的要求 ( 1 ) 新课程物理实验内容选入的变化 课程标准是课程的核心要素，它规定了各课程门类的性质、目标和内容框架， 是教材编写、教学实施和教学评价的基本依据。物理课程标准是对物理教学内容 的最集中、最明确的反映，物理课程标准中做出明确要求的实验，在物理实验教 学实施中必须顺利完成。为便于了解课程标准中物理实验的内容有哪些变化，对 高中物理教学大纲( 2 0 0 0 ) ，和普通高中物理课程标准( 2 0 0 3 ) 中理科倾向的学生所 学习的物理1 、物理2 以及选修3 系列的实验要求，其中的力学和电 磁学部分进行了对比，结果见表1 。 ( 2 ) 普通高中课程标准实验教科书要求的重点物理实验仪器 普通高中物理课程标准( 实验) 的一个主要改进，是在内容标准中没有 把“演示实验和学生实验”作为单独的栏目列出来，而是将其融合其中，使实验 内容与其它的内容形成不可分割的有机整体。课程标准对教学内容做了基本的规 定，这是教科书编写时选择教学内容的依据。但是，在课程标准的框架下，教科 书在内容的选择、知识的呈现方式等方面有着自主空间。各种版本的课程标准实 验教科书都把实验放在非常突出的位置，实验安排上有两个明显的变化：实验由 9 丽南大学硕十学位论文第2 章研究一：物理实验仪器配各与使用情况调查 在教材中独立设置，转变为有机的嵌入在教科书中，将实验与理论知识融为一体； 表1 ：教学大纲和课程标准中的实验内容( 力学和电磁学) 教学大纲( 2 0 0 0 ) 课程标准( 2 0 0 3 ) 相 1 验证力的平行四边形定则1 通过实验理解力的合成与分解 同 2 研究匀变速直线运动 2 匀变速直线运动的实验研究 的3 验证机械能守恒定律 3 通过实验，验证机械能守恒定律 力 实 4 探究弹力和弹簧伸长的关系4 通过实验了解物体的弹性 学验5 验证动量守恒定律 5 通过实验，理解动量和动量守恒定律 实不 6 长度的测量 6 通过实验认识超重和失重现象 验同7 练习使用打点计时器 7 通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律 的8 研究平抛物体的运动 8 通过实验，探究加速度与物体质量、物体 实9 用单摆测定重力加速度受力的关系 验 1 0 用油膜法估测分子的大小 9 通过实验，探究恒力做功与物体动能变化 游标卡尺、电火花计时器( 或电磁打点计 的关系 时器 、弹簧秤、停表、平抛实验器、学生天 l o 通过实验，观察液体的表面张力现象 实平、气垫导轨1 1 通过实验，探究单摆的周期与摆长的关系 验1 2 通过实验，认识受迫振动的特点 仪1 3 通过实验，认识波的干涉现象、衍射现象 器1 4 通过实验感受多普勒效应 1 5 探究物体弹性碰撞的一些特点 相 1 练习使用多用电表1 通过实际操作学会使用多用电表 同 2 测定金属的电阻率2 通过实验，探究决定导线电阻的因素 l 的 3 测定电源电动势和内阻3 测量电源的电动势和内阻 电实4 传感器的简单应用4 通过实验，知道常见传感器的工作原理 磁验 学不 5 用描迹法画出电场中平面上的等势线5 通过实验，观察门电路的基本作用 实 同6 描绘小灯泡的伏安特性曲线6 通过实验，认识安培力 验 的7 把电流表改装为电压表7 通过实验，认识洛伦兹力 实8 研究闭合电路的欧姆定律 8 通过实验，理解感应电流的产生条件 验9 练习使用示波器 9 通过探究，理解楞次定律 1 0 用多用电表探索黑箱内的电学元件1 0 通过实验，了解自感现象和涡流现象 实电流表、电压表、滑动变阻器、螺旋测1 1 通过实验，了解电容器和电感器对交变电 验 微器、电阻箱、可调内阻的电池、示波器、 流的导通和阻碍作用 仪二极管、电学元件黑箱、传感器1 2 通过实验探究变压器的电压与匝数的关系 器 l o 西南大学硕十学位论文第2 章研究一：物理实验仪器配备与使用情况调查 实验的呈现方式多样化，不仅仅是学生实验和演示实验，而是各种版本的课程标 准实验教科书在不同的模块中，都各有自己特色的实验栏目，所要求的重点物理 实验仪器也有很大的选择项性。 根据司南版普通高中课程标准实验教科书中，理科倾向的学生所学习的 2 4 吴海虹海南省高中课程资源调查及需求分析( 之二) 一硬件资源调查 及需求分析 e b o l h t t p ：b l o g c e r s p c o m 2 4 3 5 2 9 6 2 9 9 a s p x ， 2 0 0 5 一0 8 2 4 2 5 谢戈平课改形势下的实验室建设与管理 j 教学仪器与实验，2 0 0 5 2 1( 1 0 ) 2 6 徐兴来新课程背景下对物理实验课程资源的几点思考 j 教学仪器 与实验，2 0 0 4 ( 3 2 7 张军朋高中物理教材的国际比较研究 j 物理教师，2 0 0 3 ，2 4 ( 1 1 ) ： l 一6 2 8 张伟，郭玉英，支i j 炳升非常规物理实验：有待深入开发的重要物理课程 资源 j 物理教师，2 0 0 5 ( 9 2 9 张伟，罗星凯物理自制教具及其实验的独特教育功能探究 j 1 物理教 师，1 9 9 5 ( 6 ) 3 0 中华人民共和国教育部普通高中物理课程标准 s 北京：人民教 育出版社，2 0 0 3 3 1 中华人民共和国教育部全日制义务教育物理课程标准 s 北京： 北京师范大学出版社，2 0 0 1 3 2 中华人民共和国教育部j y t0 3 8 5 2 0 0 6 中小学理科实验室装备规范 s 中华人民共和国教育部发布，2 0 0 6 3 3 中华人民共和国教育部中学理科教学仪器配备目录 s 2 0 0 0 年6 月 3 4 钟启泉，等为了每位学生的发展 m 上海：华东师范大学出版社， 2 0 0 3 4 2 两南大学硕十学位论文附录 附录 附录i 中学理科教学仪器配备目录( 2 0 0 0 年版，物理力学部分节选) 中学理科教学仪器配备目录 配备数量 编 名 规格 单 参考价 可代用品备注 号称型号位格( 元) 者 高初 由 高初初兀兀 2 l力学 2 1 0 l 条形盒 1 0 n个3 8 022l22ll 执行j y o l 2 7 测力计标准 5 n个3 8 022l22l ( 1 ) 2 1 8 0同上 2 5 n 个 3 s o2 2 12211 同上 2 1 0 3 圆筒测 5 n个3 5 022222222 1 4 4 ；2 1 0 5 ；双向同上 力计测力计：2 1 7 8 2 1 0 4平板测5 n个4 5 05 02 52 62 61 32 1 8 2同上 力计 2 1 0 5 圆盘测 5 n 个 7 2 2222 拉压测力计；同上 力计双向测力计；2 1 7 8 2 1 0 8斜面小 套 5 0 o o ( 1 )( 1 3 )( 1 3 )( 1 简易电火花描仪，执行3 9 车2 1 7 3 2 1 8 0 ：标准 2 1 8 3 ：2 1 8 7 2 1 0 9磨擦计 套 llll 2 1 1 0螺旋弹o 5 n ，组9 5 02222222 1 8 0 簧组l n ，2 n ， 3 n ，5 n 2 1 1 3液体内j 2 1 1 3 型个1 2 o o2 s2 51 31 32 1 8 2与2 1 1 4 配 部压强用，执行 实验器j y l 0 7 2 1 1 6托里拆 件 4 5 o oll11l 执行j y l 7 4 利演示标准 器 2 1 1 9杠杆支1 5 2 52 51 31 32 1 8 2 执行j y l 7 2 标准 2 1 2 5气垫导1 2 0 0 m m 厶 l ( 1 )( ” 斜槽轨道；与0 2 0 l ，口3 7 0 l 轨可调2 1 4 & 2 1 5 5 2 1 3 82 1 2 6 配用， 执行j y 6 3 标准 4 3 两南大学硕十学位论文附录 2 1 3 0 向心力 厶 2 3 0 ll1 i 1执行j y l 3 6口 演示器 标准 2 1 3 5碰撞实 厶 4 0 。o o2 52 5 2 1 7 4 执行j y “口 验器标准 2 1 3 6 冲击摆台 7 2 2 52 5 ( 1 3 )( 1 3 ) 执行j y l 7 8 标准 2 1 3 8 高中运套 7 9 0 o o ( 1 )( 1 )( 1 )- ( 1 ) 斜槽轨道； 动学， 2 1 2 s ：2 1 5 5 ；2 1 4 s 动力学 教具 2 1 4 2 超重失 记忆指个7 8 llll一电压传感器式： 重演示针式 羽特武德机式 器 2 1 4 4演示测o 2 n个1 1 2ll2ll 2 1 0 3 ；2 1 0 5 ：执行j y 0 1 2 7 力计双向测力计标准 2 1 5 2 力的合套 9 8 llll2 1 4 3 ：2 1 7 6 成分解 演示器 2 1 5 4平抛运 套 5 8 2 52 52 1 7 4 动实验 器 2 1 5 5演示轨 利用电套 4 2 0 llll斜槽轨道：与0 2 0 r 7 配用 道小车火花计 2 1 2 5 ：2 1 3 8 ：2 1 4 5 时 2 1 5 9 傅科摆 厶 1 1 5 0 0 0 ( 1 )( 1 ) 口 2 1 6 4 碰撞球5 球套 4 5 0 01lll 2 1 6 5 浮力原 套7 2 llll ( 1 ) 2 1 8 0 理演示 器 2 1 6 7反冲运 厶 5 2 llll可自制口 动演示 器 2 1 6 9动能势套2 3 0 o o llll 能演示 器 2 1 7 0运动合 厶 9 0 o ollll口 成分解 演示器 两南大学硕十学位论文附录 7 研究平抛物体的运 动 8 用单摆测重力加速 度 9 用油膜法估测分子 的大小 l o 描绘小电珠的伏 安特性曲线 1 1 测定电源的电动 势和内阻 1 2 练习使用多用电 表 1 3 练习使用示波器 1 4 传感器的简单应 用 1 5 测定金属的电阻 率 1 6 把电流表改为电 压表 1 7 研究闭合电路的 欧姆定律 1 8 用多用电表探索 黑箱内的电学元件 1 9 用描迹法画出电 场中平面上的 等势线 4 7 两南大学硕十学位论文附录 附录物理实验课程资源开发情况调查问卷 老师： 您好! 为了了解西南民族地区高中物理实验课程资源开发情况，请认真填写 问卷，您的回答对我们来说非常重要，诚挚的感谢您的合作。( 本问卷仅供研究 之用，任何关于个人和学校的信息都不会被透露。) 学校名称： 学校类型：a 城市中学b 县城中学c 农村中学 1 学校组织与物理相关的课外活动的情况是( a 经常b 偶尔c 很少 您认为，原因主要是 2 学校组织与物理相关的课外活动的场所() a 博物馆、展览馆、科技馆b 公共图书馆c 电视节目d 工厂、农村、 科研院所 3 您是否经常指导学生有效地阅读科技图书、科技期刊、报纸 a 经常b 偶尔c 很少 4 物理课程资源按区域分类可分为校内课程资源和校外课程资源两大类 您校在开发利用这些课程资源时的态度为：( ) a 校内、校外资源一起开发，都非常重视 b 以校内资源开发为主，适当利用校外资源 c 以校外资源开发为主，适当开发校内资源 d 只关注教材、教辅和必做实验，其他很少过问 5 贵校开发和利用了哪些常用课程资源( ) a 挂图b 幻灯片、投影片、录像带c 视听光盘d 多媒体软件 6 贵校是否已开始开发和利用网络课程资源( a 已开始b 还没有 7 您在教学中使用最多的教学辅助手段是：() a 多媒体b 挂图或模型c 演示实验d 生活用品或生活中的事例 e 两南大学硕十学位论文 附录 6 崩天平和量筒测定 同体和液体的密度 7 研究液体的压强 8 测滑轮组的机械效 率- 9 组成串联电路和并 联电路 1 q 用电流表测电流 1 1 用电压表测电压 1 2 用电压表和电流表 测电阻 1 3 测定小灯泡的功率 1 4 研究电磁铁 除上述实验外，以下是全日制义务教育物理课程标准所要求的2 0 个实验探究， 您还做了其中的： ( 请填序号) 1 通过实验探究物态变化过程。2 通过实验理解密度的概念。 3 能用实验证实电 磁相互作用。 4 通过常见事例或实验，了解重力、弹力和摩擦力。5 通过实验 探究，理解物体的惯性。 6 通过实验探究，学会使用简单机械改变力的大小和方向。 7 通过实验探究，学习压强的概念。 8 通过实验探究，认识浮力。9 通过实验探究， 初步了解流体的压强与流速的关系。 1 0 通过实验探究，初步认识声产生和传播的条件。 1 1 通过实验，探究光在同种均匀介质中的传播特点。 1 2 通过实验，探究平面镜成像时 像与物的关系。 1 3 通过观察和实验，知道白光是由色光组成的。1 4 通过实验，探 究通电螺线管外部磁场的方向。 1 5 通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用。 1 6 通过实验，探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。1 7 通过观察和实验，初 步了解分子动理论的基本观点，并能用其解释某些热现象。1 8 通过实验，了解比热容 的概念。 、1 9 通过实验，