北师大贵阳附中高中信息技术与高二物理教师论文 设计比赛获奖作品 实验教学整合效果实践研究 新人教版.doc

北师大贵阳附中高中信息技术与高二物理教师论文 设计比赛获奖作品 实验教学整合效果实践研究 新人教版 2.株洲市实验学校，湖南 株洲412100）摘要：基于以班为单位的信息技术与高二物理实验教学整合的实践研究，运用spss.19统计软件对数据进行统计分析，论证了该教学模式的价值，总结了实践研究的效果，对研究成果进行了反思。关键词：信息技术； 物理实验教学； 整合； 实践研究 基金项目：湖南省教育技术“十二五”规划课题（hnetr0234）资助中图分类号：c633 文献标识码：a practical study of intergration effect on physics experiment teaching with information-technology for senior twochen wei-guo1 tang-jie2（1.guiyang middle school attached to beijing normal university, guiyang, guizhou 550023,china ;2.zhuzhou city experimental school, zhuzhou, hunan 412100）abstract:based on the class as a unit, practical study of intergration effect on physics experiment teaching with information-technology for senior two has been done,using spss.19 statistical software to analyze data,which proves the value of the teaching pattern. summed up the efficiency of practical study and reflected upon the research fruits. key words: information-technology; physics experiment teaching; intergration; practical study2. 问卷调查和前测统计2.1调查目的 就学生对信息技术的了解，传统的实验教学方法和信息技术与实验教学整合的实验教学方法设计调查问卷。前测统计主要是鉴别选取的对象是否存在显著性差异。2.2选取对象选取湖南省株洲市省示范性高中(株洲县五中)。在所选取的高中取高二一个班为实验班（命名为1班），相应选取另一个班为控制班（命名为2班），进行信息技术与高二实验教学整合模式实践对比研究。2.3前测成绩统计及分析 高二以其高一学年结束期终成绩作为前测成绩。统计结果：表1.1 学生前测成绩均值的差异一览表：株洲县五中高二（1）高二（2）学生人数6461成绩均值54.8955.80标准差13.30115.435统计量t-0.355差异性0.723注:当时表示两者间有显著性差异，表示两者间无显著性差异。对株洲县五中高二(1)、（2）班的学生前测平均成绩采用spss【2】独立样本t检验。t检验结果显示:经双侧t检验，p值为0.723，表明高二(1)、（2）两个班的平均值差异方面没有明显的差异。可以选择上述班级进行信息技术与实验教学整合教学实践。3. 实验研究3.1实验目的及假设 本实验目的在于检验：信息技术与实验教学整合教学模式是否能有效提高高二学生物理实验水平，是否是高效学习物理的一种有效形式。本实验的基本假设是：结合一定的物理情境，采用信息技术与实验教学整合教学模式教学可以提高学生物理实验水平和应用信息技术能力。结果主要通过学习成绩来体现，同时辅以收集任课教师的反馈意见。3.2实验对象对上述选取对象进行的分析，我们得出同一个学校的实验班和对照班学生的前测成绩没有显著性差异。故而取选取对象为实验对象。3.3实验设计实验采取单因素前后测设计实验法，自变量为信息技术与实验教学整合教学模式，因变量为学生物理实验能力和水平的提高，最终反映在学生物理水平的提高，主要通过后测即高二学年结束（2012年6月）物理实验成绩来体现。3.4 实验实施的教学内容实验进行一个学年(2011年9月一2012年6月)，教材采用人教版高中物理3教材。3.5实验方法实验班教师以信息技术与实验教学整合思想指导实验教学实践，在实验班采用了信息技术与实验教学整合模式进行教学，对照班采用传统实验教学模式。教学实验进行前，初步拟定了实施方案，然后向合作的物理老师介绍了此次实验的目的、方法，为了让参与合作的老师能在教学中更好地对我们的实验进行实施，在听取他们建议的基础上根据各个实际情况对方案作了相应的变动。但实验班的大部分教案由笔者与任课教师协商确定。实验结束后，笔者收集考试成绩并进行结果统计，对此次实验教学作分析研究，总结此次实践研究的得失。我设计和收集的dis实验设计内容主要有：欧姆定律电阻定律测定电池电动势和内阻并探究功率随电阻变化规律测定小灯泡伏安特性曲线并测量小灯泡功率电动机启动过程中电流变化导体中i与两端u和导体r关系电容器充放电与串并联非门晶体二极管伏安特性曲线探究通电导线受力的因素磁传感器研究磁场电容、电感对交流电影响附录两个教学案例：（一） 传统实验与数字实验的整合实验探究通电导线在磁场中受到安培力与哪些因素有关【教师活动】【问题1】通电导线在磁场中受到安培力与那些因素有关？【学生活动】学生提出猜想，设计实验，演示（学生操作）：如图所示，连接好电路。（1）改变电流的方向和大小，观察发生的现象。（2）调换磁铁两极位置改变磁场方向，观察发生的现象。实验结论：（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。在磁场与导线位置不变时，安培力大小显示可能与电流大小成正比。（2）安培力方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直。即：安培力方向总是垂直磁感线和通电导线所在平面。【教师活动】如何判定安培力方向？出示投影片安培定则：通电直导线所受安培力方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。【教师活动】【问题2】用传感器探究通电导线在磁场中受到安培力与那些因素有关简单介绍器材分别演示：连接电路，电流传感器、力传感器与smart数据采集器连接，数据采集器与电脑连接。进入苏威尔dis软件，打开实验模板“探究通电导线在磁场中受到安培力”进行实验。（1）打开活页夹“电流和力随时间的变化”点击“开始”，改变滑动变阻器，观察电流和力随时间的变化，采集数据。进入活页夹“力与电流关系”观察。接着，改变电流方向，观察发生的现象。（2）调换磁铁两极的位置改变磁场方向，观察发生的现象。【学生活动】学生分析实验现象和图线，探究实验结论：（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。在磁场与导线位置不变时，安培力与电流成正比。（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直。即：安培力方向垂直磁感线和通电导线所在的平面。（二）利用“仿真物理实验室”进行电学实验高中学生必须掌握的学生实验如“描绘小灯泡伏安特性曲线”、“测定金属电阻率”“测定电源电动势和内阻”、“将电流表改装为电压表”等，让学生在已经做过的传统实验基础上，在网络上，如南京苏威尔科技有限公司推出的“仿真物理实验室”，利用虚拟电学工具箱提供的电学器件，按相应原理图接好电路，并按要求设置各种电表及电阻参数，进行仿真实验。 如在“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验中，灯泡选用“2.5v,0.75w”，滑动变阻器选用，电源选用9v直流电源，滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法。在学生进行仿真练习时设置如下几个思考题：1.如果电流表和电压表是理想的，电流表进行内接和外接，灯泡的电阻有什么不同，原因是什么？2.如果电流表内阻设置为，电压表内阻设置为，电流表进行内接与外接，灯泡的电阻有什么不同，原因是什么？3.滑动变阻器总电阻设置为，或将电源设置为3v的直流电源，小灯泡的伏安特性曲线有什么特点？4.将滑动变阻器按分流式连接，小灯泡的伏安特性曲线有什么特点？5.如果电源改为90v的直流电源，将会发生什么现象？在仿真实验室中，可以根据自己的设想，对电学实验进行仿真模拟设计，自主的调整各种参数，进行各种模拟电学实验，发现对应的不同特点，深化理解，自主进行知识的意义建构，简约、高效的进行实验复习。3.6 实验程序前测:以高二学期结束期终的成绩作为前测成绩。 后测:以2012.05月底进行的株洲市第四次模考成绩作为后测成绩。4. 统计结果及分析经过一个学年的教学实践，在2012年06月取得各实验班的后测成绩，使用spss19对数据进行统计，统计分析如下：4.1实验班与控制班物理测验成绩的均值差异比较(采用独立样本t检验)高二（1）、（2）班成绩统计结果组统计量班级n均值标准差均值的标准误成绩16460.2812.4631.55826154.7017.5362.245独立样本检验方差方程的 levene 检验均值方程的 t 检验fsig.tdfsig.(双侧)均值差值标准误差值差分的 95% 置信区间下限上限成绩假设方差相等5.879.0172.057123.0425.5762.711.21010.943假设方差不相等2.041107.866.0445.5762.733.15910.993统计结果显示：高二(1)班的成绩平均60.28, 高二（2）班的成绩54.70高二实验班与控制班后测成绩经 spss独立样本双侧t检验,，结果显示：p=0.042，小于0.05，说明在0.05的水平上差异显著。表明实验班和对照班成绩均值差异显著。4.2实验班与控制班物理测验成绩的前、后测配对样本检测比较(采用配对样本t检验)高二配对样本t检验成对样本统计量均值n标准差均值的标准误对 1前测154.896413.3331.667后测160.286412.4631.558对 2前测255.846115.4931.984后测254.706117.5362.245成对样本检验成对差分tdfsig.(双侧)均值标准差均值的标准误差分的 95% 置信区间下限上限对 1前测1 - 后测1-5.3915.406.676-6.741-4.040-7.97763.000对 2前测2 - 后测21.1314.815.616-.1022.3641.83560.071统计结果显示：配对样本t的双侧检验得：，其中实验班的为远小于0.05，即实验班前、后测成绩差异性极其显著，整体效果非常明显；控制班的为大于0.05，说明仅仅依靠传统实验教学模式，前、后测差异性没有那么显著。4.3 不同水平的学生教学效果分析(采用配对样本t检验)我们从上面的独立样本t检验发现：信息技术与高二物理实验教学整合教学模式对不同层次学生整体上较传统实验教学模式显现出更高的效益。为了更具体研究信息技术与物理实验教学整合教学模式对一个班中不同层次学生的效果，我们现在将实验班和控制班的被试按高、中、低分组，进行高、中、低分组实验前后的差异比较。见表：(高、中、低分组的划分标准为：按成绩的降序排列，取成绩前20%的学生为高分组：后27%为低分组，其余为中分组)高二（1）、（2）班高、中、低分组的成绩统计结果：成对样本统计量均值n标准差均值的标准误对 1前测1175.09111.514.456后测1174.82112.442.736对 2前测2176.54136.0091.666后测2176.92135.9511.650对 3前测1256.22367.3761.229后测1263.47366.4831.080对 4前测2259.00285.9691.128后测2258.32287.0401.330对 5前测1339.00175.1721.254后测1344.12178.3732.031对 6前测2337.95206.3121.411成对样本检验成对差分tdfsig.(双侧)均值标准差均值的标准误差分的 95% 置信区间下限上限对 1前测11 - 后测11.2731.489.449-.7281.273.60710.557对 2前测21 - 后测21-.3853.429.951-2.4571.687-.40412.693对 3前测12 - 后测12-7.2504.687.781-8.836-5.664-9.28235.000对 4前测22 - 后测22.6793.621.684-.7262.083.99127.330对 5前测13 - 后测13-5.1185.9781.450-8.191-2.044-3.53016.003对 6前测23 - 后测232.7506.5201.458-.3025.8021.88619.075统计结果显示：配对样本t的双侧检验，实验班（1）中高、中、低分组分别为，即信息技术与物理实验教学整合教学模式在实验班中，高分组的学生无显著差异，但对中、低分组显示出显著性差异。控制班（2）中高、中、低分组分别为，即控制班中高、中、低分组在的水平上没有显著性差异。5.研究结论5.1从统计结果和t检验结果，可以得出这样一些结论：1.信息技术与物理实验教学整合教学模式是与物理新课程标准匹配、适应学生接受能力的一种有效、高效的实验教学模式4。它能够激发广大学生对物理实验学习的兴趣，提高学生的物理素质。并且，它与新课程标准倡导的发动学生探究、建构的精神是内在统一的。2.从高二的实践结果看，就整体实验教学效果而言，实验班的成绩均值比控制班要高。同时，就实验班与控制班物理测验成绩的前、后测配对样本t检验，显示实验班前、后测成绩差异性极其显著，整体效果非常明显；而控制班仅依靠传统实验教学模式，前、后测差异性没有那么显著。进一步对不同水平的学生教学效果分析(采用配对样本t检验) 显示实验班（1）中，高分组的学生无显著差异，但对中、低分组显示出显著性差异。控制班（2）中高、中、低分组在的水平上没有显著性差异。虽然高分组的学生在掌握知识的水平上两种实验教学设计无显著差异，但调查访谈发现：信息获取能力上明显高于传统的教学设计。对低学业水平的学生，先前知识不足，自身表征系统简单、系统性差，自我监控能力弱。由于计算机认知工具模式多方面提供表征，加强了自我监控，因此在掌握知识的水平和信息获取能力上表现均显著优于在传统的教学设计中低学业水平的学生。此外，通过对学生的访谈得知，信息技术与物理实验进行整合的教学设计下，学生对教学内容的兴趣浓厚，希望以后的教学多采用这种形式。通过平时的教学观察发现学生使用信息工具筛选信息的能力增强了。学生所使用的技术不都是教师所传授的，但学生都能依据需要，自主的学