中学物理教师教育科研

中学物理教师,黄恕伯06.12.23,怎样进行教育科研,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(1)课题背景,标准分体现一名考生在总体中的排名位置，因而不同学科的标准分具有可比性，能够相加。,多年来，广东省高考采用标准分计分,T100Z500,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(1)课题背景,“3综合x”使该计分方法遇到了新问题,必考科目考生的总体是相同的，语文、数学、英语、综合的标准分具有可比性；,选考科目x的考生总体随选考科目不同而不同，不同x科目的标准分缺乏可比性，因而会带来很大的系统误差。,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(1)课题背景,“3综合x”使该计分方法遇到了新问题,选考物理的考生，其“实力”普遍较强，物理500分的考生的水平远比生物500分的考生高很多。,肇庆市2001年选考物理、生物考生的必考科目平均标准分,物理考生的必考成绩平均分比生物考生高78分，但他们的x分相差无几,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(1)课题背景,“3综合x”使该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20012006年选考物理的考生人数占全体考生的比例,当前，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，这种现象已形成一种恶性循环。,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(1)课题背景,2007年广东实施新高考方案,考试科目：3文基/理基x,计分方法：用原始分计分,从“文基/理基”考虑，用原始分有其合理性,从“x”考虑，用卷面原始分会带来很大系统误差,不同科目考生群体的“实力”不同,不同科目试卷的难度很难把握到合理程度,在使用原始分的前提下，如何设计出合理的操作方案，这是在2007年高考前急待解决的研究课题。,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(2)课题的概念基础和设计思路,一个考生某一学科成绩,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,整体文化素质（智力和非智力因素）,学科差异（兴趣、特长、花费的精力等）,对某一层次的学生群体，学科差异的统计意义等于零。,整体素质高的群体，各科成绩的平均水平都高。,不同群体的考生，选考科目的成绩应该和必考科目成绩呈正相关,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(2)课题的概念基础和设计思路,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,设计思路,把不同考生选考科目成绩的“卷面原始分”转换为“录取原始分”，使各选考科目群体的“录取原始分”（平均水平）跟他们的必考科目的平均水平成正相关。,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(3)把“卷面分”转换为“录取分”的操作方法,根据必考成绩分配给各x学科“录取分”指标,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(3)把“卷面分”转换为“录取分”的操作方法,根据必考成绩分配给各x学科“录取分”指标,因此，可以这样说，当必考四科已经考完后，分配给各个x学科的所有分数指标都已经确定了，只是哪一个考生获得哪个分数还没有确定。,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(3)把“卷面分”转换为“录取分”的操作方法,把每名考生x科目的“卷面分”转换为“录取分”,按照物理学科“卷面分”由高到低的顺序，根据物理学科的“录取分”指标，赋予考生物理学科的x“录取分”。,根据上述方法可以建立一个数学模型（略）,根据必考成绩分配给各x学科“录取分”指标,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(4)对建议科学性的论证,建议体现了对各x学科考生群体的公平性,“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”，“不同群体的考生，选考科目的成绩应该和必考科目成绩呈正相关”，这是一种猜想，大量的统计事实是否如此？需要检验。,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,深圳市2004年选考物理的考生不同分数段必考、选考成绩对比,(4)对建议科学性的论证,建议体现了对各x学科考生群体的公平性,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(4)对建议科学性的论证,建议体现了对各x学科考生群体的公平性,深圳市2004年选考物理的考生不同分数段必考、选考成绩对比,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(4)对建议科学性的论证,建议体现了对各x学科考生群体的公平性,对东莞市、肇庆市2004年选考物理、化学、生物、政治、历史、地理的全体考生的选考成绩跟他们必考4科成绩进行相关性检验，样本人数达27000多人，显著性检验结果均达到p0.01。大量实践数据表明，对群体而言，选考成绩跟必考成绩呈高度正相关。,因此，按必考成绩把分数指标分配给各x学科，不仅消除了不同学科因考生整体水平因素所带来的系统误差，而且也消除了不同学科因试卷难度因素造成的系统误差，实现了对各x学科考生群体的公平性。,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(4)对建议科学性的论证,建议体现了对各x学科考生群体的公平性,体现了x学科内部不同考生“录取分”的合理性,对同一选考学科来说，不同考生使用同样的试卷和同样的评分标准，因此，卷面分的高低具有可比性。按“卷面分”的高低，依次由高到低赋予考生的“录取分”，体现了x学科内部不同考生录取分高低的合理性。,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(4)对建议科学性的论证,建议体现了对各x学科考生群体的公平性,体现了x学科内部不同考生“录取分”的合理性,由于第n名物理考生的x录取分，等于各必考科目第n名分数的平均值，因此物理考生x录取分的区分度，跟必考四科的区分度相当，与物理试卷本身无关。它既有利于使各x学科有一个互相平衡的、合理的区分度，又有利于各选考学科试卷的命题。,建议使x科目的录取分具有合理的区分度,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(4)对建议科学性的论证,建议体现了对各x学科考生群体的公平性,体现了x学科内部不同考生“录取分”的合理性,可以证明：物理、化学、生物三个学科的x平均分将分别等于这三群考生必考成绩的平均分，所有理科类考生x平均分将等于他们必考成绩的平均分，因此，物理、化学、生物三学科合起来是一个整体，理、化、生分别是这个整体中的一个有机组成部分。x是一个科目（而不是三个），x科目的统计总体是理科类的全体考生。,建议使x科目的录取分具有合理的区分度,“3文基/理基x”方案有了进一步的科学解释,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(4)对建议科学性的论证,建议体现了对各x学科考生群体的公平性,体现了x学科内部不同考生“录取分”的合理性,这样，“3文基/理基x”方案便具有更加科学的含义，它表示的是：五个考试科目；五个相同的统计总体；五个在本科目内具有可比性的原始分。,建议使x科目的录取分具有合理的区分度,“3文基/理基x”方案有了进一步的科学解释,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,(5)对建议可行性的论证,建议在操作上不存在技术上的困难,建议对学生、家长、学校不存在不适应的问题,建议有利于彻底改变学生以投机心理对待选择x学科的现状，真正让学生弘扬自己的个性和特长，促进高中教育的健康发展和学生科学文化素质的全面提高，也有利于新课程下首次高等学校招生工作的科学实施。,一、从一个课题的研究看教育科研的意义,1.广东2007年高考计分方法操作建议课题简介,2.从以上课题研究看教师进行教育科研的意义,(1)能有效地改善现实中的教育状况,(2)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,(4)对本职工作起到事半功倍的效果,(5)提高教师关于科学探究的教学能力,(3)能感受到教育的责任感和使命感,二、中学物理教师进行教育科研的特点,1.需要独立思考,教育（包括中学物理教育）是一个大家都可以评论的话题，工人、农民、公务员、大学生、艺术家、物理学家，都有自己心目中的教育。,教育在时空上具有丰富的理论和实践，外国的和中国的、外地的和当地的、古代的和现代的、昨天的和今天的。每一个论点都能列举出丰富的例证。,上述特点，要求我们要有自己的思考。,进行教育科研不能盲从。,南昌广播电视报2001年6月18日第22版报道：心理学家研究表明：天天洗头可增强自信“洗头频率不仅影响头发和形象的干净整洁，还与人的心理特征有紧密关系”，这是心理学系主任教授在此间宣布的一项心理学研究的最新成果，这一发现从心理学角度证明了天天洗头有利于心理健康，帮助人们增强自信，走向成功，从而为中国健康教育协会倡导的“头发天天清洗，把握成功瞬间”活动提供了新的视觉。大学此次心理课题研究选定了几百位不同性别、年龄、职业和背景的被访对象，对他们进行了心理特征研究和洗发习惯调查，再根据收集到的数据进行分析。结果发现，洗发频率高的被访对象在很多心理特征上都强于洗发频率低的被访者，他们对自己头发发质的评价更高也更容易看到自身的优点，并且更为自尊和自信，与同龄人相比，洗发频率高的人在职位、收入、影响力、受欢迎程度等方面更高，人生目标更为明确，所以成功度也更高。（新华网）,初中物理课程标准对科学探究能力的基本要求,分析与论证：能初步描述实验数据或有关信息。能对收集的信息进行简单的比较。能进行简单的因果推理。经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。尝试对探究结果进行描述和解释,归纳科学规律数据分析：对数据进行比较，寻找数据规律的特征。因果分析：对事物的原因和结果进行逻辑分析。,用简洁、准确的语言陈述探究结果,描述信息,物理教师具备了在教育科研的进行独立思考的良好条件,二、中学物理教师进行教育科研的特点,1.需要独立思考,2.重视应用研究（包括原创性应用研究）,物理教师承担着重要的甚至是繁重的教学任务，学校、家长、社会对物理教师的工作充满着期望，教师的责任心也不允许自己教学的失败，教师工作的特点要求教师的研究课题跟自身工作效率的提高联系起来，即使是原创性的理论研究，它也需要围绕着“应用”这个主题展开。教师的教育科研以改进教学为目的，将有利于展现教育科研的成果，激励研究的动力，使课题研究能持久、深入的进行下去。,我国的教育有自己的国情，很多操作性问题需要通过自己的独立研究获得解决。,二、中学物理教师进行教育科研的特点,1.需要独立思考,2.重视应用研究（包括原创性理论研究）,题例：,“试卷难度结构曲线”与“人数分数分布曲线”转换的理论模型,一个跟我国教育特点有关的理论课题。,二、中学物理教师进行教育科研的特点,1.需要独立思考,2.重视应用研究（包括原创性理论研究）,题例：,关于考试“粗心”的研究,尽管研究的的话题是从考试开始，但获得的结论涉及人的思维品质，是事关学生素质的研究课题。,二、中学物理教师进行教育科研的特点,1.需要独立思考,2.重视应用研究（包括原创性应用研究）,3.成熟理论、理念跟自身体会、需要的融合,用听觉理解加速度“韦伯定律”的应用,进行应用研究离不开理论的指导。把成熟理论、理念跟物理教学中的体会、需要相融合，既使理论、理念得到了活化，也使教育科研的水平得到提升。,克服读题粗心的办法“条件反射”的应用,二、中学物理教师进行教育科研的特点,1.需要独立思考,2.重视应用研究（包括原创性应用研究）,3.成熟理论、理念跟自身体会、需要的融合,4.发挥物理教师理性思辨和实践分析的长处,牛顿第二定律实验,（以砝码重力作为小车所受合力会有误差）,（用夹子夹线）,（打点计时器）,牛顿第二定律实验,测量合力,（以砝码重力作为小车所受合力会有误差）,砝码重力不等于线的拉力,（砝码具有竖直加速度）,线的拉力不等于小车所受合力,（小车受摩擦力）,相同时间，对比位移,相同位移，对比时间,测量加速度,测位移、测时间,（打点计时器）,二、中学物理教师进行教育科研的特点,1.需要独立思考,2.重视应用研究（包括原创性应用研究）,3.成熟理论、理念跟自身体会、需要的融合,4.发挥物理教师理性思辨和实践分析的长处,库仑定律实验,牛顿第二定律实验,（静电感应，导体带电不均匀）,（静电力小，扭秤测量太复杂）,解决办法：,1.用两平行金属薄膜代替球形导体,2.用摆线倾角来体现静电力的大小,静电力垂直摆线作用于金属膜片时：,Fmgsinmgx/l=kx,（制作等距的竖直刻度线便可直接读出F的倍数）,三、教育科研课题的研究流程,形成研究假设,进行理论研究,分析事实、处理数据、得出结论,形成研究成果,选择研究方法,理论研究法,确定研究课题,进行实验研究,进行行动研究,实验研究法,行动研究法,四、中学教师教育科研课题的选题,1.课题不宜太大，提倡“小题大做”,2.课题与自身工作紧密联系,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,题例,四、中学教师教育科研课题的选题,1.课题不宜太大，提倡“小题大做”,2.课题与自身工作紧密联系,3.课题来自于自身教学中的经验、体会、问题和困惑,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,题例,四、中学教师教育科研课题的选题,1.课题不宜太大，提倡“小题大做”,2.课题与自身工作紧密联系,3.课题来自于自身教学中的经验、体会、问题和困惑,4.课题要有利于发挥自己的创造性,理论研究法,教育科学的理论研究，就是通过理论思维的方式来寻求教育的客观规律，它以严密的逻辑体系来呈现和解释一定的教育现象和过程。教育科学理论研究的主要特点是具有很强的思辨性色彩，是在纯理论的层面上通过抽象思维来把握教育问题，它以已有的理论材料和客观现实材料为起点，通过思辨，形成具有一定逻辑结构、并经过一定实践检验的科学结论。,五、研究方法,试卷的难度结构图,左图的结构将会对右图产生什么影响？,课题：试卷难度结构与考生人数分数分布的关系,考生不同分数的人数分布图,人数,标准分,-4-3-2-101234,研究起点：正态分布曲线；一定的标准分对应着一定的百分比排位。,学生水平,012345678910,研究起点：正态分布曲线；一定的标准分对应着一定的百分比排位。,人数,思考：横坐标表示学生水平，把学生水平分为10个等级，每个等级有一定人数。,定义一个概念。,定义一个概念：标准难度,某一试题若恰好有N1人数不能通过，则定义该试题的标准难度为0.1,某一试题若恰好有N2人数不能通过，则定义该试题的标准难度为0.2,某一试卷难度（标准难度）结构如下：,按本试卷测试得到的人数分数分布曲线形状如何？,分数（累积）,试卷的难度结构曲线,学生水平,人数,分数,0,.1,.3,.4,.5,.6,.7,.8,.9,1.0,.2,试题难度,10,0,20,30,40,50,60,70,80,90,100,分数,人数,人数,学生水平,分数,0,.1,.3,.4,.5,.6,.7,.8,.9,1.0,.2,试题难度,10,0,20,30,40,50,60,70,80,90,100,分数,人数,人数,学生水平,结论：在一份试卷这中，如果某一难度档次的试题所占的分数越多，就越能把与这一档次水平相当的学生的考分拉开。与此相反，如果某一难度档次的试题分数越少，则将促使与这一档次相当的学生分数相互接近。,00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0,难度,分数,95年物理高考试卷的难度分布,00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0,96年物理高考试卷的难度分布,00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0,97年物理高考试卷的难度分布,00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0,98年物理高考试卷的难度分布,00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0,99年物理高考试卷的难度分布,00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0,2000年高考(3+2)物理试卷的难度分布,分数,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,(2)实验法的基本设计思路,五、研究方法,有效地控制无关变量,合理地操纵自变量,科学地观察因变量,(3)课题设计示例,实验法,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：1.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。,2.实验组和控制组由同一教师执教。,3.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。,4.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：1.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。,3.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。,2.实验组和控制组分别由两位水平相近的教师执教。,4.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,1.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；,2.练习题不盲目追求对过多知识点的综合性；,3.练习题体现实践和物理知识之间的转化；,4.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；,5.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）；,6.“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。,行动研究法的特点,行动研究法,五、研究方法,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”；,从研究环境看，是“在行动中研究”；,从研究范围看，是“行动者所涉及的工作”；,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”。,行动研究法的基本步骤,行动研究法,五、研究方法,明确问题,课题示例,行动研究法,五、研究方法,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,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,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I，使I等于感官恰能觉察到的最小差别感觉阈限，I与I的比值为一个常数。即KI/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,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,示例,速度越大，录音机发声的音调越高；速度变化越快，音调高低变化越快。人对音调变化的感觉不仅直接，而且灵敏，音调变化快慢（变化率）的概念很容易形成。通过视听同步的演示，把音调高低的感觉、音调高低变化快慢的感觉跟速度大小、加速度大小的概念相联系，有利于理解加速度的概念，有利于理解变化率的概念。,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,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）,课题：在物理教学中如何发挥学生感官的作用,示例,例：向心力和半径是成正比还是成反比？（新教材）,实验时，rA40cm，rB80cm，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：相同，F跟r成正比,比较二和三：v相同，F跟r成反比,示例,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,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）,课题：在物理教学中如何发挥学生感官的作用,示例,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、第二轮研究体验性实验的特点、功能和设计,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,示例,力和运动关系的视听游戏,示例,力和运动关系的视听游戏,2F,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,示例,力和运动关系的视听游戏,2F,F,停止,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,力和运动关系的视听游戏,2F,停止,假如按下此键,汽车按照它的初速度和加速度运动下去,F,示例,力和运动关系的视听