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摘要

物理学从根本上来说是一门实验科学。物理理论是从实验现象中抽象、总结出来并要受到实践检验的。实验是理论的源泉，实验又是理论的法官，这是物理学的重要特点。物理演示实验是指密切配合物理课堂教学内容由教师操作并引导学生观察的实验教学方式。它能够起到激发兴趣、加深理解、巩固记忆、促进思考、培养能力的作用，是物理教学的重要组成部分。

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，教材上部分实验器材过于繁杂，实验存在较大的不确定性，教师开展起来有很大难度，导致教师不敢去做；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；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。

《中学物理演示实验创新研究》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。

由于笔者的工作环境和能力水平关系，本研究的范围限定在初中物理。

二、理论依据及意义

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定

初中阶段学生具体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

三、研究的目标、内容、方法、步骤及过程

（一）研究目标：

《中学物理演示实验创新研究》旨在通过对初中物理演示实验教学的全过程进行审视和思考，完善现行教材中有不足之处的实验仪器、方案及方法，补充现行教材中没有的重要实验仪器、方案及方法。对重要演示实验仪器、方案及方法进行改进创新。演示实验教学的方向从原来以教师为中心的示范型转向以学生为中心的探究型转变，从以服务课堂教学为中心的目的性适当向以生活应用为中心的实用性转变，以完成教学任务的单一性实验向一个问题多个角度设计实验的转变。

通过研究，1.系统编排整理初中物理演示实验创新性改进典型案例，编撰成册，拓宽教师的教学思路和学生学习思路。2.深入课堂教学，分析撰写相关教学案例和论文。3.使教师的教学水平与实验能力与意识得到提高，学生的综合素质得到发展。4.为推动本校、本地区开展相关的研究提供借鉴，甚或对物理教育教学相关方针、教材、教学参考资料编写提供参考。

（二）研究对象和内容：

本研究中的演示实验是指初中物理学科课堂教学中的演示实验，不包含教材中的学生实验和课后学生小制作等内容。

1. 初中物理演示实验的创新性研究：针对32个重要知识点开展演示实验的改革创新，用更科学直观的形式呈现实验现象、启发学生思维，研究成果直接服务教学。

2.完善现有教材中个别有缺陷的实验仪器、方案及方法。结合教师在教学实践经验，对这部分演示实验存在的问题进行分析，想方设法改进实验方式方法，提高实验的成功率和精度。

3.学生接受演示实验兴趣点和效果的研究：从学生的主体作用出发，围绕教学内容的设置，对学生接受知识特点和习惯进行分析，得出演示实验创新的基本原则和要求， 激发学生学习的兴趣，提高演示实验的效果。

（三）研究方法

中学物理演示实验创新研究主要以一线教师的教学实践经验为依据，对零散的经验进行整理和汇总；查阅相关资料，对兄弟省市开展的相关比赛成果进行分析提炼，参考借鉴成功案例；为照顾到一线教学，还对历年中考试题的实验探究题进行研究，吸取有价值的创新方案；在教学实践中进行分析完善；对学生接受情况开展问卷和调查研究。

（四）研究步骤及实施过程

1.准备阶段（2012年6月——2012年7月）

课题立项后，认真进行相关资料的查阅和分析，撰写了《开题报告》，对课题研究的意义进行深入挖掘，对课题的名称进行界定和解读。确立课题研究的步骤和举措，明确课题以《初中物理演示实验创新性实验汇编》手册为主要研究成果的研究目标，确立以中学物理演示实验的创新为研究内容、确立相关的研究手段和方法。

2.相关理论的完善阶段（2012年8月）

利用暑假空闲时间，进行相关理论完善工作。主要查阅和分析：①布鲁诺“发现法”的教育思想② 建构主义认识论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定④《义务教育物理课程标准》。

同时，确定中学物理演示实验的原则、中学物理演示实验的要求、演示实验创新的含义和原则。

3.教学实践研究阶段（2012年9月——2013年3月）

将研究内容与教学实际结合，挖掘演示实验的启发和示范作用，在教学中不断改进和创新。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，实现演示实验方式多样化。注重采用探究式的方法，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养其创新精神和实践能力。对已有的实验器材进行创新，采用新的实验器材进行实验教学，使实验效果更明显、实验误差更小，还可让学生了解一些新的实验技术。同时，积极利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，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，补充实验课程资源，增强学生的创新意识。

4.资料收集整理阶段（2013年4月）

对前段教学中获得的一手经验进行整理归纳，形成文字材料。查阅相关资料，对兄弟省市开展的相关比赛成果进行分析提炼，参考借鉴成功案例；为照顾到一线教学，还对历年中考试题的实验探究题进行研究，吸取有价值的创新方案；对学生对于演示实验的接受情况开展问卷和调查研究。

5.研究成果的完善和评价阶段（2013年5月）

对课题研究进行总结,完成《初中物理演示实验创新性实验汇编》手册、主体论文和结题报告；推广实验成果，并在一定范围内进行交流；请有关专家对课题鉴定。

四、研究结果与成效

研究的主要成果和成效：

1.《初中物理演示实验创新性实验汇编》手册，对初中物理教学中的32个典型实验设计出创新方案。

2.主体论文4篇：《中学物理演示实验的原则》、《中学物理演示实验的要求》《中学物理演示实验创新的原则》、《中学物理演示实验呈现方式的创新》。另有教育随笔若干。

3.自制教育5件。

4.对研究者自身和研究对象的影响和改变：通过开展课题研究，笔者的教育教学观念有了很大变化，学生学习物理的积极性兴趣明显提高，学习能力得到一定增强。

五、存在问题及改进

1.由于时间所限，研究的覆盖面不够。本课题的期限定为一年，这就意味着，研究不能遍历初中两年整个教学过程，部分实验创新的效果只能以他人的经验作为依据，这是研究的最大遗憾。

2.相关资料收集不够全面，内容不够翔实。由于各方面条件的，查阅收集资料不够全面，加之很少有机会出去和别的学校教师进行交流，获得的直接经验只集中在我所熟识的几名物理教师中。另外，由于教学任务的紧迫性，在课堂教学中开展的一些创新性实验未能及时收集相关影像资料，这只能在以后逐步完善。这导致《初中物理演示实验创新性实验汇编》手册的图片资料一部分是手工绘制，还有大部分借鉴他人的。手册中的文字性比较简略，不够详细。

3. 部分实验方案的效果有待在教学中的检验。

六、有关问题的反思

1.关于激发教师进行教育创新的手段 

《义务教育物理课程标准》对初中物理教学提出了新的理念和要求，要求注重采用探究式的教学方法，多种途径开发教学资源，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养其创新精神和实践能力。但是我们发现，初中物理教材在编写上还是以知识点为框架，探究过程则是交给了教师，教师的教学自由度看似增大了，但对于教学经验不足的教师来说往往感到无从下手，实则增加了难度。由于教师自我研究能力水平的和教学负担的繁重，突破创新只能依赖个人经验和灵感，停留在单打独斗阶段，即使是有着多年丰富经验的一线教学的教师，也很难做到面面俱到。创新不是凭空想象，不是闭门造车，创新是举一反三，创新业也可以拿“他山之石”来“攻玉”。笔者设想，相关教育研究机构能否在教材之外，配发内容翔实、花样多变的教学案例参考资料，收集真正来自教学一线的成果和经验，形成教师开展教育教学创新的踏板。这样不但不会束缚教师的创新思维，相反，应当是能起到抛砖引玉的作用。

2.在研究中还发现：现行初中物理演示实验的内容体系趋于老化，存在的主要问题有以下几点：联系生产生活实际的内容太少；部分实验单调死板，实验的知识性太强，趣味性不浓，不能很好的激发学生的思维； 实验器材过于专业化，未能很好利用和发挥身边的各种物品，学生很难进行重复，示范性不强。

【2】《重新发现物理实验:中学物理实验资源开发利用的理念与案例》黄国雄高等教育出版社, 2007

【3】《义务教育物理课程标准》