項目名稱：高中物理實驗誤差分析提升學(xué)生實驗?zāi)芰Φ膶嵺`研究
項目批準(zhǔn)文號：
項目類別：北京市教育科學(xué)規(guī)劃總體項目
學(xué)科分類： 物理學(xué)
項目負責(zé)人：張雙鵬 首鋼集團有限公司礦業(yè)公司職工子弟學(xué)校一級教師
主要成員：劉麗萍、范軍、李云濤、龐亞麗
文本：
1.內(nèi)容與方法
1. 研究內(nèi)容
1.明確學(xué)生實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)的現(xiàn)狀，反思實驗教學(xué)中的不足。
首先是學(xué)生。通過文獻查閱、理論知識學(xué)習(xí)、課題組討論等方式，制定了學(xué)生實驗?zāi)芰υu價標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，通過問卷調(diào)查、現(xiàn)場觀察、測試題等方式，了解到學(xué)生整體實驗?zāi)芰^低，除了合理選擇實驗設(shè)備、規(guī)范使用實驗儀器的能力外，其他方面的實驗?zāi)芰Χ急容^低下，還發(fā)現(xiàn)學(xué)生缺乏誤差分析的意識和能力。另一方面，學(xué)生實驗?zāi)芰λ降臄?shù)據(jù)可以為后續(xù)策略實施效果的評估儲備數(shù)據(jù)。
第二是教師層面，站在物理教師的角度貝語網(wǎng)校，反思日常實驗教學(xué)中存在的問題，一方面，以往的實驗教學(xué)中，老師講課、學(xué)生模仿，多為簡單的知識傳遞，學(xué)生沒有進行真正的實驗探索，這一方面限制了促進學(xué)生實驗?zāi)芰Φ陌l(fā)展；另一方面，實驗?zāi)芰Φ奶岣咝枰L期的系統(tǒng)指導(dǎo)，缺乏相對科學(xué)有效的實驗教學(xué)方法。
2. 制定并實施提高學(xué)生實驗?zāi)芰Φ?a href='http://www.njxqhms.com/jiaoyou/159991.html' title='初中物理：從物質(zhì)概念到物質(zhì)觀念的轉(zhuǎn)變與教學(xué)策略探討' target='_blank'>教學(xué)策略
本文通過研究文獻理論，結(jié)合學(xué)生實驗?zāi)芰Πl(fā)展的現(xiàn)狀，針對教學(xué)中存在的問題，以錯誤分析為切入點，探索提高學(xué)生實驗?zāi)芰Φ慕虒W(xué)策略，教學(xué)策略具體分為教師引導(dǎo)學(xué)生進行實驗錯誤分析和學(xué)生自主進行實驗錯誤分析，教師引導(dǎo)學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)錯誤、分析錯誤、總結(jié)錯誤分析方法三個教學(xué)策略來實現(xiàn)；學(xué)生通過使用錯誤分析方法自主進行實驗錯誤分析來實現(xiàn)。
實施發(fā)現(xiàn)錯誤教學(xué)策略主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的錯誤分析意識，讓學(xué)生意識到實驗錯誤出現(xiàn)在每個實驗環(huán)節(jié)，并引導(dǎo)學(xué)生從減少錯誤的角度進行實驗設(shè)計，教學(xué)流程為“實驗設(shè)計課前診斷—實驗操作課中觀察—課堂上實驗錯誤總結(jié)”。
錯誤分析教學(xué)策略的實施，主要是為學(xué)生提供錯誤分析的機會，讓學(xué)生在思考的基礎(chǔ)上有自己的思考和實驗體驗，結(jié)合我校一直推行的“問題驅(qū)動案例式學(xué)習(xí)”教學(xué)模式，通過課前任務(wù)的設(shè)計，讓學(xué)生有重點、有目的的備課，先通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)解決重點難點問題，再通過課堂上的重點突破，實現(xiàn)“操作——優(yōu)化設(shè)計的演示與交流”教學(xué)過程。
實施總結(jié)誤差分析方法的教學(xué)策略，主要是為了使學(xué)生從具體的實驗中總結(jié)出分析誤差的一般方法，并引導(dǎo)學(xué)生將其運用到其他實驗中。整理具體的方法，減少誤差——學(xué)生總結(jié)方法的共性。
學(xué)生自主實驗誤差分析教學(xué)策略的實施主要是為了讓學(xué)生自主地將總結(jié)出的誤差分析方法運用到具體的實驗中，教學(xué)過程中采用“課前自學(xué)設(shè)計實驗—完善設(shè)計與自主操作—演示與交流”的方法，優(yōu)化設(shè)計—注重總結(jié)與改進的教學(xué)過程。
提高學(xué)生的能力需要一系列的訓(xùn)練，因此整個高中生實驗分為兩個部分，一部分是教師指導(dǎo)學(xué)生進行實驗誤差分析，另一部分是學(xué)生獨立進行實驗誤差分析。重點總結(jié)誤差分析方法，并在每次實驗中將分析方法應(yīng)用到一到兩個步驟中。
3.通過實驗誤差分析檢驗提高學(xué)生實驗?zāi)芰Φ男Ч?span style="display:none">IMD物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
通過定性和定量的對比發(fā)現(xiàn)，2017級與2016級學(xué)生的實驗?zāi)芰λ交鞠嗤Ｒ?017級學(xué)生為實驗組，2016級學(xué)生為對照組。將教學(xué)策略應(yīng)用于實驗組，通過問卷調(diào)查、現(xiàn)場觀察和測試題等方式對實驗組進行前測和后測，從定性和定量兩個角度進行評價。分析表明實施該教學(xué)策略后，實驗組學(xué)生的實驗?zāi)芰τ兴岣撸蝗缓螅瑢嶒灲M學(xué)生的實驗?zāi)芰εc對照組學(xué)生的實驗?zāi)芰M行比較。分析表明實施該教學(xué)策略后，實驗組學(xué)生的實驗?zāi)芰μ岣咚俣瓤煊趯φ战M學(xué)生，教學(xué)效果更佳。
2.研究方法
1.文獻研究方法
通過文獻查閱與研究,梳理出實驗?zāi)芰y評量表的制定方法、各實驗環(huán)節(jié)的誤差分析方法、以及誤差分析的教學(xué)策略,為實踐探索提供理論基礎(chǔ)。
2. 調(diào)查方法
在項目進行過程中，我們通過實驗?zāi)芰y試量表對學(xué)生實驗?zāi)芰ΜF(xiàn)狀進行了調(diào)查，并通過對有過教學(xué)實踐經(jīng)歷的學(xué)生和老師進行訪談，進一步了解學(xué)生實驗?zāi)芰ΜF(xiàn)狀，為項目的順利開展指明方向。
3.行動研究
將實驗性錯誤分析教學(xué)策略實施于課堂教學(xué)中，采取由點帶面的方式，以一堂課的全過程為案例對每一項教學(xué)策略進行分析，反思和改進課堂教學(xué)實踐活動中教學(xué)設(shè)計存在的問題。
2. 結(jié)論與對策
在深入分析學(xué)生測試和問卷結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合評價量表以及與學(xué)生和教師的訪談，從以下三個方面總結(jié)出研究結(jié)論與對策。
1. 形成了較為科學(xué)的實驗?zāi)芰υu價標(biāo)準(zhǔn)
在設(shè)計學(xué)生實驗?zāi)芰υu價量表的過程中，課題組提供了我校12位教師的相關(guān)數(shù)據(jù)，充分理解了我校學(xué)生作為評價主體，較為有效地提供了數(shù)據(jù)，也認同評價標(biāo)準(zhǔn)。市高級物理教師肖偉華認為評價標(biāo)準(zhǔn)比較科學(xué)，可以作為學(xué)生實驗?zāi)芰Φ脑u價標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)對學(xué)生實驗?zāi)芰Φ恼{(diào)查結(jié)果與評價標(biāo)準(zhǔn)基本一致，這再次說明評價標(biāo)準(zhǔn)是比較有效的，為設(shè)計、實施效果評估和研究提供了標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，提高了教學(xué)設(shè)計和課堂教學(xué)的時效性。
2. 教師物理實驗教學(xué)能力得到提升
1、教師可根據(jù)學(xué)生實驗?zāi)芰Φ默F(xiàn)狀，通過發(fā)現(xiàn)錯誤、分析錯誤、總結(jié)錯誤分析方法、運用錯誤分析方法等一系列教學(xué)實踐，磨練自己的教學(xué)設(shè)計和課堂教學(xué)，在這個過程中，教師不斷熟悉、強化這一策略，并不斷反思，提升了物理實驗教學(xué)能力。而且，從實驗錯誤角度提升學(xué)生實驗?zāi)芰Φ慕虒W(xué)策略具有推廣價值。
2.創(chuàng)新教學(xué)理念和教學(xué)方法，將學(xué)生通過誤差分析提高實驗?zāi)芰Φ慕虒W(xué)方法落實到實踐教學(xué)中。
在教學(xué)思路上，以錯誤分析引導(dǎo)學(xué)生主動思考實驗，自主探索，以學(xué)生為中心，以達到實驗?zāi)康臑槟繕?biāo)，學(xué)生帶著問題進行實驗操作，檢驗自己的實驗設(shè)計是否科學(xué)合理，并對每個實驗進行評估，通過錯誤分析對各個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化改進，在這個過程中，學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，充分挖掘了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識，提高了學(xué)生的錯誤分析能力。
在教學(xué)方式上，將教師的“教”轉(zhuǎn)化為學(xué)生的“學(xué)”，充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用，在教學(xué)中為學(xué)生提供寬松、開放的探究氛圍，給予學(xué)生“犯錯”和“改錯”的機會。學(xué)生可以充分體驗、反思和改進自己的設(shè)計方案，然后站在其他同學(xué)的角度進行交流和評價，最后站在教師的層面進行總結(jié)和改進。通過這種方式，可以構(gòu)建出更加嚴謹、科學(xué)的實驗方案，符合學(xué)生的認知規(guī)律，提升實驗教學(xué)的有效性。
該教學(xué)理念和教學(xué)方法可供其他實驗學(xué)科教學(xué)，甚至非實驗教學(xué)借鑒。
3. 學(xué)生實驗?zāi)芰Φ玫教岣?span style="display:none">IMD物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
1.策略實施前后實驗組實驗?zāi)芰Ρ确治?span style="display:none">IMD物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
（1）問卷調(diào)查
對實驗組學(xué)生對同一份問卷的反饋結(jié)果進行分析。
在前測與后測的對比中可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的錯誤分析意識在提高，但是實驗?zāi)芰s沒有提高，甚至有所減弱。
（2）觀察學(xué)生實驗?zāi)芰?span style="display:none">IMD物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
隨機選取實驗組中的同一批人，通過兩次實驗分別進行觀察實驗?zāi)芰Φ那皽y和后測，測試結(jié)果采用SPSS的配對樣本t檢驗進行分析，分析結(jié)果如下：
檢驗結(jié)果：只有“正確使用實驗儀器的能力”的sig值為0.106，大于0.05，而其他能力均小于0.05，說明該策略實施后，體能觀察能力得分得到了明顯的提高。
（3）測試學(xué)生的實驗?zāi)芰?span style="display:none">IMD物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
實驗組所有學(xué)生完成兩次難度大致相同的測試，利用SPSS進行配對樣本t檢驗分析，分析結(jié)果如下：
檢測結(jié)果：各能力的sig值均小于0.05，表明該策略實施后與策略實施前相比，體能觀察成績均值有明顯提高，學(xué)生的實驗?zāi)芰τ忻黠@提高。
從以上分析結(jié)果可以看出，實施教學(xué)策略后，實驗組學(xué)生的實驗?zāi)芰Φ玫搅颂岣摺?span style="display:none">IMD物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
2.實驗組與對照組比較：
（1）觀察學(xué)生實驗?zāi)芰?span style="display:none">IMD物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
通過觀察實驗進行定性分析：在觀察實驗《電源電動勢與內(nèi)阻的測量》中，實驗組與對照組各239人同時參加資格測試實驗，對實驗操作的評價共計13次，共統(tǒng)計出3107項，實驗組有211項錯誤，對照組有329項錯誤。實驗組比對照組少學(xué)一年高中物理的實驗題有哪幾種，但表現(xiàn)仍然優(yōu)于對照組，說明實驗組的實驗操作能力強于對照組。
對同一項觀察實驗的實驗組和對照組的結(jié)果進行獨立樣本t檢驗。
檢驗結(jié)果：只有“規(guī)范使用實驗儀器的能力”和“準(zhǔn)確收集數(shù)據(jù)的能力”對sig的概率值大于0.05，而其他兩個能力的概率值均小于0.05，說明實驗組的實驗?zāi)芰娪诮M。
（2）測試學(xué)生的實驗?zāi)芰?span style="display:none">IMD物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
對實驗組和對照組測試題2的成績，利用SPSS進行獨立樣本t檢驗高中物理的實驗題有哪幾種，分析結(jié)果如下：
檢驗結(jié)果：各能力的兩個概率值均小于0.05，說明實驗組的實驗?zāi)芰娪趯φ战M。
從以上分析結(jié)果可以看出，實施教學(xué)策略后，實驗組學(xué)生的實驗?zāi)芰μ岣叩帽葘φ战M學(xué)生更快。
3.教學(xué)策略實施后，對師生進行了訪談和調(diào)查：