物理试题练习题教案学案课件初中物理实验课多媒体辅助教学效果研究.docx
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物理试题练习题教案学案课件初中物理实验课多媒体辅助教学效果研究
初中物理实验课多媒体辅助教学效果研究
广东省佛山市南海区平洲一中
余哲
物理学科
目录
中文摘要.......
一、前言...........
二、研究目的..............
三、理论依据：
建构主义学习理论
四、研究对象、内容及方法.......
（—）研究对象...................
（二）实验内容：
......................................................4
（三）研究方法.........................
（四）说明..................................
五、研究过程.......................................
（一）实验研究结果及分析：
..............................
实验一、多媒体物理教学阶段性效果检测轮组实验...................
实验二学生能力培养对比实验..................................
（二）问卷调查结果及结果分析............................................
（三）在实验过程中发现的一些不足之处.....................................
六、结论.........................................................
致谢..............................................................
参考文献...........................................................
附录................................................................
初中物理实验课多媒体辅助教学效果研究
（摘要）
佛山市作为广东省实验区，于2002年秋季全面开始试用新教材的教学。
教师教学方式和学习方式的转变是本次新课程改革的显著特征。
在素质教育的主渠道----课堂中利用多媒体软件进行辅助教学，对教师教学方式和学生学习方式的转变有着积极而重要的意义。
为更好的培养跨世纪的合格人才，我校物理科组开展了在信息技术环境下利用多媒体软件辅助初中物理实验课教学效果研究。
本文阐述了构建多媒体软件辅助初中物理实验教学的理论依据，介绍了信息技术环境下利用多媒体软件辅助模式下的研究目的、对象、内容、操作过程、数据收集与分析，结论等研究过程，并得出结论，说明多媒体软件在初中实验教学中的效果研究。
[关键词]信息技术、多媒体辅助教学教学效果实验教学
初中物理实验课多媒体辅助教学效果研究
一、前言
物理是以实验为基础的自然科学，在物理教学中，实验是让学生获得感性认识的基本手段，是必不可少的。
但是演示实验不可能十全十美的。
有的实验现象发生时间短暂，无法看清，许多实验使用仪器设备较多，需要进行解释，分散了学生注意力，冲淡了主题；不少物理情景无法在物理实验室里完成；还有一些实验由于实验器材等条件的限制学生无法自己动手。
学生通过分组实验操作，不但可以培养动手能力，而且可以通过实验巩固所学知识，提高思维能力、想象创造能力和理论联系实际能力。
但传统的实验课，教学效果却跟上述目的相差甚远，造成这种状况的原因在于，许多同学对实验的"兴趣"在于"玩"实验，因此他们对实验预习漫不经心，对实验原理和目的不甚明确，在方法上不求甚解，到实验操作时只是对照实验步骤，机械模仿，“按部就班”完成实验，未能充分调动思维，少数同学甚至为达实验结果不惜拼凑数据。
另一方面，随着科学技术的迅速发展，人类社会进入了信息时代，以网络技术和多媒体技术为核心的信息技术被广泛应用于中小学教育领域。
她不仅为教育提供了新的教学工具和手段，而且也为学生的认知提供了更优越的条件和更丰富的信息来源。
多媒体教学具有声像并茂、形象清晰、再现迅速、感染力强，能突破时空限制等优点，能够对学生产生有利的心理物理刺激，有利于创设良好的物理学习氛围，增加了可见度和清晰度，极易激发学生的兴趣和注意力。
在传统的实验教学中增加多媒体软件的辅助演示，正是改革传统单调、刻板的教学弊端，祢补了传统教育媒体的局限性，对于实施素质教育，改革物理实验教学有着积极的意义。
二、研究目的
通过利用多媒体软件进行初中物理实验教学的效果研究，观察学生学习成绩的变化，通过学生问卷调查的分析，对如何培养学生学习方法、提高课堂教学质量进行必要的研究论证，找出适合现代初中物理实验教学的方式，达到引导学生学会质疑、调查、探究，培养学生协作学习的习惯，提高学生的观察能力、动手能力，培养学生的创新精神和实践能力的教学目的。
三、理论依据：
建构主义学习理论
传统的教学比较注重教材的知识结构和逻辑结构，侧重于如何教，主要精力放在吃透教材上，而很少注意知识在学生头脑中的标征和组织。
而建构主义理论的核心是认为知识不是被动接受的，而是认知主体积极构建的。
建构主义理论认为，虽然学生学习的知识都是前人已经建造好的，但是对学生来说仍然是全新的、未知的，需要每个人再现类似的创造过程来形成，即用学生自己的活动对人类已有的知识建立起自己正确的理解。
由于建构主义理论中的学习活动是以学习者为中心的，而且是真实的，因而学习者就更具有兴趣和动力。
建构主义学习理论可以简要分为以下几点：
〈一〉强调认知主体对学习的能动作用，提出学习者只是信息加工的主体，是知识意义的主动建构者。
〈二〉强调学习不是外部刺激的结果，而是外部环境和认知主体内部心理相互作用的结果，是人主动的认知心理变化过程，知识是通过学习者与外部环境之间相互活动而获得的，在这一交互活动中存在着“同化—顺应”的认知过程和“平衡—不平衡—新的平衡”的认识发展过程。
〈三〉倡导在教师指导下的以学习者为中心的学习，把真实情境创设看着是达成意义建构的必要条件。
〈四〉强调学习环境对形成意义建构的作用，认为学习是在一定环境下，借助他人的帮助，如人与人之间的协作、交流，利用必要的信息等，实现的意义建构的过程，提出“情景、协作、会话、意义建构”是建构主义学习环境的四大要素。
〈五〉建构主义教学设计的优势在于：
1、产生又可能用于相关情境的更有意义的学习结果。
2、学习者在学习过程中更有意义地参与。
3、学习者有更强的解决问题的能力。
4、在设计活动时更加灵活。
在学习中更加看重社会交往和动机因素。
学习环境是学习者在追求学习目标和问题解决的活动中可以使用的多种媒体工具和信息资源并相互合作和支持的场所。
建构主义教学理论特别强调学习环境的设计，建构主义认为，学习总是与一定的情境相联系的，在实际情境下或通过多种媒体创设的接近实际的情境下进行学习，可以利用生动、直观的形象有效地激发联想，唤醒长期记忆中有关的知识、经验或表象，从而使学习者能利用自己原有认知结构中的有关知识与经验去同化和顺应当前学习到的新知识，赋予新知识以某种意义；在传统的课堂讲授中，由于教师不重视学习环境的创设，不能提供实际情境所具有的生动性、丰富性，不能激发联想，难以提取长时记忆中的有关内容，因而将使学习者对知识的意义建构发生困难。
美国华盛顿儿童博物馆上有一句醒目的格言：
“我听到了就忘记了，我看见了就记住了，我做过了就理解了”，这充分说明了创设学习环境对掌握和理解知识的重要性。
因此在教学过程中教师要尽可能给学生创造一个丰富的学习环境，让学生在教师的指导下，通过亲身体验，学习物理知识，发展探究认知能力。
例如在学习“超重和失重”这一节内容时，在讲完了基本概念和基本规律后，请两位同学上台做演示实验，其他同学则观察实验现象并作出解释，如图所示，找一个用过的易拉罐，在靠近底部的侧面打一个洞，用手按住洞，在易拉罐里装上水，移开手指，水就从洞口喷射出来。
如果放开手，让易拉罐自由下落，水还会不会从洞口射出来呢？
这样通过创设课堂实践情景，学生的学习热情进一步高涨，巩固并加深了所学的知识。
“所谓信息技术与学科课程的整合，就是通过将信息技术有效地融合于各学科的教学过程来营造一种新型教学环境，实现一种既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的以“自主、探究、合作”为特征的教与学方式，从而把学生的主动性、积极性、创造性较充分地发挥出来，使传统的以教师为中心的课堂教学结构发生根本性变革，从而使学生的创新精神与实践能力的培养真正落到实处。
”由这一定义可见，它包含三个基本属性：
营造（或建构）新型教学环境、实现新的教与学方式、变革传统教学结构。
应当指出，这三个属性并非平行并列的关系，而是逐步递进的关系——新型教学环境的建构是为了支持新的教与学方式，新的教与学方式是为了变革传统教学结构，变革传统教学结构则是为了最终达到创新精神与实践能力培养的目标（即创新人才培养的目标）。
可见，“整合”的实质与落脚点是变革传统的教学结构，即改变“以教师为中心”的教学结构，创建新型的、既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的“主导——主体相结合”教学结构。
随着现代教育技术的发展，计算机辅助教学日益普及，为教学环境的创设提供了良好的条件。
多媒体计算机集声音、画面、文字、影音文件于一体，能展示微观世界，微缩宏观世界，模拟实验现象，使难以演示的实验或无法通过实验来观察的物理现象，物理过程，运动状态生动地展现在课堂中，打破了学生认识中的时空限制，使学生能够运用各种感官来感知信息，有利于学生的主动参与，激发学习兴趣，更加符合学生的思维习惯。
四、研究对象、内容及方法
（一）研究对象：
样本来源：
2004年下学期选取八年级基础相当的两个班进行对照，一为实验班，一为对照班，两个班轮流担当实验班或对照班，实验班上物理实验课时，采用多媒体课堂教学模式进行教学，对照班采用常规课堂教学模式进行教学，且一个学期轮流一次。
实验前，2004年下学期期终考试两班成绩统计如下表1：
表12004年上学期期终考试两班成绩统计表
班级
人数
平均分
优秀率（%）（
80分）
及格率（%）
三班
53
78.5
49.05
94.33
四班
53
78.3
47.17
94.33
〈二〉实验内容：
具体的教学内容：
八年级下学期、九年级上学期物理。
（义务教育课程标准实验教材），研究时间2004学年下学期-2005年上学期，多媒体软件利用的呈现形式、内容、时间、频度等依据教学内容和实验目的而定。
〈三〉研究方法：
1、比较法：
同一届水平相当的两个班同一个学期内容的学习情况和学习效果进行对比。
2、问卷调查与传统分析法：
采取问卷调查的方式，调查学生对采取计算机辅助教学的意见和看法。
3、文献研究法：
通过收集、查询相关研究论文、论著、网站，了解目前国内相关研究的发展动态。
〈四〉说明：
．采用轮组多媒体物理实验课教学实验，办法是在本校内选取基础相当的两个班进行对照，一为实验组，一为对照组，两个班轮流担当实验组或对照组；授课教师相同、使用教材相同、课后测试卷和段考测试卷相同等；按教育部关于初中物理课时安排方案授课，不加班补课；对学生不作课题实验研究的暗示。
五、研究过程：
〈一〉实验研究结果及分析：
实验一、多媒体物理教学阶段性效果检测轮组实验
学生学习基础相同、授课教师相同、使用教材相同、期中和期终测试题目相同等，着力突出因变量物理教学质量和效率与自变量多媒体技术间的关系。
实验班上实验课时，利用计算机辅助教学演示物理实验；利用计算机辅助教学进行分组实验，在物理实验课中，充分体现多媒体技术的特点：
如通过动画、仿真、放大、定格、适时播放、重放、快放、慢放等模拟复杂物理现象和物理过程；播放大量精彩、有趣的图象、图片和一些文字资料；利用交互性强的特点，适时回放，学生反馈信息适时插入，等等。
如下表2和表3是2004年下学期和2005年上学期期中与期终考试两班成绩统计表。
表22004年下学期期中与期终考试两班成绩统计表
考次
班级
人数
平均分
优秀率（%）
（
80分）
及格率（%）
期中考试
实验班（三班）
53
79.50
50.94
96.22
对照班（四班）
53
76..38
47.17
90.56
期终考试
实验班（三班）
53
82.56
52.83
98.11
对照班（四班）
53
77.23
49.05
90.56
表32005年上学期期中与期终考试两班成绩统计表
考次
班级
人数
平均分
优秀率（%）
（
80分）
及格率（%）
期中考试
实验班（四班）
53
76.83
49.05
92.45
对照班（三班）
53
74.98
47.17
90.56
期终考试
实验班（四班）
53
83.77
54.71
96.22
对照班（三班）
53
80.03
50.94
90.56
实验二学生能力培养对比实验
2005年上学期，我们物理组在实验一的基础上，进行了学生能力培养的对比实验，对学生自学能力、实验能力、形象思维能力、抽象思维能力、分析解决问题能力和创新能力分别命题进行了检测，检测结果如下表4所示：
表4学生能力培养对比实验结果统计
能力类型
满分
班级
平均分
得分率（%）
优秀率（%）（
16分）
自学能力
20分
实验班
17.7
88.5
62.26
对照班
16.5
82.5
54.71
实验能力
20分
实验班
16.8
84.4
56.60
对照班
14.2
71.0
45.28
形象思维能力
20分
实验班
17.1
85.5
56.60
对照班
15.3
76.5
47.17
抽象思维能力
20分
实验班
16.8
84.0
56.60
对照班
15.9
79.5
49.05
分析解决问题能力
20分
实验班
15.8
79.0
49.05
对照班
14.6
73.0
45.28
创新能力
20分
实验班
15.7
78.5
49.05
对照班
13.5
67.5
35.84
实验一统计结果表明：
多媒体物理课堂教学效果与常规物理课堂教学效果有显著差异性，多媒体物理课堂教学能提高物理教学质量与效率；实验二统计结果表明：
多媒体物理教学比常规物理教学有利于提高学生的自学能力、实验能力、形象思维能力、抽象思维能力、分析解决问题能力和创新能力。
能达到教学的预期目的，主要原因分析如下：
1．充分利用了多媒体技术的特点
第一，有限度地激发了学生学习物理的兴趣：
其一，因材施教，人机对话，人人有趣；其二，模拟现实，形象激趣，妙中生趣；其三，声图并茂，动态展示，横生妙趣。
第二，开发了学生右脑：
其一，丰富学生表象，激活学生右脑思维；其二，提供类比模型，促使学生联想，激发直觉思维；其三，提供视听表象，促进右脑音乐、空间感觉、综合等能力和创新能力的发展。
第三，为物理实验教学和培养学生实验能力提供了崭新的平台，促进学生观察能力、思维能力和实验能力的发展：
其一，进行实验模拟型教学，如模拟理想状态，模拟在常规中学实验室无法完成的实验，控制实验速度，易于观察；其二，利用多媒体电脑进行实验分析。
利用多媒体创设情境，让学生主动地参与实践，体验和感悟科学探究的过程和方法。
例如：
牛顿第一定律（惯性定律），抽象且与学生的“常识”不相符，当然不易接受。
对于这类问题我采用现代媒体技术和演示实验同步进行，加强直观性和可信度，让学生深深地理解深刻的问题内涵。
还有一些看不见、摸不着的物理现象，比如“电”很抽象。
因此我们设计了电脑动画，把与“电”相关的物理过程动态、形象模拟显示出来。
如此问题还有很多。
2．优化了物理教学过程
在建构主义的教学模式中，媒体不再是帮助教师传播知识的手段、方法，而是用来创设情境、进行协作和会话交流，即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。
现以研究凸透镜成像实验为例进行说明。
由于凸透镜既能成正立放大的像，也能成倒立放大的像，还能成倒立缩小的像。
学生虽然通过实验能得到一些感性认识，但很难理解物距、像距和焦距三者的关系。
在网络下，从学生认知的知识人手。
先在论坛提出一个简单的问题：
“凸透镜成各种不同的像时，物距、像距和焦距有什么关系呢（情景引入）？
”许多学生通过已有的知识马上可以给出答案。
那么，立即转入另一个问题：
“物距减少，像距是怎样变化的（抛锚）？
”很明显，这是对学生在更深层次上的提问，学生在一般情况下是回答不出来的。
这时，就可以让学生带着问题进入网络，我们利用网络导航，提供大量的实例和材料（提供新信息）。
例如，利用凸透镜成像的“动画”模拟物体和像的移动进行更深入的分析，让学生对问题有更生动的理解，有助于进行建构。
学生通过自己动手阅读材料获得新知识，然后在论坛进行讨论，使学生进入互动状态（进入新知识的重整），可以就某一个问题提出自己的看法，大家都在论坛上分析、讨论、互化、归纳，最后得到结论。
这种互动性的交流充分体现出学生的参与性与协作性，“以学生为中心”的教育思想得到充分发挥。
最后，在论坛上提出几点比较深刻的问题，让学生自由地交流意见（巩固）。
这样，对学生真正理解凸透镜成像规律有较大的帮助。
当然，还要通过网上测评，对实践成绩进行验收（评价）。
课后总结：
（1）在本课教学中，学生的积极性得到充分的调动。
由于各种资料的纳人，学生开拓了视野，获得了更多的知识，而且，对各种资料的筛选，有利于提高学生分析和综合能力。
（2）在对问题的研讨同时，学生利用资料，相互合作，运用各种学科的知识；很好地解决了问题。
培养了学生实际解决问题的能力。
（3）在网络环境下，学生的认知水平得到进一步地提高。
网络资源使课堂的容量增大，课外知识的补充使学习不再局限于物理学科
（二）问卷调查结果及结果分析：
1、问卷调查内容及结果：
为了从实验角度论证多媒体物理教学与常规物理教学相比具有其自身的特点和优势、更有利于优化物理教学过程提高物理教学质量与效率，2005年3月，我们物理组采用调查研究法，对九年级350余名学生，随机抽样200名，对他们作了无记名问卷调查。
问卷题目、统计结果（每选项后的百分数为统计结果）如下：
问卷内容如下，采用无记名问卷调查法，要求调查对象对每题只选一个答案并实事求是地回答，并将所选答案填在答卷表中。
（1）．在实验课中，多媒体物理教学与常规物理教学相比，课堂容量：
A．大得多（78.2%）B．差不多（21.8%）；C．少一些（0）。
（2）．多媒体物理教学与常规物理教学相比，学习兴趣：
A．浓得多（74.4%）B．差不多（25.6%）；C．低一些（0）。
（3）．多媒体物理教学融数字、文字、声音、图象、图形和动画于一体，与常规物理教学相比：
A．更能激发想象和直觉思维（87.2%）；
B．在激发想象、启动思维上差不多（12.8%）； C．干扰思维（0）。
（4）．利用多媒体电脑模拟或能见度差或直观不强或可控性不好或重复性弱或稳定性差的物理实验，模拟微观世界和宏观世界、复杂的物理现象和物理过程：
A．很有必要（82.4%）；B．是否必要、不能确定（9.9%）；C．没有必要（7.7%）。
（5）．在多媒体物理教学中，教师的作用：
A．组织教学、指导学法、启迪思维等（70.5%）；
B．操作多媒体电脑（20.5%）；
C．教师作用可由电脑代替（9%）。
（6）．多媒体物理教学中，大屏幕投影教学是否可以取代“粉笔加黑板”教学：
A．完全可以取代（4.5%）；
B．“粉笔加黑板”教学有其自身优势，应有其一席之地，大屏幕投影教学应与“粉笔加黑板”教学有机结合（75%）；
C．不能确定（20.5%）。
（7）．多媒体物理教学对教师的要求：
A．提高了（78.5%）； B．没有变化（18.9%）； C．降低了（2.6%）。
（8）．多媒体物理教学与常规物理教学相比：
A．易于突破教学难点（79.2%）；
B．在突破教学难点上没有优势（19.2%）；
C．难于突破教学难点（1.6%）。
（9）．上多媒体物理课与上常规物理课相比：
A．学习效率高、收获大（72.1%）；
B．效率高低不明显（27.9%）；
C．学习效率低、收获不大，就象看了一场热闹（0）。
（10）．在你上过的多媒体物理课中，你对所展示的物理现象的注意程度：
Ａ、增强了（86.2%）； Ｂ、减弱了（3.2%）；Ｃ、没有明显差别（10.6%）。
（11）．与常规物理教学相比，多媒体物理教学是否更有可能给学生提供了多动手、动嘴和动脑的机会？
Ａ、是（93.6%）； Ｂ、不能确定（6.4%）；Ｃ、否（0）。
2、调查统计结果分析：
（1）．统计结果显示：
多媒体物理教学与常规物理教学相比，在增大课堂容量、提高学习兴趣、激发学生想象和启动学生思维尤其是右脑思维、实施实验教学、突破教学难点、提高教学质量与效率等上，有明显优势。
这与课题理论论证结果趋于一致。
（2）．在多媒体物理教学中，教师的作用应是组织教学、指导学法、启迪思维等，在调查中这一点也得了很好的显示。
但由于教师在教学中可能由于定位不准，有20.5%的学生认为教师的作用是操作电脑，这应引起教师的注意。
物理教师应努力学习现代教育技术，提高多媒体物理教学水平，实现教师角色的重新正确定位。
（3）．调查显示：
75%的学生认为大屏幕投影教学应与“粉笔加黑板”教学有机结合。
实际上“粉笔加黑板”教学有其自身的优势，如教学时空自由度大，使教学具有灵活性，教师易于进入教学情景，能触发教学灵感；又如师生共同参与教学，促进师生交流，充分体现思维过程。
我们物理组认为：
“粉笔加黑板”教学暂时不能取消，应有其一席之地。
调查显示：
有93.6%的学生认为多媒体物理教学更有可能给学生提供了更多动手、动嘴和动脑的机会，可见，多媒体物理教学对培养学生动手能力、口头表达能力和思维能力有自身的优势。
（三）在实验过程中也发现了一些不足之处：
1、多媒体课件课堂容量大，能极大地提高课堂教学效率，但不能真正体现物理现象的真实性，即课件的结论不能使人信服；而物理实验，现象直观、结论真实，实验所获得的数据很有说服力，但课堂演示实验花时较多。
2、多媒体课件制作所花费时间较长。
从这一点来看，不可能每节课都使用课件，大多数可以说在开设公开课、优质课或竞赛课时才使用。
而且从实际情况来看，不可能每个学校特别是农村学校或落后地区都具备这种设备。
相对来说，实验教学在农村中学还是唱主角。
3、课堂教学并不是一种死板的、教条式的教学，它应根据教学中的主体——学生来组织教学，随时调整和改革课堂教学方式，做到课堂教学灵活多样，尽可能地调动学生的学习兴趣，努力激发学生的学习潜能。
而要达到这些，用课件教学较难满足，原因是课件是教师在上课前就已经制作好的，课件中所设置的问题也仅仅是教师的“一面之词”，而实际情况往往与教师的“假设”相差甚多，特别是用课件完成的实验是不会出任何“差错”的实验，这样一般不容易使学生的思维得到发展，更不必说使学生的创新意识和创造才能得到培养。
但物理实验特别是学生实验完全可以弥补课件的缺陷，学生在实验中或教师在做演示实验时可能会遇到“意想不到”的问题，而这往往能激活课堂气氛，从而使课堂教学处于“新”、“奇”之中，学生从
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