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初中物理探究学习环境的设计与应用研究

周忠武  
【摘要】:随着新课改的不断深入,相关技术的不断发展,以及新课程改革标准、《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》、《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》等相关文件中关于促进个性化学习及培养学生探究能力的要求,我国对探究学习方式的研究和实践愈加关注。 初中物理是一门以实验为基础的自然科学,对于培养学生的问题发现、问题分析、问题解决能力具有重要作用。然而,充满生机与趣味性的现象、规律与原理呈现于书本的时候,却只能以渲染能力并不强的文字、公式、符号以及简单图形图片来表示。物理实验可以通过重现现象、过程来帮助学生理解知识,理论上可以很好的解决如上所述的问题,但常规实验室可以进行的实验是有限的,在帮助学生进行内在的规律、原理的理解方面帮助不大,并且也无法促进学生能力形成与应用实践。 近年来的相关研究和实践表明,信息技术能够很好的支撑初中物理教学。但是当前信息技术支撑探究学习的情况却存在如下问题:在理论与方法研究方面,大多数研究是脱离学科的,仅从探究学习的定义、特征、模式、案例等方面进行分析和论证,缺乏对具体知识本体的深入研究,因此往往存在整合点诊断不够准确的问题;探究学习环境方面,大多数研究仅仅是针对具体问题进行相关支撑环境设计,很少关注科学的设计思路以及如何利用学习工具搭建个性化探究学习环境,所设计的学习环境仍然是以网页为主,主要是多媒体资料集成,缺乏对抽象知识深层次理解所需要的探究环境;在探究学习环境应用方面,主要是集中在教师的引导、讲解和总结上,学生个性化学习所需要的探究支撑环境较少。 本论文研究如何利用信息技术构建有效支撑学生探究学习活动环境的理论、方法、模型,以初中物理作为研究与应用领域,主要针对初中物理探究学习过程中普遍存在的对抽象疑难知识认识、理解和掌握缺乏支撑手段的问题,试图针对初中物理力学、光学、电学等内容,研究如何设计利用信息技术构建有效支撑学生探究学习活动的信息化环境并实际应用。 主要工作包括: (1)在学科本体和新课程标准分析的基础上,提出了一种“学科本体分析、学习模式设计、整合点分析、学习环境设计和应用研究”的初中物理探究学习环境设计思路,解决了当前大多数探究学习环境缺少科学设计思路依据的问题; (2)从自主与协作、操作与设计两个维度,构建了自主探究操作学习模式、自主探究设计学习模式、协作探究操作学习模式、协作探究设计学习模式等4种初中物理探究学习模式,解决了当前物理探究学习模式脱离学科本体分析的问题; (3)分析并总结了初中物理探究学习活动中的知识讲解、原理探究、探究环境模拟、现象呈现、拓展应用、协作交流、测试与诊断、情景创设等共性整合点,并提出了相应的支撑方式,解决了当前很多老师开展探究活动整合点诊断不正确、选择探究学习环境缺乏依据的问题; (4)基于上述理论、方法给出了初中物理探究学习环境模型,构建了初中物理电学、光学、力学探究学习构建工具,并进行了实证,解决了初中物理探究学习过程中普遍存在的对抽象疑难知识认识、理解和掌握缺乏支撑环境的问题。


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