物理教育研究概况.ppt

中国大陆物理教育研究概况中国大陆物理教育研究概况北京师范大学物理系北京师范大学物理系郭玉英郭玉英1主要内容主要内容一、背景简介一、背景简介二、研究热点与案例二、研究热点与案例三、总结与展望三、总结与展望2一、背景简介一、背景简介3（一）基础教育课程改革（一）基础教育课程改革n自自2001年开始新一轮基础教育课程改革年开始新一轮基础教育课程改革n目前全国在义务教育阶段已全部实施新目前全国在义务教育阶段已全部实施新课程，高中阶段除课程，高中阶段除7个省个省(四川、重庆、四川、重庆、甘肃、贵州、西藏、青海、广西）外甘肃、贵州、西藏、青海、广西）外,已已经全部开始实施新课程。经全部开始实施新课程。n新课程的实施为物理教育提供了新的机新课程的实施为物理教育提供了新的机遇和挑战遇和挑战,推动了物理教育研究的发展。推动了物理教育研究的发展。n基础教育课程改革是逐步推进的，不同基础教育课程改革是逐步推进的，不同地区的情况也有很大差异，下面仅以北地区的情况也有很大差异，下面仅以北京和上海的改革为例。京和上海的改革为例。4北京的物理教学改革北京的物理教学改革n20072007年实施高中新课程以来，物理学科建构了年实施高中新课程以来，物理学科建构了 “物理物理教学的基本特征教学的基本特征”教学理论：教学理论：“以创设问题情景为切以创设问题情景为切入点，以观察实验（事实）为基础，以培养学生思维入点，以观察实验（事实）为基础，以培养学生思维能力为核心，以提升学生探究能力为重点能力为核心，以提升学生探究能力为重点”。n在教学理论的指导下，教师们创设了丰富多彩的问题在教学理论的指导下，教师们创设了丰富多彩的问题情景，展示了大量极具特色的物理实验，组织了多种情景，展示了大量极具特色的物理实验，组织了多种有效的探究活动，极大地丰富了教学资源，促进了广有效的探究活动，极大地丰富了教学资源，促进了广大教师的专业成长和学生科学素养的发展。大教师的专业成长和学生科学素养的发展。n北京市物理教研室召开多次以北京市物理教研室召开多次以“物理教学的基本特征物理教学的基本特征”为主题的课堂教学现场会，主题现场会提供了可操为主题的课堂教学现场会，主题现场会提供了可操作性的范例，激发了教师实践和研究的热情。作性的范例，激发了教师实践和研究的热情。n全市目前正在对全市目前正在对“物理教学的基本特征物理教学的基本特征”的教学理论的教学理论进行细化实践研究。进行细化实践研究。5上海的物理课程与教材改革上海的物理课程与教材改革n上海课程与教学改革走在全国前列，编制了地方课程标上海课程与教学改革走在全国前列，编制了地方课程标准和教材，准和教材，2000年开始进行二期课改。年开始进行二期课改。2003年对新教年对新教材进行了成套修订，教师已逐渐适应和熟悉新教材，并材进行了成套修订，教师已逐渐适应和熟悉新教材，并能根据学生实际调整教学要求。能根据学生实际调整教学要求。n自自2000年始高考改革（上海卷）采用了年始高考改革（上海卷）采用了3+1+综合的综合的模式，物理学科属模式，物理学科属+1的内容。致力于能力的考核，尝的内容。致力于能力的考核，尝试采用情景题、辨析题等新题型，更关注新教材内容试采用情景题、辨析题等新题型，更关注新教材内容（思想方法与实验等）与基础知识、基本技能的落实。（思想方法与实验等）与基础知识、基本技能的落实。n积极推广教学经验与成果，逐步形成了教学特色学校。积极推广教学经验与成果，逐步形成了教学特色学校。如以风华中学为首的如以风华中学为首的DIS实验开发中心实验开发中心;以闵行中学为首以闵行中学为首的情景教学试点研究；以嘉定二中为首的小实验基地等。的情景教学试点研究；以嘉定二中为首的小实验基地等。6（二）高等物理教育改革（二）高等物理教育改革n高等物理教育的发展也对传统的教学内高等物理教育的发展也对传统的教学内容和模式提出了挑战，促进了大学物理容和模式提出了挑战，促进了大学物理教育研究与改革。教育研究与改革。n有研究者（张月芳等，有研究者（张月芳等，2007）统计了）统计了1997-2006年中国期刊全文数据库收录年中国期刊全文数据库收录的的238篇关于大学物理教学的文献，其篇关于大学物理教学的文献，其中以教学改革为主题的论文篇数最多中以教学改革为主题的论文篇数最多（60篇），占文献总数的篇），占文献总数的25.21%，主，主要探讨课程体系、教学内容、知识结构、要探讨课程体系、教学内容、知识结构、教学手段和方法等方面的改革。教学手段和方法等方面的改革。7二、研究热点与案例二、研究热点与案例8研究热点概览研究热点概览（2000-2009）n文献研究范围：网上查阅文献研究范围：网上查阅CSSCI+硕博硕博士论文数据库士论文数据库+学科教育学科教育+大学物大学物理理+物理教师物理教师+物理通报物理通报+物理教学探讨物理教学探讨+中学物理教学参考中学物理教学参考+物理教学物理教学+物理实验物理实验n搜索方法：搜索方法：CSSCI按标引词搜索；硕博按标引词搜索；硕博士论文数据库按题名或关键词搜索；其士论文数据库按题名或关键词搜索；其他期刊论文按主题搜索。他期刊论文按主题搜索。9高等物理教育研究高等物理教育研究（476篇）10研究内容与角度研究内容与角度从研究内容上看有两类：从研究内容上看有两类：1.关于大学物理的课程设置，如何使物理课程的设置符关于大学物理的课程设置，如何使物理课程的设置符合各个专业要求。合各个专业要求。2.同类型的课程如何教学，讨论具体的教学内容（因高同类型的课程如何教学，讨论具体的教学内容（因高校没有统一的大纲）校没有统一的大纲）从研究的角度来看：从研究的角度来看：n基本上是从社会需求、学科结构来研究学生应掌握的基本上是从社会需求、学科结构来研究学生应掌握的知识；知识；n教师从教学的角度要求学生应掌握什么样的知识，应教师从教学的角度要求学生应掌握什么样的知识，应如何传授知识。如何传授知识。n从学生的角度研究如何学习物理知识的研究极少。从学生的角度研究如何学习物理知识的研究极少。11基础物理教育研究基础物理教育研究（6988篇）12热点热点1：科学探究：科学探究13研究的主要内容研究的主要内容n新课程将科学探究作为教学目标、教学新课程将科学探究作为教学目标、教学内容和教学方式，引发了关于科学探究内容和教学方式，引发了关于科学探究的研究热潮。研究主题和内容不断扩展的研究热潮。研究主题和内容不断扩展,覆盖了物理教学系统要素的各个方面。覆盖了物理教学系统要素的各个方面。n主要包括：探究教学模式；用探究教学主要包括：探究教学模式；用探究教学促进学生概念转变；学生探究能力的研促进学生概念转变；学生探究能力的研究；探究教学的设计；教师的探究教学究；探究教学的设计；教师的探究教学观念和教学行为等。观念和教学行为等。14关于学生科学探究能力的研究关于学生科学探究能力的研究n在理论研究层面建立了学生科学探究能在理论研究层面建立了学生科学探究能力结构模型力结构模型(李春密等李春密等,2004)n许多研究者针对不同能力要素许多研究者针对不同能力要素,如提出物如提出物理问题的能力、分析和论证能力等对不理问题的能力、分析和论证能力等对不同学生样本作了实证研究。同学生样本作了实证研究。15研究案例研究案例1n初中生在物理规律探究中的分析与论证能力的初中生在物理规律探究中的分析与论证能力的发展研究（北京师范大学物理系教育硕士沙沙发展研究（北京师范大学物理系教育硕士沙沙2010）n将分析与论证能力分为描述数据、比较数据、将分析与论证能力分为描述数据、比较数据、因果推理、描述结果四种基本能力，将每种基因果推理、描述结果四种基本能力，将每种基本能力划分为三个水平。本能力划分为三个水平。n以北京市两所学校初中学生为样本，用测试法以北京市两所学校初中学生为样本，用测试法研究了初中生在探究物理规律时的分析与论证研究了初中生在探究物理规律时的分析与论证能力发展情况。能力发展情况。1617物理课堂上的科学探究物理课堂上的科学探究n如何在课堂教学中实施科学探究是广大如何在课堂教学中实施科学探究是广大物理教师关注的热点。物理教师关注的热点。n中国教育学会物理教学专业委员会近中国教育学会物理教学专业委员会近6年年来连续三届举办以来连续三届举办以“科学探究科学探究”为主题为主题的全国中学物理教学改革创新大赛，全的全国中学物理教学改革创新大赛，全国各地的物理教师以行动研究的方式开国各地的物理教师以行动研究的方式开展探究教学研究，其研究成果以录像课展探究教学研究，其研究成果以录像课的形式在大赛中展示参评的形式在大赛中展示参评。18n从参赛录像可以看出，中国物理教师将课程标从参赛录像可以看出，中国物理教师将课程标准列出的科学探究七要素作为探究教学模型，准列出的科学探究七要素作为探究教学模型，课堂教学设计一般都按照提出问题、猜想假设、课堂教学设计一般都按照提出问题、猜想假设、设计实验、收集数据、分析与论证、评估与交设计实验、收集数据、分析与论证、评估与交流的过程展开。流的过程展开。n从三届参赛录像课的变化可以看出，教师从追从三届参赛录像课的变化可以看出，教师从追求探究教学的形式逐渐发展到关注其实效和本求探究教学的形式逐渐发展到关注其实效和本质。质。n探究教学与传统教学的联系、探究教学的有效探究教学与传统教学的联系、探究教学的有效性问题也开始受到关注。性问题也开始受到关注。19关于教师探究教学观念的研究关于教师探究教学观念的研究n已有关于教师教学观念的研究和中国的已有关于教师教学观念的研究和中国的探究教学实践表明，物理教师的探究教探究教学实践表明，物理教师的探究教学观念和教学能力是影响实施探究教学学观念和教学能力是影响实施探究教学的主要因素。的主要因素。n关于教师的探究教学观和教学能力发展关于教师的探究教学观和教学能力发展的研究正在成为新的研究方向。的研究正在成为新的研究方向。20研究案例研究案例2：关于教师探究教学观念的一项比较研究关于教师探究教学观念的一项比较研究Alice Siu Ling WONGBenny H.W.YUNG 郭玉英Norman LEDERMAN Judith LEDERMAN21四位参加探究教学大赛获奖且教学方式各异的的物理教师教学视频(每人参赛视频30分钟)提出许多良好提出许多良好结构的问题促结构的问题促进思考；较少进思考；较少的学生动手活的学生动手活动动(圆周运动圆周运动)引导学生根据教师的教学设计引导学生根据教师的教学设计设计探究方案设计探究方案(楞次定律楞次定律)学生设计探究方案，解释计学生设计探究方案，解释计划，然后提供给学生一些仪划，然后提供给学生一些仪器实施实验（气体定律）器实施实验（气体定律）教师利用问题串主导教教师利用问题串主导教学方向与过程，类似提学方向与过程，类似提出具有良好结构的问题，出具有良好结构的问题，并让学生动手实验。并让学生动手实验。(灯泡的伏安特性灯泡的伏安特性)22三地教师观念的差异三地教师观念的差异23热点热点2：课程与教材：课程与教材24研究的主要内容研究的主要内容n关于课程改革情况和教材使用情况的调查研究关于课程改革情况和教材使用情况的调查研究n物理课程标准的比较研究（中国与其他国家和地物理课程标准的比较研究（中国与其他国家和地区、大纲与标准）区、大纲与标准）n物理教材的比较研究（中国与其他国家和地区、物理教材的比较研究（中国与其他国家和地区、大纲版与课标版、不同版本的新教材）大纲版与课标版、不同版本的新教材）n物理教材内容的选取、结构体系的设计、具体内物理教材内容的选取、结构体系的设计、具体内容的编排顺序、栏目、习题等方面的深入研究容的编排顺序、栏目、习题等方面的深入研究n大、中学物理教学内容衔接的研究大、中学物理教学内容衔接的研究n上述研究成果促进了我国课程标准和教材的发展上述研究成果促进了我国课程标准和教材的发展25热点热点3：科学方法教育与能力培养：科学方法教育与能力培养26n我国中学我国中学“物理科学方法教育物理科学方法教育”研究，在研究，在20世纪世纪80年代初与能力培养的研究几乎同年代初与能力培养的研究几乎同步开始进行，是我国物理教育研究的特色步开始进行，是我国物理教育研究的特色之一。基础教育物理课程改革提出三维目之一。基础教育物理课程改革提出三维目标，使科学方法教育与能力培养成为新的标，使科学方法教育与能力培养成为新的研究热点。研究热点。n 研究内容包括科学方法教育的内涵、如何研究内容包括科学方法教育的内涵、如何在物理教学中渗透科学方法教育等。在物理教学中渗透科学方法教育等。n研究成果已经有著作出版：研究成果已经有著作出版：物理科学方物理科学方法教育法教育（张宪魁，（张宪魁，2000）27热点热点4：教学策略：教学策略28主要研究内容、方法、成果主要研究内容、方法、成果n大部分文章是物理教师在实施新课程过程中尝大部分文章是物理教师在实施新课程过程中尝试的物理课堂教学设计或教学实践经验总结，试的物理课堂教学设计或教学实践经验总结，几乎涵盖了中学物理教学的全部知识内容。几乎涵盖了中学物理教学的全部知识内容。n硕博论文一般有明确的教育理论指导，并采用硕博论文一般有明确的教育理论指导，并采用教育研究方法开展实证研究。教育研究方法开展实证研究。n物理课堂教学策略的研究成果还包括教学案例物理课堂教学策略的研究成果还包括教学案例集，如集，如现代课堂教学启示录现代课堂教学启示录（张主方主编，（张主方主编，2005），），物理新课程教学案例研究物理新课程教学案例研究（郭（郭玉英主编，玉英主编，2008）等。）等。29研究案例研究案例3n高中物理课堂交互有效性初步研究高中物理课堂交互有效性初步研究基于个案跟基于个案跟踪的课堂观察（北京师范大学物理系硕士赵昕，踪的课堂观察（北京师范大学物理系硕士赵昕，2009）n研究者采用课堂观察法和个案研究法，选择了一研究者采用课堂观察法和个案研究法，选择了一位以交互式教学为主要教学方法的优秀物理教师位以交互式教学为主要教学方法的优秀物理教师并跟踪听课，进行课堂观察记录和统计，从中选并跟踪听课，进行课堂观察记录和统计，从中选取取8节课（包括不同课型节课（包括不同课型）进行分析，整理筛选）进行分析，整理筛选出出50个有效课堂交互片断。个有效课堂交互片断。n结合物理学科的特点，从变易理论的视角，按交结合物理学科的特点，从变易理论的视角，按交互目的对选出的交互片段进行分类，总结出每类互目的对选出的交互片段进行分类，总结出每类有效课堂交互的教师具体行为特征，分析有效交有效课堂交互的教师具体行为特征，分析有效交互发生的条件。互发生的条件。30热点热点5：情感态度与价值观：情感态度与价值观31研究内容与方法研究内容与方法n关于物理学习兴趣的研究采用了定性与定量结合关于物理学习兴趣的研究采用了定性与定量结合的方式，制定物理兴趣水平量表（胡象岭等）对的方式，制定物理兴趣水平量表（胡象岭等）对中学生的物理学习兴趣进行测试和定量描述。中学生的物理学习兴趣进行测试和定量描述。n对影响学生学习物理兴趣的因素进行调查研究。对影响学生学习物理兴趣的因素进行调查研究。n一线教师的研究主要集中于经验层面，包括：教一线教师的研究主要集中于经验层面，包括：教学内容、教材、教师、学生心理特征等因素对学学内容、教材、教师、学生心理特征等因素对学生兴趣的影响研究；促进学生兴趣的课堂案例、生兴趣的影响研究；促进学生兴趣的课堂案例、活动课的设计；物理学习兴趣的重要性及其功能活动课的设计；物理学习兴趣的重要性及其功能探讨；物理学习兴趣现状调查等。探讨；物理学习兴趣现状调查等。n对学生学习物理的动机、态度等的调查研究。对学生学习物理的动机、态度等的调查研究。32研究案例研究案例4n影响初中生物理学习兴趣因素的调查研影响初中生物理学习兴趣因素的调查研究（北师大硕士论文郭亮亮，究（北师大硕士论文郭亮亮，2008）n通过师生问卷调查、案例研究，对主要、通过师生问卷调查、案例研究，对主要、可控性因素进行深入分析可控性因素进行深入分析n在上述研究基础上，针对物理学习内容、在上述研究基础上，针对物理学习内容、物理教师、物理课堂形式、物理教材四物理教师、物理课堂形式、物理教材四个主要的外部可控性因素进行深入分析个主要的外部可控性因素进行深入分析与探讨。与探讨。33学生感兴趣的物理学习内容学生感兴趣的物理学习内容nA.演示实验16.06%nB.教师展示的生活和自然现象17.03%nC.严谨的科学思维7.54%nD.物理知识的应用10.95%nE.学生实验15.82%nF.物理学或物理学家的小故事13.14%nG.科学探究的过程11.19%nH.物理习题2.43%nI.物理概念和规律2.68%nJ.物理复习课、总结课2.68%34选项选项学生学生观观点点教教师观师观点点百分比百分比排序排序百分比百分比排序排序A.演示演示实验实验16.06%220.83%1B.教教师师展示的生活和自然展示的生活和自然现现象象17.03%117.36%3C.严谨严谨的科学思的科学思维维7.54%2.78%D.物理知物理知识识的的应应用用10.95%17.36%3E.学生学生实验实验15.82%318.75%2F.物理学或物理学家的小故事物理学或物理学家的小故事13.14%415.97%5G.科学探究的科学探究的过过程程11.19%55.55%H.物理物理习题习题2.43%0.69%I.物理概念和物理概念和规规律律2.68%0.69%J.物理复物理复习课习课、总结课总结课2.68%0K.其他其他 师生观点的比较师生观点的比较35三、总结与展望三、总结与展望36总结：关于研究内容总结：关于研究内容n基础教育课程改革促进了物理教育研究的发展。从基础教育课程改革促进了物理教育研究的发展。从5个研究热点可以看出，近十年的大部分研究围绕个研究热点可以看出，近十年的大部分研究围绕新课程实施过程中的主要问题展开，并逐渐走向深新课程实施过程中的主要问题展开，并逐渐走向深入。入。n国际科学和物理教育研究的内容和方法对高水平的国际科学和物理教育研究的内容和方法对高水平的研究特别是硕博论文产生了很大影响，如关于学生研究特别是硕博论文产生了很大影响，如关于学生前概念的调查研究、概念转变的教学研究、学生科前概念的调查研究、概念转变的教学研究、学生科学推理能力的研究、物理课程中的科学本质教育研学推理能力的研究、物理课程中的科学本质教育研究、学生解决物理问题的研究等。这些内容虽然数究、学生解决物理问题的研究等。这些内容虽然数量不多，没有单独列为主题词，但反映了对物理教量不多，没有单独列为主题词，但反映了对物理教育研究领域的前沿和深层次问题的关注。育研究领域的前沿和深层次问题的关注。37关于研究方法和工具关于研究方法和工具n大多数物理教师发表的文章仍然是基于经验的，大多数物理教师发表的文章仍然是基于经验的，需要从理论层面和研究方法上进一步提升。需要从理论层面和研究方法上进一步提升。n关于学生的兴趣、态度、概念及能力测试，已关于学生的兴趣、态度、概念及能力测试，已经在借鉴国外研究成果的基础上开发出部分测经在借鉴国外研究成果的基础上开发出部分测试题和量表，关于教师观念和课堂教学的研究试题和量表，关于教师观念和课堂教学的研究工具也正在开发过程中。工具也正在开发过程中。n测试样本的选取和测试的信度、效度等是实证测试样本的选取和测试的信度、效度等是实证研究需要引起重视的问题。研究需要引起重视的问题。38关于研究质量与成果的应用关于研究质量与成果的应用n研究成果的价值取决于研究的选题、内容和研研究成果的价值取决于研究的选题、内容和研究质量。我国物理教育研究涉及的范围很广，究质量。我国物理教育研究涉及的范围很广，成果也很丰富，但总体研究质量不高，影响了成果也很丰富，但总体研究质量不高，影响了研究成果的推广和应用。研究成果的推广和应用。nCSSCI和硕博论文研究规范性较强，理论和实和硕博论文研究规范性较强，理论和实证结合较好。证结合较好。n今后应当促进研究者和一线教师的合作，强化今后应当促进研究者和一线教师的合作，强化学术规范，提高研究水平。论文质量的提高需学术规范，提高研究水平。论文质量的提高需要研究者和期刊杂志的共同努力。要研究者和期刊杂志的共同努力。39展望展望n物理教育研究是以学科为基础的教育研究物理教育研究是以学科为基础的教育研究（discipline-based education research），是一），是一个新兴的有生命力的学术领域，它不同于一般的教育个新兴的有生命力的学术领域，它不同于一般的教育研究和在一般教育理论指导下的学科教育研究，必须研究和在一般教育理论指导下的学科教育研究，必须在研究内容和方法上体现物理学科特色。在研究内容和方法上体现物理学科特色。n本领域的健康发展需要紧密结合物理教学内容和学生本领域的健康发展需要紧密结合物理教学内容和学生认知过程，采用多种研究方法，开展大量的高质量的认知过程，采用多种研究方法，开展大量的高质量的科学实证研究。科学实证研究。n我们正处在本领域发展的关键时期，让我们在学习、我们正处在本领域发展的关键时期，让我们在学习、交流的基础上共同努力，取得更好的研究成果，为促交流的基础上共同努力，取得更好的研究成果，为促进物理教育的发展做出更大贡献！进物理教育的发展做出更大贡献！40谢谢大家！欢迎批评指正！41