初中物理探究学习环境的设计与应用研究

发布时间：2020-05-18 06:50

【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。
【图文】：

对比分析,来源,探究学习,社会科学

东北师范大学博士学位论文另一方面，在全球最大的引文数据库 Scopus 中限定领域为社会科学，搜索题名中包括“Information and technology”及“physics”的论文，得到 1025 条记录。通过对这些论文分析发现，其中多数文献也是主要从支撑实验学习的角度进行研究，例如 Fabregas,E.等人提出了远程实验室[14]，Liang, J.S.提出了一个基于网络的自动化电学教育平台框架[15]，而且有部分研究开始向传感器、云计算等先进技术进展。然而，纵观信息技术与初中物理课程整合的研究中，关于应用“学习工具”构建学习环境来支撑探究学习的相关研究微乎其微。（二）探究学习的模式与方法在中国知网选定社会科学Ⅱ辑为具体学科领域，检索条件设置为主题包括“探究学习或探究性学习或探究式学习”，并且题名包括“物理”，共检索到 156 条记录，对其进行汇总分析，主要集中于硕士论文和非核心期刊学术期刊，，可见分析深入到物理学科当中的研究还是非常少的，而且主要侧重于物理实验方面的探究学习。

探究学习,来源,对比分析,社会科学

图 1-3 cnki 中探究学习研究来源对比分析与此同时，利用 Scopus 进行论文查找，限定领域为社会科学，搜索题名中包括“inquiry-based learning ，共包括 615 条记录。其中绝大多数都是学术论文，因此研究的比较深入、具体。
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：G633.7

【引证文献】