《初中物理STS教学设计和课程开发的研究》结题报告.doc

项目批准号：xjgswl201103教育部人文社会科学研究项目新课程目标下的中学物理教学设计理论及其在新疆各民族中学实践的研究子课题终结报告书 学科门类： 物理 子课题名称：初中物理STS教学设计和课程开发的研究子课题责任人： 黄东升联系电话和邮箱： 18997581756 1505071968子课题依托学校： 新疆新源县第六中学（盖章）填报日期：2013年1月5日 新课程目标下的中学物理教学设计理论及其在新疆各民族中学实践的研究课题组委会制二一三年元月表1 基本情况项目名称初中物理STS教学设计和课程开发的研究批准时间2011年 8 月计划完成时间2012年 8 月实际完成时间2012年8 月最终成果名称初中物理STS教学设计和课程开发的研究字 数 千字作者（含主要成员）黄东升 刘春 李川江 胡文英 赵云 杨慧兰 付娟成果形态1正式出版物 2教学设计 3教学论文 4.其它出版单位成果应用范围主要阶段性成果（限10项）序号成果名称成果形式署名人刊物年期、出版社和出版日期、使用或评奖单位12345678910本表填写的项目成果入选刊物发表论文数： 篇；被采纳的研究咨询报告数： 篇；获奖成果数： 个。注：本表填写的项目成果须在显著位置标注“教育部人文社会科学研究新课程目标下的中学物理教学设计理论及其在新疆各民族中学实践的研究项目资助”字样（未标注者不统计）；研究咨询报告附盖有采纳单位公章的采纳证明（注明采纳内容及价值）在本报告书之后装订。合作成果的署名人限署名最靠前的2人。表2 项目完成的总体情况1项目研究计划的执行情况；2主要研究成果（不含最终成果）的基本内容、创新性及其转化应用、社会影响；3所取得的成绩和存在的问题等。（1500字以内。）一、课题研究的背景：STS是近年来世界各国科学教育改革中形成的一个新的科学教育构想，以强调科学、技术与社会的相互关系，科学技术在社会生产、生活和发展中的应用为指导思想而组织实施的科学教育。在物理教学中渗透“STS”教育是深化物理教育的一个重要途径，它在提高学生的科学素质、学习科学的兴趣、解决实际问题的能力上，都起着非常重要的作用。 新一轮课程改革把义务教育阶段物理教育的培养总目标定为“提高全体学生的科学素质”。为了实现教育的与时俱进，我们已使用新教材义务教育课程标准实验教科书。而新教材与旧教材其中之一的不同之处，就是在新教材中全面渗透STS教育。至于课程资源开发利用的程序、步骤、具体方式等还很少报道，尤其像STS教育这一专题的课程资源研究。课程资源是课程改革的基础和保障。可以说，没有课程资源的广泛支持，再美好的课程改革设想也很难变成中小学的实际教育成果。因此，教师必须对新课程的教学资源及其开发与利用有一个较为全面的认识，以利于课程改革的顺利进行与此同时，21世纪我国基础教育从应试教育向素质教育转轨，如何在教学中培养学生的“创新思维”已成为教育研究者的重要研究课题。中学阶段是学生思维技能发展的关键时期，教师在教学中应该创设出更多有利于学生促进高级思维技能发展的教学活动。思维导图作为一种思维工具，主要使用颜色、线条、符号、词汇和图像等方式来呈现思维的过程，遵循一套易被大脑接受的规则来呈现知识信息，有利于促进高级思维技能的发展。在此背景下，开展思维导图在初中物理教学中的应用研究有利于提升教师的综合能力，应用新工具、新方法，把信息化教学实践与新课程改革相结合，培养学生的高级思维技能和知识建构能力，提高学生的学业成绩。二、课题研究计划的执行情况：（1）集体备课采用思维导图的方式，使备课方式灵活多样，由点到面，具体到每一个点，采用什么方法，层层递进，调动了每位老师的思维和参与意识，使集体备课不在流于形式，使备出来的课可操作性更强，每一版块根据自身的班级特点，众览全局，自己把握！同样是一个教案，但每个教师依据自身的特点和班级学生情况，随机调整授课的顺序，一改老师没玩没了的抄教案的局面。我校教师在州级说课比赛中采用思维导图的方式，耳目一新，对本节课的设计思路，评委通过思维导图对本节课的设计思路一目了然！（2）为推动我校校本教研，每学期每个教研组都要开展一次学生主题活动，我们理化教研组的教师通过再三斟酌，以我组承接的国家级子课题初中物理STS教学设计和课程开发的研究为契机，与2011年12月12日至12月27日，在九年级开展为期近半个多月的物理与sts小课题研究，这也是我组在学生中首次进行小课题研究的初步尝试。小课题以思维导图的方式，进行整体规划和部署，使整个小课题的研究有条不紊。通过本课题的研究，给学生提供了一个在微机课上所学习的ppt和word软件应用充分展现的机会，同时极大地提高了学生上网整合信息的能力。课题展示分展板和以ppt的形式进行现场汇报两部分同期进行。色彩纷呈、设计新颖、内容丰富的展板一经展出，就引来了不少同学和老师驻足观看。(3)为进一步将课题引向深入，在本学期末，尝试将思维导图的方法用与初二年级生物学科的复习，为此，在八年级学生中开展人与生物圈知识、共建绿色家园为主题知识的手抄报活动。学生的主动性和想象力不可小视，只用一张8开大的白纸，合理的排版加很有创意的设计，再配以丰富的色彩，有的甚至给每个版块配以相关的插图，整本书的内容尽收眼底，在绘制思维导图中学会整理和归纳整本书的内容，手心不用，对于整本书的复习效果不言而喻了！将好的思维导图以展板的形式呈现给全校师生，引起了各班学生的强烈反响，与此同时，进一步增强了全校师生的环保意识，培养学生自觉保护环境的良好习惯，真可谓一举两得，何乐而不为呀！三、主要研究成果、创新性及其转化应用、社会影响；通过初中物理STS教学设计和课程开发的研究子课题的开展一、学生方面1、增强学生社会责任意识；让学生了解科学、技术、社会三者之间的关系，即科学的目标是探索自然奥秘和社会的真谛；技术的目标是对世界加以改造使之适应人类之需；科学、技术的共同目标是促进人类社会的进步，并与自然和谐运行，这种进步与和谐又促进科学技术的提高。但是科技的发展也会产生一些负面的影响，要引导学生认识科技发展给社会带来的正、负效应，培养学生关注由于科技发展所带来的环境污染、能源危机等社会问题，增强社会责任感和使命感。2、培养学生具备应用知识的能力；STS教育不仅重视科学知识的学习，还重视技术的教育，强调学以致用，养学生的观察、实验操作、思维、分析和解决实际问题的能力，让学生了解知识如何在社会生活、生产上应用，为今后从事社会生产和生活打下良好的基础。还要注意引导学生应用物理知识解决实际问题，进行一些小实验、小制作，写一些小论文，开展一些小发明、小创造，全面提高学生的科学素质。3学生学会用“思维导图”做预习笔记、课堂笔记、课后反思笔记，提升了对知识掌握的系统性和牢固性。一般的笔记是对老师课堂内容的机械的不完全的复制，相互之间没有关联、没有重点；而且很多学生忙于记录，没有时间真正地去思考，记过的笔记也没有时间去整理和复习。所以常规笔记效率低、篇幅大、无重点、无层次、无结构。而利用思维导图记笔记效率高、篇幅小、有重点、有层次、有结构，并且方便以后复习。采用思维导图做笔记，用简单的短语记下重点，顺应大脑的思维方式把它们连接起来，在记的同时就加上了自己的创意。这样学生不仅能轻松跟上老师的节奏，充分地理解，而且解放的大脑还可以顺着老师的思路展开联想。联想老师想到的相关知识点，没想到的知识点，思想上又比老师前进了一步。学生在不知不觉中快乐地思考着。课后，学生再根据自己的喜好涂上颜色，加上图画，加深记忆。当过一段时间后再看到这张图时，不仅与此相关的内容会立刻浮现眼前，而且当时的情景也会历历在目。4学生利用“思维导图”可以方便的建构物理知识体系，统揽全局。学生在学习物理概念、规律时往往容易犯一些错误。发生认识偏差。所以建立准确的物理知识网络非常重要，“思维导图”可以很方便的实现。每个章节可以鼓励学生自己画出物理概念、规律及其之间区别、联系的思维导图。学完一章或一个单元后，学生可以共同总结、完善思维导图，也可以把讨论过程制作成思维导图，这样再回过头来复习时，不仅对本章、本单元的内容一目了然，而且可以对整个学期或是初中阶段的整个学科的内容了然于胸。下面是光学部分的思维导图。二、教师方面1、实施STS教育，对教师的知识结构和教学能力以及社会实践等各方面都提出了更高的要求，进一步强化了教师终身学习的意识，教师经常利用休息时间不断吸收新知识，更新自己的知识结构，查阅各种报刊资料，收集各种现代科技信息，参加各种实践活动等，通过这些活动全面提高了教师的素质和教研水平。改变教师的教学观念，提高教师的科学素养。使物理教学的形式和内容得到扩展。通过在学生中开展物理与sts小课题研究，同学们收获满满，我们九年级物理备课组每一位物理教师感慨万分，对同学们如此深入的研究成果、较强的整合能力始料未及，很多同学的研究成果极大地丰富了我们物理教师的备课资源，有的上课就可以直接用，我们从学生身上也学到很多，真可谓教学相长呀！2用“思维导图”帮助教师分析教材，以此为依据进行教学设计、编写教案学案、复习指导等，一改过去将教案一抄到底的低效备课局面。传统的教案是一种线性方式，不能从整体结构上反映整个教学过程。教学中教师的思维经常断线或是遗漏有关知识点，如果在写教案前先做一个思维导图的教学设计，再写教案，两者互为补充，我们的教案就会更加条理清晰、更用利于指导我们的教学。 3、利用思维导图能有效的掌控学生分组合作学习。现在大多数学校采用分组教学法，“思维导图”形象直观，教师可以在很短时间内利用各小组的“思维导图”发现各小组做得比较好的地方，也能及时找出各小组的不足，可以迅速查漏补缺，对各组进行点拨。最后可以把各小组的“思维导图”收集起来，制成一张全班的关于所学知识的思维导图，对全体同学获取知识都起到积极促进的作用，提高了分组教学的效率。四、所取得的成绩和存在的问题通过对学生进行STS教育，学生能灵活利用所学过的物理知识，运用科学的原理或规律、方法，创造性地解决简单的实际问题。也增长老师的专业知识，老师要改变旧的教育观念，树立服务意识：一切为了学生，为了一切的学生，为了学生的一切。通过各种手段和形式，不仅让学生学习系统的物理知识，还要懂得这些知识在生活中的应用。 与此同时，将思维导图这种思维工具与sts教育相结合，通过近一年的尝试，我发现教师和学生的思维都更加发散，创新能力，抽象思维能力，组织能力等得到显著提升。在画思维导图的过程中，学生会不断的反思自己的学习和认知过程，从而提高自己的学习能力。同样，在实验中我发现教师通过画思维导图进行教学设计，备课更加直观具体、可操作性更强。它使教师呈现知识的方式，教学材料的组织，教学中问题的设置都更加的科学合理，更为有条理，更加地严谨。当然，近一年的研究，从时间上来说，还是比较仓促的，在研究中也存在一些问题和困惑，主要归结为以下几点：1、 长时间以来，我国的教育模式是应试教育，近几年来素质教育呼声很高，但是在实际中的实施却是另一个局面。很多中学教师不得不承认，教师教学直接服务于考试，老师学生围绕中考指挥棒走。教师和学生关系的往往是对于科学的接受，而不是探究科学的历程；教师和学生关心的是一大堆符号、公式、定律,然后在教师的示范下反复的演练,直至把这些公式、定律灵活应用。其实这种教学模式极不利于学生的发展。知道了，不等于理解了这些知识；会解题了，不等于掌握了物理概念。加之中学物理教学内容偏重理论，强调系统性，存在脱离实际的倾向，物理知识传授中很少涉及应用生产技术应用的物理知识。这种教学模式不能使学生在学习中得到乐趣，相反的还会使学生失去一些东西：一是失去积极的态度，变的消极的接受、被动的学习。二是失去梦想和激情，变的麻木、呆板，失去中学生应有的活力，让别人看起来千百个中学生都是一个面孔。三是失去了学习能力的习惯，对于一个新的物理现象规律结论不能自己去探讨，只是等待教师的填鸭式的讲解。四是失去了活泼开朗的个性，从而封闭自己。2.“思维导图”在教学中的应用，还是一种实验、探索，一定要引导教师和学生接受、喜欢。尤其要坚持“以人为本，因材施教”原则。 3.“思维导图”的训练要注重过程、形式与内容的结合,不能急功近利。在应用过程中，一些教师和学生不愿意运用的原因是嫌麻烦。这不是“思维导图”本身有问题，而是教师对应用思维导图进行教学设计的认识有偏差，流于形式，禁锢于过去的传统备课模式。在应用思维导图教学过程中，教师急于让学生成图，结果加大学生负担，适得其反。教师必须根据教学内容对思维导图的应用有不同的要求。如何使思维导图与学科特色和学生个人情况相结合，这是我们教师首先要思考解决的问题。 4.采用何种办法来验证思维导图应用模式的有效性是一大难题。由于思维导图的应用效果并不会立竿见影，而是需要很长时间才能体现出来，而这中间的干扰变量相当多，为测量和评价增加了难度。针对中学教育的特点，建立一套完整、合理、科学，可操作性强的评价体系，是该项目实施的难点之一。 在研究过程中我们也深刻地领悟到：任何一种教学设计模式都不是一成不变的，它需要不断地更新。从教育本身来说，要真正能够使教师和学生的创造性思维能力得到培养和发展，重要的并不是运用哪种模式，不是给哪个模式取一个什么美称，而是教师要真正坚持一种思想和理念，并在这种思想和理念的指导下，朝着理想的目标，不断调整和改进自己的教学行为。我想，这种思想和理念应该就是：尽可能为学生提供大量自我创新、自我学习的空间，让学生主动参与学习，使其主体的积极性得到充分发挥，从而培养和发展其创新思维能力。注：本表可加页。表3 最终成果摘要报告1最终研究成果的框架和基本内容；2研究内容的前沿性和创新性；3研究方法；4学术价值、应用价值或社会影响等。（著作类成果限3000字，论文类成果限1500字）一最终研究成果的框架和基本内容；1、在新课程全面实施的背景下，以课程资源理论为基础，结合STS教育的相关理论，从初中物理教学的实际出发，进行STS教育资源的开发和利用研究。希望能帮助人们加深对STS教育资源的认识和理解;为初中物理STS教育资源的开发和利用研究提供一种思路;并为在初中物理教学中进行STS教育提供一定的资源素材。希望STS教育资源的开发和利用这一问题能引起物理教师进一步的关注与思考。2用“思维导图”帮助教师分析教材，以此为依据进行教学设计、编写教案。传统的教案是一种线性方式，往往感觉跟不上大脑的思维速度，思维被活生生打断，不能捕捉每一个思维灵感。如果在写教案前先做一个思维导图的教学设计，再写教案，两者互为补充，我们的教案就会更加条理清晰、易于他人阅读。依托研究为本校教师专业发展提供服务，产生一批有代表性的优秀教学案例，提升教师思维导图教学研究能力，形成我校的教研特色。3、用“思维导图”分析重要的物理概念和物理规律。对于抽象的概念采用：建立强化深化辨别应用五个步骤层层深入，每一步又环环相扣，“思维导图”把教学意图表达的既充分又直观。再上公开课时，每个听课教师只要给一张本节课教学设计的“思维导图”和简案，用最少的文字清楚、明白地表达授课教师的教学意图。对于一些重要的物理概念及规律，往往不仅要求学生理解其物理意义还要会灵活应用，我们可以用“思维导图”列出其要掌握的内容和程度。4、用思维导图帮助学生建构物理知识体系。学完一章或一个单元后，学生可以共同总结、完善思维导图，也可以把讨论过程制作成思维导图，这样再回过头来复习时，不仅对本章、本单元的内容了然于胸，而且当时的学习过程也会历历在目。各章、各单元间不是孤立的，而是互相联系的，让学生自己找出联系把所有的思维导图编织成自己的知识网，整个过程是个其乐无穷的思维历程。5、采用思维导图做笔记，用简单的短语和单词记下重点，顺应大脑的思维方式把它们连接起来，在记的同时就加上了自己的创意。这样学生不仅能轻松跟上老师的节奏，充分地理解，而且解放的大脑还可以顺着老师的思路展开联想。联想老师想到的相关知识点，没想到的知识点，思想上又比老师前进了一步。学生在不知不觉中快乐地思考着。课后，学生再根据自己的喜好涂上颜色，加上图画，重新画一遍，这么有创意的图画，学生怎么会忘？这样就不会出现讨论成果就随着时间的推移而流逝。当过一段时间后再看到这张图时，不仅与此相关的内容会立刻浮现眼前，而且当时的情景也会历历在目。 二研究内容的前沿性和创新性；1、原来农村的基本义务教育仅仅强调读、写、算能力的要求，但是现在我们在理科教育当中体现STS教育的精神就能够进一步上升到21世纪公民素养的全面培养这个高度，来体现我们理科教育的目标；2、对未来人力资源的影响。未来人力资源我们应该说中西部地区所培养的孩子构成我们中国未来人力市场的很大部分，那么强调了STS教育能够从知识、技能、心理的层面上整体的提升这些流动性人力资源的素养；3、对本地区社会经济及个人发展所带来的潜在正面影响，能够改变个人的发展与当地社会背景相脱离的状态。这个情况尤其在中西部农村地区是很突出的，也就是学生本身的个人发展，往往与当地社会经济的发展背景相脱离，而如果我们在教育中强调STS教育，那就是种下那棵种子，对将来会有很好的正面反馈。4、我们一直沿用至今的五步教学法，是一种线性不可逆的过程，不符合人脑的思维特点，也不符合系统观指导下的教学设计理念，在教学中引入“思维导图”是否能真正帮助学生，切实成为学生学习的好帮手？Tony Buzan曾用“思维导图”训练一群被称为“学习障碍者”、“阅读能力丧失”的学生，这些被称为失败者或曾被放弃的学生，很快地变成好学生，其中更有一部分成为佼佼者。所以有理由相信：在我和学生共同把“思维导图”深入运用到物理学习的各领域的过程中，一起学会思维、学会组织建构思维，使我和每一个学生都能享受到学习的乐趣，提高学习能力，真正实现终身学习，学会学习的目标。5、思维导图作为一个可以提高我们工作学习效率，促进我们思维扩展的工具。运用图文并重的技巧，开启人类大脑的无限潜能。心智图充分运用左右脑的机能，协助人们在科学与艺术、逻辑与想象之间平衡发展。近来思维导图完整的逻辑架构及全脑思考的方法更被广泛应用在学习及工作方面，大量降低所需耗费的时间，对于绩效的提升，产生令人无法忽视的功效。6、 “思维导图”对于致力于发展自己学习能力和提高思维水平的人具有非凡的功效和价值；这种方法在各级各类的学校教学活动中可以为提高教师的教学水平和提高教学效率以及深化教学方法的改革提供最有力的工具；这种方法还可以帮助组织的领导人和人力资源经理提高人力资源培训的效果和效率。总而言之，思维导图的应用前景非常光明。我甚至开始想象，如果有更多的国人掌握和学会运用思维导图的方法，我们将会提前实现将人口大国转变为人力资源强国的目标，从而实现我们中华民族的伟大复兴，愿我的想象早日成为现实。三研究方法；以STS教育和思维导图的相关理论为基础，结合初中物理教学的实际，从教师、学生、教材、环境、信息方面对初中物理STS教学设计和课程开发进行研究，使用的研究方法主要有:文献研究法：对国际和国内有关思维导图及其应用的专业期刊文献或书籍进行分析，把握其研究焦点与特色，找出对思维导图在教学中应用研究有意义和可参考的数据。调查研究法：有目的、有计划、有系统地搜集有关思维导图的现实应用状况和发展水平，通过对其系统的调查，和对所搜集到的资料进行分析、综合、比较、归纳，最终得出有关思维导图教育应用的规律性的知识和结论。行动研究法：与实施思维导图教育应用的一线教师建设和应用者密切接触，并对实践数据、资源案例等进行分析和反馈，在研究中行动，持续改进研究质量。在研究实践中通过行动与研究的结合，应用教育理论去研究与解决不断变化的实践问题，从而提高研究水平，改善实践成效。经验总结法：对在实践中搜集的材料全面完整地进行归纳、提炼，进行定量和定性分析，得出能揭示教育现象的本质和规律，确定具有普遍意义和推广价值的方法。案例研究法: 通过调查研究和资料搜集等途径，对于已经发生的、典型的教学事件，撰写成描述性的文字材料，然后用公正的态度对其评析或得出解决问题的途径的方法。这种方特别适用于教学研究，因为它可以通过借喻的手段拓宽研究者的思路，使研究更加生动具体。 四学术价值、应用价值或社会影响等。1、 在物理教学中实施STS教育，一是拓宽了物理教学内容，使物理教学能紧跟科技与社会的发展；二是进一步完善了教学形式，彻底打破了单一的课堂教学为主的封闭型教学模式，形成了以学校、家庭、社会有机结合的开放的教学空间。    2、实施STS教育全面提高了学生的科学素养，有力地促进了学生解决实际问题能力、科学评价能力和科学决策能力的提高以及健康的价值观的形成。如有的学生自行设计、改进自家的炉灶，以提高热效率、节约燃料；有的学生为家庭制定出科学的节电措施；有的学生能亲自动手修理自己的自行车。3、实施STS教育，对教师的知识结构和教学能力以及社会实践等各方面都提出了更高的要求，进一步强化了教师终身学习的意识，教师经常利用休息时间不断吸收新知识，更新自己的知识结构，查阅各种报刊资料，收集各种现代科技信息，参加各种实践活动等，通过这些活动全面提高了教师的素质和教研水平。 4、思维导图和传统的记笔记方法相比有很大的优势。它顺应了大脑的自然思维模式，可以让我们的各种观点自然地在图上表达出来。通过图画使我们的记忆更加的直观。能够加强记忆，因为在图示中通过使用关键词，既可以积极地听讲，又强迫我们在做笔记的时候就要思考句子的要点到底是什么。从而在学习中加深了对概念规律的理解。在复习过程中，使用思维导图可以促进学生将短时记忆转化成长时记忆。激发右脑，因为在创作思维导图的时候还使用颜色、形状和想象力。根据科学研究发现人的大脑是由两部分组成的。左大脑负责逻辑、词汇、数字，而右大脑负责抽象思维、直觉、创造力和想象力。所以，图像的使用加深了我们的记忆，因为使用者可以把关键字和颜色、图案联系起来，这样我们在绘制思维导图时同时使用了我们的左右脑。表3 最终成果摘要报告（续前）5、思维导图对于人们思维的发展，创新能力的培养都有一定的帮助。现在在我国已经开始将思维导图引入教学。教师在备课中使用思维导图可以更深刻的了解本单元知识间的脉络关系，有助于教师整体把握教材，从而更好地组织和呈现教学内容，更有效地监控自己的教学过程，提高教学质量；学生应用思维导图进行学习，能够促进学生进行有意义的学习，加深对知识的记忆和深刻理解，更好的感知和把握知识的内在联系，发散学生的思维，培养学生的创新能力，提高学生的学习效果。表4 声明和授权声明 本人提交的所有研究成果不存在署名及知识产权方面的争议。特此声明。 项目责任人或首席专家（签章）：年 月 日授权书 兹授权新课程目标下的中学物理教学设计理论及其在新疆各民族中学实践的研究课题组委会（以下简称课题组委会）对通过专家鉴定的本子课题研究成果享有下述权利： 1、授权课题组委会将通过鉴定的成果在指定的出版社出版，并在出版前按鉴定专家意见和出版社要求，对成果进行修改，但声明保留作者的署名权。 2、授权课题组委会将本终结报告书中的成果摘要报告在“中国高校人文社科网”刊载，或结集出版。在不改变原意的前提下，教育部社科司可以根据需要进行删改，也可以请作者本人配合修改。 3、授权课题组委会将本子课题全部或部分成果的电子版在“中国高校人文社科网”公开发表。（ 1.同意；2.不同意。在相应序号画“”，不注明视为同意） 授权人（项目责任人或首席专家）（签章）：年 月 日表5审核意见新课程目标下的中学物理教学设计理论及其在新疆各民族中学实践的研究课题组委会意见课题负责人： 年 月 日