物理研究性學習材料模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇物理研究性學習材料，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

地理科學的學科研究對象和研究任務決定了地理科學的學科特點，地理學科不僅知識性很強，而且地理知識與社會、人文聯系特別的緊密，即地理學科具有很強的實踐性，地理學科的實踐性突出體現在學生必須通過親身實踐才能正確的認識人類賴以生存和發展的地理環境及其人地關系。同時地理知識具有廣泛性、綜合性和區域性特征，這就要求地理教學結構與形式向靈活性和多樣性發展，教學方法向有利于培養學生實踐能力與有利于培養學生智力的方向變化，所以調動全體學生的積極性，人人參與動手實踐是地理教學的需要，是達到教學目標的重要手段。地理科學的學科特點決定了地理教學需要一種能使學生跟社會實踐相結合的全新的教學方式——研究性學習。通過對地理學科特點和研究性學習的分析，我們看到地理教學中所需要的正是研究性學習所能夠提供的效果。很多地理知識只有在實踐中才能更好的把握和學習。地理學的很多知識就是社會客觀現實，是客觀存在的具體的事物，如果能在實踐中進行學習，效果會更佳，研究性學習就是這樣的一種學習過程和方法。那么地理學科綜合能力的培養與研究性學習有何關系呢？

一、地理研究性學習是地理學科綜合能力的運用

1．搜集整理地理信息的能力。在地理研究性學習中，學生要獨立自主地去研究課題，幾乎沒有或很少有現成的資料，學生會根據需要接觸各種信啟、資料，從中去查詢自己所需數據、事實和實例等。各類信息有著各自不同的特點面對眾多的信息，如何篩選整理取決于學生搜集、整理地理信息的能力。

2．語言表達能力。語言是人類所特有的用來表達意思、交流思想的工具。語言表達能力是地理思維能力發展水平的重要標志。在研究性學習中，學生要經常向別人表達自己的觀點和想法：探討或征詢與研究性課題有關的問題。如何恰到好處地表達清楚自己的思想、語言表達能力就尤為重要。

3．讀圖和圖文轉換能力。地圖是地理知識的載體，具有直觀、簡潔的特點，是地理學科的第二語言和重要工具。在地理研究性學習中，學生要用到各種地圖，如何將圖中的知識和各種信息提取、深入挖掘和靈活運用，完全由學生的讀圖能力決定。在讀懂圖的基礎上還需要具有將圖中的圖形符號轉變為文字表述的能力，也就是圖文轉換能力。如對柱狀圖、地形圖、農業分布圖、礦產資源分布圖等的讀取圖文轉換。

4．地理空間想象能力。當今世界，經濟高速發展，區域交往與聯系日益密切。有關區位的問題已引起世人的關注，此類課題也是地理研究性學習中經常涉及的問題。如工業區位的選擇、農業的區位因素、商品產地與運輸和銷售市場之間的區域聯系等，所有這些都具有鮮明的空間特征。開展這些課題的研究，學生必需具有一定的空間想象力。

5．理論聯系實際的能力。學習地理知識的目的重在應用，研究性學習就是一改以往“讀死書、死讀書”的誤區，突出地理知識的實用性。在研究性學習中，需要學生學以致用，具有理論聯系實際的能力。如應用農業區位理論，調查研究當地發展某種種植業的區位因素；應用城市區位理論，實地考察、分析形成的區位因素等。

6．團結協作的能力。學生實踐活動多是以小組或集體的形式進行，人際交往面大大增加，團結協作的機會也遠大于平時。即使是個人活動也離不開與他人的交流、互相幫助。共同合作，從這一點來看，研究成果應說是大家團結協作的結晶。

7．分析問題解決問題的能力。開展研究性學習，學生需要具有一定的分析問題解決問題的能力。通過具體分析把地理事物分解成各部分和各組成要素，然后再運用比較、歸納、綜合等能力，把各部分和各要素連接成一個整體，從中考察各部分、各要素間的聯系進而揭示事物的內在聯系，把握事物的本質和規律，使研究性學習的最終目標得以實現。 二、地理研究性學習是培養地理學科綜合能力的重要途徑

1. 發揮地理與其他學科的聯系功能，有利于培養綜合感知能力

學習是從感性知識開始的，在學習過程中提供必要的感知材料有助于學生進一步理解事物的本質和規律。為在教學中提供更加豐富、更加真實的感知材料，教師應從學生熟悉的日常生活和常見的自然現象入手。如講述大氣的熱力作用這一抽象的物理過程時，可從夏季白天多云氣溫不會太高，引出云層對太陽輻射的反射作用；從睛朗的天空呈現蔚藍色，引出大氣對太陽輻射的散射作用；從學生都很熟悉的大棚蔬菜的種植，引伸到大氣的溫室效應等等，并密切聯系初中物理講過的熱對流的條件、熱輻射的原理、水的三態變化等知識，從多方面來幫助學生加深認識。為了讓學生正確地感知月相的變化，在教學中我注意運用多種媒體，同時將我國古代優美的詩詞引入其中，調動學生多種感官參加活動。

2.發揮地理與其他學科的聯系功能，有利于培養綜合理解能力

在感知的基礎上實現對學習材料的理解是學生認識活動的中心環節。理解的過程是一個借助思維使知識不斷“內化”的過程。這就需要通過對感知材料的分析、綜合、比較、抽象和概括，以實現知識質的飛躍。教學中，教師應特別注意從多方面引導學生加寬、加深對學習材料的理解。

篇2

研究性學習是學生在教師指導下，從自然、社會和生活中選擇和確定專題進行研究，并在研究過程中主動地獲取

知識、應用知識、解決問題的學習活動［1］。

一、如何理解“研究性學習”

“研究性學習”有廣義和狹義的兩種理解。廣義的理解泛指學生探究問題的學習。狹義的理解是指學生在教師指

導下，從自然、社會和生活中選擇和確定專題進行研究，并在研究過程中主動地獲取知識、應用知識、解決問題的學習活動。

在當今國際科學教育改革的熱潮中，探究是出現頻率最高的幾個關鍵詞之一。科學探究指的是科學家用來研究自然界并根據研究所獲事實證據做出解釋的各種方式［2］。科學探究也指學生構建知識、形成科學觀念、領悟科學研究方法的各種活動。之所以這樣表述，是由于學生的科學探究式學習活動在本質上與科學家的科學探究活動有很多相似之處，因此學生應像“小科學家”一樣，以小主人公的身份發現問題、解決問題，并在探究過程中獲取知識、發展技能、培養能力，特別是培養創造能力，發展自己的個性。因此教師應該用探究的方式展現科學知識，學生也應該用探究的方式學習科學內容。從基本理念的角度分析，“研究性學習”的核心就是學生自主探究與合作學習，它與“探究性學習”并沒有實質上的差異［3］。

二、如何進行研究性學習

我們今天倡導的“研究性學習”不僅僅是轉變學習方式，更是主張把學習內容與學生的整個社會生活聯系起來，

通過轉變學習方式以促進每一個學生的全面發展。它尊重每一個學生的獨特個性和具體生活，為每一個學生的充分發展創造空間。

研究性學習的實施一般分為三個階段：問題情景階段、實踐體驗階段和表達交流階段。在學習的過程中，這三個階段常常相互交叉、相互推進。

研究性學習課題應具有專題性、開放性、綜合性、實踐性、創造性和學生自主性及可操作性等特點［4］。

尋找和確定研究性學習的課題就是選題，確立研究性學習的主題。選題的過程，就是培養學生學會發現問題、提出問題的過程。而強化學生的問題意識，正是培養學生創新意識和創新精神的起點。

（一）“課題”是由“問題”而來。

“問題”無所不在，無時不有。如何才能做到發現問題和提出問題？善于觀察和勤于思考是基本途徑：隨時記錄自己不能回答的問題；堅持不懈地提出問題；學會由一個主題出發，提出各種問題。但發現問題并不是件容易的事，很多時候，問題是隱藏在事物的表面現象之后的，因此，在觀察各種現象時，我們要特別關注一些有價值的現象。

研究性學習課題產生的渠道是多方面的，主要有以下幾個方面：專家講座、科學前沿引發問題；已有的文獻、資料引發問題；從學科學習中找問題；從日常生活中發現問題；在社會實踐中發現問題，如社會熱門話題、參考教師提供的課題。

（二）從“問題”中篩選“課題”。

問題的提出有不同的角度，但并不是所有的問題對所有的人都能成為一個研究題目。

1.學會將問題進行歸納分類。

（1）從回答問題的要求劃分：“是什么”的問題、“為什么”的問題、“怎么辦”或“如何做”的問題；

（2）從回答問題的方式分類：讀書報告類、參觀調查類、實驗研究類、設計制作類、觀察記錄類等。

同一個事物或現象，可以有不同層次的研究問題。我們可以根據現有的基礎知識、資料的來源、查閱資料的能力、實驗條件，以及教師的指導程度等來決定將選擇什么樣的問題作為研究課題。

2.“問題”與“課題”的關系。

“問題”與“課題”之間有著密切的聯系，但也有區別。簡而言之，課題是值得研究的問題，即有一定的研究價值，能回答和解釋某種現象的問題，符合學生知識能力水平及教師的指導能力，對學生有教育意義。一般來說，能夠成為課題的問題具有如下特點：問題比較明確，而不是含糊不清；問題涉及多個變量，而不是單一變量；問題的提出有一定基礎，而不是虛無的；問題具有通過實際研究解決的可能性。

（三）在選題階段教師應該做什么。

1.注意學生在“選題”中容易出現的問題，如提不出課題；課題提出的依據不足；課題太大、太空；課題太難，不切實際。

2.針對學生的困難提供有效的幫助，啟發引導學生學會發現問題。

學生一開始大多不知道從哪里發現和尋找課題，教師可以從多方面啟發學生，利用一切機會引導學生注意周圍的事物和現象，讓學生養成細觀察、勤思考、善提問的良好習慣。

3.為學生創設一定的問題情境。

創設問題情境，是指教師精心設計一定的客觀條件如提供學習材料、啟迪實踐活動、解決問題方法等，使學生面臨某個迫切需要解決的問題，激發學生疑惑、驚詫的情感，進而產生一種探究的愿望。問題的提出可根據內容和學生的實際，采取不同方式，如教師可以用設問的方式引入、從演示實驗中提出、從各種圖表中提出、用生動有趣的故事引入、從日常生活中需要解釋的現象導入、從與知識實際應用相關的問題提出等。問題情境的創設可運用于每一個教學環節，貫穿在整個教學過程中，如教師在講授新課之前，提出一些問題，揭示矛盾，導入新課，也可以在學生學習完部分內容之后，創設問題情境，使知識得到擴展和延伸。

4.指導學生對選題作出價值判斷。

教師要引導學生從課題研究的價值、意義、完成課題研究的條件和可能性等方面對所選課題進行評估，幫助學生選題和立題。

三、教師如何認識研究性學習

研究性學習的改革指向是雙重的，除了改變學生的學習方式外，還要求改變教師的教學方式。

（一）轉變觀念，提高素質。

研究性學習的組織和實施，教師的素質、態度、適應性是關鍵［6］。

1.轉變教育觀念：教師要樹立以學生為主體的教育思想。

2.先進的教育理念：教師要鼓勵創新和實踐，學會欣賞學生。

3.角色的轉換：教師是研究性學習的參與者、組織者、合作者、指導者、服務者、促進者、鑒賞者、研究者，以及校內外教育教學資源的開拓者，而不是研究性學習的主宰者。

4.知識和能力：教師要有合理的知識結構（物理學科知識、學科前沿動向、教育教學理念、常用的信息技術、科研知識、學生心理知識），并有快速獲取和接受新知識的能力、較強的科研能力，以及高超的教學技能。

（二）中學物理課堂教學中的研究性學習與教師的作用。

課堂教學是教與學雙邊活動的主要場所。但在教學實踐中，教師往往按照自己長期積累形成的教學經驗，較多地關注學生對教師自身教法的適應，而很少調整自己的教學策略去適應學生的學法［7］。研究性學習的提出是為了改革課堂教學中不適應新形勢的弊端，讓學生模擬科學研究的過程，從選擇方案、研究過程和開發利用資源，到探索研究結論，都由學生自主操作，教師更多的是活動的共同行動者與合作者。

不同的學生必定有不同的學習基礎和學習策略。針對不同的學生設計不同的教學策略，才能體現教師的主導作用。教師可以在教學內容中選擇適合學生自己閱讀的部分，讓學生自學，也可以在學習內容的縱橫方向上，為學生提供命題或材料，讓學生自己查找補充材料，自己進行歸納、綜合、對比等。在完成若干內容后，讓學生回顧現在的學習策略與過去的不同之處，并對哪些是適合自己的學習策略、哪些是不太適合自己的學習策略，以及如何正確使用學習策略等產生自覺的認識。

學生是教學過程中的主體，教學活動只有通過學生自己的學習活動才能實現，因此課堂教學需要民主、平等的氣氛。教師在教學過程中，應該擺脫傳統教學角色的限定，超越“你”與“我”而成為“我們”，使教學過程具有生命的活力。

教師在教學過程中應該創造一種能充分發揮學生的主體性和自主性的條件和環境，設法調動學生學習的主動參與性，激活學生的經驗儲蓄和知識儲蓄，發散學生的思維，讓學生對自己的學習有所反省、有所總結，對學習產生“元認知”，在教師幫助下進行自我構建。

中學物理課堂教育中的研究性學習，由于學習內容的多樣性和綜合性、學習方式的主動性和獨立性、學習過程的開放性和民主性，需要廣大教師加倍關注學生思維能力的培養。學生是否掌握某個具體知識并不最重要，關鍵是能否對所學知識有所選擇、判斷、解釋、運用，從而有所發展、有所創造。也就是說，研究性學習的過程本身就是它所追求的結果，學生通過問題來探究與社會、生活和生產密切相關的各種現象，并在這一過程中學習如何與人交往、合作。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部編制.普通高中“研究性學習”實施指南（試行）.2000.

［2］美國國家科學院編寫.中國科協信息中心譯.《美國國家科學教育標準》簡介［J］.小學自然教學，2000，（12）：34.

［3］鐘啟泉等.基礎教育課程改革綱要（試行）解讀.華東師范大學出版社，2001.

［4］胡永生.中學生研究性學習的方法與范例.上海交通大學出版社，2001.

篇3

究過程

在高中數學研究性學習中，選擇研究課題時，教師應注意社會性與實踐性原則.社會性原則即重視數學和社會生活之間的關系.在數學教學中，研究性學習的目的是讓學生學會綜合運用所學知識去自主發現生活中的數學問題，并自主分析與解決問題.所以，在選擇研究性課題時，教師應盡量選擇貼近生活實際，貼近社會生產與發展的問題，讓學生在探究過程中認識到數學知識的實用性，學會創造學習.實踐性原則即讓學生參與調查實踐活動，學會收集與整理信息，分析驗證與表述結論，從而得到探究與實踐體驗，學會自學質疑，動手動腦，培養創新與創造意識.

例如，在講“正余弦定理”后，教師可依照教材和活動設計研究方案，要求學生圍繞“正、余弦定理在日常生活中的應用”的課題進行研究性學習.（1）研究目標：①收集當地高建筑、橋或河的名字、建成時間、位置與應用現狀.②調查高建筑物與橋的狀況，認識它們在當地人心中的位置及作用.③前往測量高建筑、橋、河的路線.（2）研究內容：①當地有哪些高建筑，其所處位置、名字、建成時間與應用狀況；②當地有哪些重要河流與橋，其名字、位置與建成時間；使用有關測量儀器，獲得代表性建筑物高、河寬與橋寬.③讓學生了解當地發展歷史.同時，教師需要依照研究主題，為學生提供相關的資源，如有關測量儀器；學校實驗室、電腦室、圖書館；規劃局、國土局、當地街道辦的聯系人及其電話；評價量規等，并適時指導，讓學生完成研究性學習任務.

二、把握問題性與適應性原則，拓展延伸知識，加深知

識理解

在高中數學研究性學習中，所選課題并非是學生未接觸的、未學習的內容，而是需要研究與學習的問題，以深入了解所學知識的背景，利用已學數學知識或構建數學模型等分析與解決問題，這是問題性原則的要求.教師還要注意課題的適應性原則.在研究性學習中，其主體是學生，因而課題應符合學生認知水平，難度適中，讓學生聯系所學知識，并深入研究問題、解決問題，從而讓學生理解與應用所學知識，把握科學研究方法.

例如，教師可立足教材，充分發掘教材研究資源，選擇適宜的課題：（1）求函數的最小正周期、單調區間、值域等問題時，常常希望將自變量在一個地方出現，因此變量集中的原則為我們提供了解題方向，請試著研究所有與變量集中原則相關的類型；（2）在數學學習中，數形結合是重要的思想與方法，但是單位圓中的三角函數線則被人們所忽視，請試著探求三角函數線在解決三角問題中的數形結合功能；（3）運用變化觀點分析數學問題，則會發現問題的實質與問題的聯系，請通過收集與整理這方面的材料進行綜合研究；（4）研究絕對值不等式和物理模擬法；等等.這些研究性問題既立足教材，又超越教材，是教材知識的拓展與延伸，符合學生已有認知結構，有助于學生理解所學知識，可培養學生的自學與探究意識，提高學生的學習能力.

三、抓住探究性與開放性原則，拓寬教學空間，彰顯學生

個性

篇4

《高中物理新課程標準》在課程實施上注重自主學習，提倡教學方式多樣化.高中物理課程應促進學生自主學習，讓學生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考.通過多樣化的教學方式，幫助學生學習物理知識與技能，培養其科學探究能力，使其逐步形成科學態度與科學精神.

如何在高中物理課堂教學中開展研究性學習，從根本上改變學生學習態度和學習方式，更好地培養高中學生的探究能力和創新精神，這是一個現實而又具體的問題.通過教研交流，在聽課活動中發現現在的高中課堂教學活動，還是傳統的教學方法占主導地位.教師一言堂的現象還是普遍存在，新課程理念還是以口號的形式呈現，沒有得到很好的落實，甚至在心理上還存在抵觸情緒，在實際教學中不敢放手學生，不相信學生潛在的學習能力.

為此，要能動搖教師的這一思想，關鍵的是要樹立典型，讓教師把在課堂教學中落實新課程理念的想法和做法不要理想化、條件化，不要認為這些都是發達地區才能做的事情；讓他們把眼光收回來，看看我們身邊，就我們的現有教學環境，教學條件下同樣可以在課堂教學中落實新課程理念，讓學生體驗學習的快樂和幸福.

為了達到這一目標，我從我的課堂進行改革，借助2011年畢節市“六個三工程”立項課題《高中物理教學中實施研究性學習課程模式實踐探索與研究》和全國教育科學“十二五”規劃2011年度教育部規劃課題《優質課堂與現代教學技藝運用的研究》課題的立項子課題《優質課堂與嘗試研學課堂教學模式的研究》（課題組成員自費課題）的研究，在綜合畢節市《畢節地區“六個三工程”的課題指南（2012-2015年）》（畢地教辦研【2011】64號）的通知和中國教育科學研究院教育科技研發中心《優質課堂與現代教學技藝運用的研究》總課題組的指導材料，結合《人民教育》發表的“嘗試教學”理論，在教學中采用小組合作嘗試教學的方式進行課堂教學的改革.

通過嘗試教學將研究性學習思想與高中物理教學有機結合，并在課堂教學中進行實踐研究，在課堂教學實踐中落實高中物理新課程理念，創造讓學生在自主、合作、快樂中學習物理的課堂環境.通過近一年來的實踐研究，讓我的課堂發生了根本性的變化，也讓研究班級的學生對高中物理學科的學習由懼怕轉變為喜歡，甚至是愛上了物理.這些轉變都得益于以課題研究為支撐，以先進的理念為指導，在課堂教學實踐中落實.

通過教學實踐，我認為在高中物理教學中要落實新課程理念，最關鍵的是要改變傳統的教學觀念，教師教學觀念的轉變對落實高中新課程理念起著至關重要的作用，只有教師的教學觀念改變了，才能去影響學生的學習方式.在實際教學中，教師的教學觀念的改變和學生學習方式的轉變是制約新課程理念能否在課堂教學中落實的瓶頸問題.只有教師在思想上、心理上和行動上突破了這一瓶頸問題，新課程理念在課堂中的落實才能取得突破性進展的第一步.

在突破了教師方面的瓶頸問題后，接下來的是要幫助學生在思想上、心理上、行為上突破由傳統的灌輸式教學在學生心理產生深刻影響的瓶頸問題，在這一問題的突破中，教師要根據高中學生的心理特點、認知特點有針對性的進行突破.在這里切記不能只使用說教的方式進行，因為專門的說教是很難讓學生對已形成的根深蒂固的學習方式發生改變.我認為最好的方法是教師創設學習情景，讓學生在認知行為中發生認知上的沖突，教師再巧妙的、不露聲色的進行引導，讓學生自己由心理上對灌輸式教學的學習效果與小組合作學習方式的教學效果進行比較，讓他們在無意中從心理上接受小組合作嘗試教學的學習方式.也只有這樣，才能讓學生在后面的學習中全身心的投入到討論學習中來，才能激發學生的內在潛力，讓學生的智慧為小組服務，讓每一個小組成為一個小的智囊團體.

在突破使學生學習方式轉變的這一瓶頸問題時，我常采用的是游戲的方式和學習中的當堂檢測，通過這些教學活動，讓學生從心理意識到我們平時看了、聽了認為自己懂了而實際上不一定真的懂了的學習現象彰顯出來，同時讓學生知道我們在平時的學習中常出現的“一聽就懂、一做就錯”的學習現象正是來源于此，讓學生產生認識上的沖突.這樣學生就能由心理上對小組合作嘗試教學的方式產生親切感，從而樂意去接受這種學習方式.

在突破了教師和學生在認識上的瓶頸問題后，接下來是要將理論和學生實際相聯系，在理論的指導下進行課堂教學實踐，將研究性學習的思想融合到小組合作嘗試教學中來.要讓我們的課堂教學成為高效的學習活動，形成真正意義上的優質課堂.

在課堂教學實踐中我以嘗試教學理論的基本觀點“學生能嘗試，嘗試能成功，成功能創新”為教學指引，結合研究性學習的理論，在教學中以學習小組為單位進行“先試再研，研后展示，展示升華”的教學三環節.

結合高中物理學科的特點，以小組合作嘗試教學為基礎實行“331學習”模式：即3情3動1規劃教學模式；3情指以課本情景、問題情景和實踐情景為載體的嘗試學習情景；3動指自動、互動和慧動――個人內心的嘗試學習活動、小組內的嘗試學習互動、成果展示的智慧生成互動；1規劃指教學活動在老師的宏觀規劃下進行.

1以物理課本為情景載體的學習

研究性學習是建構主義實際應用的一個方面，其中一個核心概念就是認知結構.而“認知結構”是指學科知識的實質性內容在學習者頭腦中的組織.它是由有組織的、穩定的概念組成.認知結構的構成遵循“不斷分化”和“綜合貫通”的原則，使其形成一個按層次高低和縱橫聯系組織起來的“金字塔”式的結構.

以高中物理課本內容為情景載體的嘗試研學過程是建構主義的隱性體現.這一過程是在教師的宏觀指導下，學生以小組合作學習為單位，根據課本相應內容自主地通過各種形式去研究、去學習、去嘗試應用，并不斷地獲取新的物理知識的學習過程.在以課本情景為載體的小組合作嘗試研究中最顯著的特點是學生學習物理心態的改變，是以我要學好物理的積極心態進行學習，而非要我學好物理的消極態度.

在積極的心理驅使下，以課本內容為載體情景，通過小組成員的合作互助，不斷地提取物理知識信息.而這些信息的提取都是小組成員基于自己已有的知識基礎之上形成的信息，正是這樣，被提取的信息在與小組員的討論與爭辯中不斷與原有知識進行不斷分化和綜合貫通、縱橫聯系組織起來形成自己新的認知結構.在實踐過程中還發現一個非常有用的現象就是：通過在新舊知識的融合過程中還不斷的將學生原有的認知上的不足給彰顯出來，在同伴互助的作用下得到糾正與提升.

在小組成員的嘗試與討論中，考驗著成員的性格和合作精神，鍛煉成員的意志，培養著成員的科學態度和創新精神.

2以問題情景為載體學習

在教育心理學里，有效學習即有意義學習.有意義學習的心理機制是同化，其產生的條件，在客觀上，學習材料本身要有邏輯意義；在主觀上，學習者本人應具有有意義學習的心向，同時其認知結構中應有可以用來同化新知識的原有觀念.其過程即新舊知識相互聯系、相互作用的過程 （ 即同化的過程）.任何知識都是整體網絡上的一個點或一個節，離開了網絡，也就喪失了生存的基礎.

在以“物理問題”為情景載體的嘗試研學中正是利用了教育心理學中的有效學習這一原理.在每周所給的物理問題都是結合學生學習實際，讓問題材料與學生所學的知識具有很強的邏輯性.通過小組合作嘗試研學，在對物理問題的討論與交流中將所學的知識點在認識體系中同化成新的知識網絡，讓這些知識網絡又為新的知識獲得建立認識上的新起點.

JP]在對物理問題情景為載體的學習中，隨著教學研究的深入，在所給的材料呈現上也作了相應的調整.在開始時都給出了相應的參考答案，目的是為學生指明解題的方向，然而在具體的學習過程中卻出現向答案猜、靠、套的情況.對思維上出現錯誤的情況卻只字不提，讓錯誤的思維在認識深處埋下了一個坎，隨著時間的推移，靠猜、靠、套的思維痕跡被慚慚淡忘，原來形成的錯誤思維方式卻又出現，當再次遇到相似的問題情景又出同樣的錯誤.

針對以上出現的情況，對物理問題情景作了一點改變：即在所給的問題情景中不再給出參考答案，讓小組成員直接分析討論.這樣的一點改變在小組的討論中卻引起了思維上的巨變，因為沒有了參考答案的指引，當對問題的分析出現不同的結果時，也就不知道誰對誰錯，這時就只有各抒己見，互表觀點，組員們用批判性的眼光理性對待，最終得出一致認同的結果，通過批判性的爭議，讓錯誤的思維更是暴露無遺，新舊知識的整合、同化更為深刻.

3以實踐情景為載體學習

“實踐出真知、嘗試是先導”這說明了通過親身嘗試、進行實踐研究、體驗對學習的重要性.而物理學科是以觀察和實驗為基礎的學科，實踐和嘗試在學習物理中更為重要.

以“實踐體驗”為情景載體的教學中，讓學生以我們身邊的物理現象教學資源，教師建立起物理情景后，讓學生結合實際進行分析.如在學習勻速圓周運動時，先準備小球和細線.讓學生用細線系住小球并使小球在桌面上做勻速圓周運動（近似認為），學生在玩轉體驗中對勻速圓周運動這一具體的物理現象有了認識.在認識現象的基礎上嘗試教學勻速圓周運動.又如在學習薄膜干涉的現象時，事先讓學生根據教材提示進行準備，在課堂上進行小組合作實驗，通過觀察到自己所做的實驗現象，再結合物理知識進行分析，讓學生在所做、所想和所悟中學習物理.

篇5

在現代教學形式下，教師除了是教學媒體的選擇者外，還必須是教學信息的加工和生產者。學生必須具有自主學習意識和能力，能主動獲取和處理各種信息，從而成為具有創新能力的人

（一）運用現代信息技術，提高教師的信息技術素養

開展現代教育理念及信息技術培訓活動，去更新教師的觀念，開闊教師的視野，調動教師學習及運用現代信息技術的積極性，培養乃至提高教師的信息素養，克服教學中只把現代教育媒體作為輔助手段的局限性，發展教師運用現代信息技術的能力。現代的信息技術與多媒體技術為學習者開啟打造了一個多彩的充滿活力的天地，現代教師就應充分利用這一有利的條件，積極開拓引領學習者進入新天地的渠道。同時還要不斷開掘新的資源，建造新的平臺，尋找新的棲息地，讓學生先感受，多感悟不同世界的新奇與美妙，就可以自然吸引學生主動攀升到新的境地與高度。

（二）運用現代信息媒體，提高了學生的信息技術素養

信息技術與學科教學整合離不開學生的參與，學生及早掌握網絡技術與制作演示文稿技術，就能更好地配合教師進行課堂教學改革，如把語文、英語中的閱讀及寫作課的教學放在網絡教室中開展。研究性學習是基于信息資源學習的課程，將知識模塊調整后，更有利于學生獲取信息，更有利于研究性學習的開展。有利于師生、生生互動。當學生及早掌握了網絡中E—mail、BBS、QQ和網頁制作等技能，就可以充分利用網絡來發表信息、交流信息，這便于生生、師生之間的互動，既可加強他們之間的空間交流，擴大學生知識獲得的范圍，也為新型的教與學模式的建立與實施創設了條件。

（三）教學手段的交互使用，優化了課堂教學結構

現代信息技術與多媒體技術作為現代教育教學的工具為優化課堂教學結構，促進師生教學的交流互動開拓了更為廣闊的空間，發揮著神奇的作用，是以往任何一個時代都不可比擬的，是革命性的。

（四）現代教學手段應用于教學，創新了教學的工具手段

信息技術作為教學工具手段，它與學科教學的整合，是課堂教學模式改革的發展方向。未來的課堂教學方式發展趨勢將由目前的“以教為主”變為“以教為輔”，以學生運用各種信息技術手段獲取知識和能力為主的“人本主義”教學方式。

二、課堂教學中恰當的選用現代教育手段，能豐富課堂教學內容，提高教學效率

（一）、運用多媒體資源創設問題情境，引發學生探究欲望，培養學生的觀察思考能力

以七年級科學《動物的行為》研究課為例。教學中充分利用多媒體資源來創設問題情境，以培養學生的觀察能力和思考能力。課堂上出示各種動物在不同場合下的行為的圖片和視頻，讓學生感知，以引發興趣、提出研究主題。本課在使用多媒體演示文稿提供的豐富圖片的背景（圖景）下，通過學生的仔細觀察、對比、討論、教師的引導，歸納出動物的先天行為和學習行為，并用表格呈現，幫助學生加以區別、理解和掌握。運用視頻、動畫等多媒體信息，達到了其它教學手段難以達到的效果，這對培養學生的觀察鑒別、分析探究的能力起到了很好的作用。

（二）、運用自制多媒體課件反映學科知識本質規律，促進學生的意義建構

以物理《船閘》研究課為例。要很好地理解“連通器”這個物理現象及其規律以及在現實生活中的應用，僅僅做好實驗或利用掛圖是不夠的。船閘利用了連通器的道理，是利用小道理解決大問題的一個好例子。很多同學對連通器的原理覺得很容易理解，但對于船閘的的工作過程卻覺得很難理解或很抽象，在本軟件中就給同學們提供了較為科學的學習船閘的方法，使學生可以自主選擇自己適合的學習方式：可以先觀看船閘的自動演示過程了解了船閘的工作原理以后再來親自操作實踐一下，檢驗自己的掌握情況；也可以根據連通器的原理進行探索性操作，如果有問題本軟件會有一些適當的幫助或鼓勵性的文字提示，這時你也可以觀看船閘的自動播放過程，然后再重新進行模擬操作。

上面兩節課是運用信息技術創設有效教學情景（圖景）的兩種類型。不管哪一種類型，創設教學情景的基本要求都是，應提出一個與教學內容相關的實際問題或展現一個包含研究主題的現象，以引起學生想要解決這個問題的欲望。創設問題情景后，還要能引導幫助學生積極地展開猜想、探究和有效地思維、分析。教學情景的有效創設和運用，是學生主體教學模式構建很重要的一個方面。

（三）、恰當的網絡教學及應用，培養了學生自主探究學習能力

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在科學技術飛速發展的今天，多媒體和網絡技術日益普及，多媒體輔助教學進入課堂已不是夢想。多媒體技術不僅可以實現圖形、圖象動畫的實時變換，更重要的是它能圖文并茂、聲像結合，不但可以看到圖形的立體結構，而且還可以更深入到不同層次，使深澳的道理形象化、枯燥的知識趣味化，給學生提供一個形象直觀的學習環境，更有利于突破教學難點，激發學生的學習興趣，使學生能夠在短時間內接受更多的信息，提高教學效果。

結合課堂教學的實踐發現，在學科中應用網絡多媒體教學，主要有這樣幾大優勢：

一、自主性：

因特網是世界上最大的知識庫、資源庫。它能為學生提供豐富多彩、圖文并茂、形聲兼備的學習信息源，學生可以從網絡中獲得的學習資源不僅是數量大，而且還是多視野、多層次、多形態的。與傳統教學中以教師或幾本教材和參考書為僅有的信息資源相比，學生有了很大的、自由的選擇空間，選擇的自由是自主學習的前提和關鍵。

1.學生可以不再被那些僅有的信息源（教師或教材）牽著走，他們可從網絡廣泛的信息源中選擇他們所需的學習材料。教師不用單純地利用教材提供的例題，而是讓學生上網查找自己感興趣的相關資料，學生的積極性很高，學習的自主性也被調動起來。

2.在多媒體網絡中學習還可以使信息的接受、表達和傳播相結合，學生通過他所表達和傳播的對象，使自身獲得一種成就感，從而進一步激發學習興趣和學習自主性。

二、交互性：

傳統教學，雖然教師與學生、學生與學生共在一個空間，但在教學中相互之間的交互性卻極為有限。教學內容、教學策略、教學方法、教學步驟等都是教師事先安排好的，教師與學生之間較多發生的是一種從教師向學生的單向廣播式作用，學生很難有機會系統地向教師表達自己對問題的看法以及他們解決問題的具體過程。同班同學之間就學習問題進行的交流也是極少的，更不用說和外地的學生進行交流與協作。網絡多媒體教學的設計就向學習者提供支持，為他們創設一種相互交流、信息共享、合作學習的環境。可以使教師與學生之間在教學中以一種交互的方式呈現信息，教師可以根據學生的反饋的情況來調整教學。學生不僅可以和自己的任課老師進行相互交流，而且學生之間的交流也可以通過各種網絡技術而實現，可以在網絡上討論各種問題。于是學生不僅從自己的思考過程中獲取知識，還可以從其他學生的觀點中獲取知識，從而達到建構和轉換自己知識的目的，在課堂上信息交互的機會大大增加，同時也培養了學生合作學習的能力。學生還可以根據網絡電腦提供的反饋信息，在學習過程中不斷調整學習內容和進度，自由進退、自主構架。 “不服輸”是孩子的天性，他們會認真檢查出錯的練習題，在以后的練習中會更認真、仔細，逐步達到正確、迅速的目的。

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新課程標準指出：“要把信息技術作為學生學習物理和解決問題的強有力工具，致力于改變學生的學習方式，使學生樂意并有更多的精力投入到現實的，探索性的物理活動中。”在以人為本的教育理念指導下，以多媒體計算機和通訊網絡為標志的信息技術必將成為教學活動的首選。 利用多媒體技術對文本、聲音、圖形、圖像、動畫等的綜合處理及其強大交互式特點，為物理教學編制的系列計算機輔助教學課件，能充分創造出一個圖文并茂、有聲有色、生動逼真的教學環境，為教師教學的順利實施提供形象的表達工具，能有效地減輕學生課業負擔，激發學習興趣，真正地改變傳統教育單調模式，使樂學落到實處。多媒體技術的出現和使用為我們教學手段改進提供了新的機會，產生不可估量的教學效果。

一、多媒體技術與初中物理新課程學習方式的整合

新課程改革的根本標志，就是要建立和形成充分調動與發揮學生主動性的多元化的學習方式，就是要極力倡導基于合作的學習、基于問題的學習、基于實踐的學習、基于探究的學習、基于個性的學習等等，在推廣應用這些新的學習方式過程中，多媒體技術將會起到重要的作用。現在是知識爆炸的時代，學校傳授的知識極其有限，學生在學校學到的物理知識能在將來工作中直接應用的微乎其微，起作用的只是教師傳授的思想方法和學習方法。因此，學校的物理教學應該教會學生終身受益的學習方法，培養學生的創新意識和可持續發展能力，使他們在未來的競爭中立于不敗之地。現代教學技術進課堂，強有力地沖擊了傳統的物理教學。許多教師在努力嘗試，多種軟件被應用于公開課、示范課、研究課，提高了課堂教學的效果，發揮了多媒體技術的作用。可是，一個無法回避的問題擺在我們面前：盡管這些現代化技術的作用很大，有助于學生思維的發展，但它們還仍然只是老師手中的工具，而不是學生主動學習的武器。如何使計算機技術成為學生手中的利器，成為學生開展自主學習和探索解決問題時的工具，才是我們研究的目的。

另一個問題是：隨著科學技術的飛躍發展，我們如何充分利用這些不斷出現的新技術和新設備，把它們作為一種輔的工具，真正能改善我們的課堂教學，提高教學效果，而不是作為一種擺設，僅僅起到展示的功能。通過實驗，提高了自主學習的能力，促使學生發現問題和研究問題，在學中做，在做中學，激發學生的學習積極性。同時培養學生主動探索研究、動手操作實踐的能力，培養學生創新精神和創造能力，更重要的是在這一探索性和研究性學習過程中，學生的主體作用得到充分體現，能了解研究性學習的一些基本方法，提升思維活動的層次，培養物理學習的基本素質。觸類旁通，學習方法的遷移也將有助于其它內容的學習，從而整體地提高學生的學習成績。

二、多媒體技術與初中物理新課程教學方法的整合

教學方法是聯結教師與學生的重要紐帶。通過有效的教學方法把教師的教學活動與學生的學習活動有機地聯系起來，是提高教育教學質量和教學效率的關鍵。

（一）創設情境，激發興趣，促進樂學。興趣是力求認識某種事物或愛好某種活動的傾向，這種傾向是和愉快的情感體驗相聯系的。它是在需要的基礎上產生和發展的，由有趣-----樂趣 ----興趣逐級發展。教育心理學研究表明：人獲取的外界信息中，83％來自視覺，11％來自聽覺，3.5%來自嗅覺，1.5％來自觸覺，1％來自味覺，顯然增加視覺、聽覺信息量是多獲取信息最可取的方法。學生大多活潑、好動，喜歡多變、寬松的教學環境。靜態的文字、課本及教師的口語則滿足不了學生比較活躍的心理需求，他們在安靜的教室里，往往找不到自己的位置，認為老師是演員，自己是觀眾，是旁觀者。因此，思想容易開小差，使教學達不到理想的效果。而教學媒體通過聲、像、動畫等學生喜聞樂見的形式，以其新穎性、藝術性吸引學生的注意力，為學生創設符合其心理特點的教學情境，不斷地給學生以新的刺激，使學生的大腦始終保持興奮狀態，激發了學生強烈的學習欲望，增強了學習興趣。美國心理學家布魯納說：“學習最好的刺激是對所學學科的興趣。”學生一旦對物理產生興趣，將達到樂此不疲，廢寢忘食的地步，他們會克服一切困難，充滿信心的學習物理，學好物理，變“要我學”為“我要學”。

學生的學習興趣來源于所接受的信息，信息的傳遞方式適合學生的口味，學生就容易接受，興趣就濃。因此，作為教師就要很好地把握多媒體及網絡信息資源這個教學工具，最大限度的為學生傳遞更容易接受的信息，使學生在課堂教學中發揮出更多的聰明才智。

（二）釋疑解惑，減緩難度，突破難點。

愛因斯坦說過：“提出一個問題，往往比解決一個問題更重要。”現代教學觀認為，課堂教學就是引導學生從“無疑”到“有疑”再回到“無疑”的過程。因此，教師在教學過程中要善于運用現代教育技術創設問題情境，引導學生大膽質疑，發表見解，提出有價值的問題，從質疑中顯露教學的重點和難點。初中物理“密度”一節內容比較抽象，傳統的教學方法只是讓學生通過想象，死記規律，要完成這一知識的遷移，難度很大。而在現在，大部分中學物理教師在上這部分內容的課時，自制多媒體課件，將無形的概念變成有形的實體展示給學生，將此過程用多媒體來展示，降低了難度，促使學生客觀接受，引導學生抽象思維，使教學取得了事半功倍的效果。

（三）模擬演示，鞏固訓練，反饋矯正。

多媒體的交互性能還可以提供各種豐富多彩、生動活潑、反應快的反饋信息。多媒體可以實現對學生課堂聯系的及時反饋，學習知識的目的在于靈活運用知識，課堂練習是加強對知識的鞏固和運用的最好方式。學生穩定性差，易疲勞，在鞏固環節思想最容易溜號，只有不斷的改變練習形式，不斷給學生以新的刺激，才能使他們保持旺盛的精力。多媒體的最大成功之處在于化學習被動為主動，化抽象為具體，通過帶娛樂性的練習，能輕松鞏固已學知識，從而切實激發學生想做、樂學的學習情感，真正做到“減負”之目的。比如在練習中編各種形式、各種情景的選擇題、填空題或解答題等，由軟件來判斷學生解答的正確與否，并配以聲、像根據練習的情況，給予必要表揚鼓勵或重復練習等。

三、多媒體技術與初中物理新課程創新教育的整合

（一）強化創新意識的培養。創新教育首先應從培養創新意識入手。多媒體技術可以從“情境”、“協作”、“會話”和“意義建構”等方面建立和諧互動的學習氛圍，拓寬學習，用眼觀察、動口表達、動腦思維和動手操作的時空領域，通過運用多媒體技術所提供的生動、直觀的學習材料，激發學生的聯想，喚醒學生長期記憶中的有關知識。經驗或表象，去同化新知識，促進其豐富的想象力，形成眼、手、腦等多種感官協同工作的學習習慣，使學生學習注意力、觀察力和思維能力不斷提高，從而促進學生創新意識的培養和形成。

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新課程促進學習，即作為促進者的教師，其主要時間不是放在傳統的組織教案和講解上，而是放在學習材料的搜集和提供上。促進型的教師集中精力于提供各種學習資源，以使學生進行切合自身實際需要的學習。教師不僅花時間去思考和設計這些材料的顯示方式，而且還優化或者簡化學生在研究消化這些材料時現實的和心理上的步驟。

新課程當今教學改革的浪潮中，學生的學習方式正由傳統的接收式學習向創造性學習轉變，為適應這一形勢發展的需要，為培養學生研究性學習的能力，發展學生的創新能力、實踐能力以及良好的個性品質，教師必須轉換角色，由傳統的授課者轉化為學生自主學習的促進者。

美國著名的心理學家、教育家羅杰斯（1902-1987）認為：“學習只能促進，老師只是一個促進者。教師的作用表現為：幫助學生明確他們想要學習什么，幫助學生安排適當的學習活動和材料，幫助學生發現他們所學東西的個人價值，建立并維持能促進學習的心理氣氛。教師的基本任務是要允許學生學習，滿足他們的好奇心。”

這就是說，由學生自己決定如何學習，而教師則是促進學生的具有個人意義的學習。在這種師生互動中，學生、學習者處于中心位置，教師不再為學生的發展確定方向，這時，教師擔當了促進者、幫助者、合作和朋友等角色。

那么，在物理教學中，教師應如何擔當學生自主學習的促進者呢？為此，教師應從以下幾個方面做起：

1.放手——做一個“旁觀者”

在課堂教學中，教師要給學生一個釋放教學天性的機會，這是一次學生主動參與、體驗、表現和創造的機會，教師要讓課堂始終都是在情感的激蕩中進行，怎樣才能讓學生們淋漓盡致地表達情感、體驗學習的樂趣？這就要求教師在課堂上懂得適時放手，讓學生去探索、去實踐，做一個積極的旁觀者。

例如，在學習“串并聯電路”時，每組分別配備兩個燈座和燈泡，一個電鍵，一個電源，若干導線……讓學生自主設計方案，畫電路圖，動手實驗，而教師來回巡視，適時回答，并不干擾，只是一個旁觀者。

當學生按圖1連接實物，閉合電鍵兩燈都發光時，便適時提問：“這是一種什么連接方式？若取下一只燈泡，另一只燈泡是否還亮？”讓學生自己實驗、討論、總結、歸納……再結合書本，深刻認識串聯電路的涵義及識別方法。

當學生按圖2連接實物，閉合電鍵兩燈都發光時，提問學生：“這種連接方式和剛才的連接方式同不同？若取下一只燈泡，另一只燈泡是否還亮？為什么？”學生通過實驗、討論、思考，總結出電路的兩種基本連接方式：串聯電路和并聯電路，并掌握了如何識別串聯電路還是并聯電路。

這里需要注意，串聯電路還是并聯電路，指的是用電器的串聯或并聯，而不是指電鍵或電池的串聯或并聯。

當學生的學習熱情高漲時，每組再分別增加一只燈座和燈泡，再實驗、討論、歸納、總結，看看共有多少種組合，哪個是串聯，哪個是并聯，哪些不是，從而將課步步引向深入，推向。

下面就是學生通過多次實驗和討論，分析和綜合得出的四種接法：三個串聯，如圖3；三個并聯，如圖4；兩個串聯起來之后再與另一個并聯，如圖5；兩個并聯起來之后再與另一個串聯，如圖6。按圖5、圖6的連接屬混聯，不是基本連接。

2.鼓勵——做一個“支持者”

日本島大學教授片岡德雄把課堂上積極的氣氛稱為“支持型”氣氛，就是在學習中學生和教師都充滿自信，教師與學生相互信賴，教師對學生是寬容的，學生能采取積極主動的態度自發地學習等等。只有在這種氛圍中，學生可以無需擔心集體壓力與他人的眼光，不拘泥于慣例與常規，敢于行動，積極探索。

可見，這種課堂氛圍是充分體現教師的主導作用和學生的主體地位的，那么，如何營造這種“支持型氛圍”呢？這就需要教師在課堂上盡可能多地給學生鼓勵，成為學生的支持者。

例如：在學生探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關時，有的學生認為“與壓力的大小有關”；有的認為“與接觸面的粗糙程度有關”；還有的認為“與接觸面積的大小有關”……不管他們的“認為”是對還是錯，教師都應該支持和鼓勵，然后引導學生通過實驗來驗證預先的猜想，得出正確的結論……

3.牽手——做一個“合作者”

美國教育家多爾說：教師在師生關系中的地位是“平等中的首席”，教師應以平等、民主、尊重、理解、關心、賞識的態度去對待學生，這種角色的轉換就是對學生的一種極大的尊重。所以，課堂上師生應多多牽手，做他們的知心朋友，讓教師成為學生的合作者。

現代社會中，學生在日常生活中有很多機會接觸新鮮事物，很容易從學校外部資源中獲得信息和知識，會使教師的知識儲備不及學生的提問，那就要求教師不斷學習，同時，與學生真誠合作，不斷探究……

例如，物理知識在軍事、戰爭中的應用，有的學生是軍事愛好者，非常關注戰爭……教師可以與他們合作，通過影像資料、圖片雜志等進行研究、討論……

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一、差異性實驗

差異性實驗（discrepantexperiment）是指結果出入意料之外的、與學生學習前面概念或常識相違背的科學實驗。這些實驗展示的現象，與學生學習科學的潛概念發生矛盾，能引發學生強烈的認知沖突，使學生頭腦中產生各種各祥的疑惑，在差異性實驗中，要提供學生自主建構問題的時間，讓學生通過思考、討論和語言組織，提出相應的問題。

在中學物理教學中，有許多常用的簡易實驗，如“拉兩本頁碼交疊的課本，拉不開課本”的實驗，“吹兩紙條，吹不開”的實驗，等等，都可以讓學生自己做實驗，創設學生自我發現問題和提出問題的情境。用差異性實驗引發問題情境，也可以通過教師演示，也可以用于擴展性的研究性學習。例如教師可以演示如下的實驗現象：一塊長1.5米左右的木板作斜面，同時取出兩個相同的飲料易拉罐，把其中一個用力搖晃少許時間，而另一個則小心不讓其搖晃。在斜面頂端同時初速為零滾下這兩個飲料易拉罐，看哪個飲料易拉罐先滾到斜面底端。然后提供學生思考時間，讓學生提出問題：究竟是什么原因使相同的飲料易拉罐從相同的斜面上滾下所需的時間不同？學生便可以就該問題的解決，進行擴展性的探究學習。

在用差異性物理實驗創設讓學生發現問題情境中，教師要善于“閉嘴”，把提出挑戰性問題的機會讓給學生，使學生逐步養成自主建構問題的意識與習慣。

二、科學模擬研究

學生學習物理與科學家研究物理是有區別的。中學生學習物理主要是通過學習前人發現的物理知識來掌握知識與技能，學習研究的過程與方法，培養情感態度與價值觀。但是學習物理可以采用科學模擬研究的方法。利用這種模擬物理學家研究來創設學生發現問題的情境，可以使學生以研究者的角色進入學習，學會科學地看問題、想問題，逐步了解物理學的探究過程和方法。

在許多傳統的物理教學內容上，我們只要適當加以組織，都可以用科學模擬研究的方法來創設發現問題的情境。如關于“自感”的教學中，可用傳統的兩個演示實驗來創設發現問題的情境：在其中一個實驗中小燈泡“通而不亮”，而在另一個實驗中小燈泡“斷而不熄”。這樣的現象會引起學生的好奇，產生“為什么會產生這種現象”的問題，并萌發研究探索這個現象原因的興趣。

應當指出，學生的模擬研究并不等同于嚴格意義的科學研究。兩者雖有相似的地方，但學生的研究活動更多地體現為探究的興趣與過程，保持和發展好奇心與求知欲，形成敢于質疑勇于創新的科學態度。因此，利用科學模擬研究來創設發現問題的情境并進行物理學習，要設法把發現和提出問題的角色讓給學生，教師不要包辦；同時要注意不要拘泥于前人原始研究過程，而是要根據教學要求有選擇地加以利用。

三、知識的聯系

物理學的理論體系主要由物理概念、物理規律等組成。物理概念反映了物理現象和過程的本質屬性，而物理規律描述了物理現象和過程在一定條件下必然發生的本質聯系。這些知識的聯系也往往是物理教學時創設發現問題情境的素材。教學中可以利用物理知識的聯系來引導學生對相關知識進行分析推理，以發現問題并提出問題。例如，學習了力的概念，又學習了運動的知識，教學中要通過演示或學生實驗或事例，揭示力與運動這兩個知識點的一些誤區或佯謬，并引發學生討論，讓他們自己產生“力是產生物體運動的原因嗎？”的疑問，并提出探究力與運動關系的課題。

利用知識的聯系創設問題情境，應當培養學生聯想、逆向思維的能力與習慣以及善于發現和提出問題的能力。例如奧斯特發現了電流的磁效應后，教師可以著意讓學生討論，引導學生聯想或逆向思維，讓他們自主提出“既然電流能產生磁場，那么.磁場能否逆向產生電流呢”的問題。類似的利用物理學知識的前后聯系來創設發現問題情境的例子，在中學物理教學中比比皆是，教師要有意識地去發掘它們。

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[中圖分類號]G434 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-0008f2013）03-0003-07

一、引言

學習環境的研究最早可追溯到心理學家勒溫（KurtLewin，1890-1947），他認為學習環境的設計應滿足學習者的心理需求，與之充分互動，從而影響其外在行為表現。隨著研究的深入。學者們將學習環境的概念延伸到課堂氛圍、學校文化等方面，認為教與學的過程類似于社會交往。需要一定的文化氛圍起外在引導作用。

20世紀90年代以來，以網絡、多媒體為代表的信息技術得到迅速發展，信息技術工具已將“現實”的學習環境拓展到基于網絡和多媒體的“虛擬”學習環境，打破了傳統教學活動的時空限制，可以有效地激發學習者的學習熱情，促進協作和分布式學習。然而，單純的現實環境和網絡中的虛擬環境對教學的影響各有利弊，在增強學習者臨場體驗、培育學習者實際操作能力、拓寬學習者視野、培育學習者協作式解決問題能力等等方面，實和虛的學習環境不可兼得。

為此，有必要在關聯主義學習理論的支撐下，結合物聯網傳感器技術的應用，將課堂內/外的“現實”學習環境與基于網絡/多媒體的“虛擬”學習環境進行“融合”，使之成為有機的整體。營造“虛實融合”的學習環境。該環境既能滿足學習者獲取真實的學習體驗，促進開展基于網絡的協作學習，又有利于教師在探究過程中為學習者提供多方位的指導。拓展學習者的視野。

二、學習環境及其構成要素

（一）學習環境的內涵

隨著建構主義理論的興起，教學范式的關注點逐步從“教”轉向“學”，在強化情境認知理論的同時，學習環境的重要性日益受到關注。

國外學者大多從學習活動的視角來定義學習環境，認為學習環境是促進學習有效開展的活動空間。較早關注學習環境設計的學者（Jonassen，D.H，1999）從建構主義的視角出發。認為學習環境是一種以技術為支持的環境，有利于學習者開展有益的學習。Hannafin（1992）將學習環境看作是一個全面、綜合的系統，它通過以學習者為中心的活動來促進人們參與學習。

國內學者更多的是通過描述學習環境的要素來界定該概念。例如，何克抗、李文光（2002）將學習環境具體化為學習資源和人際關系的組合。其中，學習資源包括學習材料（即信息）、幫助學習者學習的認知工具（獲取、加工、保存信息的工具）、學習空間（比如教室或虛擬網上學校）等等；人際關系則包括學生之間和師生之間的人際交往。鐘志賢（2005）認為學習環境是為促進學習者發展，“特別是為高階能力發展而創設的學習空間”。包括物質空間+活動空間+心理空間。

（二）學習環境的構成要素

新的理論與技術為學習環境的設計研究提供了新的視角，同時也豐富和拓展了學習環境的構成。由于人們立足于不同的基礎理論與支持技術。其關注點各不相同，對構成要素的理解也有所不同。表1列出了根據時間順序，研究者們對學習環境構成要素的不同觀點。

目前，國內外關于學習環境構成要素的研究大多基于計算機網絡技術與建構主義理論，主要關注學習環境的設計，協作學習、基于資源的學習的有效支持等。通過文獻分析可知，研究者們對學習環境要素的理解有廣義和狹義兩個方面。在廣義上，學習環境包含了教學系統的各個要素，例如，教師、學生、內容、方法和媒體等；在狹義上，學習環境為某一類型的學習活動提供相關工具、資源與教學策略支持。此外，學習環境要素的描述也受到研究者關注視角的影響。例如，在建構主義視角下，學習環境離不開資源、工具與情境等要素（鐘志賢的“7+2”模型與Jonassen的建構主義學習環境）：在協作學習的視角下，學習環境需具備協作學習的空間、工具或硬件等（李繼穎、張振亭，2001；葉賜添；李克東，2009；安維琪，2011）。

三、虛實融合學習環境及其特征

（一）虛實融合環境的內涵

隨著現代網絡技術和虛擬現實技術的發展，基于網絡和多媒體的虛擬學習環境逐步走入人們的視野，早在1999年就有研究者討論了學習環境由實變虛的歷程，具體表現在學習伙伴、學習資源與學習方法三個方面。隨著技術的革新、教學理念的轉變，現實的物理教學環境與虛擬的網絡教學平臺都暴露出各自的不足之處，為了支持開展有效的教學活動，需要將二者進行融合。現實的物理世界能為學習者提供真實的體驗，在提升學習者情感和動機方面要優于虛擬的網絡環境，虛擬的網絡平臺和工具則能夠打破限制，極大地拓展學習者的探究與學習領域。

在本文中，將支持現場講授、演示、操作練習的方法開展教學活動的真實環境稱之為“現實”學習環境，而借助于網絡和多媒體手段、支持非面對面形式的學習活動的場所稱之為“虛擬”學習環境。由于這兩類學習環境在學習者的能力培養方面各有長處和短處，十分有必要將其進行融合，從而構建“虛實融合”的學習環境。

所謂虛實融合的學習環境，是指一類通過傳感器設備識別、獲取真實環境中與學習活動相關的客觀信息，通過互聯網將基于課堂和社會的真實學習環境與基于網絡和多媒體的虛擬學習環境融為一體的新型學習環境。

虛實融合的學習環境主要借助于傳感器，通過互聯網連接現實世界與虛擬世界。傳感器設備作為物聯網的重要組成部分，識別、獲取真實世界中對促進學習活動開展起著重要作用的信息，經過數字化處理后直接為學習者所采用。互聯網和多媒體技術的應用，主要表現在虛擬學習環境和數字化學習資源的構建，學習者通過個性化學習環境獲得學習主題相關的資源，避免了在海量的網上資源中迷航，提高學習效率，并有效支持協作學習活動的開展。

當前，支持學校開展科學探究活動的學習環境主要有兩類：一是基于學校課堂內/外的“現實世界”。二是基于網絡/多媒體的“虛擬世界”。在圖1所示的“學習環境一學習模式”坐標系中。傳統的課堂教學活動、傳統的研究性學習活動分別位于A、D兩個象限之中；基于信息技術的教學演示活動位于B象限：基于信息技術的研究性學習活動則位于c象限。其中包括網絡探究（WebQuest）、網絡探究科學環境（Web-basedInquiry Science Environment，簡稱WISE）、信息問題解決模式（BIG6）等典型的研究性學習模式。

圖中虛線勾畫出的橢圓是“虛實融合環境中的研究性學習”活動，它將虛擬環境與現實環境有機地結合起來，既充分利用虛擬環境中豐富的網絡信息資源、認知與交互工具來開展研究性學習活動，又將學習活動置于現實環境中的真實情景，使得學習任務更具真實性與挑戰性，更加激發學習者的動機與興趣。

（二）虛實融合環境的特征

一般說來，本文所討論的虛實融合的學習環境具有以下特征：（1）基于傳感設備與互聯網技術的支持，實現真實學習環境與虛擬學習環境的有機結合；（2）通過虛擬環境向學習者提供真實環境中難以獲取的數據，將基于校內的正式學習活動與基于社會的非正式學習活動有機結合；（3）支持現實環境中的問題解決型教學活動，借助虛擬化的工具和手段開展科學探究。通過協作與互動解決現實世界中的真實問題：（4）通過傳感器和網絡實時獲取和傳遞現實環境中的數據，擁有虛擬環境中海量的數字化學習資源，有利于開展跨時空的自主學習：（5）參與者能夠最大限度地參與學習活動并有所收益，參與者既是某一領域的學習者也可能是某一領域的專家。

總之，虛實融合的學習環境結合了真實環境與虛擬環境的優勢，可以彌補二者在培養學習者協作創新與滿足學生真實體驗等方面的不足。使用基于傳感器和通信網絡的物聯網技術為學習者提供真實、同步的科學探究工具與手段，利用互聯網技術編織起巨大的知識網絡，使所有參與者都能從中學到知識。獲得體驗。拓展視野。從而滿足不同層次的學習需求。

基于課堂的“現實”學習環境、基于網絡和多媒體的“虛擬”學習環境，以及“虛實融合”學習環境三者在理論基礎、技術支持等方面均有所不同，但在促進學習者有效學習的根本目標上是一致的，如表2所示。

四、虛實融合學習環境的理論與技術支持

（一）情境認知理論與分布式認知

建構主義理論的四要素（情境、會話、協作、意義建構）奠定了學習環境的理論基礎。建構主義認為，情境在促進學習者意義建構過程中的作用不容忽視，學是與一定的社會文化背景即“情境”相聯系的，學習者在實際情境下進行學習，通過“同化”與“順應”才能達到對新知識意義的建構。會建構主義理論觀點更是認為，學校中的學習應該在一種有意義的情境中發生，它不可能與兒童在“真實世界”中所獲得的知識相分離。因此。學習過程類似于社會交往過程。社會文化氛圍與學習情境對存在于其中的主體有很大的影響，舒適融洽的情境能夠滿足主體的心理需求，促進有意義的交流。

情境認知理論認為，學習者的生活經驗以及在新知識的獲得與應用中利用這一生活經驗對于學習是十分重要的。事實上，情境認知的研究正是試圖通過設置基于工作的、模仿從業者真實活動的學習環境。或借助信息技術設計的逼真、仿真環境和虛擬實境來提高學習的有效性，并保證知識向真實情境的遷移。

雖然。目前現代信息技術工具已經實現了對真實情境的復制和虛擬化，但在滿足學習者的真實感和臨場體驗方面，真實的情境與活動仍然不可替代。因此。在重視基于網絡的虛擬學習環境的同時，也要重視真實環境中的活動、情境與評價，二者相輔相成。

分布式認知是一種認知活動，既是對內部和外部表征的信息加工過程，也是一個包括認知主體和認知環境的學習系統。分布式認知強調認知現象在認知主體和環境間分布的本質，它認為認知分布于學習者個體的大腦內。大腦是一個復雜的動態系統，具有社會性。該理論把人的學習過程與大腦的自然學習過程類比，強調要設計合適的學習環境以使人類學習過程與大腦的自然學習過程相一致。隨著信息技術的發展，基于計算機和網絡的學習環境正在分布式認知學習中扮演著愈來愈重要的角色。

在分布式認知的相關理論中，制品（artifact）被理解為支持分布式學習的設備或學習技術，學習者與制品的交互過程促進了有效學習，人與制品構成了動態的學習環境系統，這是一個復雜的分布式學習系統。分布式學習環境中的“制品”被認為帶有認知能力，例如，智能教學系統中的智能被認為擁有類似于專家的“智力”，當學習者帶著大腦中的知識參與到分布式的學習環境中，將與“制品”產生交互。為了促進學習者知識體系的完善與提升，就必須科學設計和正確使用“制品”，使之與學習者的大腦知識互補。從而有效提升學習效率。

（二）關聯主義學習觀與物聯網技術

加拿大學者喬治·西門斯（George Siemens）于2005年提出一種有別于傳統學習理論的數字化時代的學習觀，即關聯主義（connectivism）的學習觀。其基本原理包括：學習與知識建立于各種觀點之上：學習是一種將不同專業節點或信息源連接起來的過程：學習可能存在于非人的工具設施中；學習的能力比當前知識的掌握更重要：為促進持續學習，需要培養與保持各種連接；發現不同領域、理念與概念之間聯系的能力至關重要：知識的流通是所有關聯主義學習活動的目的。該學習觀認為。數字化時代的學習建立在與信息節點保持高度連通的基礎上，知道“從哪里尋找答案”比知道“答案是什么”更加重要。根據關聯主義的觀點，在學習環境的構建與應用中，應當更加注重個體知識的有效管理，支持快速獲取信息、加工信息。例如。在相關的研究中所提出的關注信息節點的聚合、打造嵌入型的學習場域、注重個人知識管理以及延展社會網絡等等。

物聯網（The Internet of Things。IOT）近年來互聯網技術與應用的拓展與延伸，國際電信聯盟（1TU）2005年的報告認為，物聯網主要解決物品到物品（Thing to Thing，T2T1、人到物品（Human to Thing，H2T）、人到人（Human to Human，H2H）之間的互連。t23r2008年，歐洲信息社會與媒體委員會的報告《2020年的物聯網：未來之路》中，將物聯網定義為：由一些“具有身份標識與虛擬的個性化特征，可以利用智能化接口在智能空間進行相關操作，并可以與社會的、環境的、用戶的上下文相互連接并進行有效溝通”的物體所構成的網絡。鑒于此，將物聯網技術應用于學習環境建設，應當是以傳感器為基礎元件，實時采集現實環境中人們難以直接獲得的、與學習活動相關的數據并進行可視化，與基于網絡和多媒體的虛擬學習環境中大量的社群節點進行無縫的關聯（連接），進而構建起一個高度連通的、有效支持協作學習活動的龐大的學習環境。

物聯網體系通常由圖2所示的感知層、網絡層和應用層三部分構成。在這里。感知層是基礎，通過無線射頻識別（RFID）標簽或各類傳感器。實時采集現實環境或真實物體的相關信息，實現物物相連，感應器將其與網絡接口連接；在網絡層，云計算平臺實現數據信息的最大范圍共享，并進行信息加工與處理，最后在應用層使用并推廣；在應用層，就學習環境的應用而言，可以進行針對特定主題的探究學習，與異地學習者開展協作式學習，在虛擬仿真平臺上編程并對實體機器人進行運行調試。進行數字化科學實驗等等。

在基于物聯網技術的虛實融合學習環境中，包含有各種類型的信息節點，例如，參與者個體所代表的專業知識庫，虛擬網絡空間的資源庫，以及傳感設備提供的信息數據庫等等。應當在關聯主義學習觀的指導下，合理利用這些資源節點構建符合“數字化一物物相連”特點的有效學習環境。

基于關聯主義學習觀的虛實融合的學習環境，可以支持學習者快速獲取學習資源，管理個人知識空間，提高學習效率，在加強與拓展知識節點的同時。提高協作解決實際問題的能力和多視角的探究能力。基于關聯主義學習觀的視角，虛實融合的學習環境既繼承了傳統學習環境的關鍵要素，又豐富和發展了其結構與內涵。

五、虛實融合學習環境的應用實例

近年來，隨著現代信息技術與現代教學理念的發展，國內外先后出現了一些典型的虛實融合學習環境實例。臺北市的校園數字氣象站就是一個較早將傳感設備應用于中小學氣象數據觀測和教學活動的典型例子，其他的例子還有：東北師范大學的基于概念構圖的網絡協作學習環境、香港培正中學的e一小區協作學習環境、臺灣科技大學研究團隊圍繞科學探究主題構建的情境感知泛在學習環境、美國面向科學教育的可視化協作學習環境（covis）等等。可見，虛實融合的數字化學習環境的研究已逐步從理論走向實踐，在各種新型的信息技術硬、軟件的支持下，其內涵與結構將更加豐富和多樣。

（一）校園環境信息觀測與研究性學習

“基于社區/校園的環境信息監測系統及其教育應用”是我們承擔的一項浙江省公益性技術應用項目。校園環境信息觀測系統（Campus Environment Information System。以下簡稱CEIS）是其中的主要成果之一。

CEIS系統將單純的環境數據的觀察與應用進行拓展，利用物聯網技術，建立一個虛實融合的，集硬/軟件、環境信息服務、環境知識普及、在線協作探究為一體的區域環境觀測與環境教育信息化平臺。

CEIS系統的總體構成如圖3所示。整個系統由室外采集器、網絡數據庫、信息門戶構成，學習者既可利用在線工具開展探究學習。也可通過移動設備查詢實時數據開展活動。其中，室外采集器（如圖4左圖所示）由太陽能供電、分布式傳感器網絡感知和無線數據傳輸三個部分組成，可以實時或定時采集本區域的各類環境數據并上傳到遠程服務器中，包括氣象要素（溫度、濕度、風速、風向、雨量、氣壓和總輻射）、環境噪聲、空氣質量（二氧化碳、臭氧、有毒有害氣體和粉塵顆粒物）等12個環境要素。此外，本系統具有較好的擴展性，可以根據需要增減傳感器的類型和數量。信息門戶網站（如圖4右圖所示）向用戶提供環境要素的實時數據信息以及相關的學習資源，如科普知識，供學習者在線開展科學探究。

CEIS系統將虛擬環境（包含了在線的信息資源、在線協作學習工具）與真實的校園環境（包含了真實的校園、基于真實情景的環境數據）有機融合，學習者既可以基于真實的環境問題，在真實的世界中，通過真實的評價反饋開展研究性學習。又能夠充分利用虛擬的在線學習平臺及網絡工具，跨越時空界限，進行無障礙的交流與協作。在學校環境教育領域，可以較好地解決傳統的課堂教學中的難點，通過該系統采集難以直接從真實情景中獲取的環境信息，開展跨校間的分布式協作學習，在學習活動過程中逐步積累相關數據和優秀案例，促進學習者知識的吸收與內化，以及科學探究能力的提升。在這里，我們以面向小學3-6年級的環境教育為例，列出利用CEIS系統開展科學探究的活動設計方案如表3所示。

（二）GLOBE全球性學習與觀察

“有益于環境的全球性學習與觀察”（Global Learning andObservations to Benefit the Environment，簡稱GLOBE）是美國副總統戈爾在1994年世界地球日發起的一個國際性的環境教育遠程合作項目。截至到目前，已有112個國家參與到GLOBE項目中，包含分布在2.4萬個學校中的約5.8萬個受過GLOBE項目訓練的教師。此外，通過在線參與全球性的科學探究項目，150萬的學生貢獻并分享了多達2300萬的數據。GLOBE項目通過GLOBE學校網絡將學生、教師以及科學家聯系在一起，同時，鼓勵家長、科學家以及參與過GLOBE項目的校友支持學生開展活動。

2006年，我國的首都師大團隊參與了GLOBE項目中的“夜晚觀星”（GLOBE at Night）子項目。該子項目要求在全球范圍內對星空的清晰度進行觀察，通過收集的數據來評估夜晚照明對星空的污染程度。分布在全球各地的參與者在網站平臺上根據學習指導，下載活動信息手冊。選擇觀測周期內的一個時間。觀察記錄當地的信息數據，與參與者通過網絡工具匯報、共享觀測情況。最后通過郵件收到組織者對此次活觀測活動的總結報告。

隨著信息技術的發展，GLOBE項目也在不斷地完善發展。如圖5右所示。利用谷歌地球。篩選科學探究中所需的數據類別，如大氣、地質、水文等，選取州、學校所在的地理位置，即可下載獲取這些開放共享的數據資源。

GLOBE項目在社會各界人士的支持下，構建了一個全球范圍的、開展科學探究活動的“虛實融合”學習環境，具有如下特征：（1）提供網絡平臺開展分布式學習活動，同時，使用物聯傳感設備獲取、加工、共享真實情境的數據信息；（2）為學習者構建豐富的人際關系網絡，如教師、參與者、科學家、伙伴等，學習者可以隨時與這些擁有豐富信息資源的知識節點溝通交流。獲取指導：（3）在全球范圍內開展基于現實生活主題的探究活動，提供輔助認知的技術工具，如將獲得數據信息實時生成圖表（需要項目參與者身份），從而激發學習者的動機。促進有效學習：（4）使用“實踐檢驗法”來評價學習效果。學習者的成果轉化為真實問題的解決方案，其學習結果可直接在現實中得到檢驗。

（三）虛實融合的機器人教育

所謂機器人教育通常是指學習機器人的基本知識與基本技能，或利用教育機器人優化教育教學效果的理論與實踐，這是人工智能技術在教育領域中的應用，是信息技術教育的一個領域，近年來已成為培養學生編程能力、創新技能的重要載體。由于傳統的機器人教育大都基于實體機器人開展教學與實踐活動，設備成本比較高，加之地區之間在經濟和師資水平等方面的差異，難以大面積推廣，在較大程度上制約了機器人教育活動的開展。

虛擬機器人的出現不僅解決實體機器人教育存在的一些問題。而且已有研究發現，在信息技術課程中利用虛擬機器人教學起到一舉兩得的作用，使學生不僅學習了程序設計的基本知識，也學習了機器人相關的知識，同時利用虛擬機器人與程序設計教學，在一定程度上提高了學生學習程序設計的興趣和動力。以機器人足球比賽為例，它融合了實時視覺系統、機器人控制、無線通訊、多機器人控制等多個領域的技術，是一個有趣且復雜的人工智能研究領域。然而，真實的足球機器人比賽所需的硬件設備比較昂貴。為了降低研究機器人足球比賽相關領域的成本，一方面，人們開發了虛擬的足球機器人仿真平臺（如圖6左圖所示），能夠完全模擬實際足球機器人和比賽場地的尺寸、比例關系，調節摩擦、反彈、線性阻尼、能量消耗等物理參數。能夠使仿真平臺具有很高的仿真度。隨著機器人足球的迅猛發展，虛擬機器人足球比賽已成為一項獨立的、參加人數最多的機器人足球比賽類別。

近年來，將虛擬機器人和實體機器人結合而成的“虛實融合”機器人的教學環境，正在受到人們的重視，在學校的機器人教育中具有十分廣闊的前景。例如，微軟的機器人平臺M-icrosoft Robotics Studio能以多種方式遠程控制實體機器人，還可以利用PC通過電纜或者無線傳輸（藍牙，wifi，ZigBee）等。

虛擬的機器人教育仿真平臺與實體機器人的結合，有利于構建一個功能相對完善的虛實融合的機器人教學環境。在實踐教學中，可借助上述環境采用“虛擬一實體一創新”的教學策略，即第一階段開展以虛擬機器人為載體的程序設計教學；第二階段結合實體機器人，進行設計、編程、調試等步驟，完善實體的運作，培養學生的動手能力、解決問題的能力；第三階段，學生制作自己的創新機器人作品，多角度地培養學生的分析問題、解決問題的能力，同時增加學生的動手能力和團結合作能力。