虚拟实验对初中生实验探究能力影响的研究

摘要

义务教育《物理课程标准》(2011年版)明确指出要培养学生具有较高的实验探究能力和基本的科学素养,让学生在实验探究过程中培养探究能力,发现真理。传统的中学物理实验模式因受到场地、时间、设备限制的影响,学生在操作过程中,很难实现每个人都能参与,制约了学生实践能力和创新能力的培养。新标准指出“提倡教学方式多样化,注重科学探究”。从教育改革的方向看,多媒体教学是现代教育技术的发展趋势,基于计算机的虚拟实验在教育中将会占据一定的地位。相比传统实验教学模式,虚拟实验缓解了由于实验经费不足,导致的实验器材不够的现状,避免真实操作所带来的危险,彻底打破了空间、时间和设备条件的限制,同时可以加强学生自主实验创新能力的培养。 本文以初中生实验探究能力培养的理论为指导,研究了虚拟实验对初中生实验探究能力的影响。本文所做的主要工作有:(1)介绍了新标准对实验探究能力的重视,结合虚拟实验的优越性,决定在物理教学中增设虚拟实验,并研究其对学生实验探究能力的影响;(2)分析国内外对实验探究能力和虚拟实验的相关研究,为本文的研究和教学设计提供参考和理论支持;(3)选取教学条件一般、实验器材不完善的一所中学,以八年级两个平行班的学生为研究对象,分别采用虚拟实验辅助演示实验和演示实验两种教学方式进行物理实验教学。一个学期后,采用动手探究任务和纸笔测试对学生的实验探究能力进行评价,利用SPSS统计分析软件对探究性试题的得分情况进行独立样本T检验,检查两个样本是否具有显著性差异,从而得出虚拟实验辅助实验教学对初中生实验探究能力有何种影响。本研究为虚拟实验在教育中的应用提供借鉴。

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第一章 绪 论

1.1 选题的背景及意义

1.2 相关研究综述

1.3 研究的内容与方法

1.4 本文的组织结构

第二章 相关概念

2.1 虚拟现实

2.2 虚拟实验

2.3 探究

2.4 科学探究

2.5 实验探究能力

第三章 培养学生实验探究能力的理论基础

3.1 布鲁纳的发现学习理论

3.2 罗杰斯的人本主义学习理论

3.3 建构主义学习观

第四章 虚拟实验辅助物理实验教学的设计及实施

4.1 虚拟实验辅助实验教学的实施

4.2 虚拟实验辅助实验教学的教学模式设计

4.3 教学前期设计

4.4 案例设计一：探究凸透镜成像的规律

4.5 案例设计二：测量物体的密度

第五章 虚拟实验对初中生实验探究能力影响的评价

5.1 矿石密度测定结果分析

5.2 虚拟实验在物理实验教学中的应用效果评价

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 本论文研究的不足

6.3 研究与展望

注释

参考文献

附录

致谢