項目批準文號：
項目類別：北京市教育科學規(guī)劃總體項目
學科分類： 物理學
項目負責人：張雙鵬 首鋼集團有限公司礦業(yè)公司職工子弟學校一級教師
主要成員：劉麗萍、范軍、李云濤、龐亞麗
文本：
1.內容與方法
1. 研究內容
1.明確學生實驗能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀，反思實驗教學中的不足。
首先是學生。通過文獻查閱、理論知識學習、課題組討論等方式，制定了學生實驗能力評價標準。在此基礎上，通過問卷調查、現(xiàn)場觀察、測試題等方式，了解到學生整體實驗能力較低，除了合理選擇實驗設備、規(guī)范使用實驗儀器的能力外，其他方面的實驗能力都比較低下，還發(fā)現(xiàn)學生缺乏誤差分析的意識和能力。另一方面，學生實驗能力水平的數(shù)據(jù)可以為后續(xù)策略實施效果的評估儲備數(shù)據(jù)。
第二是教師層面，站在物理教師的角度貝語網(wǎng)校，反思日常實驗教學中存在的問題，一方面，以往的實驗教學中，老師講課、學生模仿，多為簡單的知識傳遞，學生沒有進行真正的實驗探索，這一方面限制了促進學生實驗能力的發(fā)展；另一方面，實驗能力的提高需要長期的系統(tǒng)指導，缺乏相對科學有效的實驗教學方法。
2. 制定并實施提高學生實驗能力的教學策略
本文通過研究文獻理論，結合學生實驗能力發(fā)展的現(xiàn)狀，針對教學中存在的問題，以錯誤分析為切入點，探索提高學生實驗能力的教學策略，教學策略具體分為教師引導學生進行實驗錯誤分析和學生自主進行實驗錯誤分析，教師引導學生通過發(fā)現(xiàn)錯誤、分析錯誤、總結錯誤分析方法三個教學策略來實現(xiàn)；學生通過使用錯誤分析方法自主進行實驗錯誤分析來實現(xiàn)。
實施發(fā)現(xiàn)錯誤教學策略主要是為了培養(yǎng)學生的錯誤分析意識，讓學生意識到實驗錯誤出現(xiàn)在每個實驗環(huán)節(jié)，并引導學生從減少錯誤的角度進行實驗設計，教學流程為“實驗設計課前診斷—實驗操作課中觀察—課堂上實驗錯誤總結”。
錯誤分析教學策略的實施，主要是為學生提供錯誤分析的機會，讓學生在思考的基礎上有自己的思考和實驗體驗，結合我校一直推行的“問題驅動案例式學習”教學模式，通過課前任務的設計，讓學生有重點、有目的的備課，先通過學生自主學習解決重點難點問題，再通過課堂上的重點突破，實現(xiàn)“操作——優(yōu)化設計的演示與交流”教學過程。
實施總結誤差分析方法的教學策略，主要是為了使學生從具體的實驗中總結出分析誤差的一般方法，并引導學生將其運用到其他實驗中。整理具體的方法，減少誤差——學生總結方法的共性。
學生自主實驗誤差分析教學策略的實施主要是為了讓學生自主地將總結出的誤差分析方法運用到具體的實驗中，教學過程中采用“課前自學設計實驗—完善設計與自主操作—演示與交流”的方法，優(yōu)化設計—注重總結與改進的教學過程。
提高學生的能力需要一系列的訓練，因此整個高中生實驗分為兩個部分，一部分是教師指導學生進行實驗誤差分析，另一部分是學生獨立進行實驗誤差分析。重點總結誤差分析方法，并在每次實驗中將分析方法應用到一到兩個步驟中。
3.通過實驗誤差分析檢驗提高學生實驗能力的效果
通過定性和定量的對比發(fā)現(xiàn)，2017級與2016級學生的實驗能力水平基本相同。以2017級學生為實驗組，2016級學生為對照組。將教學策略應用于實驗組，通過問卷調查、現(xiàn)場觀察和測試題等方式對實驗組進行前測和后測，從定性和定量兩個角度進行評價。分析表明實施該教學策略后，實驗組學生的實驗能力有所提高；然后，將實驗組學生的實驗能力與對照組學生的實驗能力進行比較。分析表明實施該教學策略后，實驗組學生的實驗能力提高速度快于對照組學生，教學效果更佳。
2.研究方法
1.文獻研究方法
通過文獻查閱與研究,梳理出實驗能力測評量表的制定方法、各實驗環(huán)節(jié)的誤差分析方法、以及誤差分析的教學策略,為實踐探索提供理論基礎。
2. 調查方法
在項目進行過程中，我們通過實驗能力測試量表對學生實驗能力現(xiàn)狀進行了調查，并通過對有過教學實踐經(jīng)歷的學生和老師進行訪談，進一步了解學生實驗能力現(xiàn)狀，為項目的順利開展指明方向。
3.行動研究
將實驗性錯誤分析教學策略實施于課堂教學中，采取由點帶面的方式，以一堂課的全過程為案例對每一項教學策略進行分析，反思和改進課堂教學實踐活動中教學設計存在的問題。
2. 結論與對策
在深入分析學生測試和問卷結果的基礎上，結合評價量表以及與學生和教師的訪談，從以下三個方面總結出研究結論與對策。
1. 形成了較為科學的實驗能力評價標準
在設計學生實驗能力評價量表的過程中，課題組提供了我校12位教師的相關數(shù)據(jù)，充分理解了我校學生作為評價主體，較為有效地提供了數(shù)據(jù)，也認同評價標準。市高級物理教師肖偉華認為評價標準比較科學，可以作為學生實驗能力的評價標準，后續(xù)對學生實驗能力的調查結果與評價標準基本一致，這再次說明評價標準是比較有效的，為設計、實施效果評估和研究提供了標準和依據(jù)，提高了教學設計和課堂教學的時效性。
2. 教師物理實驗教學能力得到提升
1、教師可根據(jù)學生實驗能力的現(xiàn)狀，通過發(fā)現(xiàn)錯誤、分析錯誤、總結錯誤分析方法、運用錯誤分析方法等一系列教學實踐，磨練自己的教學設計和課堂教學，在這個過程中，教師不斷熟悉、強化這一策略，并不斷反思，提升了物理實驗教學能力。而且，從實驗錯誤角度提升學生實驗能力的教學策略具有推廣價值。
2.創(chuàng)新教學理念和教學方法，將學生通過誤差分析提高實驗能力的教學方法落實到實踐教學中。
在教學思路上，以錯誤分析引導學生主動思考實驗，自主探索，以學生為中心，以達到實驗目的為目標，學生帶著問題進行實驗操作，檢驗自己的實驗設計是否科學合理，并對每個實驗進行評估，通過錯誤分析對各個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化改進，在這個過程中，學生主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，充分挖掘了學生自主學習的意識，提高了學生的錯誤分析能力。
在教學方式上，將教師的“教”轉化為學生的“學”，充分體現(xiàn)教師的主導作用，在教學中為學生提供寬松、開放的探究氛圍，給予學生“犯錯”和“改錯”的機會。學生可以充分體驗、反思和改進自己的設計方案，然后站在其他同學的角度進行交流和評價，最后站在教師的層面進行總結和改進。通過這種方式，可以構建出更加嚴謹、科學的實驗方案，符合學生的認知規(guī)律，提升實驗教學的有效性。
該教學理念和教學方法可供其他實驗學科教學，甚至非實驗教學借鑒。
3. 學生實驗能力得到提高
1.策略實施前后實驗組實驗能力對比分析
（1）問卷調查
對實驗組學生對同一份問卷的反饋結果進行分析。
在前測與后測的對比中可以發(fā)現(xiàn)，學生的錯誤分析意識在提高，但是實驗能力卻沒有提高，甚至有所減弱。
（2）觀察學生實驗能力
隨機選取實驗組中的同一批人，通過兩次實驗分別進行觀察實驗能力的前測和后測，測試結果采用SPSS的配對樣本t檢驗進行分析，分析結果如下：
檢驗結果：只有“正確使用實驗儀器的能力”的sig值為0.106，大于0.05，而其他能力均小于0.05，說明該策略實施后，體能觀察能力得分得到了明顯的提高。
（3）測試學生的實驗能力
實驗組所有學生完成兩次難度大致相同的測試，利用SPSS進行配對樣本t檢驗分析，分析結果如下：
檢測結果：各能力的sig值均小于0.05，表明該策略實施后與策略實施前相比，體能觀察成績均值有明顯提高，學生的實驗能力有明顯提高。
從以上分析結果可以看出，實施教學策略后，實驗組學生的實驗能力得到了提高。
2.實驗組與對照組比較：
（1）觀察學生實驗能力
通過觀察實驗進行定性分析：在觀察實驗《電源電動勢與內阻的測量》中，實驗組與對照組各239人同時參加資格測試實驗，對實驗操作的評價共計13次，共統(tǒng)計出3107項，實驗組有211項錯誤，對照組有329項錯誤。實驗組比對照組少學一年高中物理的實驗題有哪幾種，但表現(xiàn)仍然優(yōu)于對照組，說明實驗組的實驗操作能力強于對照組。
對同一項觀察實驗的實驗組和對照組的結果進行獨立樣本t檢驗。
檢驗結果：只有“規(guī)范使用實驗儀器的能力”和“準確收集數(shù)據(jù)的能力”對sig的概率值大于0.05，而其他兩個能力的概率值均小于0.05，說明實驗組的實驗能力強于組。
（2）測試學生的實驗能力
對實驗組和對照組測試題2的成績，利用SPSS進行獨立樣本t檢驗高中物理的實驗題有哪幾種，分析結果如下：
檢驗結果：各能力的兩個概率值均小于0.05，說明實驗組的實驗能力強于對照組。
從以上分析結果可以看出，實施教學策略后，實驗組學生的實驗能力提高得比對照組學生更快。
3.教學策略實施后，對師生進行了訪談和調查：