高中物理課題研究開題報告範文

一、課題提出的背景

傳統教學注重將科學的知識體系系統地傳輸到學生的頭腦中，學生大多數時間都用來記憶這些事實，當面臨一個新的問題情境時，卻往往束手無策，不知如何解決。這樣的教育遠遠落後於時代的要求，不能滿足社會對人才的要求。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(XX-2020年)》指出“堅持以人為本、全面實施素質教育是教育改革發展的戰略主題”，戰略主題的重點是“面向全體學生、促進學生全面發展，着力提高學生服務國家服務人民的社會責任感、勇於探索的創新精神和善於解決問題的實踐能力。”

作為一種學校教學模式，基於問題解決的學習在20世紀50年代中期就開始出現在美國醫學教育中，但它的正式提出是在1980年美國數學教師協會的《關於行動的議程》一文中，議程強調“問題解決必須處於學校數學教學的中心”，並給出了一些以問題解決為中心的課程和許多具體實施建議。新加坡國小數學教學大綱突出強調問題解決的作用，明確指出“通過數學問題解決發展他們的數學思維和推理技能”。日本中國小教學中已基本形成了比較穩定的問題解決學習模式，通過問題解決，學習歷史、地理、國語和各種理科知識，從教材的開發和編制都服從於學生問題解決的實際情況。在我國，從孔子的啟發式教學中可以看出問題教學的影子。到了近代，陶行知受杜威的影響，大力提倡生活教育，在我國形成了一定的影響。儘管實踐中已經存在着問題解決教學的思想，但明確提出問題解決教學卻是在20世紀90年代初。目前，我國開始注重對問題解決學習的研究，從理論到實踐都有可喜的發展。理論上，在基於問題解決的學習的機制、條件、途徑、模式等方面都有較深入的研究。實踐上，廣大教師開始將基於問題解決的學習理論自覺地用於課堂教學中，發表了一系列的研究文章。但是總的來説，我國的研究基礎比較薄弱，研究水平與國外相比有明顯的差距，主要表現為：基於問題解決的學習主要處於理論研究階段，研究成果主要是引進的國外的理論，沒有本土化，缺乏自己的理論體系;針對學科問題解決的研究不均衡。數學學科研究較多，例如，在數學問題的表徵、數學解題策略、數學解題能力的心理結構、數學解題的遷移、數學解題中的元認知因素等方面，我國學者都有着不同程度的探究和成果。

理科中針對物理學科的研究則非常少;國內目前問題解決研究成果和學科教學實踐之間的脱節仍非常明顯，有些各行其是，理論研究和實踐操作之間仍然是“兩張皮”。因此，本課題組試圖通過研究，尋求適合高中物理課堂問題解決的教學模式，並利用身處教學一線的條件進行嘗試，為打造高效課堂和改革物理教學做出自己的貢獻。

二、課題核心概念的界定

(一)問題

格式塔心理學家卡爾·登克爾在1945年提供的問題定義至今仍然可以採用，他説：“當一個有機體有個目標，但又不知道如何達到目標時，就產生了問題。”這個定義包含了如下三個要點。第一，實驗者設定的實驗任務，對於一個特定的被試不一定是個問題。實驗任務是否構成問題，依賴於被試的知識及使用相關知識的能力。第二，如果一個人改變了目標，該問題就不再存在，或者不用解決。第三，只有當這個人辨別出他的目標與他所處情境的差異時，才真正形成問題。可見，“問題”是一種相對存在，問題有目標指向性。從現代認知心理學的觀點來理解，問題不是發問或提問，而是指存在着至少一種目標，然而卻尚未找到達成目標的途徑這樣一種心理狀態。[1]

那麼，什麼是物理教學中的“問題”呢?我們認為能夠激起學生的探究慾望，並能夠使學生主動地建構新知識，運用已有的知識，通過邏輯思維、形象思維、靈感思維等或通過設計實踐活動探索完成的任務就是問題。

(二)問題解決

問題解決是一系列的有目的指向性的認知操作活動過程。這是認知心理學家公認的問題解決定義。該定義包括三點：一是問題解決具有目的指向性，前面在界定問題時已説明了這一點;二是問題解決是一系列的操作，問一個成人“1+1=?”，他立即就能説出來，這算不上問題解決;三是這種操作必須是認知操作，也就是説問題解決本質上是一種思維活動。[2]

因此，本研究中的問題解決是指：學生有一定的知識基礎，有可能解決，但又必須通過有目的的心理努力和認知操作才能完成。

(三)問題解決教學模式

問題解決教學模式是問題解決在教學中的具體應用，“如杜威的問題解決教學模式：疑難的情境-確定問題-提出假設-推理-驗證;當代美國的問題解決教學模式：選擇問題-明確問題-尋找線索-解決問題;巴班斯基的問題解決教學模式：創設問題情境-組織集體討論-證實結論-提出問題作業。”[3]問題解決教學模式增強了教師教學實踐的可操作性。 “中國心理學界在研究各種觀點之後一般傾向於把解決問題的通用思維過程分為發現問題、明確問題、提出假設和檢驗假設四個階段。”[4]發現問題的能力是個體思維發展水平的重要標誌，能否發現問題取決於主體活動的積極性、主體的求知慾望和主體的知識經驗。明確問題是認清問題的關鍵，要分析問題的要求和條件，找出它們之間的聯繫和關係，把握問題的實質，確定解決問題的方向。提出假設就是提出解決問題的可能途徑、方法和策略，是具有創造性的階段，也是解決問題的關鍵步驟。檢驗假設的方法可以通過實踐直接檢驗，也可以通過推論來間接檢驗。

我們將堅持以生為本，參考國內外的相關模式，構建和實踐新課程背景下的高中物理問題解決課堂教學模式，培養學生問題意識和問題能力，促進物理思維教學。

三、課題研究的理論支撐

元認知理論、建構主義理論、多元智能理論為物理問題解決教學提供了理論支撐，並滲透到教學的全過程。

(一)元認知理論

元認知最初是美國心理學家弗拉維爾於1976年在《認知發展》一書中提出的。弗拉維爾指出，元認知通常被廣泛地定義為任何以認知過程與結果為對象的知識，或是任何調節認知過程的認知活動。也就是説，元認知是以自身的認知操作的各個方面為對象，並對自身的認知操作進行監視、控制與調節。元認知的本意就是對認知的認知。一般認為，元認知包括元認知知識、元認知體驗和元認知監控。

問題解決過程中許多研究都表明，元認知起着重要作用，表現在解決問題時首先要能夠識別問題、表徵問題、擬出解決方案，這些工作必須依靠元認知的指導作用。其次，對問題解決的進程進行積極的監視、控制和調節，一旦發現進程與目標不符，而又相信自己的進程時，就會對目標進行必要的修改或放棄，以確定新的目標。再次，元認知在問題解決中自始至終存在着內反饋的調節，即通過元認知體驗來調動積極性和探究性。

(二)建構主義理論

建構主義學習理論幫助我們從認識規律和學習過程的角度來認識問題解決對於物理學習的重要作用和意義。建構主義理論認為人的認識本質是主題的“建構”過程，學習作為一種特殊的認識活動，從本質上説，它不是一個被動的接受過程，而是一個主動的建構活動，是學習者在一定的情景下，在教師或學生共同探索、交流下，利用己有知識和經驗以及必要的學習資料，通過意義建構方式建立自己的認識結構。

當兒童能用現有圖式去同化新信息時，處於一種平衡的認知狀態;當現有圖式不能同化新信息時，平衡即被破壞，通過修改或創造新圖式的過程尋找新的平衡過程。兒童的認知結構就是通過同化和順應過程逐步建立起來的，在“平衡-不平衡-新的平衡”循環中得到不斷的豐富、提高和發展，這是皮亞傑建構主義的基本觀點。

維果茨基創立的“文化歷史發展理論”則強調認知過程中學習者所處社會文化歷史背景的作用，並在此基礎上深入地研究了“活動”和“社會交往”在人的高級心理機能發展中的重要作用。維果茨基認為“意識”問題的研究是心理科學頭等重要的基本問題。他的“最近發展區”的概念表明，兒童是在擺脱日常概念和成人概念的“張力”中學習科學概念的。如果僅僅將源於成人世界的預成的概念呈現給兒童，那麼他就只能記憶成人有關這一想法所説的一切。兒童的日常概念和科學概念之間的關係不是一種線性發展的關係。取代前概念以及引入科學概念是交織在一起的、彼此影響的，它們發生在兒童從自己早已有的概括和他人早已介紹給自己的概括中產生出自己的想法的過程中。維果茨基因此被認為是社會建構主義者。

布魯納將“意義”、“意義的建構”確立為心理學的中心概念。布魯納的學習理論是豐富的，其主要命題為：學習是一種積極的過程，學習者在該過程中，依靠自己現在和過去的知識建構新的思想和概念。他認為，教師應該努力鼓勵學生自己去探索原理。教師和學生應該進行積極對話。教師的任務是將學習信息轉換為適合學習者目前理解狀態的格式，課程應該以螺旋方式組織。這樣，學生就能依靠他們早已學過的知識進行建構。

以建構主義為指導的物理學習觀、教學觀是對於傳統教育思想的直接否定，即物理學習是一個以已有知識和經驗為基礎的主動的建構過程，並非是一個被動的吸收過程。美國數學課程標準中所提出的“學數學就是做數學(knowing mathematics is doing mathematics)”[5]，啟示我們可以讓學生通過問題解決來學習物理的概念知識與技能性知識，關注學生學的過程，促進學生對知識的意義建構。

(三)多元智能理論

美國哈佛大學教育研究所發展心理學教授霍華德·加德納的多元智能理論包含8種智力因素：數理邏輯能力、言語語言能力、空間視覺能力、身體運動能力、音樂節奏能力、人際關係能力、自知自省能力、自然認知能力。這八種智力因素就像是八根柱子，雖然彼此都是相對獨立的，但卻共同支撐起了“智力”這幢“大房子”。他認為常規教學活動中採納的傳統方法與多元智能理論提出的關於智力發展及本質不相符。該理論提出當今學校偏重數理邏輯智能和言語語言智能的發展，而這兩種智能並不能保證孩子在未來生活中獲得成功，根據加德納的觀點，如果缺乏人際關係智能和自知自省智能，也難以邁向成功。

我們認為學校的教學不僅僅在於傳授學生知識，其他方面的智能對學生的可持續發展必不可少。如在基於問題解決的教學中，學生常常與同伴、教師、周圍的人們進行交流，便提高了溝通能力和解決問題的技能，而學生髮展自知自省智能的機會更是各種各樣，如通過自我評價、對他人提出的挑戰性意見進行反思等。

四、課題研究的目標

1.培養學生的問題意識和問題能力，促進教師的物理思維教學。

2.構建高中物理問題解決課堂教學模式，進行高中物理問題解決課堂教學實踐，促進課題組內教師的專業成長。

五、課題研究的內容及重點

(一)研究內容

1.高中物理課堂教學中學生問題意識和問題能力的研究。

2.高中物理問題解決課堂教學模式的構建研究。

3.高中物理問題解決課堂教學模式的內涵和策略研究。

(二)研究重點

高中物理問題解決課堂教學模式的構建

六、課題研究的方法

(一)文獻研究法

查閲近幾年重要資料和文獻，瞭解問題解決的研究現狀及趨勢，瞭解與問題解決相關的教育學、心理學理論。

(二)行動研究法

結合問題解決理論、新課程標準等，對基於問題解決的物理課堂教學模式進行初步的理論和實踐研究。

(三)經驗總結法

對相關研究的過程進行深入、系統的分析、歸納和提煉，呈現高中物理問題解決課堂教學模式及其他研究成果。

七、課題研究的步驟

本課題擬用一年半的時間進行研究，大致分為三個階段：

(一)準備階段(XX.3~XX.6)

本階段還將歸納整理出國內外問題解決的相關理論成果。本階段擬採用文獻研究法來蒐集和整理資料，並初步探討高中物理教學可資借鑑的相關研究成果。階段負責人：何國泉、朱春華、王晶。

(二)實施階段(XX.7~XX.4)

本階段是論文研究全面展開階段，又可分為以下兩個階段。

.7~8：本階段主要根據問題解決的理論基礎——建構主義的教學理論、人本主義理論等和相關文獻、教學方法、模式、理念，試對物理問題解決課堂教學進行界定，同時論述物理問題解決教學的目標、原則。本階段擬採用文獻研究法、經驗總結法完成上述研究任務。階段負責人：邵金泉、宗紅梅、張梅。

.9~XX.4：本階段根據相關教育學、心理學理論，對物理問題解決教學方式、策略進行研究，並進行實驗嘗試，形成完善的物理問題解決教學理論。本階段擬採用文獻法、經驗總結法、實驗法完成上述研究任務。階段負責人：吳天明、孫德兵、劉永祥。

(三)總結階段(XX.5~XX.8)

本階段主要是對研究進行全面梳理總結，形成最終成果。主要工作有收集分析資料、整理研究成果、撰寫論文和結題報告。本階段主要運用經驗總結法來整理資料。階段負責人：程柱建、黃慧娟。

八、課題研究的預期成果

(一)階段成果

.6 論文：基於問題解決的高中物理思維教學

.9 論文：高中物理課堂教學中問題的來源與設計

.11 論文：問題解決課堂教學模式下學生潛能的開發

.4 案例：部分章節的教學設計

(二)最終成果

.6 論文：芻議高中物理問題解決課堂教學模式

.7 報告：《高中物理問題解決課堂教學模式的研究》結題報告

九、課題研究的條件及保障

(一)成員背景

課題主持人現為如皋市物理學科帶頭人，課題組成員均具有高中級職稱，其中碩士研究生3人，南通市骨幹教師1名，如皋市骨幹教師2名。所有成員教育教學經驗豐富，近年公開發表文章幾十篇，為課題的順利開展提供了人力保證。

(二)研究基礎

課題組所在單位圖書館藏書豐富，並且課題組從XX年3月起已經搜索了大量有關問題解決方面的文章。打造高效課堂是實施物理教育的主陣地，所以本課題除具有研究價值外，還得到了學校的大力支持。

(三)保障條件

研究的內容大多來自於課堂，研究成果又將實踐於課堂，研究和教學的時間均得到充分的保障，研究的費用也可以自行承受。