中学物理电磁学问题设计研究毕业设计论文.doc
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1、中学物理电磁学问题设计研究摘要加强对学生的问题意识、创造性思维以及问题解决能力的培养,是新课程改革的重要目标之一。问题是培养学习者认知发展和高级思维技能的基础,对于教学有着至关重要的作用。而对整个教学过程来说,各个教学环节需要不同复杂程度的问题来支撑和引导,尤其对分层教学来说更是如此。因此,教师需要的不止是一个单独的问题,更是知识和方法要求有层次区分的一系列问题,本研究将其称为“问题系统”。针对问题和问题系统的设计方法,教学设计以及物理教学论领域的专家已经做出了一定的研究成果,但多是宏观策略和原则指导,不足以为一线物理教师的具体操作提供帮助。以学习活动为中心的教学设计理论,提出了知识推理路径问
2、题设计方法,尝试为教师提供一种可操作的问题设计技术,但仍有待完善。本文在现有研究成果的基础上,针对中学物理电磁学探索出知识关联图问题设计的操作技术。并通过问卷调查以及缺陷分析的方法进一步完善和改进这种问题设计技术。从设计单个问题到设计一个问题系统,本研究进一步发展和提升了物理问题设计的技术水平。本研究主要包括以下三部分内容:(1)物理学科知识关联图的绘制规范和问题设计的操作细节。该部分对物理学科知识关联图的应用功能、构成成分、绘制步骤以及完备性检验方法做了详细说明,并阐述了其相对知识推理路径的继承与创新。同时,在借鉴知识推理路径问题设计方法的基础上,进一步完善针对知识关联图的ADM操作方法。(
3、2)中学物理电磁学问题系统设计方法。针对物理电磁学部分的知识内容,运用知识关联图问题设计方法设计一系列问题,并在此基础上总结出问题系统的构建方法。(3)问题系统设计成果的问卷调查与归因。通过问卷调查,分析所设计的问题及问题系统存在的缺陷与不足,根据分析及归因的结果进一步改进和完善问题设计技术。关键词:问题设计,问题系统,物理电磁学,知识关联图A Study on Problem Design of Physics Electromagnetism in Middle SchoolABSTRACTEnhancing the students problem awareness, creative
4、 thinking and problem solving abilities is one of the most important goals of the New Curriculum Reform. As the foundation to train learners cognitive development and advanced thinking skills, problem has a vital role for instruction. And for the whole teaching process, problems on different levels
5、are needed in various teaching link, especially for the hierarchical teaching. What teachers need is more than just a single problem, but a series of problems which can be distinguished according to the knowledge and methods required. We call them the “problem system”.Experts in fields of Instructio
6、nal Design and Physical Pedagogy have made some achievements on the methods to design a problem and problem system. But most of them are macroscopic principles which cant help the Physics teachers directly and specifically. In the study of Learning Activity-Centered Instructional Design, a method to
7、 design a problem using Knowledge Ratiocination Routes was explored. It is a operational problem design technology but still needs to be improved.In this paper, on the basis of existing research results, the problem design technology using Knowledge Relating Network has been explored and applied in
8、Physics Electromagnetism of middle school. The author also validates this technology through questionnaire and limitation-analysis and further improves it. Designing a problem system instead of a single problem, this research develops and improves the technical level of Physics problem design. The r
9、esearch is composed of the following three parts:(1) Mapping rules of Knowledge Relating Network and operation details of Physics problem design. In this part, the author elaborates the function, components, mapping steps, self-consistency verification of the Knowledge Relating Network and its relat
10、ionships with and differences from the Knowledge Ratiocination Routes. And the ADM operation method on Knowledge Relating Network is improved using Knowledge Ratiocination Routes Problem Design Method for reference.(2) Problem system design method for Physics Electromagnetism in middle school. Desig
11、n a series of problems on Physics Electromagnetism with the Knowledge Relating Network Problem Design Method. And then sums up the method to construct a problem system.(3) The questionnaire-based survey and attribution on the fruit of problem system design. Analyze the limitation of the problems and
12、 problem systems which are designed in this paper, and further improve the perfect the problem design technology in the light of the analysis results.KEY WORDS:Problem Design, Problem System, Physics Electromagnetism, Knowledge Relating Network III目录中学物理电磁学问题设计研究I摘要IA Study on Problem Design of Phys
13、ics Electromagnetism in Middle SchoolII目录1正文图表目录1附录图表目录31 绪论11.1 研究背景11.2 相关研究综述21.2.1 问题设计的相关研究21.2.2 物理电磁学的相关研究41.2.3 研究现状分析总结51.3 研究意义61.3.1 理论意义61.3.2 实践意义72 研究的整体设计72.1 关键词界定72.1.1 “问题”的界定72.1.2 问题系统92.2 研究目标与内容92.2.1 研究目标92.2.2 研究内容92.3 研究过程设计103 知识关联图问题设计技术113.1 知识关联图介绍113.1.1 知识关联图及其功能113.1.
14、2 知识关联图的构成成分123.1.3 知识关联图的绘制方法133.1.4 知识关联图与知识推理路径的联系与区别183.1.5 知识关联图介绍小结183.2 运用知识关联图进行问题设计193.2.1 绘制知识网络图193.2.2 选择问题原型203.2.3 ADM操作213.3 小结234 中学物理电磁学问题系统设计234.1 问题系统设计方法概述234.2 问题系统设计举例244.2.1 绘制知识网络图244.2.2 选择问题原型并绘制知识关联图254.2.3 针对知识关联图进行ADM操作设计新题264.2.4 分析问题知识结构,构建问题系统384.3 中学物理电磁学问题系统设计技巧425
15、问卷调查分析与归因435.1 单个问题的调查结果统计与分析435.1.1 科学性缺陷分析和归因455.1.2 教学性缺陷分析和归因455.2 问题系统的调查结果统计与分析465.3 分析与总结486 后续研究与展望486.1 与课堂教学相结合,深入问题设计技术的研究486.2 探索问题设计技术的自动化实现48参考文献49附录51附录1 高中物理电磁学问题设计调查访谈提纲51附录2 高中物理电磁学问题系统缺陷分析问卷53致谢6061正文图表目录表 1 面向各科课程的教学问题设计模板3表 2 新题知识结构分析表38表 3 单个问题的调查结果统计表43图 1 研究流程图11图 2 知识关联图构成成分
16、13图 313图 4 知识关联图绘制举例步骤一14图 5 知识关联图绘制举例步骤二14图 6 知识关联图绘制举例步骤三14图 7 知识关联图绘制举例步骤四14图 8 知识关联图绘制举例步骤五15图 9 知识关联图绘制举例步骤六15图 10 知识关联图绘制举例步骤八17图 11 知识关联图删除操作举例22图 12 问题系统设计举例知识网络图24图 13 问题原型题目中图25图 14 问题原型知识关联图25图 15 新题1题目中图126图 16 新题1题目中图226图 17 新题1知识关联图27图 18 新题2题目中图127图 19 新题2题目中图227图 20 新题2知识关联图28图 21 新题
17、3题目中图128图 22 新题3题目中图228图 23 新题3知识关联图29图 24 新题4题目中图29图 25 新题4知识关联图30图 26 新题5题目中图30图 27 新题5知识关联图31图 28 新题6题目中图31图 29 新题6知识关联图32图 30 新题7题目中图32图 31 新题7知识关联图33图 32 新题8题目中图33图 33 新题8知识关联图34图 34 新题9题目中图35图 35 新题9知识关联图35图 36 新题10题目中图36图 37 新题10知识关联图36图 38 新题11题目中图37图 39 新题11知识关联图37图 40 问题系统问卷统计结果图47附录图表目录图
18、1 题1-1图154图 2 题1-1图254图 3 题1-2图54图 4 题1-3图55图 5 题1-4图55图 6 题1-5图55图 7 题1-6图56图 8 题1-7图56图 9 题2-1图56图 10题2-2图57图 11题2-3图57图 12题2-4图57图 13题2-5图57图 14题2-6图57图 15题2-7图58图 16题2-8图581 绪论1.1 研究背景随着21世纪经济时代的到来,培养学生的问题意识、创造性思维以及问题解决的能力逐渐成为备受关注的课程目标,一系列的课程改革正是在这样的时代背景下轰轰烈烈地展开。而问题是培养学习者认知发展和高级思维技能的基础。现代心理学认为,一
19、切思维都是从问题开始的。.朱德全.问题系统教学设计探究数学处方教学设计原理归结D,重庆:西南师范大学,2002:3.因此,一个好的问题对于教学有着至关重要的作用。物理学科的新课程改革强调关注学生的学习过程,注重分析、解决物理问题的思路。阎金铎主编,郑军 余国祥著物理课程论,广西教育出版社 1996 年 12 月第 1版这一目标的实现更是离不开一个好的物理问题。从课堂练习、课后巩固到单元复习等等各个教学环节,都需要教学问题的支撑和引导。而针对一个特定知识单元内容的教学来说,各个环节需要的问题是不同的,问题所训练或考查的知识点的复杂度和难度都应该有所不同,尤其对分层教学来说更是如此。因此,教师需要
20、的不止是一个单独的问题,更是知识和方法要求有层次区分和不同侧重的一系列问题,在此笔者称其为“问题系统”。这一问题系统,不仅能够与教学的各个环节相吻合,还应该能够帮助教师开展个别化教学以及分层教学等。那么如何设计一个问题?如何设计一系列问题从而构造一个满足教学需求的问题系统?教学设计以及物理教学论领域的专家对此已经有了一定的探讨,如问题教学的设计与实施、问题解决能力的培养、问题设计的原则、问题的分类和各类型问题设计思路等,这些研究成果为问题设计提供了有力的宏观指导和方向指引。但到底如何通过一步步操作设计出满足自己教学需要的问题呢?上述研究还不能为一线物理教师提供一个很好的答案。以学习活动为中心的
21、教学设计理论,提出了一套从目标知识点出发设计物理问题的知识推理路径问题设计方法,一定程度上突破了上述研究的局限,尝试为教师提供一种可操作的技术方法,但仍然有待完善。本文正是在现有研究成果的基础上,试图进一步改进和发展物理问题设计技术。为保证研究的准确性,笔者选择以中学物理课程中的重点内容之一电磁学知识内容为载体,研究中学物理电磁学问题及问题系统的设计方法。1.2 相关研究综述1.2.1 问题设计的相关研究培养学生解决问题的能力是一个重要的课程目标,而问题是培养学生高阶思维技能的关键。目前问题的重要性得到国内外研究学者的普遍认可,如有学者认为“问题有助于摆脱思维定势、问题促使思维进入后反省状态、
22、问题的解决带来成功的体验、问题可促使顿悟的产生” 陶英江.基于问题的物理教学的研究D.兰州:西北师范大学,2006:26-27.等等。而对问题设计的关注也逐渐出现在国内外各个研究领域。1.2.1.1 国外相关研究目前国外对问题设计并没有专门深入的研究,而对问题的关注主要体现在基于问题的学习模式(PBL)以及问题解决研究领域。基于问题的学习模式最早应用于医学教育领域,现在已经越来越多地被其他领域所采用,如电子工程教育及中小学教育等。目前该领域的研究主要集中在PBL教学模式的应用研究 David O Neville, David W Britt. A Problem-Based Learning
23、Approach to Integrating Foreign Language Into EngineeringJ.Foreign Language Annals, 2007, 40( 2): 226-241.,包括教学策略、教学方法以及PBL教学模式的有效性研究 Dunlop. J. C. Problem-based learning and self-efficacy: How a capstone experience prepares students for a profession. Educational Technology, Research and Development
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