《物理教学中培养学生读图、制图能力的研究》课题
中期研究报告
常州市郑陆实验学校 课题负责人：邵一锋
一．课题研究的背景
义务教育物理课程作为科学教育的组成部分，是以提高全体学生科学素养、促进学生全面发展为主要目标的自然科学基础课程。此阶段的物理课程不仅注重科学知识的传授和技能的训练，而且注重对学生学习兴趣、探究能力、创新意识以及科学态度、科学精神等方面的培养。同时，物理课程也注重与生产、生活实际及时代发展的联系。
从近几年中考来看，物理更加注重对实验探究和信息问题的考察。试题的立意、情景设置新颖，结构独具风格。有的试题整合多个实验探究问题；有的试题文字叙述较长，信息量较大；有的试题背景材料、物理情景与当前的新技术、新科研成果和新科技动态紧密结合。因而考生必须花费较多的时间和精力读懂题目，分析信息，提取有效信息。考生往往被较长的题干所吓倒，得分率很低。这其中有一部分是学生阅读能力、信息处理能力较差造成的。很多老师在教学中更注重文字的阅读、理解、处理，而忽视了“图”的重要作用。
我们小组观察发现，在物理的各个知识体系、各种题型中都配有“图”。“图”是物理教学中信息的重要组成部分，是语言、文字无法替代的表达。新编物理教材的特点之一就是插图的增加。插图作为教材的有机组成部分，与文字密切配合，形象、直观地说明问题，还有不少插图采用了学生喜闻乐见的漫画形式，真可谓图文并茂。最近几年，在对物理试题的分析中我们发现，在实验探究题中有实验装置图、图表或图像等；在信息题中有图形或图像；还有专门的作图题考察学生的作图能力。教师在分析和解答很多没有图的问题时，会绘制模型图或示意图。观察研究发现，很多学生在读图、制图分析时也能够很快的了解题目的考察内容与目标，从而顺利的答题。所以在培养学生阅读能力、处理信息能力的过程中也要有针对性、有计划、有目的的培养学生读图、制图的能力，强调文字与图相互结合，做到有图必用，以图读文，借图释文，提高学生读图、制图能力。
二、课题的核心概念及其界定
图：是一种信息，用来反映客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，是呈现科学情境的重要形式。客观世界中大量地存在、产生和传递着以这些方式表示出来的各种各样的信息。图具有形象、直观、易懂、有趣的特点。在物理课程中图主要包括：光学图、力学图、电学图、电磁联系图、理想模型图等。
读图能力：读图是对信息的收集、处理和分析，是学习物理的重要途径。读图能力属于阅读能力的范畴。阅读能力是个体通过阅读方式进行学习的行为表现，以实现心理任务完成的状态。读图能力是物理基本技能的一种，从图中阅读信息、综合物理信息的技能。包含有观察、收集、记忆、联想、分析等多项能力。
制图能力：制图是对信息的理解与运用，是解决物理问题的重要手段。制图能力属于理解、运用能力的范畴。理解能力是衡量学习效益的重要指标。理解能力有三级水平，低级水平的理解是指知觉水平的理解，就是能辨认和识别对象，知道它“是什么”；中级水平的理解是在知觉水平理解的基础上，对事物的本质与内在联系的揭露，知道它是“怎么样”；高级水平的理解属于间接理解，是指在概念理解的基础上，进一步达到系统化和具体化，重新建立或者调整认知结构，达到知识的融会贯通，并使知识得到广泛的迁移，知道它是“为什么”。制图能力属于高级水平的理解。
思维导图：是有效的思维模式，应用于记忆、学习、思考等的思维“地图”，利于人脑的扩散思维的展开。
三、课题研究的目标
1、在教学过程中，充分利用课本插图、教学挂图、物理实验装置、物理模型、黑板略图、课件、网络等创设情境，培养学生读图、制图的兴趣。
2、物理教师要关注科技的发展，重视图片信息的收集，要引导学生收集有效信息，合作共享，建立和完善物理图片信息资源库。培养学生具有初步的图片收集能力。
3、在教学过程中，充分发挥课本插图的作用，让学生多看图，多分析图，不断培养学生的分析概况能力和综合读图能力。
4、用多图并用的指导和训练，制作图形或图表，拓展学生的思维，不断培养学生的制图能力，并能与他人交流，有自我反思和听取意见的意识，具有初步的信息交流能力。
5、在教学过程中，运用思维导图创新教学模式，培养学生思维能力。
6、通过课题研究，形成培养学生读图、制图能力的方法、步骤、策略和具体措施。建立学生读图、制图的观察评价体系。
四、课题研究的方法
1、调查研究法：围绕研究专题，对活动开展进行观察、座谈、收集、综合、分类，以此概括出具有代表意义的观点和经验。
2、经验总结法：从实践和研究中获取良好的实际效果，并注意总结具有一定的创新意义的经验和理论。
3、行动研究法：在研究过程中认真观察活动现象，仔细分析形成现象的原因，提出假设，通过论证，提炼出有益的经验。
4、个案研究法：有组织、有目的地根据研究目的、对象、内容的不同，采取跟踪、了解、分析和指导等方法。对活动的个别案例进行深入地研究。
五、研究过程与内容
(一)理论学习与问卷调查：
我们课题组成员通过网络、报刊、杂志等途径收集相关的文献资料，精心选择整理后，我们利用每周二的教研活动时间组织大家集中学习。我们先后学习了《中学物理》2014年9月发表的《刍议图像法在物理教学中的应用》、2015年3月发表的《如何提高学困生阅读物理教材能力的研究》、《利用概念图促进概念转变的教学研究》和考试周刊上的《物理概念的内涵与外延及其教学策略》等文章。在统一学习的基础上，组织课题组老师撰写读书心得，获得了许多理论和实践上的指导。
对学生进行问卷调查。（见附件）通过问卷调查，了解到这样一些情况：
1、学生学习物理的现状：虽然小学科学中有一部分物理现象的介绍，但到了初中，物理仍然是一门新的学科，一开始绝大部分学生对学习物理有着很大的兴趣，因为物理不仅可以探索世界的奥秘，在课堂上还有很多有趣的实验。但随着学习的深入，不少学生开始失去兴趣，究其原因就是学生由形象思维到抽象思维的过程中产生困难，导致上课听不太懂，作业也不会做了。
2、学生读图、制图能力情况：通过调查发现，大部分学生对读图、制图不大了解，更不用说是方法了。有可能老师在教学的时候也没有意识到读图、制图能力的重要性，也没有及时总结归纳读图、制图的方法，形成有效的策略。
3、关于教学方法：学生面对物理题目有困难时，需要老师能条理清晰的讲解。根据以往教学中的经验，如果能进行有效的读图、制图的训练，启发学生思维，很多题目就会变得很简单。
（二）收集图片资料：
苏科版物理教材本身包含很多图片。我们课题组首先根据物理的知识体系，分工合作收集书本上的重要图片。这些图片作为记忆知识的一种有效方法，能够比较的直观的记忆和理解课本的相关知识。其次，依据课程标准，通过各种途径收集一些比较重要的作图题题目。
（三）课堂研究：
通过平时的研究课，我们课题组觉得可以分不同课型来研究如何培养学生读图制图的能力。我们物理的课型大概分这样几种：新授课、实验课、习题课、单元复习课、综合复习课。到目前为止，我们课题组对新授课、实验课、习题课和单元复习课进行了一定的研究，研究如下：
1、新授课：
（1）提供情境图来引入课题。这个图可以是图片，也可以是一个短的视频，也可以是书本上的插图。通过图片和视频，一方面可以激发学生学习的兴趣，另一方面可以通过图片理解物理知识，掌握物理的原理。例如：在学习《速度》这一内容时，我播放了苏炳添在亚运会上100米夺冠的视频，增强了学生的民族自豪感。接着，我让画面暂停在9.1秒，引导学生思考，为什么说苏炳添跑的最快？这样就让学生回到了课堂的主题。让学生理解比较快慢的方法可以用相同时间比路程。然后再让画面暂停在所有选手都跑完100米，这时苏炳添所用时间最少。又引出还可以用相同路程比时间的方法来比较快慢。这样学生就可以通过视频定格即图片掌握比较物体运动快慢的方法。
（2）利用图片来完成课堂巩固。在新授课上，往往讲完了一个知识点以后就会有课堂练习，用来检验学生对知识的掌握情况。这时，教师可以出示一些图片来进行巩固训练。如：在学习完长度的测量以后，长度的读数需要有估计值，估计值要估计到分度值得下一位。这时可以出示一些长度测量的图片，来帮助学生如何读数。通过几幅图的练习，学生就可以熟练掌握长度测量的方法。
2、习题课：
（1）读取习题中的情景图。新授课上完以后，为了巩固所学知识，往往要做一些练习来进行巩固。练习上会有一些图片，这些图片往往隐含着一些知识点，首先要思考与我们学过的哪个知识点有关，根据知识点思考为什么会有这样的现象。例如：
（2）文字信息图形化，利用图形建模。这就要求学生学会制图，当学生遇到一些复杂的文字题目时，往往不能思考出解题方法，这时只要根据题目画出过程图，题目就比较直观，迎刃而解。例如：一汽车以20米/秒的速度向一山崖开进，途中鸣了一声笛，2秒钟后听到山崖传来回声，求：当司机听到回声时汽车离山崖有多远？面对此题，我们可以先根据题意画图：画出AB段是汽车行驶的路程，而AC加CB段是声音传播路程，这两段求解出来就可以算出BC的路程。
（3）根据实验数据制作图像。首先，教师要让学生知道如何建立坐标，并科学的对坐标进行分度，引导学生学会根据相关的数据进行描点、成线的方法。教师要让学生学会利用控制条件分析图上都蕴含的物理规律。例如：固体熔化过程的实验中，在记录实验数据以后，在温度和时间的直角坐标系中，描点画图，绘制出晶体和非晶体的熔化过程，并进行对比，从而理解他们的熔化特点。
3、实验课：在设计中完成物理实验。
（1）设计实验装置图。在实验前，我们先要设计实验，很多实验需要设计实验装置图，如在设计电路实验时，需要设计电路图。面对不同的电学实验，教师要根据要求让学生先画好电路图，然后再根据电路图连接实物，进行实验；也可以通过电学实验的APP，设计较复杂或较难观察到现象的实验。这个过程需要循序渐进的进行。
（2）设计实验图表。在实验的时候，会有一些实验现象和实验数据，面对很多的实验数据，我们先要设计一个记录实验数据的表格。设计表格往往时学生的一个难点。在教学时，教师应该从简单的表格开始设计，慢慢的培养学生制作表格的能力。同时要指出设计表格的注意点。接着要能够大胆的让学生自己去设计，只有在一次次的练习中，才会找到设计的方法，才能逐步培养学生设计表格的能力。
(3)根据表格数据制作图像。在记录数据以后，往往我们会进行数据分析，根据数据，在直角坐标系中描点作图，形成图像。图像是分析数据的常用方法之一。
4、单元复习课：
学生制作思维导图。通过制作思维导图，让学生理解一章内容的知识点，这些知识点之间的联系。如《声现象》和《光现象》的思维导图。
10月25日，就该课题开展了区的教学研究公开课，由邵一锋和李晓兰分别在初二和初三开了一节课，这两节都是章节复习课，课堂上收集了很多的图片，帮助学生理解和掌握所学知识。同时也都让学生制作了思维导图。课堂围绕课题展开教学，受到了同行和专家的一致好评。
六、取得的阶段性成果
1、通过课堂研究，在老师的指导下，每个学生都制作了思维导图，到目前为止，我们已经制作了几个章节的思维导图，收集了一些优秀的作品。
2、通过公开课，研究了单元复习课上如何培养学生读图制图能力，课堂中利用图像拨开云雾，追寻真相，利用图像描述物理过程或物理规律，利用图表确定物理量的大小。受到领导和专家的一致好评，使学生能更好得掌握和理解所学知识，也能不断提高教师的教育教学水平和教学质量。
3、课题组有一篇论文获得天宁区教海探航论文比赛一等奖。还有一篇在师陶杯上获奖。并且完成了读书笔记若干，教案若干。
七、研究中存在的问题
1、组员平时的理论学习还不够，所以在以后的研究中还要加强。
2、目前学生学习内容有限，还不能进行整体的归纳和总结。只是对目前已经碰到的知识点进行研究。
3、目前研究的内容还有点散乱，可能是每次研究的时候没有定好一个主题。
4、学生的水平参差不齐，不能让所有学生的能力都得到培养，有些基础差的同学只能放宽一些要求，设计层次较低的题目来理解或是对部分问题进行研究。
八、下阶段研究计划及确保最终成果的主要措施
1、下阶段要做一些调整，每次上研究课之前应该让执教老师说说在课堂上如何进行研究，大家一起出谋划策，而不是只在上完课后进行评课。
2、在不同的课型中研究读图制图的内容也会有重叠，所以下阶段的研究还要将内容进行整合。
3、继续完成力学还有电学中的读图、制图研究。然后归纳总结，形成策略。
4、了解作业评价、测验、作品评价和成长记录等不同评价方法的特点和功能，依据评价目的和内容来选择评价方法，客观、公正地评价学生的学业成就和发展状况，建立评价体系。尊重学生的个体差异，将评价结果及时地反馈给学生。
最终成果的主要措施：
1、 继续开展公开课和研究课，不断总结培养学生读图制图能力的方法。
2、 要经常在教研活动中商讨具体的研究策略和方法。
3、 收集有关研究数据和资料。撰写论文和案例。
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