课题名称模拟动画在高中理科课堂的应
用现状分析及提高策略的研究
立项编号L2019G235
课题主持人于培贞
主持人所在单位许昌实验中学
课题成员冯金友张培恋赵志华吴建岭杨伟华
成果形式研究报告
完成日期2020年5月30日
许昌市教育局
二O二O年三月
《模拟动画在高中理科课堂的应用现状
分析及提高策略的研究》课题研究报告
许昌实验中学
一、问题的提出
课题组在制定本课题方案时，透过对本校高中理科教学现状进行了一系列的调妍工作，并收集了大量国内外的关于模拟动画教育资源建设及应用现状的文献，在深入研究的基础上，对模拟动画在高中理科课堂的应用现状及提高策略，有了一个初步的认识。因此立项申报课题《模拟动画在高中理科课堂的应用现状分析及提高策略的研究》。
二、核心概念的界定
“创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的第一源动力，创新的关键是人才，人才的成长靠教育”。创新教育作为当代的一种教育理念，它要求我们教师在物理教育过程中转变传统的“模式”，更加注重物理教育人文价值的开发，注重培养具有创新能力的人才。
随着经济的发展与科技的进步，模拟动画应用技术在教学中被广泛使用，计算机为基础的多媒体应用技术，是我国教学领域一项重要的变革。我国教育部推出的《高中物理新课程标准》，也鼓励教学多样化和兴趣化，提倡发挥学生学习的主动性和积极性，旨在培养学生的科学素养和提高学生能力的全面发展，为我国经济发展输送优素质人才。如何激发高中生的物理学习兴趣，通过兴趣让学生深刻理解及掌握物理学新知识，是教学的关键。多媒体在高中物理教学中的使用，可以充分调动学生的视觉与听觉的参与，使复杂的物理学理论及物理学实验等通过多媒体技术，实现易学易懂的教学方式。模拟动画在高中物理教学应用中具有较多的优势，诸如能吸引学生的注意力，教学过程形象生动，一些动画的采用，让学生对这种教学手段十分感兴趣，对传统教学的不足有了一定的科学的补充。
三、课题研究的目标
通过课题《模拟动画在高中理科课堂的应用现状分析及提高策略的研究》的研究，开发和研究创新实验和创新实验活动，确立以创新为核心的教育思想，突破墨守成规的教育思想和教育模式，构建以培养人的创新精神和创新能力为基本价值取向的教育内容和方法体系，培养学生的创新意识和创新能力，培养具有科学发展观的新一代社会主义接班人。
美国是世界上教育信息化发展最快的国家，多年发展形成了丰富的网上教育资源，其教育资源的建设具有一定优越性，较具代表性的有美国教育资源信息中心和美国教育资源门户。在数字化资源应用方面，美国经历了很长的研究过程，大致分为四个阶段，视觉教学阶段、视听教学阶段、视听传播阶段、教育技术发展阶段、美国为中小学教师和学生提供了大量的丰富的数字化资源，服务于教师的教和学生的学。资源搜索便捷，获取方面适用性强，并提供相应的应用指导。英国在世界教育信息化发展进程中也是位于前列的国家之一及资源管理体制，科学完善，建设了一系列优质的资源平台课程，政府出资，为用户提供了所有与国家、学校核心课程有关的多媒体资源，其中大多数是免费的资源，按课程排列，搜索简易。加拿大也是教育信息化发展处于领先地位的国家之一。从1993年开始到学校网工程，在近年内使加拿大17000所学校全部联网，为数字化资源的应用提供了便利的条件。
通过大量文献阅读不难发现各国的数字化资源建设和应用情况，其均建立以用户为中心的资源服务体系，大多数也都户网站的形式基于学习和教育培训的目的而建立的。获取便捷，共享程度高，并提供相应的应用工具和指导规范，为学习者自我学习研究，教学管理提供极大的便利，资源应用的有效性大大提高。
我国自“校校通”工程的实施至今，数字资源建设始终是教育信息化工作的重点，教育主管部门、各界学者、一线教师都纷纷开展了围绕数字化资源建设评价、应用等方面的研究。回首我国基础教育数字化资源建设十余年的探究与发展历程，我国数字化教育资源建设也取得了一定的成就，涌现出一大批优秀的网站，其中由国家出资并重点建设的网站有国家基础教育资源网、中央电教馆资源中心、中国知网、全国中小学教师继续教育网、各省教育资源中心等。纵观现有各类资源数字化，教育资源具有优化性、时效性、信息共享性、操作方便性及内容多样性等优点。但从总体来看，资源的应用现状并不理想，资源应用过程中还存在许多问题，如：资源应用意识薄弱、资源应用效果认识不足、资源使用不当、资源本身缺乏针对性，等等。
基于以上分析，本课题选取高中理科数字化资源作为研究对象，旨在通过对数字化资源在教师的教（备课、上课、课后反思和自身发展），以及学生的学（课堂和课后）中的应用现状的调查研究，了解目前高中理科数字化资源应用的真实情况，以其能够为数字化资源的建设和应用提供指导和借鉴。
五、课题研究的内容
1.改变教师验证实验结论的教学，激发教师潜在的能力，开阔教师自由发挥的空间，采用模拟动画激发学生的学习兴趣，培养学生的观察能力。
实验规律主要是指物理规律在实验的基础上进行，例如高中物理中的欧姆定律等。坚持模拟实验与真实实验课件相结合设置，某些实验无法在课堂上进行，需要通过多媒体技术建立课件模拟真实实验如核爆现象，磁极变化产生地震等，让学生观看地震后的景象，与模拟实验出的实验过程进行思维表象建立，不仅提高学生的观察能力也提高了学生的分析解决问题的能力。以布朗运动为例进行课件设置。
2.模拟动画应用对不同课型的课堂效果影响
在探究教学的过程中，教师要作为学生学习的引导者，除了要创设有趣味的情景，还要设计出充满智慧挑战的问题以激发学生的好奇心和兴趣，从而让他们积极地进行探究与发现。在探究释疑的过程中要注意使用“跳板”的技巧，精心设计有效的问题让学生产生新的思想，使知识之间产生新的联系得出结论。对每个课题组成员来说，这并不是适合每个人的教学策略。我们要在实践中不断尝试不同的教学策略，找出适合自己的，不断探索、矫正、提升、固化，使它成为自己的教学艺术。
3.模拟动画在不同层次学生群体中的反映及分析
每个班级的不同，学习策略就不同，我们将在研究的过程中寻找出适合的策略与方法。
六、成果研究的方法
1.行动研究：许昌实验中学课题组有关高中理科教师，通过教学实践和研究，根据课题研究重点，随时积累素材，探索有效措施，总结得失，寻找适合教学实际的、有效的教学理论和实施策略。
3.实验研究法：本课题准备通过初测选出成绩学生人数等各方面都比较相近的两个班级，一个作为实验班，另一个作为对照班，由不同学科教师在两个班级完成进度一致的系统教学，实验班学生采取数量和频率适当的模拟动画配合传统教学方式，对照班采取传统教学方式。每个学科新课结束都对两个班级进行即时检测，14天后两个班级再进行一次延时检测，通过对两个班级的两次测试成绩分析，来研究模拟动画在高中理科课堂中的应用效果及分析，并寻找提高应用效果的有效策略研究。
4.案例研究法：本课题准备选取三个课例。然后运用SPSS软件对学生成绩进行分析，并进一步对不同层次的学生成绩进行分析。
5.问卷调查法：通过问卷调查的方式，首先了解本校乃至外校高中理科教师对模拟动画在课堂中应用的态度及实施情况，其次了解学生对模拟动画结合传统教学这种教学形式的接受度，对模拟动画的看法、对学习能力及课堂效率等方面产生的影响。
七、课题组成员的研究分工
课题组成员的分工
1.于培贞：河南省骨干教师，许昌市名师，中学一级物理教师，40岁。主笔立项申请、开题报告、实施方案、行动计划、阶段性报告、和结题报告；主持召开阶段性研讨会和汇报课。
2.冯金友：许昌实验中学优秀班主任，中学一级物理教师，46岁。一直担任一线物理教师，开发自制教具、引领学生活动，在研究过程中，反思成文，撰写论文。
3.张培恋：许昌实验中学优秀教师，中学二级生物教师，勤于思考，乐于钻研，一直担任高中生物教师，多次参加省市级赛课活动并获奖，在研究活动中，负责所在学校生物学科的课堂情况记录以及课后学生反馈的收集工作，并整理归纳，在阶段性研讨会上进行汇报和讨论。
4.赵志华：许昌实验中学优秀教师，中学二级物理教师，29岁。一直担任一线物理教师，并多次参加校级赛课及教学节能大赛，在研究活动中，负责所在学校教学情况以及学情的调查及分析，并在阶段性研讨会上进行汇报和讨论。
5.吴建岭：许昌实验中学优秀班主任，中学二级物理教师，30岁。一直担任一线物理教师，多次参加省市级赛课活动并获奖，在研究活动中，负责所在学校物理学科的课堂情况记录以及课后学生反馈的收集工作，并整理归纳，在阶段性研讨会上进行汇报和讨论。
6.杨伟华：许昌实验中学优秀教师，中学二级物理教师，28岁。一直在学校担任一线教师，并多次参加市级赛课活动。在研究活动中，负责所在学校的教学情况以及学情的调查及分析，并在阶段性研讨会上进行汇报和讨论。
八、课题的实施阶段
课题的研究周期为一年，从2019年6月到2020年6月。
第一阶段、课题研究的准备阶段（2019年6月——2019年9月）
1.组建课题组成员并进行合理分工
2.确定课题的研究对象和研究内容
因为课题组成员所在学校的设施基础不同，学生的能力也不同，为使研究更加有效，依据各校的情况，以课题组成员所带班级的学生为研究对象
3.前测、分析和调研
由课题组组织课题成员对校本情况和学生进行评比分析，以此为研究的参考点，确定正确的研究内容和研究方向。
第二阶段、课题研究的展开阶段（2019年9月1日——2020年4月1日）
2.实施研究阶段
根据课题研究计划，有步骤的进行：
1)对教材进行研读，对实验动画进行创新，并能书写教学设计。
2）通过问卷调查了解本校和外校高中理科教师对模拟动画在课堂中应用的态度及实施情况。
3）两个班级的两次测试成绩分析，确定模拟动画在高中理科课堂中的应用效果及分析，并提出提高应用效果的有效策略。
4）了解学生对模拟动画结合传统教学这种教学形式的接受度，对模拟动画的看法、对学习能力及课堂效率等方面产生的影响。
5）定期交流心得，分析、总结实验情况，寻找提高点，积累经验。
6）撰写中期报告。
第三阶段、结题验收阶段：
在2019年6月到2020年6月，整理课题研究过程中的各种材料，进行综合分析论证，从中总结经验，找寻规律，全面深化，拓展和完善课题并准备结题汇报活动,撰写结题报告。
九、研究的成果及影响
研究的成果有：
课题组成员依据课题实验过程中自己的收获撰写论文
于培贞的《浅谈PPT动画与物理教学的关系》
冯金友的《关于多媒体在物理教学中合理运用的思考》
张培恋的《模拟动画在高中生物课堂教学中的应用现状及提高策略》
赵志华的《浅谈模拟动画在“布朗运动”教学中的应用》
吴建岭的《动图在物理多媒体教学中的应用》
杨伟华的《浅谈MATLAB软件在中学物理教学中的应用》
成果的影响
本课题针对高中理科课堂部分演示实验教学的薄弱环节，在我国的高中理科课程中，实验的数量明显少于许多国家，课堂演示实验由于种种原因有所欠缺，可能会造成部分学生缺乏动手习惯、观察的习惯、归纳总结能力等，立题研究符合高中理科课堂实验教学的理念和教学模式，对现状更有一定的指导意义，优化高中理科课堂演示实验的组成具有重要的现实意义和理论价值。
1.为教师们在高中理科课堂中运用仿真模拟动画演示实验提供了指导
通过一年的实践与研究，老师们积极参与教科研工作，主动学习教育教学理论，整合了仿真模拟动画的资源，教师的教育观念有了很大转变，摒弃了以往“教师做，学生看；教师讲，学生记；教师考，学生答”的授课模式。以学生为主体，重视学生全面发展，培养学生创新精神和实践能力逐渐成为了教师主动的教学行为。研读教材和学生，提高了教师的理论水平和教学能力，树立学生发展为本的理念，真正让学生成为学习的主人。教师尊重学生，信任学生，注重学生的主体地位，以课堂教学为依托，借助于对仿真模拟动画演示实验具体课例的剖析研讨来进一步认识课例研究的意义，主动地吸取新理论、新理念，深入地开展课题研究，加速了由“经验型”向“科研型”的转变，同时也促进了教师自觉提高自身科技教育、实验研究、教具仪器的研制及开发能力。
2.促进了学生物理素养的全面提高
在课题研究过程中，实验教师深入挖掘教材，将教材的演示实验进行器材的改进和实验步骤的改变，使学生能清楚的观察实验现象，激发了学生血癌物理的兴趣，提高了学生的观察能力。通过实验活动课的开展，提高了学生对实验的辨析和评估的能力。通过引导学生进行创新小实验，培养了学生依据原理选择器材，设计实验的能力，培养了学生运用物理语言正确书写的能力。通过小制作、小发明培养了学生的合作交流的能力。经过一年的研究，提高了学生的创新意识，激发了学生的创新思维，提高了学生创新技能和自主学习的技能。有时实验不一定获得预期的效果，此时教师要引导学生分析失败的原因，找出影响实验效果的因素，从中吸取教训，重新进行实验，直到取得满意的效果为止。这样不仅提高学生的实践能力，而且还培养学生的耐挫能力。并且培养了学生的科学探索精神，增强了学生的创新意识和能力，形成小组合作学习策略，学生的学习兴趣、自信心得到有效培养，自主学习能力、合作探究能力、语言表达能力、团结协作能力等得到明显提升，学生成绩明显提高。
3.该课题研究在教学理论和实践方面有新的发展和突破
在实验教学模式的学科化研究方面达到了较高水平。根据实验教学的科学性、实用性、优效性、创新性原则，突出素质教育思想，注重认知、情感、技能目标统一，构建了以学生为主体、以实验为杠杆、以创新思维为基调的实验教学模式，且具有较强的针对性和可操作性。教师理论水平，师生的实验及实践能力和创新意识大有提高。
十、成果存在的不足或欠缺，尚需深入研究的问题
十一、参考的文献
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