通过费米问题培养中学生物理学习兴趣和学习能力的实践研究

摘要

随着新课程改革的不断深入，现代教育越来越注重学生创新能力的培养，因此源于生活的费米问题也得到越来越多教育者的关注，而在高中物理教学中费米问题并没有得到广泛的重视和应用。学生对课本知识掌握得很牢固，但遇到实际生活中的费米问题却只会生搬硬套，不能正确地分析物理过程，灵活运用物理知识，进而解决问题。 在科学中，尤其是在物理和工程教育中，“费米问题”或“费米估算”是一个可用来做量纲分析、估算和清晰地验证一个身边的实际问题。其命名来自于美籍意大利著名物理学家恩利克·费米。这类问题通常是利用有限的信息进行有可能的计算，以此来验证猜想。在解决费米问题的过程中，学生需将观察能力、物理情境的想象力、逻辑思维能力、应用物理知识的能力、运用数学工具的能力以及选择科学方法的能力巧妙结合。 费米问题相较于原始物理问题，其最大的特点在于它的趣味性。很多费米问题都是大家突发奇想，更多了些奥妙。面对这样的费米问题，学生可能会更感兴趣，更愿意去尝试这种新的解题思路。兴趣是最好的老师，培养学生学习物理的兴趣是提高学生学习能力的第一步。 在研究中，本人采用问卷调查、书面分析与访谈等方法对高中生解决费米问题能力的现状及其困难原因进行了深入的分析，并在此基础上提出了培养高中生费米问题解决能力的教学策略，且在实验班进行了为期两个月的费米问题的渗透教学。通过前后测，比较两组学生成绩的差异，并分析原因。 本文共分为六个章节。 第一章介绍了本课题的研究背景、研究意义、国内外的研究动态以及本研究的主要内容。 第二章阐述了本研究的理论基础，包括相关概念的界定、教育学基础与心理学基础。 第三章主要介绍了高中生解决费米问题能力的现状调查与分析，包含了高中生物理学习现状和对费米问题的认知情感态度的调查研究与影响高中生解决费米问题困难的研究分析。 第四章提出了培养高中生解决费米问题能力的七项原则和七大策略。 第五章运用SPSS统计软件对实验测试的结果进行了系统分析，利用Z检验对实验班和对照班的成绩进行差异性检验，并进行了综合讨论。 第六章是在前面研究的基础之上，给出了本研究的结论和教学建议，并指出本论文研究的不足和有待深入讨论的问题。 教学实践表明本论文所提出的教学策略是有效的,并且证明了通过费米问题学生对物理的学习兴趣与学习能力有所提高。

目录

第一章 引 言

1.1 研究的背景

1.2 研究的理论意义与实际意义

1.3 国内外研究动态

1.4 课题研究的主要内容

第二章 理论基础

2.1 相关概念的界定

2.2 研究的理论基础

第三章 高中生解决费米问题能力的现状调查与分析

3.1 高中生物理学习现状和对费米问题的认知和情感态度的调查研究

3.2 影响高中生解决费米问题困难的研究分析

本章小结

第四章 培养高中生解决费米问题能力的教学原则与教学策略

4.1 培养高中生解决费米问题能力的教学原则

4.2 培养高中生解决费米问题能力的教学策略

第五章 培养中学生物理学习兴趣和学习能力的实践研究

5.1 培养高中生费米问题解决能力的研究方案设计

5.2 教学策略的实施

5.3 教学策略的实施效果

5.4 教学策略实施案例

第六章 研究结论与教学建议

6.1 研究结论

6.2 教学建议

6.3 研究的不足

参考文献

附录

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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