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課題研究與物理教學(xué)整合的嘗試論文
“課題研究”是一種全新的學(xué)習模式，對培養學(xué)生的創(chuàng )新能力和實(shí)踐能力有著(zhù)十分突出的作用。將“課題研究”滲透于日常教學(xué)活動(dòng)中，而不是游離于教學(xué)活動(dòng)之外，是一件十分有意義的工作。但要將“課題研究”與日常的課堂教學(xué)整合起來(lái)，需要我們進(jìn)行認真的研究和總結。筆者通過(guò)幾年的實(shí)踐，認為應該做好以下幾方面的工作。
一、對教材內容進(jìn)行課題化處理
所謂對教材內容進(jìn)行“課題化”處理，其實(shí)質(zhì)是把教材中相對獨立的一個(gè)個(gè)單元內容轉化為一個(gè)個(gè)“課題”，讓學(xué)生來(lái)研究和學(xué)習。但把教材內容作為“課題”來(lái)研究顯然還必須把教材內容進(jìn)行“稀釋還原”。所謂“稀釋還原”，實(shí)際上就是在教材內容的基礎上去對下面兩方面進(jìn)行挖掘：（1）知識的產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程；（2）隱含在教材中的科學(xué)研究方法。
例如“自由落體運動(dòng)”這一教學(xué)內容：從教材（人教版必修本）的內容看，其知識內容的編寫(xiě)是高度簡(jiǎn)化的，沒(méi)有闡述知識的產(chǎn)生與發(fā)展過(guò)程以及研究的方法。如果把這一內容作為一個(gè)課題來(lái)研究的話(huà)，我們就必須讓學(xué)生充分地經(jīng)歷知識的產(chǎn)生與發(fā)展過(guò)程。體會(huì )探索未知知識的方法。因此，作為一個(gè)課題來(lái)研究，它至少應該包括下面幾個(gè)內容：（1）通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗說(shuō)明：現實(shí)生活看到物體下落速度有快慢的原因是什么？（2）為了定量研究它的運動(dòng)規律，需要獲得哪些事實(shí)和研究材料。（3）如果沒(méi)有閃光照片，那么應怎樣通過(guò)實(shí)驗來(lái)獲得研究材料。（4）對獲得的研究材料，如何處理，如何來(lái)確定要求的物理量。
在上述內容中（3）、（4）兩點(diǎn)在教材中并沒(méi)有要求，但要把它作為一個(gè)課題來(lái)研究，（3）、（4）兩點(diǎn)起著(zhù)舉足輕重的作用，這兩點(diǎn)不但很好地體現了知識的探求與發(fā)展過(guò)程，而且很好地滲透了科學(xué)研究的方法，特別是第（3）點(diǎn)，要求學(xué)生自己設計實(shí)驗方案，獲取研究的材料和實(shí)驗事實(shí)，這是非常有意義的。它是培養具有創(chuàng )新能力、具有探索和解決實(shí)際問(wèn)題能力的關(guān)鍵。
二、對物理實(shí)驗進(jìn)行“課題化”處理
物理是一門(mén)以實(shí)驗為基礎的學(xué)科，以實(shí)驗為依托開(kāi)展課題研究，既能為學(xué)生提供合適的研究課題，又能有效地落實(shí)學(xué)科知識。將實(shí)驗作課題化處理，需要對實(shí)驗做好下列幾方面的改造。
�。ㄒ唬┟鞔_實(shí)驗設計的總體思想
作為課題研究，首先要考慮實(shí)驗的總體設計思想，它對課題研究起著(zhù)宏觀(guān)定向的作用，是實(shí)驗的核心，是物理思想與科學(xué)方法的高度體現，學(xué)生應該學(xué)會(huì )對研究的問(wèn)題在宏觀(guān)上做出正確的判斷和選擇，明確解決問(wèn)題的總體思路是什么。
探索自感現象的實(shí)驗所要解決的問(wèn)題很明確，即當通過(guò)線(xiàn)圈自身的電流發(fā)生變化而引起磁通量變化時(shí)，線(xiàn)圈中是否也發(fā)生了電磁感應現象而產(chǎn)生了感應電動(dòng)勢。要證實(shí)這個(gè)感應電動(dòng)勢是否存在，總體上有哪些方法呢？思路有二條，一是直接證明法，即用電壓表、示波器等儀器直接測量這個(gè)感應電動(dòng)勢來(lái)證實(shí)它的有無(wú)。另一條是間接證明法，即通過(guò)觀(guān)察一些比較間接的現象來(lái)證實(shí)這個(gè)感應電動(dòng)勢的有無(wú)。教材上采用的實(shí)際上是第二種方法，即將線(xiàn)圈與小燈泡串聯(lián)起來(lái)觀(guān)察電路閉合時(shí)小燈泡發(fā)光的延時(shí)效應來(lái)證實(shí)感應電動(dòng)勢的有無(wú)。對實(shí)驗設計思想的追索一旦到達這樣一個(gè)層次，不但使學(xué)生了解了實(shí)驗的來(lái)龍去脈，更重要的是使學(xué)生領(lǐng)略了解決這一問(wèn)題的整個(gè)思想過(guò)程。
�。ǘ┐_定實(shí)驗的設計方案與操作過(guò)程
作為一個(gè)課題研究，實(shí)驗的設計方案與操作過(guò)程都必須讓學(xué)生自己來(lái)完成。給學(xué)生以充分的主動(dòng)權，讓學(xué)生有各種嘗試的機會(huì )。這不但能激發(fā)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的熱情，更重要的是能有效地激活學(xué)生的創(chuàng )造潛能，促進(jìn)學(xué)生各方面能力的聯(lián)動(dòng)發(fā)展。
研究自感現象的實(shí)驗中，既然實(shí)驗的方案不是惟一的，因此我們完全可以讓學(xué)生自己來(lái)設計實(shí)驗方案，并根據自己設計的實(shí)驗方案來(lái)進(jìn)行實(shí)驗操作。一旦我們把實(shí)驗的主動(dòng)權還給了學(xué)生，他們的積極性和創(chuàng )造性就會(huì )得到充分的發(fā)揮。有的學(xué)生會(huì )用電壓表來(lái)測量電路閉合或斷開(kāi)時(shí)的感應電壓；有的學(xué)生則會(huì )用示波器來(lái)測量電路閉合或斷開(kāi)時(shí)的感應電壓；有的學(xué)生會(huì )將線(xiàn)圈與小燈泡串聯(lián)起來(lái)觀(guān)察電路閉合時(shí)小燈泡發(fā)光的延時(shí)效應；有的學(xué)生還會(huì )在L與燈泡A1支路上再并聯(lián)一個(gè)電阻R與燈泡串聯(lián)起來(lái)的支路，通過(guò)比較來(lái)觀(guān)察小燈泡發(fā)光的延時(shí)效應。所有這些，都能極大地調動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng )造性，并讓學(xué)生在不斷嘗試的過(guò)程中逐漸走向成功。
三、對教學(xué)過(guò)程進(jìn)行“課題化”處理
教學(xué)內容作“課題化”處理后，課堂教學(xué)方式就必須相應改變，為此，我們必須做好下面幾方面的工作：
�。ㄒ唬┱J真做好課前的自學(xué)探索
課題研究的最大特點(diǎn)是學(xué)習的自主性與探索性，因此自學(xué)探索是課題研究的重要環(huán)節，是學(xué)生自主學(xué)習的重要體現。
1.提供清楚、明確的目標、任務(wù)
自主探索從某種意義上說(shuō)是一種比較開(kāi)放的學(xué)習方式，從理論上講，教學(xué)內容和教學(xué)方法越開(kāi)放，學(xué)生對各種能力培養的機會(huì )就越多，為了讓學(xué)生有針對性地開(kāi)展自學(xué)探索，必須給學(xué)生提出明確的任務(wù)和目標，并力求使任務(wù)和目標具有下列特征：（1）層次性；（2）激勵與挑戰陸；（3）可操作性；（4）方法意義上的啟發(fā)性。
例如，單擺這一課題的教學(xué)中，我們在確定課題以后，可以明確地提出下列任務(wù)和目標：
�。�1）請你閱讀課文第一段，并按照課文的要求做一個(gè)單擺。
�。�2）請你觀(guān)察它的擺動(dòng)情況，并大致說(shuō)出它的運動(dòng)特點(diǎn)。
�。�3）理論上可以證明，當擺角小于5°時(shí)，單擺的振動(dòng)可以看作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，你是否能給予證明，若有興趣，請你試試看。
�。�4）請你猜測一下，單擺的振動(dòng)周期會(huì )與哪些物理量有關(guān)。
�。�5）請對你的猜測給予定量的驗證。
2.指導學(xué)生認真閱讀課本，做好自學(xué)探索的最基本環(huán)節
自學(xué)探索，畢竟不是嚴格意義上的科學(xué)研究，我們的目的不是研究的終端產(chǎn)品——研究的結果，而是體驗探索的過(guò)程，掌握研究的方法，進(jìn)而是達到既學(xué)會(huì )知識，也學(xué)會(huì )研究的方法的目的。因此認真閱讀課本，是自學(xué)探索最基本的環(huán)節，如何閱讀課本，我們可以從三個(gè)層次來(lái)展開(kāi)。
�。�1）了解性閱讀：通過(guò)閱讀課本，了解所學(xué)知識的總體結構。
�。�2）針對性閱讀：對照自學(xué)探討的目標提綱，展開(kāi)針對性的閱讀。
�。�3）反思性閱讀：完成目標提綱以后，再進(jìn)行評價(jià)[生閱讀。
3.開(kāi)放實(shí)驗室，為自主探索提供條件
開(kāi)放實(shí)驗室，讓學(xué)生隨時(shí)都可以進(jìn)入實(shí)驗室是能否順利完成課題重要保證。由于課題學(xué)習中的學(xué)習內容均是教材中的教學(xué)內容，因此實(shí)驗室的開(kāi)放就顯得更為重要，進(jìn)入實(shí)驗室中來(lái)學(xué)習物理，無(wú)論是對能力的培養還是方法的滲透，其好處都是不言而喻的，它還原了物理學(xué)習的本來(lái)面目。同時(shí)，也積極鼓勵學(xué)生進(jìn)行課外小實(shí)驗，因此小實(shí)驗從開(kāi)始設計到制作，從演示實(shí)驗到現象的觀(guān)察與分析、從總結規律到應用規律解決實(shí)際問(wèn)題，都是學(xué)生親自 動(dòng)手實(shí)踐完成的，能充分地體現學(xué)生的自主性，并能有效地揭示事物的本質(zhì)，使學(xué)生的認知產(chǎn)生遷移和延伸。
�。ǘ┙M織好課堂教學(xué)中師生的探討活動(dòng)
在課堂上開(kāi)展師生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的相互交流與探討，以一種嶄新的教學(xué)形式展開(kāi)。課堂中探討的內容和形式可按下述方法進(jìn)行。
1.學(xué)生典型發(fā)言
在課堂教學(xué)開(kāi)始時(shí)，請學(xué)生針對自學(xué)探究中的目標提綱，逐一匯報自己的研究結果，并說(shuō)明自己的研究過(guò)程和方法。
2.學(xué)生間的相互交流
在學(xué)生典型發(fā)言后，學(xué)生之間展開(kāi)的相互交流和討論。交流和討論的內容，仍然以自學(xué)探究中的目標提綱為對象展開(kāi)，通過(guò)討論能使學(xué)生之間產(chǎn)生相互啟發(fā)，相互促進(jìn)的作用。
3.師生間專(zhuān)題探討
學(xué)生間進(jìn)行相互討論與交流之后，大部分的基礎性問(wèn)題學(xué)生都已解決，但不是每個(gè)學(xué)生對概念與規律的建立過(guò)程都已有所體驗；對概念、規律的內在聯(lián)系與區別，實(shí)驗設計的意圖目的、研究問(wèn)題中滲透的方法等學(xué)生都已經(jīng)領(lǐng)悟。因此，教師還需要與學(xué)生一起對重要概念與規律的建立過(guò)程、研究問(wèn)題的方法及如何將它們引伸拓展等有目地開(kāi)展專(zhuān)題探討。這樣既是一種研究方法的示范，又能起到彌補自學(xué)探究過(guò)程知識學(xué)習的零碎與片面的作用。
例如，“瞬時(shí)速度”的概念，對于高一學(xué)生來(lái)說(shuō)，是非常抽象難學(xué)的。雖然學(xué)生通過(guò)了自學(xué)探索，對瞬時(shí)速度的含義已有所了解，但在內心深處，對某一時(shí)刻（或某一位置）的速度究竟是否存在總是感到難以理解。為了正確地建立起瞬時(shí)速度的概念，一個(gè)有效的方法就是：通過(guò)實(shí)驗具體演示平均速度的測量（可用氣墊導軌，光電門(mén)與計數器配合起來(lái)使用），并逐漸把位移（時(shí)間）取得越來(lái)越�。碆點(diǎn)向A點(diǎn)靠近），這時(shí)所測得的平均速度值會(huì )越來(lái)越趨向某一值。由此說(shuō)明，當B點(diǎn)與A點(diǎn)越接近，通過(guò)AB這段距離的速度變化越小，所測得的平均速度越接近A點(diǎn)的速度，以此實(shí)驗事實(shí)為依據，啟發(fā)學(xué)生超脫具體實(shí)驗條件的限制，運用思維去繼續操作“理想實(shí)驗”。假如把B點(diǎn)與A點(diǎn)無(wú)限接近，作為位移來(lái)講已經(jīng)接近到了幾乎只有A點(diǎn)，那么所測得的平均速度又是什么呢？學(xué)生的思維到這一層次，瞬時(shí)速度已經(jīng)不言而喻：這時(shí)測得的平均速度實(shí)際上已是通過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度了，瞬時(shí)速度的概念便自行引出，這樣做的好處是把需要用抽象的思維方法才能引出的概念轉化成了具體可以操作的實(shí)際問(wèn)題，達到了讓抽象問(wèn)題具體化的目的。
四、對課后作業(yè)進(jìn)行“課題化”處理
讓課后作業(yè)課題化，使它們具有明顯的“研究性”特色。為此我們可以給學(xué)生提出下面二種類(lèi)型的課題。
�。ㄒ唬┮煨哉n題
這種類(lèi)型的課題主要是對基本的物理規律進(jìn)行深層次的探索和思考，主要是讓學(xué)生去領(lǐng)悟物理學(xué)的思想方法，從更高的層次來(lái)理解物理概念和規律。
例如，學(xué)了楞次定律之后，可以提出下列問(wèn)題讓學(xué)生思考和研究。
1.請你根據實(shí)驗現象總結一下楞次定律的要義是什么？
2.所有能用楞次定律解釋的實(shí)驗現象都能用能量轉化和守恒解釋嗎？如果感應電流不是按楞次定律所確定的方向流動(dòng)，而是相反，那將會(huì )出現什么情況？
�。ǘ﹦�(dòng)手實(shí)驗的應用性課題
這種類(lèi)型的作業(yè)，讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，既符合人們認識客觀(guān)事物的基本規律，更符合當今以實(shí)踐能力為核心的素質(zhì)教育的要求。
例如，學(xué)了彈力之后，讓學(xué)生動(dòng)手去制作彈簧秤；學(xué)了磨擦力之后，去測定木塊與桌面之間的動(dòng)磨擦因素；學(xué)了自由落體運動(dòng)之后，去測量人體的反應時(shí)間、樓房高度；學(xué)了歐姆定律之后，去研究燈泡燈絲的伏安特性；學(xué)了光的折射、全反射之后，可以去測量水的折射率、自制潛望鏡等……
通過(guò)近兩年的教學(xué)實(shí)踐證明，在物理教學(xué)中開(kāi)展研究性學(xué)習是切實(shí)可行的，教學(xué)效果是明顯的。
由于研究性學(xué)習是一種以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，尤其是我們把“自學(xué)探索”當作關(guān)鍵的環(huán)節來(lái)抓，學(xué)生學(xué)到的不僅僅是知識，更培養了自主學(xué)習的能力。
在“課題研究”教學(xué)模式中，由于注重了學(xué)習的過(guò)程，注重了學(xué)生的自主探索，因此學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性以及與之相關(guān)的能力都得到了提高，學(xué)生學(xué)會(huì )了學(xué)習，自學(xué)能力也就有了明顯的提高。
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