課題研究與物理教學整合的嘗試論文
“課題研究”是一種全新的學習模式，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力有著十分突出的作用。將“課題研究”滲透于日常教學活動中，而不是游離于教學活動之外，是一件十分有意義的工作。但要將“課題研究”與日常的課堂教學整合起來，需要我們進行認真的研究和總結(jié)。筆者通過幾年的實踐，認為應該做好以下幾方面的工作。
一、對教材內(nèi)容進行課題化處理
所謂對教材內(nèi)容進行“課題化”處理，其實質(zhì)是把教材中相對獨立的一個個單元內(nèi)容轉(zhuǎn)化為一個個“課題”，讓學生來研究和學習。但把教材內(nèi)容作為“課題”來研究顯然還必須把教材內(nèi)容進行“稀釋還原”。所謂“稀釋還原”，實際上就是在教材內(nèi)容的基礎上去對下面兩方面進行挖掘：（1）知識的產(chǎn)生和發(fā)展過程；（2）隱含在教材中的科學研究方法。
例如“自由落體運動”這一教學內(nèi)容：從教材（人教版必修本）的內(nèi)容看，其知識內(nèi)容的編寫是高度簡化的，沒有闡述知識的產(chǎn)生與發(fā)展過程以及研究的方法。如果把這一內(nèi)容作為一個課題來研究的話，我們就必須讓學生充分地經(jīng)歷知識的產(chǎn)生與發(fā)展過程。體會探索未知知識的方法。因此，作為一個課題來研究，它至少應該包括下面幾個內(nèi)容：（1）通過動手實驗說明：現(xiàn)實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規(guī)律，需要獲得哪些事實和研究材料。（3）如果沒有閃光照片，那么應怎樣通過實驗來獲得研究材料。（4）對獲得的研究材料，如何處理，如何來確定要求的物理量。
在上述內(nèi)容中（3）、（4）兩點在教材中并沒有要求，但要把它作為一個課題來研究，（3）、（4）兩點起著舉足輕重的作用，這兩點不但很好地體現(xiàn)了知識的探求與發(fā)展過程，而且很好地滲透了科學研究的方法，特別是第（3）點，要求學生自己設計實驗方案，獲取研究的材料和實驗事實，這是非常有意義的。它是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、具有探索和解決實際問題能力的關(guān)鍵。
二、對物理實驗進行“課題化”處理
物理是一門以實驗為基礎的學科，以實驗為依托開展課題研究，既能為學生提供合適的研究課題，又能有效地落實學科知識。將實驗作課題化處理，需要對實驗做好下列幾方面的改造。
（一）明確實驗設計的總體思想
作為課題研究，首先要考慮實驗的總體設計思想，它對課題研究起著宏觀定向的作用，是實驗的核心，是物理思想與科學方法的高度體現(xiàn)，學生應該學會對研究的問題在宏觀上做出正確的判斷和選擇，明確解決問題的總體思路是什么。
探索自感現(xiàn)象的實驗所要解決的問題很明確，即當通過線圈自身的電流發(fā)生變化而引起磁通量變化時，線圈中是否也發(fā)生了電磁感應現(xiàn)象而產(chǎn)生了感應電動勢。要證實這個感應電動勢是否存在，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感應電動勢來證實它的有無。另一條是間接證明法，即通過觀察一些比較間接的現(xiàn)象來證實這個感應電動勢的有無。教材上采用的實際上是第二種方法，即將線圈與小燈泡串聯(lián)起來觀察電路閉合時小燈泡發(fā)光的延時效應來證實感應電動勢的有無。對實驗設計思想的追索一旦到達這樣一個層次，不但使學生了解了實驗的來龍去脈，更重要的是使學生領(lǐng)略了解決這一問題的整個思想過程。
（二）確定實驗的設計方案與操作過程
作為一個課題研究，實驗的設計方案與操作過程都必須讓學生自己來完成。給學生以充分的主動權(quán)，讓學生有各種嘗試的機會。這不但能激發(fā)學生參與教學活動的熱情，更重要的是能有效地激活學生的創(chuàng)造潛能，促進學生各方面能力的聯(lián)動發(fā)展。
研究自感現(xiàn)象的實驗中，既然實驗的方案不是惟一的，因此我們完全可以讓學生自己來設計實驗方案，并根據(jù)自己設計的實驗方案來進行實驗操作。一旦我們把實驗的主動權(quán)還給了學生，他們的.積極性和創(chuàng)造性就會得到充分的發(fā)揮。有的學生會用電壓表來測量電路閉合或斷開時的感應電壓；有的學生則會用示波器來測量電路閉合或斷開時的感應電壓；有的學生會將線圈與小燈泡串聯(lián)起來觀察電路閉合時小燈泡發(fā)光的延時效應；有的學生還會在L與燈泡A1支路上再并聯(lián)一個電阻R與燈泡串聯(lián)起來的支路，通過比較來觀察小燈泡發(fā)光的延時效應。所有這些，都能極大地調(diào)動學生的主動性和創(chuàng)造性，并讓學生在不斷嘗試的過程中逐漸走向成功。
三、對教學過程進行“課題化”處理
教學內(nèi)容作“課題化”處理后，課堂教學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：
（一）認真做好課前的自學探索
課題研究的最大特點是學習的自主性與探索性，因此自學探索是課題研究的重要環(huán)節(jié)，是學生自主學習的重要體現(xiàn)。
1.提供清楚、明確的目標、任務
自主探索從某種意義上說是一種比較開放的學習方式，從理論上講，教學內(nèi)容和教學方法越開放，學生對各種能力培養(yǎng)的機會就越多，為了讓學生有針對性地開展自學探索，必須給學生提出明確的任務和目標，并力求使任務和目標具有下列特征：（1）層次性；（2）激勵與挑戰(zhàn)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中，我們在確定課題以后，可以明確地提出下列任務和目標：
�。�1）請你閱讀課文第一段，并按照課文的要求做一個單擺。
�。�2）請你觀察它的擺動情況，并大致說出它的運動特點。
�。�3）理論上可以證明，當擺角小于5°時，單擺的振動可以看作簡諧振動，你是否能給予證明，若有興趣，請你試試看。
�。�4）請你猜測一下，單擺的振動周期會與哪些物理量有關(guān)。
�。�5）請對你的猜測給予定量的驗證。
2.指導學生認真閱讀課本，做好自學探索的最基本環(huán)節(jié)
自學探索，畢竟不是嚴格意義上的科學研究，我們的目的不是研究的終端產(chǎn)品——研究的結(jié)果，而是體驗探索的過程，掌握研究的方法，進而是達到既學會知識，也學會研究的方法的目的。因此認真閱讀課本，是自學探索最基本的環(huán)節(jié)，如何閱讀課本，我們可以從三個層次來展開。
�。�1）了解性閱讀：通過閱讀課本，了解所學知識的總體結(jié)構(gòu)。
�。�2）針對性閱讀：對照自學探討的目標提綱，展開針對性的閱讀。
（3）反思性閱讀：完成目標提綱以后，再進行評價[生閱讀。
3.開放實驗室，為自主探索提供條件
開放實驗室，讓學生隨時都可以進入實驗室是能否順利完成課題重要保證。由于課題學習中的學習內(nèi)容均是教材中的教學內(nèi)容，因此實驗室的開放就顯得更為重要，進入實驗室中來學習物理，無論是對能力的培養(yǎng)還是方法的滲透，其好處都是不言而喻的，它還原了物理學習的本來面目。同時，也積極鼓勵學生進行課外小實驗，因此小實驗從開始設計到制作，從演示實驗到現(xiàn)象的觀察與分析、從總結(jié)規(guī)律到應用規(guī)律解決實際問題，都是學生親自 動手實踐完成的，能充分地體現(xiàn)學生的自主性，并能有效地揭示事物的本質(zhì)，使學生的認知產(chǎn)生遷移和延伸。
（二）組織好課堂教學中師生的探討活動
在課堂上開展師生之間、學生與學生之間的相互交流與探討，以一種嶄新的教學形式展開。課堂中探討的內(nèi)容和形式可按下述方法進行。
1.學生典型發(fā)言
在課堂教學開始時，請學生針對自學探究中的目標提綱，逐一匯報自己的研究結(jié)果，并說明自己的研究過程和方法。
2.學生間的相互交流
在學生典型發(fā)言后，學生之間展開的相互交流和討論。交流和討論的內(nèi)容，仍然以自學探究中的目標提綱為對象展開，通過討論能使學生之間產(chǎn)生相互啟發(fā)，相互促進的作用。
3.師生間專題探討
學生間進行相互討論與交流之后，大部分的基礎性問題學生都已解決，但不是每個學生對概念與規(guī)律的建立過程都已有所體驗；對概念、規(guī)律的內(nèi)在聯(lián)系與區(qū)別，實驗設計的意圖目的、研究問題中滲透的方法等學生都已經(jīng)領(lǐng)悟。因此，教師還需要與學生一起對重要概念與規(guī)律的建立過程、研究問題的方法及如何將它們引伸拓展等有目地開展專題探討。這樣既是一種研究方法的示范，又能起到彌補自學探究過程知識學習的零碎與片面的作用。
例如，“瞬時速度”的概念，對于高一學生來說，是非常抽象難學的。雖然學生通過了自學探索，對瞬時速度的含義已有所了解，但在內(nèi)心深處，對某一時刻（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速度的概念，一個有效的方法就是：通過實驗具體演示平均速度的測量（可用氣墊導軌，光電門與計數(shù)器配合起來使用），并逐漸把位移（時間）取得越來越小（即B點向A點靠近），這時所測得的平均速度值會越來越趨向某一值。由此說明，當B點與A點越接近，通過AB這段距離的速度變化越小，所測得的平均速度越接近A點的速度，以此實驗事實為依據(jù)，啟發(fā)學生超脫具體實驗條件的限制，運用思維去繼續(xù)操作“理想實驗”。假如把B點與A點無限接近，作為位移來講已經(jīng)接近到了幾乎只有A點，那么所測得的平均速度又是什么呢？學生的思維到這一層次，瞬時速度已經(jīng)不言而喻：這時測得的平均速度實際上已是通過A點時的速度了，瞬時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(zhuǎn)化成了具體可以操作的實際問題，達到了讓抽象問題具體化的目的。
四、對課后作業(yè)進行“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。為此我們可以給學生提出下面二種類型的課題。
（一）引伸性課題
這種類型的課題主要是對基本的物理規(guī)律進行深層次的探索和思考，主要是讓學生去領(lǐng)悟物理學的思想方法，從更高的層次來理解物理概念和規(guī)律。
例如，學了楞次定律之后，可以提出下列問題讓學生思考和研究。
1.請你根據(jù)實驗現(xiàn)象總結(jié)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驗現(xiàn)象都能用能量轉(zhuǎn)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，而是相反，那將會出現(xiàn)什么情況？
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這種類型的作業(yè)，讓學生自己動手實驗來解決實際問題，既符合人們認識客觀事物的基本規(guī)律，更符合當今以實踐能力為核心的素質(zhì)教育的要求。
例如，學了彈力之后，讓學生動手去制作彈簧秤；學了磨擦力之后，去測定木塊與桌面之間的動磨擦因素；學了自由落體運動之后，去測量人體的反應時間、樓房高度；學了歐姆定律之后，去研究燈泡燈絲的伏安特性；學了光的折射、全反射之后，可以去測量水的折射率、自制潛望鏡等……
通過近兩年的教學實踐證明，在物理教學中開展研究性學習是切實可行的，教學效果是明顯的。
由于研究性學習是一種以學生為主體的教學模式，尤其是我們把“自學探索”當作關(guān)鍵的環(huán)節(jié)來抓，學生學到的不僅僅是知識，更培養(yǎng)了自主學習的能力。
在“課題研究”教學模式中，由于注重了學習的過程，注重了學生的自主探索，因此學生學習的主動性以及與之相關(guān)的能力都得到了提高，學生學會了學習，自學能力也就有了明顯的提高。
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