课题研究与物理教学整合的尝试

　　“课题研究”是一种全新的学习模式，对培养学生的创新能力和实践能力有着十分突出的作用。将“课题研究”渗透于日常教学活动中，而不是游离于教学活动之外，是一件十分有意义的工作。但要将“课题研究”与日常的课堂教学整合起来，需要我们进行认真的研究和总结。笔者通过几年的实践，认为应该做好以下几方面的工作。

　　一、对教材内容进行课题化处理

　　所谓对教材内容进行“课题化”处理，其实质是把教材中相对独立的一个个单元内容转化为一个个“课题”，让学生来研究和学习。但把教材内容作为“课题”来研究显然还必须把教材内容进行“稀释还原”。所谓“稀释还原”，实际上就是在教材内容的基础上去对下面两方面进行挖掘：（1）知识的产生和发展过程；（2）隐含在教材中的科学研究方法。

　　例如“自由落体运动”这一教学内容：从教材（人教版必修本）的内容看，其知识内容的编写是高度简化的，没有阐述知识的产生与发展过程以及研究的方法。如果把这一内容作为一个课题来研究的话，我们就必须让学生充分地经历知识的产生与发展过程。体会探索未知知识的方法。因此，作为一个课题来研究，它至少应该包括下面几个内容：（1）通过动手实验说明：现实生活看到物体下落速度有快慢的原因是什么？（2）为了定量研究它的运动规律，需要获得哪些事实和研究材料。（3）如果没有闪光照片，那么应怎样通过实验来获得研究材料。（4）对获得的研究材料，如何处理，如何来确定要求的物理量。

　　在上述内容中（3）、（4）两点在教材中并没有要求，但要把它作为一个课题来研究，（3）、（4）两点起着举足轻重的作用，这两点不但很好地体现了知识的探求与发展过程，而且很好地渗透了科学研究的方法，特别是第（3）点，要求学生自己设计实验方案，获取研究的材料和实验事实，这是非常有意义的。它是培养具有创新能力、具有探索和解决实际问题能力的关键。

　　二、对物理实验进行“课题化”处理

　　物理是一门以实验为基础的学科，以实验为依托开展课题研究，既能为学生提供合适的研究课题，又能有效地落实学科知识。将实验作课题化处理，需要对实验做好下列几方面的改造。

　　（一）明确实验设计的总体思想

　　作为课题研究，首先要考虑实验的总体设计思想，它对课题研究起着宏观定向的作用，是实验的核心，是物理思想与科学方法的高度体现，学生应该学会对研究的问题在宏观上做出正确的判断和选择，明确解决问题的总体思路是什么。

　　探索自感现象的实验所要解决的问题很明确，即当通过线圈自身的电流发生变化而引起磁通量变化时，线圈中是否也发生了电磁感应现象而产生了感应电动势。要证实这个感应电动势是否存在，总体上有哪些方法呢？思路有二条，一是直接证明法，即用电压表、示波器等仪器直接测量这个感应电动势来证实它的有无。另一条是间接证明法，即通过观察一些比较间接的现象来证实这个感应电动势的有无。教材上采用的实际上是第二种方法，即将线圈与小灯泡串联起来观察电路闭合时小灯泡发光的延时效应来证实感应电动势的有无。对实验设计思想的追索一旦到达这样一个层次，不但使学生了解了实验的来龙去脉，更重要的是使学生领略了解决这一问题的整个思想过程。

　　（二）确定实验的设计方案与操作过程

　　作为一个课题研究，实验的设计方案与操作过程都必须让学生自己来完成。给学生以充分的主动权，让学生有各种尝试的机会。这不但能激发学生参与教学活动的热情，更重要的是能有效地激活学生的创造潜能，促进学生各方面能力的联动发展。

　　研究自感现象的实验中，既然实验的方案不是惟一的，因此我们完全可以让学生自己来设计实验方案，并根据自己设计的实验方案来进行实验操作。一旦我们把实验的主动权还给了学生，他们的积极性和创造性就会得到充分的发挥。有的学生会用电压表来测量电路闭合或断开时的感应电压；有的学生则会用示波器来测量电路闭合或断开时的感应电压；有的学生会将线圈与小灯泡串联起来观察电路闭合时小灯泡发光的延时效应；有的学生还会在L与灯泡A1支路上再并联一个电阻R与灯泡串联起来的支路，通过比较来观察小灯泡发光的延时效应。所有这些，都能极大地调动学生的主动性和创造性，并让学生在不断尝试的过程中逐渐走向成功。

　　三、对教学过程进行“课题化”处理

　　教学内容作“课题化”处理后，课堂教学方式就必须相应改变，为此，我们必须做好下面几方面的工作：

　　（一）认真做好课前的自学探索

　　课题研究的最大特点是学习的自主性与探索性，因此自学探索是课题研究的重要环节，是学生自主学习的重要体现。

　　1.提供清楚、明确的目标、任务

　　自主探索从某种意义上说是一种比较开放的学习方式，从理论上讲，教学内容和教学方法越开放，学生对各种能力培养的机会就越多，为了让学生有针对性地开展自学探索，必须给学生提出明确的任务和目标，并力求使任务和目标具有下列特征：（1）层次性；（2）激励与挑战陸；（3）可操作性；（4）方法意义上的启发性。

　　例如，单摆这一课题的教学中，我们在确定课题以后，可以明确地提出下列任务和目标：

　　（1）请你阅读课文第一段，并按照课文的要求做一个单摆。

　　（2）请你观察它的摆动情况，并大致说出它的运动特点。

　　（3）理论上可以证明，当摆角小于5°时，单摆的振动可以看作简谐振动，你是否能给予证明，若有兴趣，请你试试看。

　　（4）请你猜测一下，单摆的振动周期会与哪些物理量有关。

　　（5）请对你的猜测给予定量的验证。

　　2.指导学生认真阅读课本，做好自学探索的最基本环节

　　自学探索，毕竟不是严格意义上的科学研究，我们的目的不是研究的终端产品——研究的结果，而是体验探索的过程，掌握研究的方法，进而是达到既学会知识，也学会研究的方法的目的。因此认真阅读课本，是自学探索最基本的环节，如何阅读课本，我们可以从三个层次来展开。

　　（1）了解性阅读：通过阅读课本，了解所学知识的总体结构。

　　（2）针对性阅读：对照自学探讨的目标提纲，展开针对性的阅读。

　　（3）反思性阅读：完成目标提纲以后，再进行评价[生阅读。

　　3.开放实验室，为自主探索提供条件

　　开放实验室，让学生随时都可以进入实验室是能否顺利完成课题重要保证。由于课题学习中的学习内容均是教材中的教学内容，因此实验室的开放就显得更为重要，进入实验室中来学习物理，无论是对能力的培养还是方法的渗透，其好处都是不言而喻的，它还原了物理学习的本来面目。同时，也积极鼓励学生进行课外小实验，因此小实验从开始设计到制作，从演示实验到现象的观察与分析、从总结规律到应用规律解决实际问题，都是学生亲自    动手实践完成的，能充分地体现学生的自主性，并能有效地揭示事物的本质，使学生的认知产生迁移和延伸。

　　（二）组织好课堂教学中师生的探讨活动

　　在课堂上开展师生之间、学生与学生之间的相互交流与探讨，以一种崭新的教学形式展开。课堂中探讨的内容和形式可按下述方法进行。

　　1.学生典型发言

　　在课堂教学开始时，请学生针对自学探究中的目标提纲，逐一汇报自己的研究结果，并说明自己的研究过程和方法。

　　2.学生间的相互交流

　　在学生典型发言后，学生之间展开的相互交流和讨论。交流和讨论的内容，仍然以自学探究中的目标提纲为对象展开，通过讨论能使学生之间产生相互启发，相互促进的作用。

　　3.师生间专题探讨

　　学生间进行相互讨论与交流之后，大部分的基础性问题学生都已解决，但不是每个学生对概念与规律的建立过程都已有所体验；对概念、规律的内在联系与区别，实验设计的意图目的、研究问题中渗透的方法等学生都已经领悟。因此，教师还需要与学生一起对重要概念与规律的建立过程、研究问题的方法及如何将它们引伸拓展等有目地开展专题探讨。这样既是一种研究方法的示范，又能起到弥补自学探究过程知识学习的零碎与片面的作用。

　　例如，“瞬时速度”的概念，对于高一学生来说，是非常抽象难学的。虽然学生通过了自学探索，对瞬时速度的含义已有所了解，但在内心深处，对某一时刻（或某一位置）的速度究竟是否存在总是感到难以理解。为了正确地建立起瞬时速度的概念，一个有效的方法就是：通过实验具体演示平均速度的测量（可用气垫导轨，光电门与计数器配合起来使用），并逐渐把位移（时间）取得越来越小（即B点向A点靠近），这时所测得的平均速度值会越来越趋向某一值。由此说明，当B点与A点越接近，通过AB这段距离的速度变化越小，所测得的平均速度越接近A点的速度，以此实验事实为依据，启发学生超脱具体实验条件的限制，运用思维去继续操作“理想实验”。假如把B点与A点无限接近，作为位移来讲已经接近到了几乎只有A点，那么所测得的平均速度又是什么呢？学生的思维到这一层次，瞬时速度已经不言而喻：这时测得的平均速度实际上已是通过A点时的速度了，瞬时速度的概念便自行引出，这样做的好处是把需要用抽象的思维方法才能引出的概念转化成了具体可以操作的实际问题，达到了让抽象问题具体化的目的。

　　四、对课后作业进行“课题化”处理

　　让课后作业课题化，使它们具有明显的“研究性”特色。为此我们可以给学生提出下面二种类型的课题。

　　（一）引伸性课题

　　这种类型的课题主要是对基本的物理规律进行深层次的探索和思考，主要是让学生去领悟物理学的思想方法，从更高的层次来理解物理概念和规律。

　　例如，学了楞次定律之后，可以提出下列问题让学生思考和研究。

　　1.请你根据实验现象总结一下楞次定律的要义是什么？

　　2.所有能用楞次定律解释的实验现象都能用能量转化和守恒解释吗？如果感应电流不是按楞次定律所确定的方向流动，而是相反，那将会出现什么情况？

　　（二）动手实验的应用性课题

　　这种类型的作业，让学生自己动手实验来解决实际问题，既符合人们认识客观事物的基本规律，更符合当今以实践能力为核心的素质教育的要求。

　　例如，学了弹力之后，让学生动手去制作弹簧秤；学了磨擦力之后，去测定木块与桌面之间的动磨擦因素；学了自由落体运动之后，去测量人体的反应时间、楼房高度；学了欧姆定律之后，去研究灯泡灯丝的伏安特性；学了光的折射、全反射之后，可以去测量水的折射率、自制潜望镜等……

　　通过近两年的教学实践证明，在物理教学中开展研究性学习是切实可行的，教学效果是明显的。

　　由于研究性学习是一种以学生为主体的教学模式，尤其是我们把“自学探索”当作关键的环节来抓，学生学到的不仅仅是知识，更培养了自主学习的能力。

　　在“课题研究”教学模式中，由于注重了学习的过程，注重了学生的自主探索，因此学生学习的主动性以及与之相关的能力都得到了提高，学生学会了学习，自学能力也就有了明显的提高。