新課程改革與高中物理課題研究

帥文武　吳　云

摘要：物理課題探究教學(xué)是一種培養(yǎng)科學(xué)精神和創(chuàng)造性思維的實(shí)踐活動(dòng)，它重視學(xué)生的主體地位，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，最大限度地發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提高實(shí)踐能力，充分培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立研究能力。其內(nèi)容主要有物理試驗(yàn)、科技制作、新科技問(wèn)題的學(xué)習(xí)報(bào)告、社會(huì)調(diào)查、擴(kuò)展性學(xué)習(xí)等方面。物理課題研究教學(xué)包括課題選擇與準(zhǔn)備、教師引導(dǎo)與參與、學(xué)生自主學(xué)習(xí)與提高、成果分析與展示等基本環(huán)節(jié)。和研究性學(xué)習(xí)一樣，課題研究是按照教育的基本認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行的，學(xué)生需要評(píng)估課題、設(shè)定研究目標(biāo)、篩選研究?jī)?nèi)容、控制研究過(guò)程、論證研究結(jié)果。其側(cè)重點(diǎn)是過(guò)程和方法，而不是結(jié)果，它的最終目標(biāo)，就是要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，全面提升學(xué)生素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：物理課題研究；探究式教學(xué)；創(chuàng)新意識(shí)

當(dāng)今科技日新月異，傳統(tǒng)的教學(xué)模式與教學(xué)觀(guān)念已經(jīng)無(wú)法使學(xué)生輕松面對(duì)知識(shí)爆炸時(shí)代知識(shí)的快速更新，培養(yǎng)學(xué)生自主研究是未來(lái)物理教學(xué)的重要方面。我校去年便開(kāi)展了“物理課題研究教學(xué)”的實(shí)踐活動(dòng)，本文對(duì)物理教學(xué)中的課題研究進(jìn)行初步探討，以期能夠引起廣大物理教師對(duì)課題研究教學(xué)的重視，并共同探討。

一、開(kāi)展物理課題研究教學(xué)的必要性

21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的世紀(jì)，人類(lèi)知識(shí)以指數(shù)方式增長(zhǎng)。牛頓、法拉第、愛(ài)因斯坦等偉大的物理科學(xué)家的杰出貢獻(xiàn)使人類(lèi)社會(huì)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。世代相傳的填鴨式學(xué)習(xí)模式已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代科技的發(fā)展需要，而必須培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與研究的能力。開(kāi)展廣泛的課題研究教學(xué)活動(dòng)旨于大力培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與質(zhì)疑精神。與傳統(tǒng)的教學(xué)模式不同，課題研究模式以學(xué)生為主，教師以引導(dǎo)者、參與者、質(zhì)疑者的身份參與學(xué)生研究，讓學(xué)生在課題研究的過(guò)程中既體會(huì)到物理學(xué)的研究方法，又能提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。新的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》以及全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書(shū)物理中明確提出課題研究在教學(xué)中的要求，并做出了實(shí)例，雖然比重不大，但是也為廣大教師提出了新的要求。即在物理教學(xué)中，可以把課題研究穿插在教學(xué)過(guò)程中，在傳授系統(tǒng)知識(shí)的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)課題的方式解決學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題。課題研究是物理教學(xué)中的必要方式。首先從學(xué)生能力的養(yǎng)成上來(lái)分析，課題研究能夠培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力。物理課題研究強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性，從課題的選擇上就開(kāi)始要求學(xué)生自主進(jìn)行，同時(shí)在課題的展開(kāi)上又要求學(xué)生自學(xué)相應(yīng)知識(shí)，并與同學(xué)相互討論、相互學(xué)習(xí)，在課題的成果展示上又要求學(xué)生獨(dú)立組織與展示。整個(gè)過(guò)程對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)是多方面的，如自我發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力、與人合作的能力、邏輯思維與創(chuàng)新能力等。其次從學(xué)生的發(fā)展上來(lái)考慮，新課程更適應(yīng)當(dāng)今物理的發(fā)展，如時(shí)代性與基礎(chǔ)性并重，自主性與多樣性共存。新的課程標(biāo)準(zhǔn)要求物理教學(xué)要注重全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，課題研究正是一種必要而基礎(chǔ)的科學(xué)素養(yǎng)。在課程的實(shí)施方面，更加注重學(xué)生通過(guò)研究，在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)學(xué)習(xí)研究問(wèn)題的方法，在獲取基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)又學(xué)會(huì)了基本技能。“探究式教學(xué)”“課題研究教學(xué)”等一系列的教學(xué)方式都充分體現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)的思想與精髓。課題研究教學(xué)的重要作用就是教會(huì)學(xué)生自我學(xué)習(xí)與自主研究，“授漁”而非“授魚(yú)”。學(xué)生掌握了課題研究的方法，也就給學(xué)生提供了一個(gè)發(fā)展的空間。

二、物理課題研究教學(xué)的內(nèi)涵

1.物理課題研究教學(xué)與探究式教學(xué)的區(qū)別與聯(lián)系

課題研究教學(xué)與普遍推行的探究式學(xué)習(xí)是兩種不同的教學(xué)方式。主要區(qū)別在于課題研究教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生利用類(lèi)似科學(xué)研究的方法自主學(xué)習(xí)，課題確立、課題準(zhǔn)備、課題開(kāi)展、成果展示等一系列過(guò)程都是必不可少的。而探究式教學(xué)主要是指在教師指導(dǎo)與引導(dǎo)下，以學(xué)生自主研究為主的學(xué)習(xí)方式。即包括類(lèi)似科學(xué)研究方式的自主學(xué)習(xí)，也包括自主探究學(xué)習(xí)方式。探究式教學(xué)主要是引導(dǎo)學(xué)生再現(xiàn)科學(xué)家解決問(wèn)題的過(guò)程，從而提高學(xué)生的能力。而課題研究則注重學(xué)生利用科研方法，自主解決問(wèn)題，其解決過(guò)程是唯一的、創(chuàng)新的，獲得的知識(shí)也是多方面的。

2.物理課題研究與其他學(xué)科課題研究的共同特征

（1）面向全體學(xué)生，以提高科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)。科學(xué)素養(yǎng)包括科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。課題研究的目的就在于要求學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題中鍛煉動(dòng)手能力與思維能力。同時(shí)高中階段的課題研究一般都是以團(tuán)隊(duì)協(xié)作方式完成的，學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的同學(xué)和學(xué)習(xí)能力差的同學(xué)都能在研究中得到提高，在參與研究的同時(shí)既學(xué)習(xí)了知識(shí)，又養(yǎng)成了積極的科學(xué)態(tài)度，提高了學(xué)生的各方面能力。

（2）注重過(guò)程，從過(guò)程中獲得知識(shí)。 與傳統(tǒng)教學(xué)方式不同，課題研究教學(xué)的過(guò)程是復(fù)雜和特殊的，在不斷完成課題的過(guò)程中學(xué)生學(xué)習(xí)到很多知識(shí)。如在研究“水火箭”的過(guò)程中，要不斷解決一系列問(wèn)題。首先考慮水火箭的飛行原理與火箭、飛機(jī)的飛行原理有何不同；其次是怎樣設(shè)計(jì)“水火箭”，作為箭體的飲料瓶?jī)?nèi)需裝多少水，怎樣才能保證充氣過(guò)程是單向的，還有“水火箭”飛行的穩(wěn)定性、高度如何控制等。解決了這些問(wèn)題，學(xué)生自然獲得了知識(shí)和方法，對(duì)學(xué)生的教育作用也是潛移默化的。

（3）學(xué)以致用，理論和生活實(shí)際相結(jié)合。探究教學(xué)非常注重發(fā)展學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。與一般的學(xué)習(xí)活動(dòng)相比較，課題研究教學(xué)最大的區(qū)別是更注重問(wèn)題解決能力，這樣的教學(xué)方式可以提高學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的能力。

（4）個(gè)性評(píng)價(jià)，全面提高課題研究的形式和方法。學(xué)生既能在研究過(guò)程中體會(huì)到成功的愉悅，提高自我評(píng)價(jià)；也能在相互協(xié)作中自由表達(dá)觀(guān)點(diǎn)，獲得他人的認(rèn)同，得到他人的正確評(píng)價(jià)；還能在成果展示中發(fā)揮自己的優(yōu)點(diǎn)，得到大家的正確評(píng)價(jià)。這些評(píng)價(jià)方式與傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)不同，前者強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)的開(kāi)放性與多元化，更注重發(fā)展性評(píng)價(jià)。

3.物理課題研究的特點(diǎn)

（1）物理課題研究與生活實(shí)際結(jié)合緊密。物理學(xué)是一門(mén)與生活實(shí)際結(jié)合最為緊密的一門(mén)學(xué)科，生活中遇到的問(wèn)題往往可以作為學(xué)生研究的對(duì)象，比如高一課題研究示例中的“菜刀上的力學(xué)知識(shí)”就是與生活緊密結(jié)合的課題。同時(shí)隨著課程的展開(kāi)，一些與生活密切相關(guān)的新課題也顯現(xiàn)出來(lái)，如“電磁爐的原理與應(yīng)用”。

（2）可操作性及實(shí)踐性強(qiáng)。物理課題研究中很多是需要學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是物理課題研究的一個(gè)重要方面。豐富的實(shí)驗(yàn)題材能夠最大限度地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力及思維能力，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐水平。

三、物理課題研究?jī)?nèi)容的選擇

1.學(xué)生實(shí)際生活中碰到的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題

學(xué)生在生活中不可避免地會(huì)碰到這樣那樣的問(wèn)題，能夠觀(guān)察生活并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從自我學(xué)習(xí)產(chǎn)生的各種信息中挑選與問(wèn)題相關(guān)的知識(shí)并解決。如一學(xué)生在觀(guān)看了正月十五的焰火后發(fā)現(xiàn)焰火在上升和下落的過(guò)程中一致性的特點(diǎn)后，利用所學(xué)過(guò)的平拋物體運(yùn)動(dòng)的知識(shí)即運(yùn)動(dòng)的合成與分解的知識(shí)，并查閱相關(guān)書(shū)籍得出結(jié)論。

2.探索性物理實(shí)驗(yàn)

它是物理學(xué)的基礎(chǔ)，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣與掌握必要的試驗(yàn)方法是中學(xué)生面臨的難題。結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)際，開(kāi)放部分物理實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供利用實(shí)驗(yàn)方法解決物理問(wèn)題的機(jī)會(huì)是課題研究中很重要的一個(gè)方面。如高一的“研究影響滑動(dòng)摩擦力的因素”的試驗(yàn)研究課題。

3.科技制作

豐富的科技小制作對(duì)于活躍學(xué)生思維、培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力都有很大的好處。大量的制作還能激發(fā)學(xué)生的靈感、激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新思維，從而將小制作提升為小發(fā)明。如“制作孔明燈”“風(fēng)箏的空氣動(dòng)力學(xué)原理”“水滴起電機(jī)”等。

4.新科技問(wèn)題的學(xué)習(xí)報(bào)告

新的科技問(wèn)題及物理學(xué)前沿問(wèn)題往往是學(xué)生關(guān)注的焦點(diǎn)。通過(guò)對(duì)這些新科技問(wèn)題的了解可以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，并提高學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備。這樣的問(wèn)題有很多都可以作為學(xué)生研究的對(duì)象，如“火箭的發(fā)射與回收”“黑洞”“超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)”等都是學(xué)生感興趣的，它們與課本結(jié)合緊密，是當(dāng)今物理學(xué)前沿學(xué)科問(wèn)題。

5.人格力量

許多偉大的物理科學(xué)家不僅為世人留下了不朽的科學(xué)成果，同時(shí)為大家留下了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、執(zhí)著的科學(xué)信仰、無(wú)私的奉獻(xiàn)精神、高貴的人格魅力等。通過(guò)了解物理科學(xué)家，學(xué)生不但能夠了解相應(yīng)的科學(xué)知識(shí)，同時(shí)還能提高自身的科學(xué)素養(yǎng)，養(yǎng)成熱愛(ài)科學(xué)的好作風(fēng)。

6.社會(huì)調(diào)查

社會(huì)調(diào)查是一種重要的科學(xué)研究方法，雖然主要應(yīng)用于社會(huì)科學(xué)方面，但也是學(xué)生需要掌握的一種重要的方法，很多物理學(xué)觀(guān)點(diǎn)都是通過(guò)社會(huì)調(diào)查得到的。如地球磁場(chǎng)變化是通過(guò)全球各個(gè)檢測(cè)站得到的、全球氣溫變暖是通過(guò)調(diào)查各地?cái)?shù)年來(lái)的氣候值而得到的等，都可以作為社會(huì)調(diào)查項(xiàng)目。

7.擴(kuò)展性學(xué)習(xí)

課堂學(xué)習(xí)是有限的，大量豐富的知識(shí)需要學(xué)生自己通過(guò)媒體和書(shū)籍有選擇地學(xué)習(xí)，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)完課本知識(shí)的同時(shí)都有繼續(xù)深入學(xué)習(xí)的渴望，這時(shí)候可以適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自學(xué)，擴(kuò)展課堂知識(shí)、拓展知識(shí)面。

四、物理課題研究的基本環(huán)節(jié)

作為中學(xué)生，一般不可能達(dá)到真正意義上的研究，因而作為教師，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)施課題研究的重心就在于讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，當(dāng)然我們也不能小看學(xué)生在科學(xué)研究上的能力。物理課題研究最好以小組方式展開(kāi)，有利于學(xué)生相互學(xué)習(xí)與提高。首先由學(xué)生自主選擇研究課題，組織課題組成員并分配工作，其中課題的選擇可以由教師提供一些示例課題，也可以由學(xué)生自主確立。無(wú)論是哪一種方式，都必須經(jīng)過(guò)教師的認(rèn)可和指導(dǎo)，避免學(xué)生盲目研究。其次由小組討論確立研究方案，對(duì)課題的研究過(guò)程確立大致的課題計(jì)劃之后，由小組成員分頭搜集并篩選相關(guān)資料以及共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。最后得出結(jié)論并展示課題成果，并在班級(jí)內(nèi)對(duì)課題研究的過(guò)程及結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

五、教師在課題研究中的主要作用

1.教師是研究過(guò)程中的引導(dǎo)者

學(xué)生在課題研究過(guò)程中不可避免地要遇到許多問(wèn)題，教師可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，以避免學(xué)生盲目開(kāi)展研究、避免學(xué)生遇到太多的困難與挫折。必要時(shí)對(duì)學(xué)生研究進(jìn)行指導(dǎo)，但整個(gè)過(guò)程應(yīng)以學(xué)生自我研究為主，小的問(wèn)題和挫折鼓勵(lì)學(xué)生自己去解決，教師只要注意控制學(xué)生的研究方向就好。

2.教師是研究過(guò)程中的合作者

教師可以作為研究的合作者加入討論，與學(xué)生共同探討、共同研究、共同解決，以同伴的角度給學(xué)生一些建議與指導(dǎo)，同時(shí)也可以故意設(shè)置障礙觀(guān)察學(xué)生解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

隨著物理教學(xué)改革的實(shí)施，大家都認(rèn)識(shí)到了教育的目的不止是傳授知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、訓(xùn)練技能，還有更為重要的一點(diǎn)就是教給學(xué)生正確積極的科學(xué)精神和科學(xué)價(jià)值觀(guān)。課題研究拓展了這一領(lǐng)域的教學(xué)，彌補(bǔ)了學(xué)科教學(xué)的不足，中學(xué)物理中課題研究的引入，就是加強(qiáng)全面教學(xué)的進(jìn)步之處，同時(shí)能引發(fā)教育教學(xué)方面更深的思考。