中學物理教學中的研究性學習活動是指學生在教師的指導下,從自身生活、社會及所學的物理學科知識中選擇和確定研究課題,以類似科學研究的方式,主動地獲取知識、應用知識、解決問題的學習活動。其內容應立足于教學內容,引導學生自主參與,對某些教學問題作深入探討,或從教學的角度對某些日常生活中和其他學科中出現的問題進行探索和研究。這樣知識的獲得和運用都是直接接觸客觀實際,也不是只直接接觸經過抽象加工整理而成的文字、圖形、表格等“感性材料”,不再缺少直接經驗的過程及其方法的教學。它重視邏輯論證,不缺少知識發展過程的敘述,獲得的知識不缺乏生命力,這對學生創新能力的培養是極為有利的。
1.在課堂內滲透
物理學中定理、定律和概念,都是物理學家進行實驗、總結、再實驗、再總結得到的理論,是開展研究性學習的好素材。教師要對課本教學內容進行加工和處理,結合實際提出一些研究課題,引導學生模擬科學家的科學研究方式和探索思路進行再發現、再創造。例如在《摩擦力》一節中,研究“影響滑動摩擦力大小的因素”時,可設計如下。
1.1啟動思維,大膽猜測。教師要鼓勵學生表達自己的觀點和看法,允許異想天開。在思考中學生會提出各式各樣的想法,如:(1)與壓力大小有關,壓力越大,滑動摩擦力越大;(2)與物體相對運動的速度有關,速度越大,滑動摩擦力越大;(3)與物體的接觸面積有關,面積越大,滑動摩擦力越大;(4)與接觸面的粗糙程度有關,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大,等等。
1.2確定方案,進行驗證。通過分析、討論,學生確定這樣一個實驗方案:用一電動玩具汽車,經彈簧測力計水平拉動一木塊,在桌面上勻速運動,分別改變:(1)木塊對桌面的壓力(加減砝碼);(2)木塊運動的速度(改變電動機轉速);(3)木塊與桌面的接觸面積(木塊平放、側放);(4)接觸面的粗糙程度(在桌面上鋪毛巾)。從彈簧測力計的示數即可讀出摩擦力的變化規律。
1.3分析實驗,得出結論。學生對實驗現象進行由表及里的分析,對實驗結果進行處理,得出科學結論:滑動摩擦力的大小跟物理表面的粗糙程度有關,跟物體間的正壓力的大小有關,與物體運動的速度及接觸面積大小無關。
2.在物理實驗中滲透
物理實驗分演示實驗與學生實驗兩種,都非常適合學生進行研究性學習。在實驗教學中要結合實際,將部分演示實驗與學生實驗改造為研究性學習的課題,以此來激發學生的探索精神、創造精神,發揮學生的主動性和主體性,培養學生的實驗能力和實踐能力。
2.1將學生實驗中驗證性實驗改造為“設計性”實驗。中學物理實驗大多為驗證性實驗,如驗證光的反射定律、驗證焦耳定律、驗證歐姆定律等。若改變實驗目的、實驗原理、實驗儀器,就是很好的研究課題。例如:在測定值電阻的阻值的實驗,改為測量小燈泡電阻的“設計性”實驗。由于改變了實驗目的,從電路圖設計、器材的選擇、實驗步驟、記錄結果、驗證結果的過程中都需要學生思考與探究。
2.2將部分演示實驗改造成研究性課題,鍛煉學生的研究能力。如在“法拉第的電磁感應”實驗的教學中,提供必要的實驗器材后(線圈、螺線管、磁體、電流計、電源、滑動變阻器、導線、開關等),讓學生自己去探索,經過反復實驗,學生會發現產生感應電流的情形有以下3種:(1)閉合的回路;(2)在磁場中作切割磁感應線的運動導體;(3)正在做上述的運動時。只要教師作適當引導,學生就能歸納出電磁感應現象的條件。
2.3將一些物理規律和結論改造為研究性課題,發展學生的研究能力。如“焦耳定律”中我不給出焦耳定律的公式,讓學生自己設計方案探索“電流做功產生的熱量與電阻的關系”,學生實驗過程中不但獲取串聯電路中的電流關系,而且在實驗過程中,通過積極思維、手腦并用、分工協作,培養了學生的合作精神,開發了學生的智能。這樣的課題還有:在“彈簧測力計的工作原理”中研究“彈簧的彈力與彈簧伸長的關系”,在“伏安法”測定值電阻時中研究“金屬絲的電阻與溫度的關系”,等等。
3.在課堂外滲透
在課堂外滲透研究性學習,選擇來源十分廣泛。課題可能來自生活,例如:“與自行車有關的力學問題”、“電在我家中”、“生活中的剪刀”、“廢舊干電池污染與安全處理”等。也可能來自于課本中,如在講《杠桿原理》的應用時,教師可引導學生研究小時候玩的蹺蹺板和阿基米德的豪言壯語“只要給我一個支點,我就可以撬動地球”;在講原子與原子核部分時,教師可引導學生研究《核電站功率與污染問題》,等等。課題可以來自于社會中,如“電磁污染”、“光纖與遠距離通信”、“農村電網改造與農村用電情況調查”;也可以來自于新科技問題的學習報告中,如“從電冰箱到臭氧層”、“溫室效應”、“熱島效應”、“日食與月食”等。教材不是全部,應鼓勵學生在生活中環境中尋找研究課題。課堂外的研究性學習沒有固定的模式,但一般的程序是“發現問題—作出猜想—設計實驗—收集證據和數據—分析研究—得出結論—交流總結—再次發現新的問題……”。
在物理教學中滲透研究性學習,能更好地使學生在多元互動中形成獨立思考、主動學習,以及終身學習的能力,有助于培養學生的科學精神,形成科學態度,掌握科學方法。
參考文獻:
[1]劉炳升,李容.全國九年制義務教育課程標準實驗教科書·物理.江蘇科學技術出版社.
[2]丁忠平.優化學習.江蘇人民出版社.