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。筆者通過幾年的實踐，認為應該做好以下幾方面的工作。
一、對教材內容進行課題化處理
所謂對教材內容進行“課題化”處理，其實質是把教材中相對獨立的一個個單元內容轉化為一個個“課題”，讓學生來研究和學習。但把教材內容作為“課題”來研究顯然還必須把教材內容進行“稀釋還原”。所謂“稀釋還原”，實際上就是在教材內容的基礎上去對下面兩方面進行挖掘：（1）知識的產生和發(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”這一教學內容：從教材（人教版必修本）的內容看，其知識內容的編寫是高度簡化的，沒有闡述知識的產生與發(fā)展過程以及研究的方法。如果把這一內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。
�。ㄒ唬┟鞔_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略了解決這一問題的整個思想過程。
�。ǘ┐_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，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：
�。ㄒ唬┱J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。
�。�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品——研究的結果，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構。
�。�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容均是教材中的教學內容，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，使學生的認知產生遷移和延伸。
（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。
�。ㄒ唬┮煨哉n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？
（二）動手實驗的應用性課題
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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