如何组织学生开展物理性学习

高中物理新教材最明显的特点之一就是增加了研究性学习.作为自然科学的一门基础学科,物理学不仅具有巨大的物质价值,还蕴藏着丰富的精神价值,给人们带来了视野广阔而又深邃的世界观和宇宙观.在高中物理教学中开展研究性学习,既能让学生具有这种能力、领会这种精神、认识这种作用,更能使学生运用这种方法和能力,进行渗透式学习,联系各科知识,并进而学好、会学高中其他课程.下面谈谈组织学生开展研究性学习的做法.

一、专题培训,激发学生开展研究性学习的热情

为了激发学生对研究性学习的热情,我进行了三次专题辅导,着重讲清三个问题.

(一)什么是研究性学习

一则小故事的启示：

说的是拿破仑在一次战斗中与卫兵走散,又被敌兵追赶,情急之下,求助于一个毛皮商人.毛皮商人将之藏于一堆毛皮之中,追兵对着毛皮一顿乱戳后走了,这位法国皇帝的卫兵也终于赶来了.毛皮商人问拿破仑：“当敌人对着毛皮乱戳的时候,你是什么感觉?”拿破仑大怒,命令卫兵毙这个胆大包天、口不择言的商人.商人面向墙壁,听着身后整齐的拉动栓的声响,刹那间百感交集.等了很久,拿破仑微笑着对商人说：“现在,你知道我当时的感受了吧?”

对于教育来说,这是一个很有启发性的故事.我们知道,真正深刻的教育,是能够触及灵魂的教育,这样的教育才是恒久有效的.亲身经历过这样一次死的威胁,毛皮商人才可能真正了解当死亡的威胁来临时的感受,不然,任别人怎样述说,也是隔靴搔痒.

研究性学习是学生基于自身兴趣,在教师指导下,从自然、社会、生活中选择和确定专题进行研究,主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动.

研究性学习是与接受性学习相对而言的,研究性学习要解决的是“如何学”的问题.苏霍姆林斯基指出:“研究性学习是指学生在教师的指导下,以类似科学研究的方法去获得知识和应用知识的一种学习方式.”

从广义上讲,研究性学习是学生主动探究的学习活动.它是一种学习的理念、策略、方法,适用于学生对所有学科的学习.从狭义上讲,作为一门独立的课程,研究性学习是指学习过程中以问题为载体,创设一种类似科学研究的情景和途径,让学生通过自己收集、分析和处理信息来实际感受和体验知识的产生过程及运用知识解决实际问题的过程,进而了解社会,学会学习,培养分析问题、解决问题的能力和创造能力.

研究性学习是以“培养学生具有永不满足、追求卓越的态度,培养学生发现问题、提出问题、从而解决问题的能力”为基本目标；以学生从学习生活和社会生活中获得的各种课题或项目设计、作品的设计与制作等为基本的学习载体；以在提出问题和解决问题的全过程中学习到的科学研究方法、获得的丰富且多方面的体验和获得的科学文化知识为基本内容；以在教师指导下,以学生自主采用研究性学习方式开展研究为基本的教学形式的课程.

研究性学习是师生共同探索新知的学习过程,是师生围绕着解决问题相互合作和交流的过程,它具有问题性、开放性、探究性和实践性等特点.

1.以问题为中心

研究性学习课程的内容是以问题的形式来呈现的.研究性学习的内容不是特定的知识体系,而是来源于学生的学习生活和社会生活,立足于研究、解决学生关注的一些社会问题或其他问题,涉及的范围很广泛.它可能是某学科的,也可能是多学科综合、交叉的；可能偏重于实践方面,也可能偏重于理论研究方面.

2.以开放为形式

研究性学习课程是一个开放的过程,不仅体现在课程的目标和内容上,也体现在研究的过程、方式、方法上.在学习过程中,活动时间和空间是开放的.可以在校内进行,也可以在校外进行；可以在课堂进行,也可以在节检测日进行.学习的方式和方法是开放的.学生可以有广泛的学习手段（读书、上网、社会调查、科学实验、实地考察、讨论辩论等）.

3.以探索为过程

研究性学习课程的全过程都以学生“探究”贯穿.从研究课题的确定,到研究目标的定位、研究过程的设计、研究方法的选择、研究手段的运用以及研究结果的表达等,都由学生在老师指导下独立完成.学生可以根据自己的兴趣、爱好、能力、特长等确定研究课题,进行学习和探究,形成研究性学习成果.

4.以实践为依托

研究性学习课程目前划归在“综合实践活动”课程内.从学习内容上看,研究性学习强调理论与社会现实、科学和生活实际的联系,特别关注人类生存、现代科技对当代生活的影响等社会现实问题.要引导学生关注现实生活,亲身参与社会实践活动,开展社会调查、访问咨询、实地考察、科学实验等实践活动.

(二)为什么要开展研究性学习

资料一：

据调查,全球有4000名公认的首席科学家,按中国占世界1/5的人口比例计算,中国应该有800名,可事实是中国仅有13位,这与我们的人口比例极不相称.更让人吃惊的是,这13位首席科学家里,香港居然有11位,而大陆只有2位.这是一个多么可怕的现实.缺乏一种创新的机制与氛围,出不了大师,出不了顶尖的科学家,而这也正是国家发展之关键.

资料二：

2005年温家宝总理在看望著名物理学家钱学森时,钱老曾发出这样的感慨：“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”2009年10月31日,钱学森在北京逝世,去世前又提到同一问题,这就是著名的“钱学森之问”.“钱学森之问”是中国教育事业发展的一道艰深命题.它是沉重的,更是不容回避的.

资料三：

香港大学在内地招收本科生时,每年都有近三分之一的省（直辖市）“状元”在面试环节因缺乏实践能力和创新精神被拒之门外.

跟踪资料显示,中国已毕业的“状元”,并不象人们想象的那样大有作为.

1.开展研究性学习是培养高素质人才的需要

实施以创新精神和实践能力为重点的素质教育,重要的着眼点是改变学生的学习方式.学校要关注学生的学习方式,在开展有效的接受式学习的同时,让学生形成主动地获取知识、应用知识、解决问题的研究性学习方式,对于调动学生的积极性,主动性,培养创新精神和实践能力,开发学生潜力,具有重要的意义.
大凡已经进入高中的学生,绝大部分都已经顺应了学校的学习生活,形成了接受式学习的惯性.既然家长和相当数量的教师只关心那些大家都必须学的东西,那么学生只好割舍自己的兴趣,任个性特长、潜质、潜能消磨殆尽.学校、教室、课桌就是学习的战场.方寸之地,流失十几年的岁月,常常是“两耳不闻窗外事,一心只读圣贤书”.远离火热的生活和社会,眼界只能日趋狭窄,实践能力难以形成.

知识发生的艰辛过程,科学探索的曲折经历原本已被教材浓缩为简洁的定义原理,再加上老师多年“应试经验”的提炼,全都变成了两点间的直线.既然学生只能吃别人嚼过的馍,那就无法品尝到探索和发现的快乐,学习兴趣和积极性日益衰退.

日新月异的时代告诉我们一个现实：知识本身的获得已经不是最重要的了,重要的是如何获得知识,如何在知识获取过程中,开发学生的各种潜能,让学生全面而有个性的发展.

在高中开展研究性学习的主要目的是：改变中学生长期以来一直恪守的被动地接受知识的学习方式,即偏重于机械记忆,浅层理解和简单应用的学习方式.通过研究性学习,使学生处于一种主动探究和注重解决问题的学习状态.改变学生只上从课本学习知识的传统方式,让学生通过自己的亲身体验来了解知识的形成、发展、应用的过程,丰富学生的学习经历.真正把教育的重心放在培养学生的创新精神,实践能力和终身学习的能力上.

研究性学习能充分调动学生学习兴趣和积极性,开发学生的各种潜能,让学生全面而有个性的发展.

2.开展研究性学习是新课程改革的主要内容

根据教育部《普通高中课程方案》（实验）规定,研究性学习属于综合实践活动课程,是每个学生的必修课程,三年共计15学分,占必修116个学分的12.9%.设置研究性学习活动旨在引导学生关注社会、经济、科技和生活中的问题,通过自主探究、亲身实践的过程综合地运用已有知识和经验解决问题,学会学习,培养学生的人文精神和科学素养.《河南省普通高中综合实践活动课程实施指导意见》（试行）要求,高中阶段每个学生必须完成研究性学习的基本的研究方法和实施流程的理论学习,专题研究或项目设计不少于3个,保证高中三年研究性学习活动时间不少于270课时.

(三)研究性学习的课题类型和研究方法

1.课题类型

依据研究内容的不同,研究性学习可分为两大类：课题研究类和项目（活动）设计类.

一是课题（问题）研究类.课题（问题）研究类以认识和解决某一专题性问题为主要目的,包括社会调查、科学实验、文献研究等.

二是项目（活动）设计类.项目（活动）设计类以解决某一个操作性问题为主要目的,包括社会性活动设计和科技类项目两种.

2.课题研究的基本方法

（1）问题探究法.这是课题研究比较常用的方法.通常是由某一具体问题出发,探讨其产生的根源以及解决的方法等.如：课题“测量自行车在行驶过程中的阻力系数”由日常生活中的现象引出问题,并探讨形成的原因和解决问题的方法.

（2）问题讨论法.这种方法有益于扩展学生的思路,如“菜刀上的力学知识”,有的学生考虑到刀刃的利钝、刀身的宽窄；有的学生考虑刀背的薄厚、刀柄的长短和刀的形状；还有的学生会分析、比较锯齿形刀的优缺点,这样的研究课题每个学生都参与,同时又有不同的深度和层次,互相取长补短,从而使研究的课题更为完善.

（3）实验探索法.通过实验探索解决问题使研究更具有说服力.例如,研究“影响滑动摩擦力的因素”,“弹簧振子的振动周期与振子质量的关系”等问题都是建立在实验的基础上.

（4）模拟制作法.根据构想而制成模型的方法.例如,“研制水火箭”,这种方法既丰富了课题研究的内容又强化了学生的动手能力.

（5）现场调查法.通过对实际现象的观察来增加科学知识,掌握素材,为从事研究工作打下基础.

（6）文献查阅法.可以说是课题研究必用的方法.对某一研究课题必须通过查阅资料、整理资料、分析资料,才能为研究工作打下一定的基础,进而开展研究课题.

二、加强指导,提高学生开展研究性学习的有效性

研究性学习的展开一般分四个阶段：研究性学习的准备阶段、进入问题情境阶段、实践体验阶段和总结表达交流阶段.在学习进行的过程中相邻阶段是相互交叉和交互推进的,整个过程可以通过下面图表呈现：

在研究性学习实施的第一阶段即选题阶段,学生确定什么研究课题是研究性学习全过程非常重要的一个环节,它直接关系到学生积极性、创造的发挥,研究成果的大小、好坏,甚至某项研究性学习的成败.因此,在这一过程中,教师要指导学生进行课题选择.既然科学研究是从问题开始,在研究性学习中,先要引导学生学会如何提出问题,提出高质量的问题.

1.提出问题

在我们日常生活和学习中经常会碰到各种各样的问题,经常会对各种各样的现象提出很多为什么?问题的提出可以从多角度.可以从自己兴趣出发,提出一些自己感兴趣的问题；可以从自己学习的学科出发,提出一些学习中自己较困难的问题；可以从自己感兴趣的现象出发,提出自己观察到的一些难以解释的现象问题.

2.使问题转变为课题

然而,并不是所有的问题都可以成为一个值得我们开展深入研究的课题,在众多的问题中选出一个能转化为研究课题是一件不容易的事.

虽然在我们的头脑中存在着各种各样需要解决的问题,但当我们要真正确定一个课题进行探究时,我们又会发现自己的头脑中的问题太一般化了,这些问题好像很难成为一个课题,不值得研究,这就是学生参加研究性学习时感觉到没什么可以研究的原因.正如爱因斯坦曾经说过的：提出一个问题往往比解决一个问题更重要.当然,爱因斯坦说“问题”不是一个一般化的问题了,而是可以进行研究的问题即是课题.

研究课题就是针对某一领域中具有普遍意义的特定问题,有明确而集中的研究范围、目的和任务的问题.

要使问题转化为课题,我们需要处理好以下几个关系：
一是大和小的关系.一般说大课题的研究价值高,成果的社会影响大,但它比较复杂,开展的条件要求高,不易出成果；小课题涉及范围小,任务单纯,目标集中,容易开展,容易出成果.但作为学生不能一味求大,小看小课题,忽视小课题的研究,有的小课题的研究往往也会有很重要的理论和实践意义,它的价值并不比有些大课题低.

二是难和易的关系.难的课题往往比较有价值,但难度大的课题对研究者主观和客观条件的要求高,需要花更长的时间,更多的精力,而且容易因久攻不克,失去信心,导致半途而废.

对于中学生来说,选择较小的课题,选择与自己能力相适应的课题进行研究应该说是比较合适的.

确定研究课题的过程,这本身就是对学生进行思维训练、能力训练的过程.在这过程中,需要学生学会观察,发现别人未发现的问题：需要学生有创新意识、创新思维和丰富的想象力、观察能力；需要学生经过发散、提炼、概括,从而得出自己的见解.因此,选题阶段最好能较长的时间,我们安排了四个周的时间,让学生进行选题.教师在指导学生选题时,可以对学生进行相关的多种指导和训练,组织学生通过各种形式进行课题论证,这对训练学生思维的聚敛、领会问题的实质,对课题研究的进一步实施非常重要,使选题过程真正成为一种训练学生的过程.

本阶段就是确定研究课题、制定研究计划、准备研究材料阶段,三部分内容最后以开题报告的形式表述,开题报告是研究性学习的重要环节,能为研究者提供明确而可操作的程序.

撰写开题报告三大注意：一要注意可行性,二要注意科学性,三要注意过程性.开题报告要详细、明了,研究方法和步骤要具备可操作性.实施计划要写得具体、翔实,各研究阶段时间安排要合理、充裕,课内时间一般用于选题、搜集资料、交流展示,而调查、实验、材料处理、论文撰写尽量安排在课外；若是实验研究要考虑重复实验,以排除偶然因素的干扰.研究方法的选择要根据课题内容、学生认知水平及教师的指导能力来确定.资料搜集和实验尽量在校内完成.开题报告要体现出立意新颖、结构严谨、行文流畅等特点.提出问题和目的意义要与预期结果相吻合；方案中各部分切忌张冠李戴；获得的信息资料和提出的观点要客观真实,经得起推敲.整个研究过程必须在开题报告中体现出来,如研究内容、研究方法、研究步骤（选题→开题→资料搜集→实施→结题→交流展示→研究后反思）和预期结果等等.

研究性学习是一种全新的学习方式,许多学生因缺乏科研知识、专业知识和相应的思维训练,特别是高一学生,接受了九年的教育,已习惯于接受式的学习方式,存在着许多思维定势,在开展研究性学习时往往觉得无从着手或打不开思路.在研究性学习中学生遇到的思维障碍大致有以下几种：1.思维角度单一.2.过早下判断.3.只关心答案.一般学生碰到问题时,就希望赶紧找到答案,而对问题本身和解决问题的过程往往漠不关心.4.钻牛角尖.5.忽略想象和灵感的重要性,缺乏创意和活力,久而久之,容易使学生因觉的枯燥乏味而兴趣减弱.

那么教师如何指导学生克服思维障碍,提高思维素质呢?1.要创造自由、、安全、和谐的环境和气氛.学生只有在无拘束的宽松气氛下,才会充分发挥创造能力.2.运用学科中的思维方式进行思维辅导.；例如一个课题小组的同学在进行“弹簧振子的振动周期与振子质量的关系”这一课题的探究时应给测量多少个全振动的时间来确定周期呢?为了搞清这个问题,我引导他们去探讨测量中的误差问题,从而搞明白了测量的全振动次数取决于研究要求的相对误差和弹簧振子的振动周期,在相对误差一定的情况下,振动的周期越长,需要测量的全振动的次数也就越少.3.要注意思维指导的启发性.思维指导的艺术在于巧妙指导和提示,点到为止,千万不可和盘托出.例如,一个课题小组的同学在研究“自动称米机”的实验验证过程中观察不到明显的现象,这时,我启发他们：“你们能否先从理论上证明结论的正确性?然后从理论的证明过程中去改进实验装置.”最后他们找到了实验设计中的问题.4.注重激发学生的想象力和灵感.钱学森指出：“光靠形象思维和抽象思维不能创造,不能突破,要创造、要突破得有灵感.”灵感需要培养和诱发,在研究性学习过程中要指导学生学会关注,学会交流,在关注中产生灵感,在交流中激发灵感.

在研究性学习过程中,教师应扮演好自己的“角色”,教师应由课堂教学的组织者、实施者转变为研究性学习过程中的参与者和指导者,指导教师全过程监控学生的研究活动,并在适当的时候给予及时必要的指导和评价,学生全过程的自主学习、研究,并在必要的时候向老师咨询,在整个研究性学习过程中,学生需要的是“指导”和“帮助”,而不是“教导”和“灌输”,学生自由组成研究小组,自主设计调查主题和组织调查,自由分析资料和撰写论文,这样,学生才真正的成为学习过程的主人翁,才是真正的主动学习.

(四)结题指导

结题阶段包括三个方面：①对研究成果的书面的表达,②对研究过程和成果进行汇报交流,③对课题研究做出恰当的评价.

在这一阶段,学生要将取得的收获进行归纳整理、总结提炼,形成书面材料和口头报告材料.成果表达方式提倡多样化,除了按一定要求撰写研究论文、实验报告、调查报告、活动方案、科技作品以外,还可以采取辩论会、研讨会、展板、墙报、编刊物、音像资料等方式,同时,还应要求学生以口头报告的方式向全班发表,或通过指导老师主持的答辩.在学期末分别举行班级和年级交流报告会,年级编辑优秀成果集.学生通过交流、研讨与同学们分享成果.在交流、研讨中,学生要学会欣赏和发现他人的优点,学会理解和宽容,学会客观地分析和辩证地思考,也要敢于和善于申辩.

新的世纪给教育带来新的挑战和机遇,我们教师只有认真学习现代教育理论、积极投身教育研究、进一步提高认识、更新观念、深化课程改革,才能发展教育事业,为祖国的复兴、社会的进步培养出更多合格的人才.

三、课题研究存在的主要问题及今后的设想

虽然课题组做了大量的工作,在理论上也进行了积极地探索,并积累了丰富的实践材料,但由于我们的科研能力有限,理论素养还有待提高,本课题研究的内容还有待进一步深入挖掘,研究方法还有待进一步完善,调查研究的能力、归纳总结的能力还有许多不尽如人意之处.本课题研究结束后,我们将进一步加强理论学习,将实践转化为理性的思考,丰富研究的内涵,推广研究成果的应用.具体表述为：

1.通过示范课、研讨课等形式,继续实验并推广课堂教学模式,继续优化课堂教学结构,促进教学方式的转变,切实提高课堂教学效益.

2.进一步探讨组织研究性学习的途径和方法.

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（作者单位：河南省陕县教体局）