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摘要：本文討論了研究性學習的目的、目標及內容。詳細地敘述了我們實施的在中學物理教學中研究性學習實踐的模式及具體的操作方式。我們的實踐證明，在中學物理課堂教學中實施研究性學習是完全可行的。

關鍵詞：研究性學習模式課題教學改革

研究性學習的含義，可以有廣義和狹義兩種理解。從廣義理解，它泛指學生探究問題的學習，可以貫穿在各科、各類學習中。從狹義理解，它是指學生在教師指導下，從自生生活及社會生活中選擇和確定研究專題，以類似于科研的方式獲取知識、應用知識、解決問題。我們所指的“研究性學習”是廣義的，是依附于高中教材知識體系進行的探究性學習活動。

杭二中從99年開始招收省創新教育實驗班，本著培養學生創新能力的目的，在教學中，我們大膽突破原有教學模式，在課堂教學中采用研究性學習的方法，取得了較好的效果。

一、為什么要進行研究性學習

實施以創新精神和實踐能力為重點的素質教育，重要的著眼點是改變學生的學習方式

學生知識的獲得、能力的提高、行為習慣的養成，歸根到底是學生學習的結果。所以，學校教育需要關注的重要問題是要讓我們的學生形成怎樣的學習方式。

在原有教育、教學條件下，許多學生的學習偏重于機械記憶、淺層理解和簡單應用，僅僅立足于被動地接受教師的知識傳授。這種學習方式十分不利于學生創新精神和實踐能力的培養。針對這一狀況，當前教學改革的一個重點是通過教學目標、內容和途徑方法的調整，幫助學生改變原有的單純接受式的學習方式，在開展有效的接受學習的同時，形成一種對知識進行主動探求，并重視實際問題解決的主動積極的學習方式。

在研究性學習的過程中，教師起了組織、指導作用，在時間安排上更多的是學生的自主性、探索性學習活動。這樣的教學活動顯然與被動接受教師知識傳輸的學習方式不同，對于學生創新精神和實踐能力的培養也較為有利。

二、研究性學習的目標

研究性學習的目標，總的來說是以下五個：

1、綜合應用所學物理知識

在研究性學習的整個階段，培養學生充分和恰當地運用所掌握和理解有關物理知識和原理的能力。

2、培養信息收集和處理能力

從認知心理學信息加工理論的角度看，學生開展學習的過程，實質上是信息處理過程。研究性學習過程中能有效地獲取和利用各種科學信息，并能分析研究過程中的思想、

方法和結果，用確切的科學語言加以完整和系統的表述。

3、掌握科學探索的方法，培養創新精神

研究性學習，能培養學生用較熟練地運用一整套科學研究方法進行探索，并把整個過程中各種有價值的想法結合起來，體現對科學方法的應用。

另外，研究性學習強調通過讓學生自主參與、積極參與類似等科學家探索的活動，獲得體驗，逐步形成一種在日常學習與生活中喜愛質疑，努力求知的心理傾向。

4、使學生學會溝通和合作

現代科學技術的發展，都是人們合作探索的結果，結合的人文精神弘揚也把樂于合作、善于合作作為重要的基石。學生在研究性學習中，總是在合作討論中進行，這樣可使學生在親自體驗中認識合作的重要性，也可使學生懂得尊重別人。

5、掌握科學的技能

如自己設計和有條理地實施一個有效和簡單的研究課題，研究中進行細致和有目的的觀測，并能對這種觀測結果做出有科學分析的評估。

三、研究性學習的內容

目前，很多學校實施了教學內容主要以課外活動為主的研究性學習課程，獲得了很大的成功。我們在實施研究性學習過程中，教學內容沒有脫離課堂知識的教學，教學內容以書本知識為基礎。也就是說，我們學生的探究活動依附的知識體系是以高中物理教材中的內容為主。

四、教學模式

教學模式的流程如下：

特別需要強調的是，在我們的教學模式中，提出問題（課題）是由學生教師共同來進行的，因為我們認為，發現問題、提出問題是創造性思維的開始，是一種很重要的能力，要十分重視這種能力的培養。

五、研究性學習的課型實例

1、問題探究型

這類課型是非專題型的，是由學生在自學教材過程中發現問題、提出問題，通過組織學生對問題的探究討論，完成研究性學習。

比如在學生自學完牛頓定律、動量及動量守恒定理后，讓學生提出問題，沈學挺同學提出：動能與動量有什么區別？為什么動量用mv而不用（mv）3表示？張宗杰同學提出：動量守恒定律是否在任何狀態下適用？我認為并非任何狀態下適用如：一對正電與負電子，作為一個系統，都有動量，但碰撞后湮滅，質量為0，動量也為0，動量不守恒，這如何解釋？葉陶冶同學提出：是由動量守恒定理推出牛頓定律，還是牛頓定律推出動量守恒定律等等問題。

從這些問題中我們可以看到：在提出問題前，學生對課本知識有一個比較深入的了解，在自學過程中，學生也看過一些參考書（不是指習題集之類的參考書），對整個知識體系有了一個較完整的認識，經過考慮，提出了一些問題：比如張宗杰同學提出的電子湮滅事實，他知道電子有質量有動量，一對正負電子動量可以不為零，生成光子后，他了解到光子無質量，由此推出光子無動量，并由此推出動量不守恒，但是有的參考書上指出動量守恒定律在任何時候都是守恒的，他感到很矛盾。這一問題一提出，學生們就開始討論，最后，學生們認為：只有光子有動量和能量情況下，才能在這一過程中，動量動能都守恒。最后，我告訴他們：光子有動量，也有能量。最后，教師可以向學生推薦一些有關書籍，讓他們有一個深入學習的機會。

再看葉陶冶同學的問題：是由牛頓第二定律推出動量守恒定律，還是動量守恒定律推出牛頓第二定律？可以看出，她在問這一問題前，已經對整個力學知識體系有一個較清楚的認識。她問的這問題，歸根到底是力、質量重要還是動量更重要？她對此有疑問。這一問題其實涉及整個物理學的基本概念問題，在經典物理中，以物體質量、力來展開物理學知識體系，而從現代物理的角度看，在描述物質運動與相互作用時，動量、能量的概念要比力的概念基本得多。這時，可以向學生介紹一些現代物理知識，介紹一些現代物理知識書籍給學生去鉆研。同時，以動量、能量為基本概念來展開整個力學知識體系，并向學生介紹有關內容。這樣一討論，一方面可從現代物理學角度來看經典物理學，又為經典物理開了一個窗口到現代物理學，有利于學生提高學習興趣，提高他們的認識水平。

類似問題還有很多。通過對這樣一些問題的討論，一方面提高了學生自學能力，另一方面也可以提高學生對物理學知識的認識水平。

從實施的例子中，讀者可看出實施的過程是：①布置自學②學生提問③課堂討論④形成結論及評價。

這里涉及學習成果的評價標準，我們認為可以這樣評價：①看學生問題的水平。比如：動量與沖量的區別是什么？這種常識性的問題就是低水平的。前面所講：是牛頓定律推出動量守恒還是動量守恒推出牛頓定律？這應得到較高評價，因為這涉及到物理學基本量的問題。②看學生的認識有無提高，知識面有無擴展。

2、規律發現型

物理定律是物理學中的重要組成部分。如果將物理學比作一幢莊嚴雄偉的大廈，那么物理定律就是這幢大廈中的一根根柱子。

物理定律是人們通過對自然現象的研究，采用歸納、分析、綜合、類比、理想化、推理、演繹驗證.圖線探索等多種科學方法進行加工、提煉得到的對自然規律的描述。

每一個定律的得到，經歷了許多艱苦曲折的過程，而中學教材中對定理教學處理過于簡單，使學生認為定律得出很容易。這樣的定律教學,使學生得不到科學思想、科學方法的教育.我們在教學中采用“溯源法”，在當年科學技術水平上，來學習和探討某個定律是如何建立的，使學生在學習物理定律過程中，懂得如何用科學方法去探索無窮的新奧秘。

下面就是我們在教學中的兩個教學實例。

（1）歐姆定律的教學

我們先把歐姆當年發明的電流扭力稱的資料介紹給學生看，過一段時間,在他們看懂了的基礎上，拿出歐姆當年的實驗數據（數據附后）給學生研究（即使此時學生已學過歐姆定律，給他們講要研究歐姆定律，他們一般也不會想到要得出的就是，他們會認為另有規律可找）。讓學生在一定的時間里去研究這些數據的規律.一般的學生都能在給予足夠長的時間里給出數據的規律。這時候，再讓學生總結一些處理數據的方法：（1）畫物理量之間的（x,y）圖，根據圖線規律，猜測y—x關系，（2）把估計的關系式化成線性關系，y=kx+b，根據代換后的變量數據作出y-x圖，如得一直線，則就得出物理量之間的關系（如不是直線則再試），（3）最后再求出斜率和截距，就可以得出y和x的確切關系。

（2）開普勒第三定律的教學

首先讓學生從資料中查找出太陽系九大行星的軌道半徑和繞日周期等數據，再讓學生找出它們的規律。有了歐姆定律的學習，學生在查到有關數據后，很容易得出了RT2/3

a1/R2（前者是開普勤第三定律，后者為萬有引力平方反比關系）。

通過這兩個定律的教學，學生自然就明白了通常數據處理方法.以后碰到一大堆實驗數據也就不會感到無從下手了，他們會很自信地去處理這些數據，并最終找到關系。

這種教學方法比單純地從書本中得出物理定律,一方面學生會感到有趣得多,另一方面,學生在處理數據后會有一種成就感,從而進一步激發他門的學習興趣.公務員之家

3、實驗課題研究型

實驗課題研究對培養學生以創新能力的巨大作用，因為它本身就是一個從已知到未知的探知過程。

作為一種新的教學和評價方式，實驗課題研究具有以下幾方面的意義：

①鞏固和加深對所學物理知識的理解與掌握。

②全面培養學生發現問題，從實際中抽象出模型，并用一整套科學方法加以解決的能力。

③全面培養學生科學地收集、處理、分析和表述有用信息的能力以及相互交流協作的態度。

④培養學生對未知和不知事物和現象的好奇心和探求心，在解決問題的過程中培養學生克服困難，鍥而不舍的精神，并從中獲得一種意志、個性上的自我完善的滿足感和愉悅感。

我們在創新班的教學中，也采用了這種教學方式。下面，就舉一個例子，從中可以了解整個課程實施的過程。

首先，讓學生自己討論提出課題，在學生提出的課題中，教師可以提供一些參考意見，經過學生討論，最后，確定研究課題。學生所選的一個題目是《在紙上劃出的鉛筆劃線導電性能的研究》。單從課題來看，就是測劃線的電阻，但是這個電阻是多少，如何研究導電性能的方案卻不太好確定。我們先把課題布置給學生，讓學生利用課余時間去討論，以便確定實驗方案。

過了幾天，把學生的實驗方案收上來。我們仔細研究了學生的實驗方案后，發現學生的實驗方案各組不盡相同，有的是研究鉛筆筆芯劃痕電阻與劃痕長寬厚的關系，有的是研究其電阻的熱穩定性，又有的是研究鉛筆劃線的電阻率與鉛筆芯含碳量的關系，又有的是找出鉛筆劃線的平均厚度與鉛筆劃線電阻率的關系等。接著學生根據自己的實驗目的，提出實驗原理，根據實驗原理找出所需實驗儀器，并設計出實驗方案。從學生的方案來看，學生是經過較長時間考慮的。接下來，讓學生把每組同學的方案在班上進行討論，接著再進一步完善。下面就兩組學生的實驗過程作一個分析。

甲組同學的方案及實驗過程：他們取某一型號鉛筆，先假設劃線電阻及鉛筆芯的電阻率與碳相同，然后估計劃線的電阻，但他們在估計電阻時，發現很難確定劃線厚度。所以，他們首先采用取一小段鉛筆，測出這一小段鉛筆芯體積，在一張紙上把這一段筆芯全部涂上，并認為劃線密度與鉛筆芯的密度相同，則估算出劃線厚度為10-7m左右。這樣他們就估計出了劃線電阻。根據劃線電阻，他們選擇所需儀器.如電源、電壓表及電流表等。接著他們采用控制變量法,分別改變電壓、劃線寬度、厚度、長度和鉛筆芯硬度來進行多次測量。得出各次測量電阻率在10-3——10-4國際單位左右，他們認為，他們已得出結論：對于鉛筆劃線,電阻定律也適用。

乙組同學的方案及實驗過程

他們與甲組同學一樣，先估計出劃線電阻，再選擇實驗儀器。但他們與甲組同學不同的是：他們認為劃線電阻太大，而造成電流表很難選擇，而選用伏安法則難以避免系統誤差，故他們選用電橋法，剛開始，他們對器件要求過高，但我告訴他們學校所具備的儀器，他們最終選擇了惠斯通電橋法。接著估算劃線厚度，他們假設劃線電阻率與石墨相同，再測劃線電阻及長度、寬度，再估算厚度，發現厚度只有10-8米左右，也就是只有不到100層左右原子厚度，這看來是不可思議的。接著他們經過調查，鉛筆并不全由石墨構成，鉛筆芯中還混有黏土,所以他們認為石墨與鉛筆芯電阻率不同，因此他再次測鉛筆芯電阻率，發現兩者確實不同，故他們用測得的鉛筆芯電阻率估算出了劃線厚度。但他們還不放心：他們懷疑筆芯與劃線電阻率不同。所以他們采用甲組同學方法測劃線厚度。他們發現后來兩次測得的劃線厚度不一致，也就是筆芯與劃線電阻率不同，而且劃線電阻率比筆芯要大許多。他們采用不同型號鉛筆重做以上的試驗，劃線電阻率總是比鉛筆筆芯的電阻率大許多（1個數量級）。他們認為采用硬度大的鉛筆，劃線密度與鉛筆筆芯的密度有差異，也就是電阻率有差異，這個結論可以理解，但采用比如6B鉛筆筆芯，劃線致密性與筆芯的密度相差不多，筆芯電阻率也應與劃線相差不多，因此，他們想到導線與劃線的電連接問題。所以，他們對實驗數據進行分析后認為，電連接處有電阻存在，如果考慮這一因素，電阻定律就能更準確得到驗證。所以他們查閱有關電工學知識，發現兩種材料在電連接時確有接觸電阻存在，故此，他們恍然大悟，筆芯電阻率比劃線的電阻率小是由于接觸電阻的原因。接下來一切都順理成章了，他們根據所測得的數據估計出接觸電阻為104歐姆數量級

從上面過程分析可以看出，實驗課題研究的步驟如下：

①提出課題并對所需解決的課題進行初步分析。

②收集有關資料、信息。

③設計實驗研究步驟。

④選取必要的裝置器材。

⑤實施實驗研究方案，保持觀察記錄，記下每個階段的分析、思考，必要時對原方案進行修改。

⑥對實驗結果進行最終的分析評價。

最后，這里還涉及一個評價問題：從學生的實驗過程來看，他們都取得了一定的成功，他們通過這一課題研究，對整個實驗研究過程有了一個切身體會，對如何設計實驗，如何調整實驗方案等，有了一個很清楚的認識。這與原來的實驗教學相比，無疑學生從中學到了更多的東西，對他們以后進行科學研究等實際工作有巨大的引導作用。當然，這兩組實驗也有不同之處，第一組只是驗證了電阻定律，而第二組同學在驗證電阻定律的基礎上，還發現了接觸電阻，并測出了它的大小。這本身就是一個科學發現，因此，這一組應得到較高評價。

4、概念建構型

概念建構型學習方法主要通過理論性課題研究來建構概念。理論課題研究是我們最先開展的研究性學習方法。作為研究性學習，不僅僅是從實驗中得出一些東西，也不僅僅是從課本中學到一些東西。理論課題研究，可以提高一些比較優秀的學生，嚴密的理論研究能力（包括邏輯推理能力，聯想能力，查閱資料能力等），另一方面也可以使培養學生撰寫論文的能力。

我們做的第一個理論課題研究的題目是《摩擦力的本質》。有關摩擦力的本質，大多數課本包括大學課本都未涉及，所以大多數學生只知道摩擦力與電磁力有關，而確切的原因并不清楚。

這個研究課題布置后，教師先給學生幾天時間，學生充分利用圖書館，電腦網絡，新華書店等他們可以利用的資料來源，展開調查；另一方面，他們利用查到的有用資料，對摩擦力的本質進行思考推測想象。

在這期間，教師可以不定期向學生了解研究進展，如果有的學生找不到資料，教師可以對他們進行指導，并推薦資料給學生看。

當過去一段時間后，可以把學生分成幾個組，讓他們在組內進行討論，并在一個組內形成一個較為統一的看法，每一個組再派一位同學為代表，在課堂上做專題發言。每一個同學發言后，其余同學可以提問，也可以提出不同意見。等每一組同學介紹并討論完后，教師可以作一個總結，而后布置學生寫有關摩擦力的小論文。（附學生論文二篇）

從研究性課題實施以后，取得了較好的教學效果，這可以從學生的小論文中可以看出來：他們對摩擦力的本質有了一個較為深入的認識。在較高層次形成了摩擦力的概念，同時，學生也體驗了理論研究的過程。

以后，我們又多次布置理論課題給學生做，他們都表現出強烈的興趣，在一定的時間內都能完成。這極大地拓展了學生的視野，提高了他們的知識水平。

六、關研究性學習的兩點思考

1關于研究性學習的課題安排

課型實例中除第一種課型外，其它三種均帶有專題性，是課題型的學習。把課題研究型學習融入一般的課堂教學中，是當前實施研究性學習的一個難點。我們用結合知識的發展進程、采點選擇研究課題的方法，突破了這一個難點。從我們實踐的結果來看，依附于教材知識系統進行研究性學習是完全可以實行的。

2關于教學中學生的活動量

在研究性學習的教學過程中，要最大限度地發揮學生的能動性，學生的活動量越大越好，而教師應起一個組織引導者的作用。我們的教學過程首先是從學生提出問題（課題）開始的，這就使學生一開始就進入自主學習的狀態。另一方面，教師又不設置限制學生思維發揮的框框，讓他們在較大的空間中自由發揮，這其實大大增加了學生的活動量。從我們實踐的結果來看，在研究性學習的教學過程，盡可能增加學生的活動量，增加學生的學習能動性，是增強研究性學習效果的重要措施。