高中物理“课题研究”初探

高中物理“课题研究”初探

北京教科院基础教育课程教材发展研究中心    赵薇

    [关键词]        高中；物理；课题研究；创新；教学方式

    [摘要]    在《全日制普通高级中学物理教学大纲（试验修订版）》中，新增加了“课题研究”的内容。本文对课题研究的目的和意义、目标和设计进行了探讨，并给出了几个操作范例供读者参考。

    [文献标识码]A    [文章编号]1002－5308（2001）12－0028－05    [中文分类号]G633.7

        在《全日制普通高级中学物理教学大纲（试验修订版）》（以下简称《大纲》）中，新增加了“课题研究”的内容。“课题研究”是指学生在教师的指导下，从学习、生活中选择和确定研究课题，用类似科学研究的方式，主动地获取知识、应用知识和解决问题的学习活动。

        一、“课题研究”的目的和意义

        “课题研究”是以学生做课题为主线，将收集信息、处理信息、表述信息等各种手段融为一体，在科学探究的过程中，逐步学会科学研究的基本思路、方法和基本技能，从而有效地培养和提高学生的科学素养，激发学生的创新意识。

        物理学科课程是以较系统地传授物理知识为主要任务；“课题研究”不以学习具体的物理知识为主要任务，而是以学生主动参与社会、生活实践，通过亲身经历科学探究过程，从实践中感悟、研究为主。“课题研究”具有自主性、探究性、综合性和创新性等特点，是物理学科课程的必要补充。

        物理学科课程侧重于学习系统、间接的知识，着眼于形成基础学力，注重提高基本科学素养；“课题研究”侧重于直接经验、扩展知识和在问题研究中综合运用知识，着眼于提高创造性学力，注重提高学科研究能力和创新能力。“课题研究”并不排斥知识，且要求学生掌握一定的科学基本知识和研究方法，并通过自主参与研究活动来习得必要的直接经验，获得综合信息。

“课题研究”有利于学生激发物理学习的兴趣，有利于培养学生独立思考的习惯，增近对科学的情感，理解科学的本质，学习科学探究的方法，初步形成科学探究能力。

        二、“课题研究”的目标

        物理学科课程侧重于科学文化知识掌握和基本技能的形成，基本上强调的是认知能力的培养目标；“课题研究”则侧重于学生创新潜能的挖掘和情感素养的开发，“从做中学”，“从研究中学”是“课题研究”的教学原则。

        “课题研究”的目标主要应包括以下三个方面：

        能力目标：要使学生具有认知世界、探究问题的基本科学能力。《大纲》中强调了“培养学生综合运用知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作能力。”

        情感目标：关心社会发展和科技进步，有社会责任感；具有对科学的求知欲，乐于探究自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学知识应用于日常生活和社会实践中的意识；有尊重事实、坚持真理的科学精神；有知难而进的意志品质和坚强的毅力等。

        知识目标：掌握一定的科学研究方法论方面的知识，并通过自主参与研究活动习得必要的直接经验和综合信息。

三、        “课题研究”的设计

        “课题研究”的设计与实施应紧扣课程目标。

        “课题研究”的一般程序是：动员、选题、开题（确定研究计划）、实施、结题、评价等。

        “课题研究”的内容：可以是探索性物理实验、科技制作、新科技问题的学习报告、社会调查、扩展性学习等。

        “课题研究”的选题形式：可以是全班选择同一个题目进行研究，例如：“研究材料的保温性能”、“保温瓶中水量的多少对保温性能的影响”等题目。也可以是老师创设几个不同的课题后，由学生自主选择研究的课题。或是由学生根椐自己的兴趣选择研究课题，经老师审批后，确定研究课题等方式。

        “课题研究”的组织形式：“课题研究”应以问题为中心，以探究为基调来进行选择和组织。问题应具有吸引力和探究性，问题范围应处于学生最近发展区，以增强学生的成就感。可采用课上课下结合的方式进行。

        “课题研究”的结果形式：可以是小制作的作品、科学报告、小论文等。

        “课题研究”的评价形式：课题研究没有书面考试，学生每一次课题的研究成果可作为评价的依据。《大纲》中明确规定：“课题研究的成绩要纳入考核成绩中。”

四、        “课题研究”的范例

      《大纲》附录中，为教师们提供了一些选择的课题，这些课题不要求教学中必须选用，旨在给教师们提供参考。学生可根椐自己的生活经验自主选择研究课题（如范例2）。有些课题可全班同步进行，如参观、社会调查等，便于组织学生开展活动；有些课题可以是全班并进式的研究多个课题。最终有一次全班的评价活动。

        范例1、研究材料的保温性能

        这是《大纲》中的研究课题。这个课题可由全班同学共同来研究，也可由学生自主选择完成。

        北京市十一学校的某几位学生确定了这个研究课题之后，就着手写出此课题的申请报告，在报告中，详细地写出了课题名称、课题承担人、研究的主要内容、具体方法及步骤等。经过开题论证后，几位学生已有了一个较完备的实施方案。在实施中，同学们采用了实验研究的方法。他们选择了八种质地不同的服装面料，用杯子盛一定量的37℃的水，杯中放入一支温度计，将不同材料的面料包住杯子，面料厚度均为1厘米，环境温度均为－20℃，观察时间均为2小时。经过多次实验，反复测温，记录温度计的示数后，对比不同质地的服装面料的不同温度，根椐一些理论知识比较出哪一种材料的保暖性能好，哪一种质地的保暖性能差等。研究过程中，学生们对实验的每一过程都做了详细的记录。教师进行一、二次中期检查，了解研究进展情况，并对研究过程中遇到的问题进行一定的指导和启发。研究结束后，课题组写出一份结题报告和完成这次课题研究中的体会和感受。在全班的评价活动中，全组同学从不同的角度将课题的完成情况向全班同学汇报。由全班同学和教师给出最后的评价。

        通过参加这个课题研究，同学们感受很多，他们懂得了合作，特别是当得出的结果与生活中的经验不符时，他们学会了尊重事实。结题后，同学们又提出了新的问题：在常温下，人们穿不同材料的衣服的保温性能与所做的实验结果是否是一致的呢？应如何去研究这个问题呢？几位同学还想着手继续研究下去。

        范例2、鞋底花纹与鞋的防滑性能关系的研究      

        北京市前门外国语学校的某班学生，在一次教室刚拖过地还未干时，几个性急的同学就跑了过去，有的同学稳稳当当地过去了，而有的同学却摔倒了。同学们纷纷议论着摔倒的原因，有三个同学认为应与鞋底的摩擦力大小有关。这三个同学组成了小组，由此开始了这个课题的研究。

        他们开始猜想，同学甲认为与鞋纹深度有关，同学乙认为与鞋纹宽度有关，同学丙同意甲、乙的观点，并提出还应与鞋底花纹的样式有关。三个人着手制定计划，决定采用实验验证的方法。测量量为鞋底花纹的深度、宽度和摩擦力。开题通过后，他们找来14种品牌的旅游鞋，用游标卡尺测深度和宽度，用弹簧测力计测鞋重（保证压力均为4.9牛，为此在鞋中放配重）及滑动摩擦力（将4.9牛重的鞋放在玻璃上，使鞋作匀速直线运动）。收集并记录实验数据，经分析与论证，得出结论。结论与同学甲和同学乙的猜想相符。他们又对比了两种摩擦力最大的鞋底，发现它们的鞋纹很相似，同学丙的猜想也得到了证实。通过这个课题研究，同学们认识到：物理知识的理解和应用是需要动手、动脑，并克服一定的困难才能达到的。并体会到了什么是科学精神和团结就是力量的滋味。同学们将自己的研究成果交给了校办鞋厂，建议鞋厂商根椐学生的具体情况进行改良。

        在这个案例中，学生采用科学探究的方式完成了实验。诚然，学生在讨论问题时，想到的变量是有一定的局限的，在控制研究变量上，可能存在一定的问题，因此得出的结论可能会受到一定条件的限制，但只要学生能够按照一定的科学方法去做，就应给予肯定。

    范例3、利用IT技术，开展专题文献研究

        在课堂学习有限，高中学生知识层次有限的前提下，利用IT技术开展专题文献研究，可以培养学生收集、甄别、处理、应用、评价信息的能力和合作意识。

        在课题研究之前，教师应做一些知识准备工作，如介绍科技信息的检索办法、介绍一些相关的网址、教会学生如何上传和下载文件、如何选题、如何制订计划、如何撰写论文、如何呈现研究成果等。

        准备工作之后，老师可提出1－2个综合性的课题供学生们选择，如：有关环境和能源方面的课题。

        此课题主要是让学生学会利用互联网这个广阔的信息平台查询资料。老师可利用学校校园网，将教学进度计划、对学生的要求、评价指标等背景材料实现网上资源共享公布给大家，供学生随时查阅。在校园网上设立共享文件夹作为信息平台，学生可以上传他们查阅的有关资料，也可以下载他们所需要的资料，老师与学生、学生与学生之间都可以利用这个平台进行交流、反馈，如学生对老师的计划和要求可以提出改进方案、老师可以对某个学生的方案进行指导、学生与学生之间也可以互相提出不同的意见和想法、当某组同学遇到困难时，可从这个网上平台中得到帮助等。学生的成果也可以通过这个平台共享，同学们可自愿对某个课题做出各自的评判，这样可以充分调动学生的积极性。该平台可以成为展示学生们优秀论文、论文评析的窗口。

        利用IT技术开展这种活动，大大丰富了信息来源，开阔了学生的视野，增进了学生团结合作的意识。

五、        “课题研究”教学中应注意的问题

1、  明确教学目标，注重培养学生的能力

        教师对每一个“课题研究”都应有明确的教学目标。对每一研究过程中，培养学生什么能力，教师要做到心中有数。教师可设计一些子目标，如，

        子目标1：通过学生参加选择课题、申报课题的过程，激发学生科学探究的兴趣，培养学生发现问题、设计问题、筛选问题的能力。

        子目标2：通过学生自己设计研究方案，培养学生获取、选择、甄别、组合、加工信息的能力。

        子目标3：通过学生参与研究过程，让学生体验科学研究的基本操作过程，培养学生的动手能力，基本的科学研究能力。

        子目标4：通过撰写论文、组织答辩、成果展示，培养学生科学思维、语言表达能力、组织策划能力。

    教师可结合具体课题，设计得更具体或简单一些。在中期检查和最终评价中，一定要看学生是否达到了预期目标。

2、  因材施教，因地制宜

        实施“课题研究”教师应注意不同的地区、学校、年级、学生和阶段等提出不同的要求。例如，对不同年级的学生开展“课题研究”要有一个总体规化，一般在高一要开设一些提高科学素养方面的导论课，进行课题研究方法的初步指导，为学生由常识性水平进入科学水平做准备。并让学生以小组为单位尝试性地进行一些题目不复杂的研究课题。高二可仍以小组为单位，要求学生在研究方法、研究深度、研究成果的表达上都较前有所进步，这是关键的一年。高三要求学生能独立完成研究课题。

        另外还要关注必修物理课与必修加选修物理课中的课题研究的区别问题；普通高中、重点高中、郊区高中的特点问题；不同年龄阶段的学生心理发展不同的问题等。特别要根椐本地区的特点，选择有价值意义的课题进行研究。若能将学生们的研究成果用于实际中，那意义是很大的。

3、教学相长，当好学生的导师

        要想完成好“课题研究”的教学工作，教师首先要转变教育教学观念，要树立学生自主学习的思想，视学生为学习的主人，要敢于面对这种教学方式的转化。学生在某个课题研究后，会比老师更有发言权，在课题研究中，老师既是指导者也是学习者，教与学的界限、师和生的界限与传统课堂教学有着很大的不同。这就要求教师要不断地学习。

        在“课题研究”的教学中，老师要有一定的知识平台。如，教师要设计出能结合学生、生活、社会等方面与本学科有关的课题，供学生参考；在课题研究的最初阶段，要结合其中的两至三个课题，就研究的目的、研究方法、研究过程、成果的呈现形式等作出比较详尽的示范性辅导；课题研究过程中的不少问题要涉及科学领域和工程技术中的诸多学科知识；还要根椐学生在探究过程中所遇到的困难，适时点拨；有时还要给学生提供必要的科学技术中的概念原理性的知识，以有助于问题的研究和解决等，这无疑是对教师提出了新的、更高的要求。当然，教师不是知识库，但教师必须在科学研究方法上能够给予指导。因此，教师尤其要提高课题指导方面的能力。

        （本文发表在《学科教育》2001年第12期上）