運用教材中的課題研究全面培養(yǎng)學(xué)生能力

王兆云

【摘要】在高中階段開展課題研究，是全面培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、探究問題的能力、整合能力、創(chuàng)新能力以及團結(jié)協(xié)作能力的重要時期。我們作為高中物理教師不應(yīng)該忽視課題研究的重要性；應(yīng)該安排足夠的課時，創(chuàng)造一些條件，提供一些幫助讓學(xué)生去進行課題研究，全面培養(yǎng)學(xué)生各方面的能力。

【關(guān)鍵詞】自學(xué)能力;探究能力;整合能力;創(chuàng)新能力

新編高中物理教材除了在章節(jié)內(nèi)容上與舊教材有一定的變化外，在每一冊的結(jié)尾都新增了課題研究章節(jié)，這部分內(nèi)容由于受教師的思維定勢、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的重視程度、實驗條件的限制以及課時的限制等多方面原因的影響往往容易不被重視。其實，在高中階段開展課題研究，是全面培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、探究問題的能力、整合資源的能力、創(chuàng)新能力以及團結(jié)協(xié)作能力的重要環(huán)節(jié)。這項活動還有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。課題研究主要著眼于這些能力與意識的培養(yǎng)，而不在于某項具體知識的學(xué)習(xí)。所以新編教材中的課題研究部分應(yīng)該值得我們每一個物理教師的重視。

一、運用課題研究，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力

當今世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，發(fā)展速度迅猛，每年新的知識大量的涌現(xiàn)。一個人在學(xué)校得到的知識是很有限的，且很快會老化。學(xué)生如果沒有自學(xué)能力，畢業(yè)后無論是升入高一級學(xué)校深造，還是走上社會勞動就業(yè)，勢必很難進一步提高自己的科學(xué)文化水平，也就無法適應(yīng)發(fā)展變化迅速的信息時代，那么就有可能在社會的發(fā)展中被淘汰。因此，作為基礎(chǔ)教育的中學(xué)物理教學(xué)，應(yīng)以為學(xué)生終身學(xué)習(xí)和終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)為宗旨，把教會學(xué)生會學(xué)習(xí)作為一項教育目標，古人曾提出過閃光的教育思想“授人以魚不如授之以漁”。自學(xué)能力是一個人獲得知識和更新知識的重要能力，也是一個人的一種基本素質(zhì)。在中學(xué)時代教師就必須在平時的教學(xué)中，充分重視并不斷地培養(yǎng)和增強學(xué)生的自學(xué)能力，教師不但要向?qū)W生傳授知識，而且更要教給學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，研究問題和解決問題的方法，增強學(xué)生自我獲取知識的方法和能力。

在課題研究的過程中，學(xué)生勢必要學(xué)著通過各種渠道收集信息、整理信息和處理信息。如在課題研究“橋梁的研究”中，學(xué)生自己要通過各種渠道收集有關(guān)橋梁的信息，然后將這些信息進行整理和處理。在此過程中，學(xué)生了解了獲得知識的途徑，學(xué)會了自己獲取知識，學(xué)生的自學(xué)能力得到了加強。

二、運用課題研究，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

以往的學(xué)生實驗，除了某些單純的技能訓(xùn)練性實驗外，主要有兩大類，一類是驗證性實驗，即在學(xué)過相應(yīng)的知識之后通過實驗進行驗證，例如“驗證牛頓第二定律”、“驗證機械能守恒定律”……另一類則是知識的應(yīng)用，例如“用雙縫干涉測光的波長”、“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”……這兩類實驗的前提都是認為學(xué)生已經(jīng)掌握所涉及的知識，因此實驗的目的不是探索新的知識．這些實驗對于培養(yǎng)學(xué)生探究新知識的能力，激發(fā)他們的創(chuàng)新精神，沒有很大的作用．

探索性實驗課題是為彌補這些不足而設(shè)立的．以“研究彈簧振子的周期和小球質(zhì)量的定量關(guān)系”為例。教學(xué)大綱并不要求學(xué)生學(xué)習(xí)這個知識點，因此實驗的前提是學(xué)生不知道振子的周期和小球質(zhì)量的定量關(guān)系．做這個實驗時，學(xué)生在測出若干組數(shù)據(jù)后列表，在坐標紙上描點，作出擬合曲線，用相應(yīng)的函數(shù)表達這條曲線．如果再換其他幾個彈簧做這個實驗，還可以進一步解釋函數(shù)式中參數(shù)的物理意義……

按照過去對于驗證性實驗的處理，必須先學(xué)習(xí)這個知識點，讓學(xué)生在實驗前就知道相應(yīng)曲線的形狀，實驗后假若有的點不在這條曲線上，則要分析出現(xiàn)誤差的原因．但是，在這個研究課題中，學(xué)生事先并不知道它的圖象是什么樣的，只是在看到這些點的分布和走向之后才意識到它也許能用某個二次函數(shù)來近似地表示．在這種想法的鼓舞下，有些學(xué)生會嘗試作出T2和m的關(guān)系曲線，在這之后就會明確地得到周期與小球質(zhì)量的定量關(guān)系。

在驗證性實驗和探索性實驗這兩種不同的作法中，實驗內(nèi)容可能相似，但是按照兩種不同的思路去設(shè)計，學(xué)生的心理活動不一樣，得到的訓(xùn)練也不一樣．高中階段并不要求學(xué)生掌握彈簧振子的周期和小球質(zhì)量的關(guān)系，但是這個實驗所用的方法卻是科學(xué)研究中一個非常典型的方法，學(xué)會這個方法將使學(xué)生在今后的工作中受益無窮．大綱安排這個實驗，目的是進行研究方法的教育，而不是為了多學(xué)一個知識點．所以，我們在今后的教學(xué)過程中應(yīng)該改變思路，少做驗證性實驗，多做探索性實驗。這樣有利于學(xué)生的探究能力的培養(yǎng)。

三、運用課題研究，培養(yǎng)學(xué)生的整合能力

（一）各學(xué)科間的整合

當我們上小學(xué)時我們認為我們所學(xué)的各個學(xué)科之間是相對獨立的，到初中時我們發(fā)現(xiàn)物理和化學(xué)之間有一點兒聯(lián)系，到高中時我們發(fā)現(xiàn)它們的聯(lián)系多了起來，當我們進入大學(xué)后發(fā)現(xiàn)所有的自然科學(xué)之間都是緊密聯(lián)系的。但是我們自己卻不能把我們所學(xué)的各學(xué)科之間的知識靈活的整合起來。所以我們在高中階段就應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生各個學(xué)科之間的整合能力，新編教材中就有這樣一些課題研究可以幫助我們培養(yǎng)學(xué)生的這方面的能力。

氟利昂不是一種單純的化學(xué)物質(zhì)，其中有的成份能夠破壞臭氧層，有的不能。無氟冰箱中制冷劑的化學(xué)成份是什么？它有什么物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)？制冷的機理是什么？學(xué)生們在“科普報告：從電冰箱到臭氧層”中可以進行討論。

“調(diào)查研究：灶具的演變”要求研究柴灶、煤球爐、蜂窩煤爐、液化氣灶、煤氣灶(天然氣灶)、電爐、電磁灶、微波爐的燃燒原理(加熱原理)和效率，比較燃料的燃燒值．

“用電解法測定元電荷”要用化學(xué)課中學(xué)到的知識測量基本物理常量．這些也是跨學(xué)科的課題．

（二）與新科學(xué)的整合

怎樣拉近中學(xué)物理課程與當代新科技的距離，這個問題一直沒有很好地解決，有幾個課題研究在這方面進行了一些嘗試。

剎車防抱死系統(tǒng)(ABS)是近年來的一項新技術(shù)，它在汽車剎車時自動控制摩擦片與輪盤（輪轂）的壓力，使車輪不與地面產(chǎn)生滑動摩擦，這樣司機仍然能夠控制車的運動方向。這種情況下大部分機械能消耗在摩擦片與輪盤的摩擦上。這項技術(shù)雖然很新，但是它的物理模型并不復(fù)雜，利用高中物理知識可以做些較為深入的研究?！皠x車時車輪被抱死的利與弊”就是基于這種考慮設(shè)計的?！翱破請蟾妫簭碾姳涞匠粞鯇印薄ⅰ翱破請蟾妫簻厥倚?yīng)”、“科普報告：阿爾法磁譜儀與反物質(zhì)”等幾個課題也都和科技與環(huán)境的最新熱點有關(guān)。

（三）與實際問題和社會問題的整合

我們的學(xué)生是要走上社會的，是要面對實際問題的，所以我們在教學(xué)時要注意科學(xué)技術(shù)與社會問題的聯(lián)系。如：臭氧層的保護涉及無氟冰箱的推廣，但是無氟冰箱比氟利昂制冷的冰箱成本高，消費者花較多的錢但本人并不直接受益，對這個問題應(yīng)該采取什么宣傳策略？許多報導(dǎo)說臭氧層的破壞使得皮膚癌的發(fā)病率上升，其實皮膚癌主要是白色人種生的病，黃種人很少有這種病，黑種人更是與它無緣。當今世界上的醫(yī)學(xué)資料大部分來源于西方國家，國際傳播媒體也基本上由他們控制，事情的嚴重性會不會被夸大了？這里面是否也有某種形式的種族偏見?研究課題為這類問題的深入討論留出了很大的空間。再如：氣體燃料比固體燃料更方便，然而使用不當容易引起爆炸和火災(zāi)，還可能使人中毒。使用氣體燃料是否利大于弊?天然氣比焦爐煤氣貴，但是燃燒值高，實際使用時哪種燃料更經(jīng)濟?對于不同地區(qū)，用電燒飯和用燃氣燒飯哪種燃料更經(jīng)濟，對環(huán)境的影響更小，并且更能符合中國人的烹調(diào)習(xí)慣？這些都可以在“調(diào)查研究：灶具的演變”中討論。過去在物理課中只講物理原理，最多講一講技術(shù)應(yīng)用，但是科學(xué)原理的應(yīng)用及其評價一定涉及社會問題，二者密不可分，我們的高中物理教育應(yīng)該為學(xué)生做這方面的準備．

四、運用課題研究，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是一個民族的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力。我國傳統(tǒng)教育以灌輸和傳授知識為主，培養(yǎng)的人才創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力都比較弱。比如我們的中學(xué)生，在數(shù)理化國際奧林匹克競賽上都可以拿冠軍，但為什么我們拿不到諾貝爾獎呢？因為奧林匹克競賽所使用的知識都是現(xiàn)成的，加上中國的學(xué)生非常勤奮和刻苦，他們可以將這部分知識掌握得非常好并且靈活運用，但諾貝爾獎強調(diào)的是別人沒有搞過的東西，是有所發(fā)明和創(chuàng)造的東西，這就對我們提出了更高的要求。

現(xiàn)在我們有些學(xué)生之所以創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力不強，主要是不敢懷疑權(quán)威，不敢懷疑書本。其實，書本上的東西和權(quán)威們的說法，都是在當時當?shù)氐目陀^情況下得出的結(jié)論，當客觀實際發(fā)生了變化，就應(yīng)該按照新的情況得出新的結(jié)論。如果愛因斯坦不突破牛頓關(guān)于時間和空間的觀念，就不可能提出相對論。創(chuàng)新肯定是標新立異，肯定是做前人沒有做過的事情。創(chuàng)新的源泉就是好奇心。如課題研究“潮汐現(xiàn)象”中，潮汐現(xiàn)象非常神奇有趣，很能激起學(xué)生的好奇心，這就使學(xué)生有了去研究它的動力。然而科學(xué)界對潮汐現(xiàn)象還沒有完全了解，這就要求我們的學(xué)生去大膽猜想和假設(shè)，走別人沒有走過的路，這就培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。

總之課開展題研究的目的不是要求學(xué)生掌握某一個知識點，而是培養(yǎng)學(xué)生掌握知識、探究知識、整合知識的能力以及學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力。我們作為高中物理教師不應(yīng)該忽略課題研究的重要性；應(yīng)該安排足夠的課時，創(chuàng)造一些條件，提供一些幫助讓學(xué)生去進行課題研究，全面培養(yǎng)學(xué)生各方面的能力。