高中物理研究性學(xué)習(xí)的引導(dǎo)

黃鄭鋒

摘 要：研究性學(xué)習(xí)，它是以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題進(jìn)而解決問(wèn)題的能力為基本目標(biāo)的自主學(xué)習(xí)模式。高中物理研究性學(xué)習(xí)，它主要從“研究題型方法、研究經(jīng)典模型、研究二級(jí)結(jié)論”三方面來(lái)加以引導(dǎo)，其目的是培養(yǎng)學(xué)生分析與解決物理問(wèn)題的能力。研究性學(xué)習(xí)的自主性主要體現(xiàn)在學(xué)生課外的自主學(xué)習(xí)，它可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)并掌握學(xué)習(xí)。研究性學(xué)習(xí)的效益性主要體現(xiàn)為豐富與完善學(xué)生的知識(shí)與方法結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)學(xué)生在一定的高度、廣度與深度來(lái)把握課程內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：研究性學(xué)習(xí)；題型方法；經(jīng)典模型；二級(jí)結(jié)論

研究性學(xué)習(xí)，它是以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題進(jìn)而解決問(wèn)題的能力為基本目標(biāo)的自主學(xué)習(xí)模式 [1 ] 。能否開(kāi)展有效的研究性學(xué)習(xí)，它是學(xué)生學(xué)習(xí)是否進(jìn)入深層次角色的表現(xiàn)。前些年，研究性學(xué)習(xí)風(fēng)靡一時(shí)，然而幾年后卻逐漸受到大多數(shù)學(xué)校的冷落，其主要原因是研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容與課程內(nèi)容相分離。當(dāng)新課程實(shí)施后，研究性學(xué)習(xí)幾乎被探究性學(xué)習(xí)所取代，因?yàn)樘骄啃詫W(xué)習(xí)的內(nèi)容就是課程內(nèi)容，而且適用于有限時(shí)間的課堂學(xué)習(xí)。必須指出，探究性學(xué)習(xí)是教師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)下的只注重過(guò)程而不重結(jié)果的學(xué)習(xí)模式，然而如果將課外的研究性學(xué)習(xí)與課程學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合，那么作為自主性與重結(jié)果特點(diǎn)優(yōu)于探究性學(xué)習(xí)的研究性學(xué)習(xí)模式，它對(duì)促進(jìn)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)仍有著重要的意義。

研究什么與怎樣研究是學(xué)生開(kāi)展課程研究性學(xué)習(xí)的難點(diǎn)問(wèn)題，因此它離不開(kāi)教師的有效引導(dǎo)。本文就如何引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展高中物理研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，談?wù)剛€(gè)人的實(shí)踐與體會(huì)。

1 研究題型方法，啟導(dǎo)思維的流暢性

針對(duì)課程學(xué)習(xí)的效益，知識(shí)與技能水平是其顯性體現(xiàn)，也是學(xué)業(yè)考查的主要內(nèi)容，尤其是作為未來(lái)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，知識(shí)與技能是課程學(xué)習(xí)的基本目標(biāo)也是核心目標(biāo)。從知識(shí)與技能水平的體現(xiàn)形式來(lái)說(shuō)，學(xué)生解決物理問(wèn)題能力是課程學(xué)習(xí)效益的本質(zhì)內(nèi)涵。通俗地說(shuō)，課程學(xué)習(xí)的落腳點(diǎn)是解題能力的形成。

解題能力不僅在于學(xué)生對(duì)物理概念與規(guī)律的理解，而且在于學(xué)生對(duì)題型與方法的把握。如“平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題”，它所涉及的知識(shí)有“平拋運(yùn)動(dòng)概念”與“平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”，涉及的方法有“運(yùn)動(dòng)的分解”與“數(shù)學(xué)解決物理問(wèn)題”等方法，對(duì)于這些，學(xué)生都知道，但對(duì)于具體的問(wèn)題情境，有些學(xué)生卻束手無(wú)策，這就是多數(shù)學(xué)生所說(shuō)的“聽(tīng)得懂而做不來(lái)”的典型表現(xiàn)。其實(shí)，關(guān)于“平拋運(yùn)動(dòng)”問(wèn)題，大致可以分為兩類，一類是“全過(guò)程問(wèn)題”，另一類是“中間過(guò)程問(wèn)題”。對(duì)于“全過(guò)程問(wèn)題”，其解題思路是依據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的有關(guān)公式建立數(shù)學(xué)關(guān)系式。對(duì)于“中間過(guò)程問(wèn)題”，其解題策略是由“局部到整體”，解題思路是先對(duì)中間過(guò)程某時(shí)刻的速度進(jìn)行分解，然后再依據(jù)據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析有關(guān)問(wèn)題。這就是學(xué)生在解題中對(duì)題型與方法的把握問(wèn)題，因而它有必要引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展有關(guān)的研究性學(xué)習(xí)。研究題型與方法，它對(duì)啟導(dǎo)學(xué)生解題思維的流暢性有著重要的作用。

關(guān)于題型與方法的研究性學(xué)習(xí)，它是貫穿在整個(gè)高中課程學(xué)習(xí)中的不同階段，或某課題學(xué)習(xí)后，或單元結(jié)束，或模塊復(fù)習(xí)過(guò)程。如學(xué)完“力和運(yùn)動(dòng)”單元后，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生研究并歸納關(guān)于“力和運(yùn)動(dòng)”的題型與方法問(wèn)題，如果學(xué)生能在題型與方法問(wèn)題方面歸納出“平面上運(yùn)動(dòng)問(wèn)題”、“斜面上運(yùn)動(dòng)問(wèn)題”、“恒力作用問(wèn)題”、“變力作用問(wèn)題”、“瞬時(shí)作用問(wèn)題”、“超失重問(wèn)題”、“連接體問(wèn)題”、“圖像問(wèn)題”……等等，歸納的越多，研究就越深入，越全面，對(duì)解題的思路與方法把握就越深刻，解題的思維就越流暢，甚至能達(dá)到“看完題目就有思路”的效果。

關(guān)于題型與方法的歸納，傳統(tǒng)的做法是教師采用專題課教學(xué)形式并運(yùn)用講練結(jié)合的手段來(lái)引導(dǎo)，這種教學(xué)實(shí)質(zhì)上是教師研究成果的展示。當(dāng)然，它對(duì)學(xué)生掌握題型與方法有一定的作用，但與學(xué)生開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)來(lái)提升解題能力的效果相比，卻有著質(zhì)的差異。

2 研究經(jīng)典模型，啟迪思維的深刻性

物理是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)、相互作用過(guò)程與現(xiàn)象的課程，它所涉及的問(wèn)題都離不開(kāi)物體及其相應(yīng)的條件、狀態(tài)或過(guò)程，對(duì)于物體及其相應(yīng)的環(huán)境、狀態(tài)或過(guò)程，我們簡(jiǎn)稱為物理模型 [2 ]。如“勻變速運(yùn)動(dòng)”模型，研究對(duì)象是物體，條件是受恒力作用，過(guò)程是速度均勻變化。課程所研究的問(wèn)題都是類似于這樣物理模型，物理試題是教材中物理模型的演變，因此引導(dǎo)學(xué)生研究物理模型是開(kāi)展物理課程研究性學(xué)習(xí)的重要方面。

所謂經(jīng)典的物理模型，就是指那些能綜合多種知識(shí)且蘊(yùn)含著豐富的物理思想與方法的物理事件模型。如關(guān)于“力和運(yùn)動(dòng)”的“斜面模型”問(wèn)題，它通?？梢苑譃椤拔矬w靜置于斜面或勻速下滑”和“物體沿斜面勻加速下滑”這兩類情形，它所牽涉到的知識(shí)有“物體的平衡”、“速度”、“加速度”、“位移”、“重力”、“彈力”、“摩擦力”、“動(dòng)量”、“沖量”、“動(dòng)能”、“勢(shì)能”、“機(jī)械能”等幾乎是所有的力學(xué)概念知識(shí)，所適用的物理規(guī)律有“勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律”、“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”、“動(dòng)能定理”、“動(dòng)量定理”，而解決問(wèn)題的物理思想與方法則為：分析物體的運(yùn)動(dòng)有“隔離法”，其中又包含著“等效思想”的力的多種分解方法。分析地面對(duì)斜面的作用可以是“隔離法”與“整體法”的綜合運(yùn)用，也可以轉(zhuǎn)化為超重與失重問(wèn)題來(lái)處理?？梢哉f(shuō)，如果學(xué)生在對(duì)斜面模型問(wèn)題的內(nèi)涵與方法有著深刻與全面的認(rèn)識(shí)，那么他就基本掌握了解決所有力學(xué)問(wèn)題的思路與方法。

引導(dǎo)學(xué)生研究經(jīng)典模型問(wèn)題，不能僅依據(jù)試題中所涉及的問(wèn)題，而要引導(dǎo)學(xué)生在試題問(wèn)題的基礎(chǔ)上再拓展一步或延伸研究。如用繩子系著小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，試題中通常涉及的問(wèn)題分析為通過(guò)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的力學(xué)狀態(tài)。對(duì)此，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生研究分析下面兩個(gè)問(wèn)題：（1）小球在其它任意位置時(shí)拉力大小的求算；（2）嘗試用圖像描述小球動(dòng)能隨空間位置的變化。對(duì)于問(wèn)題（1），它涉及到向心加速度概念的擴(kuò)展與遷移運(yùn)用，同時(shí)又可以促進(jìn)學(xué)生較好地掌握物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力分析方法，雖然超出課標(biāo)要求，但對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性有著重要的意義。對(duì)于問(wèn)題（2），它能強(qiáng)化學(xué)生用數(shù)學(xué)來(lái)解決物理問(wèn)題的意識(shí)并提升數(shù)學(xué)解決物理問(wèn)題的能力，思維的深刻性，也體現(xiàn)在物理問(wèn)題的數(shù)學(xué)形式演繹方面。

3 研究二級(jí)結(jié)論，啟發(fā)思維的創(chuàng)造性

所謂“二級(jí)結(jié)論”，它指運(yùn)用物理概念與物理規(guī)律對(duì)具體的問(wèn)題進(jìn)行分析而得到的通用性的結(jié)論稱為二級(jí)結(jié)論 [2 ]。如純電阻電路，內(nèi)、外電路阻值相等時(shí)電源輸出功率最大，即Pm=■。這個(gè)結(jié)論就是對(duì)于純電阻電路結(jié)構(gòu)模型而運(yùn)用閉合電路的歐姆定律、簡(jiǎn)單電路的電流、電壓、電阻特點(diǎn)以及功率概念并進(jìn)行數(shù)學(xué)形式的演繹而得到的結(jié)論，它適用于任何純電阻電路?！岸?jí)結(jié)論”是具體問(wèn)題的本質(zhì)反映，因此掌握一定數(shù)量的“二級(jí)結(jié)論”，它可以加快解題思維的進(jìn)程。如“質(zhì)量相等的小球發(fā)生彈性碰撞兩者交換速度”的結(jié)論就可以簡(jiǎn)化彈性碰撞中兩個(gè)數(shù)學(xué)方程的具體解答過(guò)程。

引導(dǎo)學(xué)生研究“二級(jí)結(jié)論”，教師要交給學(xué)生研究的思路與方法。首先要求學(xué)生認(rèn)真審視解題結(jié)果或過(guò)程結(jié)論，分析它們是否具有某種特點(diǎn)。如下面問(wèn)題：兩木塊中間用細(xì)繩連接，置于光滑的水平面上，在拉力F的作用下兩木塊做加速運(yùn)動(dòng)。對(duì)于兩物體所受的合力，可求得F1= F，F(xiàn)2= F，認(rèn)真審視，我們就可以發(fā)現(xiàn)，它們所受的合力與本身的質(zhì)量成正比，這就是結(jié)論的特點(diǎn)。其次是研究結(jié)論的適用情形，通常采用逐步演變條件來(lái)分析。對(duì)于上述結(jié)論，條件的演變可按如下順序進(jìn)行：①兩木塊緊靠在一起；②水平面與兩木塊間存在摩擦力；③將水平面變?yōu)樾泵?，分別考慮有無(wú)摩擦情形；④將斜面變?yōu)樨Q直面，即向上提的情形。通過(guò)這樣的演變分析，我們就可以發(fā)現(xiàn)這四種情形都具有上述結(jié)論，這個(gè)過(guò)程的研究就是論證結(jié)論的通用性。其三是研究結(jié)論中有關(guān)因素的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵。上述結(jié)論中的F是合力，對(duì)于上面演變的四種情形，F(xiàn)必須是各種情形中系統(tǒng)所受的合力。

從上面研究性學(xué)習(xí)過(guò)程可以看出，在“二級(jí)結(jié)論”的通用性分析中，所體現(xiàn)的思維方式是類比或類推，即根據(jù)已知的事物的特征并采用演變的方式來(lái)探究新事物，進(jìn)而從新事物的探究中發(fā)現(xiàn)其奧秘，這就是思維創(chuàng)造性的體現(xiàn)。因此，引導(dǎo)學(xué)生研究“二級(jí)結(jié)論”是啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維的良好方式或途徑。

前面已說(shuō)過(guò)，物理試題是教材中物理模型的演變，這就是“二級(jí)結(jié)論”衍生的背景原因。事實(shí)上，不少的物理試題都隱含著某種“二級(jí)結(jié)論”。這種“二級(jí)結(jié)論”的普遍性決定了研究性學(xué)習(xí)的必要性。據(jù)此，引導(dǎo)學(xué)生研究“二級(jí)結(jié)論”是促進(jìn)學(xué)生學(xué)好物理的重要途徑。

就新課程三維目標(biāo)而言，研究性學(xué)習(xí)模式是“過(guò)程與方法”目標(biāo)的有效貫徹，而學(xué)生在研究過(guò)程中的經(jīng)歷與體驗(yàn)則是課程“情感態(tài)度與價(jià)值觀”目標(biāo)的構(gòu)建，作為實(shí)現(xiàn)課程學(xué)習(xí)的“知識(shí)與技能”目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，其目的是培養(yǎng)學(xué)生分析與解決物理問(wèn)題的能力。另外，研究性學(xué)習(xí)的自主性主要體現(xiàn)在學(xué)生課外的自主學(xué)習(xí)，它可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)并掌握學(xué)習(xí)。研究性學(xué)習(xí)的效益性主要體現(xiàn)為豐富與完善學(xué)生的知識(shí)與方法結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)學(xué)生在一定的高度、廣度與深度來(lái)把握課程內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]儲(chǔ)仲明.高中物理研究性學(xué)習(xí)[M].北京：龍門書(shū)局出版社，2003.

[2]江昌金，過(guò)水根.物理學(xué)習(xí)方法[M].海口：海南出版公司，2011.