中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)課題的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

布森

摘要：高中生具有一定的認(rèn)真和分析思考能力，隨著全國各地教育綜合改革的持續(xù)推進(jìn)，高中學(xué)生的學(xué)習(xí)方式正在悄悄改變，許多高中的學(xué)生不再是“埋頭刷題”的“機(jī)器”，而是根據(jù)興趣愛好自主開展研究性學(xué)習(xí)。高一暑假期間通過參加“你說的是什么——關(guān)于密碼的研究”課題活動，對研究性學(xué)習(xí)過程中“分析確定選題、制定研究計(jì)劃、設(shè)計(jì)行動方案、開展調(diào)查研究、進(jìn)行結(jié)論探究”五步流程有了進(jìn)一步的了解，掌握了每個流程的實(shí)現(xiàn)步驟。通過分析課題研究過程中遇到的具體問題和解決思路，探討如何提高中學(xué)生研究性課題的新穎性和實(shí)用性，給中學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：研究性學(xué)習(xí)；課題設(shè)計(jì)；密碼學(xué)；調(diào)查研究

中圖分類號： G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（a）-0000-00

引言

研究性學(xué)習(xí)是國家教育部2000年1月頒布的《全日制普通高級中學(xué)課程計(jì)劃（試驗(yàn)修訂稿）》中綜合實(shí)踐活動板塊的一項(xiàng)內(nèi)容[1]。它是指學(xué)生在教師指導(dǎo)下，從學(xué)習(xí)生活和社會生活中選擇和確定研究專題，主動地獲取知識、應(yīng)用知識、解決問題的活動[2]。《河南省普通高中學(xué)生綜合素質(zhì)評價(jià)實(shí)施辦法（試行）》（豫教基〔2016〕123號）明確提出，把思想品德、學(xué)業(yè)水平、身心健康、藝術(shù)素養(yǎng)、社會實(shí)踐5個方面納入評價(jià)范圍。其中“社會實(shí)踐”方面重點(diǎn)記錄學(xué)生參加研究性學(xué)習(xí)、社會調(diào)查、科技活動、創(chuàng)造發(fā)明等情況，要求采用寫實(shí)的辦法客觀記錄集中反映綜合素質(zhì)主要內(nèi)容的具體活動。研究性學(xué)習(xí)課題的開展，不僅使同學(xué)們拓展了視野，也對生活、對社會多了一份思考，這份收獲是無法通過“刷題”獲得的。

2015年高一暑假期間，在鄭州十一中王曉旭老師的指導(dǎo)下，本人和同學(xué)們一起完成了“你說的是什么——關(guān)于密碼的研究”研究性學(xué)習(xí)課題，受到了有關(guān)專家的好評，被鄭州市教育局評為“2014-2015學(xué)年鄭州市中小學(xué)社會實(shí)踐活動優(yōu)秀學(xué)員?！币源苏n題為例，對中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)課題完成過程中遇到的具體問題和解決思路進(jìn)行分析。

1 中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的定義和流程

1.1 中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的定義

研究性學(xué)習(xí)，廣義的理解是泛指學(xué)生探究問題的學(xué)習(xí)， 狹義的理解是指課堂教學(xué)中， 學(xué)生在教師指導(dǎo)下，用類似科學(xué)研究的方式獲取知識、應(yīng)用知識、解決問題的學(xué)習(xí)方式[3]。

中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)主要指狹義的理解，也就是以學(xué)生動手、動腦、主動探究實(shí)踐和相互交流為主要學(xué)習(xí)方式的研究活動， 它能給學(xué)生提供自主探索、合作學(xué)習(xí)， 獨(dú)立獲取知識的機(jī)會。學(xué)生在探究學(xué)習(xí)中，不是面對現(xiàn)成的陳述知識或程式化的練習(xí)題， 而是面對具有一定挑戰(zhàn)性的問題或任務(wù)。他們需要通過自主的、多樣的探究活動來回答問題或完成任務(wù)，并在此過程中獲得知識與技能， 培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)具有開放性、探究性和實(shí)踐性等基本特點(diǎn)，它是以科學(xué)研究為主的課題研究活動，是以研究性學(xué)習(xí)為主要學(xué)習(xí)方式的課程[4]。

1.2 中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的流程

根據(jù)老師指導(dǎo)和探索實(shí)踐，中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)一般包括“分析確定選題、制定研究計(jì)劃、設(shè)計(jì)行動方案、開展調(diào)查研究、進(jìn)行結(jié)論探究”五步流程（圖1）。按照上述流程，對“你說的是什么——關(guān)于密碼的研究”研究性課題的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行分析和探討。

2 分析確定選題

2.1 確定選題的方法

選題是開展研究性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是完成研究性學(xué)習(xí)活動的前提。高一暑假期間接到研究性學(xué)習(xí)任務(wù)時，對選擇什么樣的課題進(jìn)行研究，同學(xué)們想法五花八門，沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。后來在老師的指導(dǎo)下，遵循選題是否有意義、是否適合中學(xué)生水平、探究步驟是否合理、研究結(jié)論是否清晰等標(biāo)準(zhǔn)，保證了我們選題的科學(xué)性。

2.2 確定選題的實(shí)例

以上四條原則，不是相互獨(dú)立的，而是緊密聯(lián)系在一起的。如我們小組最終確定的選題是“你說的是什么——關(guān)于密碼的研究”，就符合鍛煉實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的要求，課題內(nèi)容貼近日常學(xué)習(xí)中的數(shù)學(xué)知識和邏輯推理知識，同學(xué)們通過查閱相關(guān)資料，進(jìn)行破譯傳統(tǒng)加密技術(shù)的小試驗(yàn)，驗(yàn)證了相關(guān)結(jié)論，鍛煉了同學(xué)們的社會實(shí)踐能力，增強(qiáng)了同學(xué)們的科技創(chuàng)新能力。

3 制定研究計(jì)劃

3.1 制定計(jì)劃的方法

與大家熟悉的學(xué)習(xí)方式相比，研究性學(xué)習(xí)對同學(xué)們提出了完全不同的要求：在研究性學(xué)習(xí)中“學(xué)什么”要由你自己選擇，在研究性學(xué)習(xí)中“怎么學(xué)”要由同學(xué)們自己設(shè)計(jì)，在研究性學(xué)習(xí)中“學(xué)到什么程度”要由同學(xué)們自己作出預(yù)測和規(guī)定。

因此，確定研究性學(xué)習(xí)的選題之后，我們首先要制定研究計(jì)劃，也就是確定重點(diǎn)要解決的問題，并針對問題提出解決的想法或思路。一般來講，同學(xué)們可以根據(jù)以下幾個問題來制訂研究計(jì)劃：“問題是什么？”、“你對這個問題已經(jīng)了解多少？”、“為了解決這個問題你還需要了解什么？”、“為了得到你所需要的信息，你將要做什么？”等等。當(dāng)然，這個研究還會隨著后來新想法、新信息的出現(xiàn)，而加以適時調(diào)整與修訂。

3.2 制定計(jì)劃的實(shí)例

確定了“你說的是什么——關(guān)于密碼的研究”的研究性學(xué)習(xí)選題后，同學(xué)們經(jīng)過分析，感覺密碼學(xué)作為一門科學(xué)性較強(qiáng)的學(xué)科，按照中學(xué)生目前水平，深入研究得出創(chuàng)新的結(jié)論比較困難，所以，我們把自己的研究性學(xué)習(xí)工作計(jì)劃進(jìn)行了定位，主要是學(xué)習(xí)密碼學(xué)的古今發(fā)展歷程，了解一些簡單的密碼學(xué)構(gòu)型原理，對簡單密碼進(jìn)行制作破解等。

4 設(shè)計(jì)行動方案

4.1 設(shè)計(jì)方案的方法

通過分析研究計(jì)劃的內(nèi)容，確定整個行動方案的框架，再根據(jù)目前所具備的條件和小組成員情況，設(shè)計(jì)調(diào)查研究方法和具體行動方案。

4.2 設(shè)計(jì)方案的實(shí)例

（1）采用文獻(xiàn)法，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解密碼的發(fā)展歷程和分類，并對最新的成就進(jìn)行研究，展開學(xué)習(xí)。分析古典加密（機(jī)械階段）和近代加密技術(shù)（計(jì)算機(jī)技術(shù)與編程）的異同點(diǎn)，

（2）采用實(shí)踐法，通過有趣的密碼破譯游戲，讓大家認(rèn)識到密碼的魅力所在。了解密碼的基本原理，使研究更具說服力和真實(shí)性。實(shí)踐內(nèi)容包括簡單的替換加密法、換位加密法、進(jìn)行密碼加密法，以及利用米湯密寫、利用化學(xué)方法進(jìn)行密碼加密等。

（3）采用實(shí)踐法，了解計(jì)算機(jī)時代加密矩陣法、替換加密法、換位加密法、多碼加密法等加密技術(shù)的原理，通過小組實(shí)踐演示進(jìn)行密碼破譯。

（4）采用問卷調(diào)查的方法，以問卷的方式獲得不同年齡和職位人群的信息數(shù)據(jù)，調(diào)查人們對密碼的了解情況和興趣，對結(jié)果進(jìn)行分析與研究，得出結(jié)論。

（5）匯總研究性學(xué)習(xí)成果，由指導(dǎo)老師對小組的研究提出建議，小組成員進(jìn)一步改進(jìn)，對研究成果進(jìn)一步分析和整理，匯總成文。

5 開展調(diào)查研究

5.1調(diào)查研究的方法

按照設(shè)計(jì)的行動方案，通過諸如問卷、觀察、訪談、查閱文獻(xiàn)資料、搜集事物作品等形式，去獲取解決問題所需要的資料信息。

5.2調(diào)查研究的實(shí)例

我們小組首先利用化學(xué)方法進(jìn)行密碼加密。在這個環(huán)節(jié)中用了兩種辦法進(jìn)行密寫，分別是米湯密寫和檸檬汁密寫。米湯密寫就是利用米湯的主要成分是淀粉，在紙上書寫不會留痕跡，干燥后與普通白紙并無差別所進(jìn)行的，就是將平常家中蒸米飯時的米湯降至室溫，用毛筆蘸取米湯在紙上寫字，晾干后用碘酒來顯示，字體呈藍(lán)色 。而檸檬汁密寫則更具有一定的趣味性，它需要將檸檬榨汁，再用毛筆蘸檸檬汁在紙上寫字，晾干后將白紙與熱源保持20cm距離烘烤，受熱后變棕色，字跡就會像變魔術(shù)一樣漸漸顯現(xiàn)出來。而原理呢，則是因?yàn)闄幟手泻匈愯寸?，晾干后紙上不會留下痕跡，檸檬汁著火點(diǎn)低于紙，在火上灼燒，密寫后的地方會變焦面顯出棕色字跡 。

接下來我們小組成員們對密碼的產(chǎn)生與發(fā)展進(jìn)行了深入的研究，查閱了許多資料，并對從書上找來的密碼進(jìn)行了分類研究。大致可以分為加密矩陣法（二分密碼：二維的，用5×5的矩陣加密）、替換加密法（仿射密碼：替換密碼，一個字母對一個字母。凱撒密碼：即將密文的每個字母向后推三位即得到原文希爾密碼：運(yùn)用基本矩陣論原理的替換密碼。摩爾斯電碼：由一些表示數(shù)字的點(diǎn)和劃組成，數(shù)字對應(yīng)單詞，需要查找一本代碼表才能知道每個詞對應(yīng)的數(shù)），以及更深一層次的換位加密法、多碼加密法等 。又通過學(xué)習(xí)丹·布朗的小說《達(dá)芬奇密碼》，根據(jù)書中主角索菲·奈芙的密碼破譯工作，把一個個奇形怪狀的文字符號中蘊(yùn)藏的深深的玄機(jī)來進(jìn)行檢驗(yàn)，別有一番樂趣。

最后，小組成員做了一些簡單的小密碼，并發(fā)放了一些調(diào)查問卷，針對不同的年齡、身份人群進(jìn)行了簡單的調(diào)查，包括密碼的運(yùn)用以及對密碼的了解等，了解了一些當(dāng)代不同職業(yè)人員的對于密碼的看法。

6 進(jìn)行結(jié)論探究

6.1結(jié)論探究的方法

對搜集到的資料信息進(jìn)行組織和加工處理，或者對原有假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)、得出結(jié)論；或者提出解決問題的初步方案；或者對各種可能的問題解決方案進(jìn)行比較，選擇一個最佳的答案。

6.2結(jié)論探究的實(shí)例

第一，由于時間的倉促以及準(zhǔn)備的不夠充分，對于構(gòu)成當(dāng)今社會的安?；A(chǔ)——電子密碼系統(tǒng)的了解不深，可以說只是懂了一點(diǎn)皮毛。

第二，在進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)操作時，因?yàn)闆]有老師現(xiàn)場輔導(dǎo)，再加上本身的思考不夠全面，走了不少彎路，雖然最后完成了實(shí)驗(yàn)，但也給大家以后的生活和工作提了一個醒，遇事要多問，并且要細(xì)心考慮周全。

第三，當(dāng)自己制作簡單密碼的時候，并沒有完全掌握密碼的精髓，有一部分是比葫蘆畫瓢做出來的，主要是因?yàn)檠芯坎粔蛏钊搿?/p>

7 結(jié)束語

當(dāng)今經(jīng)濟(jì)、科技迅速發(fā)展的社會，密碼學(xué)已越來越重要，本小組研究的“你說的是什么——關(guān)于密碼的研究”課題是一個實(shí)踐技術(shù)較強(qiáng)的探究，涉及到歷史，化學(xué)以及數(shù)學(xué)相關(guān)學(xué)科的知識，經(jīng)過大家一個暑假的辛勤探究，初步有了一些成果，對密碼問題有了一定的看法。

在課題研究過程中，同學(xué)們對“分析確定選題→制定研究計(jì)劃→設(shè)計(jì)行動方案→開展調(diào)查研究→進(jìn)行結(jié)論探究”五個階段有了明確理解，并掌握了具體步驟；通過自主完成有關(guān)密碼驗(yàn)證的小試驗(yàn)，對培養(yǎng)自身的科學(xué)探究動手能力有很大的幫助；在小組協(xié)作的過程中，既開闊了視野，又提高了大家的表達(dá)和交流能力，更重要的是大家在活動中領(lǐng)會到了小組協(xié)作的重要性。這些都是我們在平時很難學(xué)到的，在未來生活中難得的寶貴財(cái)富。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 衛(wèi)金磊，徐菊紅，陳迪.基于網(wǎng)絡(luò)的研究性學(xué)習(xí)要素及其實(shí)現(xiàn)過程[J].高等函授學(xué)報(bào)，2004，（6）：49 ～51.