阮啟輝

近幾年來,高考的改革進(jìn)程對(duì)學(xué)生在研究性學(xué)習(xí)方面提出了合乎時(shí)代特征的更高要求。研究性學(xué)習(xí)的要求越來越多地體現(xiàn)在高考試題上,學(xué)生學(xué)習(xí)物理科學(xué)理想、理論聯(lián)系實(shí)際思想的要求、以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力將會(huì)更多地體現(xiàn)在高考試題上。因此,探討研究性學(xué)習(xí)與高中物理課堂教學(xué)的聯(lián)系就成為一門全新的課題。筆者試從以下幾個(gè)角度談?wù)勥@方面的體會(huì)。

一、在高中物理教學(xué)中實(shí)施研究性學(xué)習(xí)的意義

長(zhǎng)期以來,中學(xué)物理課堂教學(xué),一直沿用前蘇聯(lián)凱洛夫的“五環(huán)節(jié)”教學(xué)模式,即組織教學(xué)——引入新課——講授新課——復(fù)習(xí)鞏固——布置作業(yè)等五個(gè)環(huán)節(jié)。這種教學(xué)模式與時(shí)代的發(fā)展和對(duì)人的要求不相適應(yīng)。因此,教育部明確將研究性學(xué)習(xí)列為普通中學(xué)的必修課程。

在研究性學(xué)習(xí)中,教師是組織者、參與者和指導(dǎo)者。這項(xiàng)課程改革的目的在于進(jìn)一步貫徹素質(zhì)教育的思想,突出主動(dòng)探究式的學(xué)習(xí)方法,旨在全面培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力,收集和處理信息的能力,分析和解決問題的能力,語言文字表達(dá)能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。該項(xiàng)改革還有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考的習(xí)慣,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。物理課程的一個(gè)重要任務(wù)是通過知識(shí)的學(xué)習(xí)受到科學(xué)世界觀的教育,提高處理與科學(xué)相關(guān)問題的能力,并由此學(xué)會(huì)自己獲得新知識(shí)的方法,掌握和應(yīng)用具體的知識(shí)并不是物理課程的唯一任務(wù),甚至不是主要任務(wù)。所以在物理教學(xué)中實(shí)施研究性學(xué)習(xí)對(duì)促進(jìn)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)物理的興趣和需要,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,進(jìn)而形成一種探究未知世界的積極態(tài)度具有重要的作用。

我國(guó)傳統(tǒng)的課程設(shè)置,特別是理科課程設(shè)置幾乎是世界上最難的,我們的中學(xué)生幾乎每年都在國(guó)際奧林匹克學(xué)科競(jìng)賽中獲得金牌,但賽后安排的參賽選手與諾貝爾獎(jiǎng)獲得者研討會(huì)上,卻明顯暴露出我國(guó)選手創(chuàng)新意識(shí)與科學(xué)素養(yǎng)的不足。著名美籍華人楊振寧在南大的一次報(bào)告中曾講到中國(guó)青年有良好的理論基礎(chǔ),但需要加強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。研究性學(xué)習(xí)課程的開設(shè),無疑會(huì)給我們的教育帶來盎然生機(jī)。

二、研究性學(xué)習(xí)在物理課堂中的引入嘗試

在課堂中引入研究性學(xué)習(xí),教師可設(shè)計(jì)、創(chuàng)設(shè)一個(gè)問題情境,提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材和背景材料,讓學(xué)生自己擬訂研究方案、實(shí)施步驟,在課堂時(shí)間內(nèi),通過學(xué)生自己的自主實(shí)驗(yàn)、觀察、測(cè)量、分析、討論等一系列活動(dòng),發(fā)現(xiàn)一些物理現(xiàn)象,探索相應(yīng)的物理規(guī)律;或設(shè)計(jì)一個(gè)問題,即只給物理現(xiàn)象的結(jié)論,要求學(xué)生自行探索研究該結(jié)論成立的條件,或?qū)λo的初始條件置于不同的新的背景前提中,讓學(xué)生自行探索,相互討論,從而得出最終大家共識(shí)的結(jié)論等等。最后,在教師的指導(dǎo)下,一個(gè)又一個(gè)的問題,一個(gè)又一個(gè)新的構(gòu)思、新的方案、一個(gè)又一個(gè)的結(jié)論伴隨著智慧的火花一起降臨。

筆者結(jié)合物理新教材,嘗試在物理教學(xué)中引入研究性學(xué)習(xí),現(xiàn)列舉實(shí)例如下:

教材:高中物理新教材第三章第三節(jié)《牛頓第二定律》

提出需研究的課題:在上節(jié)課的基礎(chǔ)上,本節(jié)定量地研究加速度與外力F和物體質(zhì)量的關(guān)系。要求設(shè)計(jì)解決方案,包括實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)器材、要觀察測(cè)量記錄哪些物理量、根據(jù)數(shù)據(jù)分析得出什么樣的結(jié)論。

經(jīng)過一番思考討論,學(xué)生會(huì)得出一些實(shí)驗(yàn)裝置,然后教師加以引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到書本裝置的好處。此時(shí)學(xué)生會(huì)提出書上要求用光滑木板,而我們實(shí)際用的木板,必然要受到摩擦力任用,此時(shí)小車受到的合外務(wù)實(shí)際應(yīng)為F合=F繩-F摩,考慮到摩擦力測(cè)量并不容易,而本實(shí)驗(yàn)要如何解決這個(gè)摩擦力問題是十分關(guān)鍵。由此學(xué)生再次展開討論,如何來平衡這個(gè)摩擦力?經(jīng)分組討論,學(xué)生很快提出:只需把木板一羰略抬高些,讓木板與水平面形成一個(gè)傾角θ,小車的重力沿斜面向下的分力GX=Gsinθ來平衡這個(gè)摩擦力,使小車恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

解決了摩擦力平衡問題后,學(xué)生情緒高漲,為自己探索的成功而興奮,緊接著,趨勢(shì)打鐵,讓學(xué)生思考本課題核心,加速度與合外力和質(zhì)量都有關(guān),應(yīng)如何研究這關(guān)系呢?由于學(xué)生們?cè)诔踔小稓W姆定律》這一節(jié)已學(xué)過類似方法。引導(dǎo)學(xué)生答出:采用“控制變量法”。先讓兩小車質(zhì)量相同,(控制一個(gè)變量不變)而讓兩小車受到不同,測(cè)出相同的時(shí)間小車經(jīng)過的位移,再由位稱公式S= at2得a= ,從而研究加速度a與合外力F關(guān)系轉(zhuǎn)化為位移S與合外力F的關(guān)系;再控制兩小車受到的拉力這個(gè)變量相同,讓兩小車的質(zhì)量不同,測(cè)出相同時(shí)間小車經(jīng)過的位移,仿前步驟,研究加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系轉(zhuǎn)化為位移S與質(zhì)量M的關(guān)系,綜合兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果,同學(xué)們經(jīng)分析會(huì)得出:aαF和aα 的結(jié)論。(具體實(shí)驗(yàn)中指明,所放砝碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,一般讓小車質(zhì)量為砝碼質(zhì)量的10倍以上,這時(shí)可近似認(rèn)為砝碼重力大小就等于作用在小車上的水平拉力(即合外力大小),原因等以后講牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用習(xí)題課后,回顧此實(shí)驗(yàn),原因就迎刃而解。

在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,教師歸納牛頓第二定律,得出F合=Ma。采用研究性學(xué)習(xí)這種模式后,整個(gè)學(xué)習(xí)過程充滿樂趣,學(xué)生的情緒一直處于緊張而興奮的最佳點(diǎn),思維活躍,不僅能對(duì)課堂上的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié),還能對(duì)由此知識(shí)點(diǎn)或方法進(jìn)行四周輻射。比如:課后有學(xué)生思考了公路轉(zhuǎn)彎處,鐵路轉(zhuǎn)彎處內(nèi)側(cè)低外側(cè)高的原因等問題,顯然這些已超出目前已學(xué)知識(shí),但學(xué)生對(duì)此樂而不疲。

三、充分運(yùn)用物理習(xí)題的特點(diǎn)使學(xué)生在解答習(xí)題中學(xué)會(huì)研究

好的物理習(xí)題的解題過程本身就是一個(gè)研究性學(xué)習(xí)的過程,因?yàn)橐坏篮玫奈锢砹?xí)題,它本身就源于生活和生產(chǎn)實(shí)際。

在高中物理習(xí)題中,對(duì)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)教學(xué)很有潛力,關(guān)鍵是讓學(xué)生從“模仿練習(xí)”中解脫出來,在對(duì)讀題、審題、分析、思考、解答這一系列的嘗試過程中進(jìn)行研究性學(xué)習(xí),這種“嘗試”應(yīng)該是學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。筆者一般不先給學(xué)生做示范性解題,而是鼓勵(lì)學(xué)生直接運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí),去創(chuàng)造性地嘗試完成作業(yè),學(xué)生作業(yè)做錯(cuò)不一定是問題,做對(duì)了也不表示沒有問題,關(guān)鍵是要通過作業(yè)學(xué)會(huì)分析、思考、研究、嘗試和總結(jié)的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)方法。今天的錯(cuò)誤可以成為明天成功的資本,今天的成功可以成為明天進(jìn)步的階梯,在作業(yè)講評(píng)中筆者突出了對(duì)能反映學(xué)生在解題過程中分析、研究、探索嘗試的研究性學(xué)習(xí)思想和方法的典型問題的分析和討論,無論是成功的典型還是不成功的典型。在例題教學(xué)中,筆者也采用“讀題——試解——分析——解答——討論”的模式,其中的“試解”就是讓學(xué)生嘗試著先去解一解。

例如:對(duì)于下圖中所描述的情景,

(上海高中考題),很多學(xué)生還是毫不猶豫地認(rèn)為小球?qū)⒗^續(xù)沿著斜面運(yùn)動(dòng),而

對(duì)于物體做直線運(yùn)動(dòng)或做曲線運(yùn)動(dòng)的條件的物理知識(shí)卻不知如何就用了。顯然,學(xué)生先入為主的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)起了干擾作用。事實(shí)上,如果能讓學(xué)生對(duì)此問題開展研究和討論,是不難解決問題的。在課堂教學(xué)討論中,同學(xué)們提出:若將斜面變成豎直面,或增大小球的初速度,就不難看出小球真實(shí)的運(yùn)動(dòng)情況了。同時(shí),我們讓學(xué)生自己動(dòng)手做一下模擬實(shí)驗(yàn),并在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生總結(jié)問題出現(xiàn)的原因。

四、發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì)讓物理實(shí)驗(yàn)真正成為學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的主課題。

在高中物理課程里,有許多研究性的學(xué)生實(shí)驗(yàn)、研究課題實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)?！度缣剿鲝椓蛷椈缮扉L(zhǎng)的關(guān)系》、等等,認(rèn)真做好這些實(shí)驗(yàn),既能使學(xué)生從實(shí)驗(yàn)研究中學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)物理,又能使學(xué)生從學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)研究,是高中物理教學(xué)中真正的進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的好教材。

高中物理課程在組織和實(shí)施研究性學(xué)習(xí)時(shí),結(jié)合物理學(xué)科特點(diǎn),充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì),就是最有效、最務(wù)實(shí)的方法和態(tài)度,課堂教學(xué)應(yīng)盡可能多地向?qū)W生展示更多的、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ突蛭锢磉^程,并讓學(xué)生一道參與和研究、體驗(yàn)物理規(guī)律。

應(yīng)該說,高中學(xué)生已具備一定的自學(xué)能力和獨(dú)立思考、觀察問題的能力,而物理教學(xué)的最終目的是要教給學(xué)生學(xué)習(xí)物理的思想方法和提高解決實(shí)際問題的能力,即要“授之以漁”盡可能讓學(xué)生以物理題所描述的真實(shí)過程,真正理解題目中所展示的物理知識(shí)的應(yīng)用。同時(shí),通過這樣的展示,讓學(xué)生進(jìn)一步懂得,一道物理題就是一個(gè)活生生的物理現(xiàn)象和事實(shí),從而進(jìn)一步感知實(shí)踐的重要性,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣,使他們產(chǎn)生強(qiáng)烈的參與實(shí)踐,親自嘗試用物理知識(shí)來解釋實(shí)際問題的意識(shí)和欲望。因此,在物理教學(xué)實(shí)踐中,可以針對(duì)許多物理題中所描述的情景做一些實(shí)驗(yàn)演示儀,通過成功演示過程,讓學(xué)生在真實(shí)的物理情景中去體驗(yàn)和探究物理問題的答案,學(xué)會(huì)自覺地用實(shí)踐的思想去探究問題,而不是將物理題當(dāng)作數(shù)學(xué)問題來思考。

當(dāng)然,我們無法將所有的物理題所描述的過程都展現(xiàn)給學(xué)生,但可以多創(chuàng)造一些能讓學(xué)生共同參與研究、學(xué)習(xí)真實(shí)的物理過程的機(jī)會(huì)。為此,盡可能多地將士些物理題中所描述的情景展現(xiàn)給學(xué)生,為開展研究性學(xué)習(xí)做點(diǎn)有用的教學(xué)工作。我們可以開放實(shí)驗(yàn)室,由學(xué)生自主設(shè)計(jì)、操作,完成實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生自己查閱資料,讓演主動(dòng)思考問題,探究發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,將新學(xué)的物理知識(shí)與生產(chǎn)生活相聯(lián)系。

現(xiàn)代教學(xué)論思想的核心是:“所謂知識(shí)是過程,而不是結(jié)果”,研究性學(xué)習(xí)的要求對(duì)我們的教學(xué)水平提出了更高的要求,作為物理教師,怎樣才能在教學(xué)生知識(shí)的過程中,不斷提高自身的教學(xué)能力和水平,確實(shí)有很多新的東西要學(xué)、要做。

(河南省光山縣二高)