讓研究性學(xué)習(xí)走進(jìn)高中物理課堂

阮啟輝

近幾年來,高考的改革進(jìn)程對學(xué)生在研究性學(xué)習(xí)方面提出了合乎時代特征的更高要求。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)系實際思想的要求、以及運用所學(xué)知識解決實際問題的能力將會更多地體現(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。筆者試從以下幾個角度談?wù)勥@方面的體會。

一、在高中物理教學(xué)中實施研究性學(xué)習(xí)的意義

長期以來,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)等五個環(huán)節(jié)。這種教學(xué)模式與時代的發(fā)展和對人的要求不相適應(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,突出主動探究式的學(xué)習(xí)方法,旨在全面培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力,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)能力以及團結(jié)協(xié)作的能力。該項改革還有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考的習(xí)慣,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。物理課程的一個重要任務(wù)是通過知識的學(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)會自己獲得新知識的方法,掌握和應(yīng)用具體的知識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)中實施研究性學(xué)習(xí)對促進(jìn)學(xué)生對學(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)生幾乎每年都在國際奧林匹克學(xué)科競賽中獲得金牌,但賽后安排的參賽選手與諾貝爾獎獲得者研討會上,卻明顯暴露出我國選手創(chuàng)新意識與科學(xué)素養(yǎng)的不足。著名美籍華人楊振寧在南大的一次報告中曾講到中國青年有良好的理論基礎(chǔ),但需要加強創(chuàng)新意識。研究性學(xué)習(xí)課程的開設(shè),無疑會給我們的教育帶來盎然生機。

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、創(chuàng)設(shè)一個問題情境,提供相關(guān)的實驗器材和背景材料,讓學(xué)生自己擬訂研究方案、實施步驟,在課堂時間內(nèi),通過學(xué)生自己的自主實驗、觀察、測量、分析、討論等一系列活動,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)計一個問題,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的結(jié)論等等。最后,在教師的指導(dǎo)下,一個又一個的問題,一個又一個新的構(gòu)思、新的方案、一個又一個的結(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)計解決方案,包括實驗裝置、實驗器材、要觀察測量記錄哪些物理量、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)生會得出一些實驗裝置,然后教師加以引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本,讓學(xué)生認(rèn)識到書本裝置的好處。此時學(xué)生會提出書上要求用光滑木板,而我們實際用的木板,必然要受到摩擦力任用,此時小車受到的合外務(wù)實際應(yīng)為F合=F繩-F摩,考慮到摩擦力測量并不容易,而本實驗要如何解決這個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傾角θ,小車的重力沿斜面向下的分力GX=Gsinθ來平衡這個摩擦力,使小車恰好做勻速直線運動。

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)生們在初中《歐姆定律》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,(控制一個變量不變)而讓兩小車受到不同,測出相同的時間小車經(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變量相同,讓兩小車的質(zhì)量不同,測出相同時間小車經(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,綜合兩次實驗結(jié)果,同學(xué)們經(jīng)分析會得出:aαF和aα 的結(jié)論。(具體實驗中指明,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動定律應(yīng)用習(xí)題課后,回顧此實驗,原因就迎刃而解。

在實驗基礎(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,思維活躍,不僅能對課堂上的知識點進(jìn)行歸納總結(jié),還能對由此知識點或方法進(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,但學(xué)生對此樂而不疲。

三、充分運用物理習(xí)題的特點使學(xué)生在解答習(xí)題中學(xué)會研究

好的物理習(xí)題的解題過程本身就是一個研究性學(xué)習(xí)的過程,因為一道好的物理習(xí)題,它本身就源于生活和生產(chǎn)實際。

在高中物理習(xí)題中,對學(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,而是鼓勵學(xué)生直接運用所學(xué)物理知識,去創(chuàng)造性地嘗試完成作業(yè),學(xué)生作業(yè)做錯不一定是問題,做對了也不表示沒有問題,關(guān)鍵是要通過作業(yè)學(xué)會分析、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)講評中筆者突出了對能反映學(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)沿著斜面運動,而

對于物體做直線運動或做曲線運動的條件的物理知識卻不知如何就用了。顯然,學(xué)生先入為主的實際經(jīng)驗起了干擾作用。事實上,如果能讓學(xué)生對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的運動情況了。同時,我們讓學(xué)生自己動手做一下模擬實驗,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)勢讓物理實驗真正成為學(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)生實驗、研究課題實驗和演示實驗。《如探索彈力和彈簧伸長的關(guān)系》、等等,認(rèn)真做好這些實驗,既能使學(xué)生從實驗研究中學(xué)會學(xué)習(xí)物理,又能使學(xué)生從學(xué)習(xí)中學(xué)會研究,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施研究性學(xué)習(xí)時,結(jié)合物理學(xué)科特點,充分發(fā)揮實驗的優(yōu)勢,就是最有效、最務(wù)實的方法和態(tài)度,課堂教學(xué)應(yīng)盡可能多地向?qū)W生展示更多的、真實的實驗?zāi)Ｐ突蛭锢磉^程,并讓學(xué)生一道參與和研究、體驗物理規(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過程,真正理解題目中所展示的物理知識的應(yīng)用。同時,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活生生的物理現(xiàn)象和事實,從而進(jìn)一步感知實踐的重要性,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)物理知識的興趣,使他們產(chǎn)生強烈的參與實踐,親自嘗試用物理知識來解釋實際問題的意識和欲望。因此,在物理教學(xué)實踐中,可以針對許多物理題中所描述的情景做一些實驗演示儀,通過成功演示過程,讓學(xué)生在真實的物理情景中去體驗和探究物理問題的答案,學(xué)會自覺地用實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)真實的物理過程的機會。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)做點有用的教學(xué)工作。我們可以開放實驗室,由學(xué)生自主設(shè)計、操作,完成實驗,讓學(xué)生自己查閱資料,讓演主動思考問題,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:“所謂知識是過程,而不是結(jié)果”,研究性學(xué)習(xí)的要求對我們的教學(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)生知識的過程中,不斷提高自身的教學(xué)能力和水平,確實有很多新的東西要學(xué)、要做。

(河南省光山縣二高)