談研究性學(xué)習(xí)與物理課堂教學(xué)整合的途徑

陳麗麗

【摘要】在課堂教學(xué)中開展“研究性學(xué)習(xí)”，是“研究性學(xué)習(xí)”實(shí)施的“落腳點(diǎn)”。本文探討以物理課堂教學(xué)為主渠道，將研究性學(xué)習(xí)理念滲透于學(xué)科教學(xué)中，以幾種典型的方式將研究性學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)進(jìn)行整合，充分發(fā)揮各種學(xué)習(xí)方式在學(xué)習(xí)過程中的作用，以達(dá)到掌握知識(shí)與體驗(yàn)學(xué)習(xí)的雙重效果。

【關(guān)鍵詞】研究性學(xué)習(xí)；物理課堂教學(xué)；整合

從研究性學(xué)習(xí)實(shí)施的情況來看，絕大多數(shù)學(xué)校選取的是開放性的內(nèi)容作為研究主題。學(xué)生走出課堂提出問題、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、調(diào)查訪談、書寫報(bào)告；學(xué)生之間相互合作、共同探究?？墒?，一回到課堂，教師與學(xué)生就又恢復(fù)了和原來一樣，進(jìn)行著傳統(tǒng)式的學(xué)習(xí)、聽課、記憶、考試。在傳統(tǒng)的講授式的教學(xué)方式中，教師也強(qiáng)調(diào)啟發(fā)，強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)的精心設(shè)計(jì)、精心組織、精心實(shí)施，但教師是按照預(yù)定的目的把學(xué)生的思路引導(dǎo)到自己事先設(shè)計(jì)好的路子上來的，課堂氣氛可能很熱烈，師生之間配合默契，可是學(xué)生很少提出問題，提出自己對(duì)知識(shí)的見解，這與研究性學(xué)習(xí)的理念是不一致的。

作為新一輪的課程改革的重點(diǎn)之一，研究性學(xué)習(xí)是以一門“獨(dú)立的課程”而存在的。正如美國《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》所闡述：“科學(xué)探究是一種讓學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)的重要學(xué)習(xí)方式，但不是惟一的方式。教學(xué)中要求運(yùn)用各種教學(xué)方式與策略，讓學(xué)生把從探究中獲得的知識(shí)與從其他方式獲得的知識(shí)聯(lián)系起來，奠定可廣泛遷移的科學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)”。研究性學(xué)習(xí)并不是要取代已有的學(xué)習(xí)方式，而是一種學(xué)習(xí)方式的必要補(bǔ)充。

所以筆者認(rèn)為：如果沒有研究性學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)的整合，作為實(shí)施以創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)的素質(zhì)教育的切入點(diǎn)和突破口，研究性學(xué)習(xí)的目的是不可能實(shí)現(xiàn)的！只有二者和諧互補(bǔ)，交相輝映，研究性學(xué)習(xí)的功能才能得到真正的發(fā)揮，這也是開展研究性學(xué)習(xí)的根本目的所在。如何將研究性學(xué)習(xí)滲透于學(xué)科教學(xué)中，使課堂教學(xué)改革與研究性學(xué)習(xí)相互促進(jìn)？筆者結(jié)合平時(shí)教學(xué)談幾點(diǎn)與同行探討。

1、通過小課題引導(dǎo)學(xué)生自主研究

學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生始終是主體，老師是組織者，只提出問題，至于解決問題的方法、方法的可行性、方法的優(yōu)劣等都由學(xué)生來完成。充分尊重學(xué)生，允許他們異想天開，探索不拘常規(guī)的方法。對(duì)他們提出的每一種方案都不妄加評(píng)論，而是引導(dǎo)他們找到最佳方案。

教學(xué)案例一：設(shè)計(jì)“將粒子加速到10兆電子伏的直線加速器”。

學(xué)生首先由帶電粒子在加速電場中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)直接把粒子放在平行板電容器中加速，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)需要極高的加速電壓，實(shí)際生活中不可能達(dá)到。于是提出了第二個(gè)方案，將一極加速變?yōu)槎鄻O加速，這一方案解決了加速電壓過高的問題，但多個(gè)用直流電源供電的平行板電容器極板問存在加速場和減速場間隔分布的現(xiàn)象，使粒子不能被一直加速。學(xué)生通過對(duì)教材知識(shí)的深入學(xué)習(xí)后發(fā)現(xiàn)使用交流電就能解決這個(gè)問題。在第二個(gè)方案中學(xué)生們希望通過交流電方向的改變使粒子運(yùn)動(dòng)到減速場時(shí)，電場方向恰發(fā)生變化，減速場又變成了加速場，這樣就能讓粒子一直在一個(gè)加速的環(huán)境中獲得最后的能量。

通過進(jìn)一步的計(jì)算和研討學(xué)生們很快發(fā)現(xiàn)，由于粒子的速度在不斷的增加，如果電場極板間的距離始終保持不變，即使用交流電源供電也不能做到粒子在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間與交流電方向改變的周期同步、吻合。這樣學(xué)生設(shè)計(jì)的第三個(gè)方案誕生了。方案三：加速器由板間距逐級(jí)增大的，由交流電源供電的多個(gè)平行板電場構(gòu)成。學(xué)生在查閱資料并和老師討論后，又給加速器加上了金屬圓桶的外殼以產(chǎn)生屏蔽使加速器既不互相影響又不受外界干擾，產(chǎn)生了最后成熟的加速器方案。

通過這一案例，可以發(fā)現(xiàn)，在“研究性學(xué)習(xí)”過程中，“問題”就是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要載體，學(xué)生在解決問題的過程中會(huì)涉及多種知識(shí)，這些知識(shí)的選擇、積累和運(yùn)用完全以“問題”為中心，打破了教材的條條框框，可以充分挖掘?qū)W生的思維能力、想象能力、分析問題的能力以及動(dòng)手能力等，從而“激活”他們的創(chuàng)新意識(shí)。在這個(gè)學(xué)習(xí)過程中，是以“研究性學(xué)習(xí)”為指導(dǎo)思想的教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變，它強(qiáng)調(diào)的是“在運(yùn)用中掌握”，強(qiáng)調(diào)“知情意行”的有機(jī)融合，以學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)，深層次的情感體驗(yàn)為落腳點(diǎn)，促進(jìn)后天發(fā)展的可持續(xù)性。

2、以小組合作討論引導(dǎo)學(xué)生合作研究

小組合作解決問題是研究性學(xué)習(xí)的一個(gè)重要特征。合作的意識(shí)和能力，是現(xiàn)代人所必備的基本素質(zhì)，是素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。

在研究性教學(xué)中，這種合作的意義在于：首先，學(xué)生圍繞問題進(jìn)行討論可以激活學(xué)生先前的知識(shí)儲(chǔ)備，在原有知識(shí)背景與當(dāng)前問題之間生成更多的聯(lián)系；其次，討論可以使學(xué)生的思維過程外顯化，學(xué)生會(huì)經(jīng)常感受到觀點(diǎn)的沖突，從而可以更好地進(jìn)行反思和評(píng)判；最重要的是給學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)人人都積極探索、主動(dòng)參與、獨(dú)立創(chuàng)新的優(yōu)化環(huán)境。只要研究性小課題本身具有較為豐富的內(nèi)涵，就能使所有的學(xué)生都有參與探索的機(jī)會(huì)，而且需要對(duì)問題生成多層次的理解，而后再將各個(gè)方面的見解集合起來，這實(shí)際上是共同建構(gòu)知識(shí)的過程。每個(gè)成員都在貢獻(xiàn)思想，而不只是借用思想。

教學(xué)案例二：《楞次定律》。

該內(nèi)容是高中物理教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，首先展示四個(gè)課堂演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生填寫以下表格。

接著，初步分析表格，尋找規(guī)律。“分別找出原磁場方向向上和向下時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向之間有什么關(guān)系？”學(xué)生研究發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流磁場方向向下時(shí)，原磁場方向可以向上也可以向下，另一種情況也是如此。最后，小組合作學(xué)習(xí)?！凹热桓袘?yīng)電流的磁場方向不是直接由原磁場方向決定的，表格中還有一項(xiàng)——磁通量變化，它對(duì)感應(yīng)電流的磁場方向有什么影響呢？請同學(xué)以四人為一個(gè)小組，認(rèn)真研究一下表格，找出隱藏在其中的規(guī)律?！蓖瑢W(xué)們開始行動(dòng)起來，共同探究這四個(gè)物理量之間的關(guān)系。對(duì)個(gè)別有困難的小組，老師可以再點(diǎn)撥一句，“磁通量變大與變小時(shí)，兩個(gè)磁場方向之間的關(guān)系?！薄斑@三者之間有什么關(guān)系？”準(zhǔn)確的提問打開了學(xué)生思維的大門，學(xué)生在熱烈地討論中，發(fā)現(xiàn)了其中的規(guī)律。

3、以思維過程展示讓學(xué)生體驗(yàn)研究

德國教育學(xué)家戈·海納特曾說：“向?qū)W生預(yù)示結(jié)果或解決方法都會(huì)阻礙學(xué)生努力研究，因此，應(yīng)該對(duì)結(jié)果和調(diào)整遲下定論。對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤不應(yīng)看得過重。教師須明白，所有有活力的思想都有一個(gè)緩慢發(fā)展的過程。”這就要求我們實(shí)施研究性教學(xué)活動(dòng)中，重視問題解決的思維過程，立足于教材，識(shí)別出各種能力依賴的載體，同時(shí)也揭示出思維方法的順承性與階段性，使物理教學(xué)過程不只是單純的強(qiáng)調(diào)靜態(tài)知識(shí)的積累，而應(yīng)是一部生動(dòng)的科學(xué)研究史的展示。

在研究性教學(xué)中，物理大師們的科學(xué)研究方法、科學(xué)創(chuàng)造思路的熏陶，是學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)良好營養(yǎng)。在研究性教學(xué)的課堂中，如何在學(xué)習(xí)前人解決該問題的方法時(shí)，不壓抑學(xué)生思維的創(chuàng)新，如何把靜態(tài)的知識(shí)還原成為動(dòng)態(tài)的科學(xué)認(rèn)識(shí)過程、探究過程，展示前人的思路，揭示蘊(yùn)含的思想，將負(fù)載著的深刻學(xué)科思想剖析出來，又讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自身的能力得以提高，這應(yīng)當(dāng)是研究性學(xué)習(xí)課堂和研究性活動(dòng)過程中重點(diǎn)思考的問題。

教學(xué)案例三：《原子的核式結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)》。

由于學(xué)生對(duì)原子的核式結(jié)構(gòu)并不陌生，簡單陳述盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)創(chuàng)立原子核式結(jié)構(gòu)模型的過程，并不能誘導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新思維。如將盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想作為研究性教學(xué)的研究課題，去組織、誘導(dǎo)學(xué)生的思維活動(dòng)，可提出如下程序化問題：

①盧瑟福為何要設(shè)計(jì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)？

②盧瑟福為何以α粒子作為射線源？能否用陰極射線代替？

③實(shí)驗(yàn)中靶標(biāo)的材料為何用金（Au），而且要制成箔片？能否用鋁箔代替？

④根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中α粒子極少數(shù)反彈、絕大多數(shù)不偏轉(zhuǎn)，分別能推出什么結(jié)論？

通過以上小課題的研究，展現(xiàn)了科學(xué)家的研究方法、思維過程，把方法論寓含在知識(shí)的形成過程中，學(xué)生不僅學(xué)到了知識(shí)，更重要的是在思想方法上得到了啟迪，并受到了科學(xué)思維的熏陶。使知識(shí)與方法相互依存，相互滲透，促進(jìn)能力的提高，不但方法論的教學(xué)有所依托，能力的培養(yǎng)也不再顯得空洞，物理思想不再是游離于教材之外的說教，兩者合情合理地被同化和吸收，達(dá)到“潤物細(xì)無聲”完美融合的境界，形式與內(nèi)容的完美統(tǒng)一，才展示物理學(xué)科固有的和諧之美。

4、通過對(duì)研究結(jié)果的反思讓學(xué)生學(xué)會(huì)再研究

開放性是研究性學(xué)習(xí)的重要特征，而課堂的研究性學(xué)習(xí)則是立足于教材，具有明確的研究目標(biāo)。所以，在教學(xué)過程的結(jié)尾，為了提煉所學(xué)到的知識(shí)、能力，需要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己以及他人的問題解決的思維過程做出反思。通過反思，將研究性學(xué)習(xí)延伸到更廣闊的課外，最終把學(xué)生引上創(chuàng)新之路。

教學(xué)案例四：《電阻定律》。

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)研究歸納得出“金屬材料的電阻率隨溫度升高而增大”后，可引導(dǎo)學(xué)生反思：“金屬材料的電阻率隨溫度降低而減小”這一變化趨勢最終會(huì)有哪些可能性？學(xué)生不難回答：有三種，一是溫度為零，電阻率不為零；二是溫度為零，電阻率同時(shí)為零；再有溫度不為零，而電阻率為零。然后讓學(xué)生思考：這三種可能性中，哪一種能作為有價(jià)值的研究課題？并要求學(xué)生通過查閱有關(guān)資料了解這一課題。還可以讓學(xué)生寫一篇小論文《超導(dǎo)的世界》。這既培養(yǎng)了學(xué)生的課題意識(shí)，又引入了“超導(dǎo)”這一有意義研究性學(xué)習(xí)領(lǐng)域，將研究性教學(xué)延伸到了課外，為學(xué)生創(chuàng)造之路點(diǎn)燃了火把。

總之，研究性學(xué)習(xí)方式并不是惟一的學(xué)習(xí)方式，教師講授、學(xué)生聽講的接受式學(xué)習(xí)方式也不是惟一的學(xué)習(xí)方式；兩者應(yīng)該相輔相成，互相促進(jìn)。根據(jù)課堂教學(xué)的特點(diǎn)，以小課題研究中或項(xiàng)目的設(shè)計(jì)為教學(xué)的切入點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)一種類似研究的情境或途徑，把方法的獲得、能力的提高融入到獲取知識(shí)的過程中，將學(xué)生無意識(shí)運(yùn)用到的科學(xué)方法和良好的思維脈絡(luò)展露出來，教師的引導(dǎo)以及合理的歸納與總結(jié)，將支離瑣碎的知識(shí)和隱含的學(xué)科方法有機(jī)結(jié)合起來。讓學(xué)生在研究性學(xué)習(xí)的課題研究中和項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中有更多的創(chuàng)造機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在創(chuàng)造中感受成功的體驗(yàn)，在成功中感受到學(xué)習(xí)的樂趣。這種整合對(duì)于更新教育觀念、學(xué)習(xí)觀念，優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，切實(shí)提高課堂教學(xué)的質(zhì)量，為研究性學(xué)習(xí)的深入可持續(xù)開展，將產(chǎn)生很大地推動(dòng)作用。