浅谈高中物理教学中的研究性学习

浅谈高中物理教学中的研究性学习
浙江省桐乡市茅盾中学赵惠松
[摘要]本文通过分析“研究性学习”的现状、特点以及对学生的心理特征的要求，来阐述在高中物理教学中应如何进行研究性学习以及进行研究
性学习的意义。

[关键词]研究性学习研究课题主体性开放性过程性综合性
今年下半年起我省实施的普通高中新课程计划，将“综合实践活动”纳入必修课程。

“综合实践活动”由研究性学习、劳动技术教育、社区服务、社会实践四部分组成，并突出其中的研究性学习。

研究性学习以学生的自主性、探索性学习为基础，学生可从感兴趣的社会科学、自然科学以及生活中选择研究专题，以个人或小组合作的方式进行研究，使学生掌握基本的研究学习方法，培养适合运用所学知识解决实际问题的能力，初步形成科学精神和科学态度。

研究性学习注重培养学生独立思考、自主学习的能力，课程具有较大的灵活性，通过教与学传统方式的改变，师生共同建立起平等、民主、教学相长的教学过程，有效提高学生分析、解决实际问题的能力，使教与学的重心不再仅仅放在获取知识上，而是转到学会学习，掌握学习方法上，使被动的接受式学习转向主动的探索性学习。

研究性学习的评价关注的不是研究成果、学术水平的高低，而是学习内容的丰富性和研究方法的多样性，强调学生学会收集、分析、归纳、整理资料，学会处理反馈信息，更加注重研究过程。

当然，“研究性学习”与“接受性学习”是一个相对的概念。

就人的发展而言，“研究性学习”与“接受性学习”都是必要的，在学习活动中，二者相辅相成。

之所以在我国新的基础教育课程体系中强调“研究性学习”，并不是因为“接受性学习”不好，而是因为我们过去过多地强调了“接受性学习”，把“接受性学习”置于中心地位，而“研究性学习”则被完全忽略。

一、国内外高中物理教学中的研究性学习
从目前来看，世界发达国家都已开展研究性学习并取得了一定成绩，特别在高中物理教学中，展开了一系列有意义的教学实践，并以此取得了一系列理论成果。

如日本的APEJ(日本物理教育研究会)的首任主席，Masaru Watanabe先生，曾是日本庆应义塾高中的一位物理教师，受美国的PSSC物理教程、英国纳菲尔德理科教程和哈佛物理教程等所激励，他给他的学生编写了一本长达746页的物理课本，还准备了四间装备很好的物理实验室，他要求所有的学生自学物理且自己做实验。

如在对“水波”的学习中，所有学习“水波”的学生，都用发波水槽自己动手做实验。

课上学生用发波水槽研究波，并在得到圆形波和平面波后，测量波长和波速，观察波的传播、反射、折射、衍射、干涉、多普勒效应和透镜效应，并在此基础上进行归纳，总结。

学生们非常喜欢对水波进行研究，其中一些学生课后还回到实验室继续研究。

韩国、美国、德国等发达国家在高中物理教学中的研究性学习中也取得了不凡成绩。

在我国上海，越来越多的学校正在打破传统的教学方式，致力于研究性学习的探索。

上海进才中学是我国开展“研究性学习”试点较早的学校之一，该校课题涉及环境科学、发明创造、影视，经济等20多个类型，其中不少课题的研究具有时代性、科学性、实用性，站在新世纪科学前沿进行探索、有的涉及祖国四化大业、中华民族的兴衰、人类未来发展，有的关心当前变革及当代青少年自身的认识。

二、研究性学习的特点
1、过程体现自主性。

从选择课题，设计方案，开发利用资源到探索研究结论，都由学生自己操作，研究性学习充分体现了学生学习的自主性，强调学生的主动探索，主动发现和体验，为学生最大限度地发展创新思维和实践能力提供了空间。

与以往课堂教学相比，教师的角色发生了很大的变化：由传统的管理者、解释者和评判者转变为合作者、协调者和服务者。

在研究活动的整个过程中，学生是活动的主体，教师考虑的更多的是怎样更好地给予指导和帮助，教给学生正确的研究策略和思维方法，设想学生在活动过程中可能遇到的困难和问题。

由学生自主参与的研究型课程，要求学生在确定研究课题后，通过媒体、网络、书刊等渠道收集信息加以处理筛选，开展社会调研，选用适合的研究方法，得出自己的结论，从而培养了学生的创新意识、科学精神和实践能力。

学生在课题“菜刀上的力学知识”中可以尽可能发挥自己的想象，从不同的角度去探索、发现和解决问题。

如在刀刃的锐和钝、刀身的宽窄与长短等问题中寻找力的分解、力矩的平衡等知识。

2、教学趋于开放性。

研究性学习为学生创设十分宽松的学生环境，让学生享有充分的心理安全，无论是教学内容还是教学形式都体现了开放性。

①教学内容是开放的。

天文地理、古今中外，只要是学生感兴趣的题目，并有一定的可行性，都可作为研究课题；这些课题可以是教师提供的，也可以是学生自己选择的；可以是教材内容的拓展和延伸，也可以是对自然界和社会现象的探索；可以是纯思辨性的，也可以是实践操作类的；可以是已经证明的结论，也可以是未知的知识领域。

②教学空间是开放的。

研究性重视强调理论联系实际，强调活动、体验的作用。

学生学习的地点不再限于学校的教室、实验室和图书馆，很多时候是走出校门进行社会实践,实地勘察取证、走访专家、收集信息等等。

③学习方法和思维方式是开放的。

针对不同阶段的不同目标，选择与之适应的学习形式，如问题探讨、课题设计、模拟体验、实验操作、社会调查等。

许多课题需要综合运用多门学科的知识，学生运用各门学科知识分析和解决问题的能力增强了。

思维方式从平面思维发展到立体思维，从单元思维发展到多元思维，从静态思维发展到动态思维，从被动思维发展到主动思维，从封闭思维发展到开放思维。

④收集信息的渠道是开放的。

不再是以前单纯地从课本和有限的参考书上获取信息。

3、研究趋于综合性。

研究性学习活动应从学生身边的事物或问题出发，形成跨越诸多学习领域的活动，以利于知识的融会贯通和多角度、多层面地思考问题能力的形成。

通过亲身的实践，使学生了解和关心社会，了解社会，了解和探索自然的奥秘并形成综合看待问题和解决问题的能力。

课题“从电冰箱到臭氧层”就包含了物理和化学的综合。

4、评价取向过程性。

学生对物理的习惯反应是“会”与“不会”，物理教师对学生的试卷、作业则总以“对”与“错”来评判，而研究性学习评价的不是会不会做，也不是做对还是做错，更关心学习的过程，学习者是否掌握某个具体的知识并不重要，关键是能否对所学知识有所选择、判断、解释、运用，从而有所发现。

有所创造，因此研究型课程的评价更趋于全程化、多元化和弹性化。

如上海市二中学研究型课程评估包括以下几个指标：学生对研究活动过程中所遇到的概念性知识的理解和掌握程度；研究活动深入的程度和拓展程度，操作的科学性和合理性；课题研究活动最终是否具有现实的。

5、活动要求全员性。

研究性学习要面向全体学生，并充分考虑到学生的个性差异，尊重学生的兴趣爱好和选择，力求使每位学生都能得到发展，使学生学会交流和分享研究的信息、创意及成果，发展乐于合作的团队精神和合作技能。

课题“家用电器的发展带来的安全问题”需要调查本地区近年来家用电器的发展情况，单靠学生个人的力量是不够的，必须依靠团体的力量才能完成。

三、“研究性学习”对学生心理特征的要求
1、要有较高的成就动机，这种成就动机源于“成就需要”，要求学生具有克服障碍，施展才能，力求尽快尽好地解决某一难题的内心需求；具有渴望获得知识，提高能力，掌握本领，能够以积极的态度去对待学习任务，把失败看作成功之母，把成功看作进步的起点，学习中高度投入，乐于接受挑战，不断进取，努力实现自我提高的需要。

2、要有浓厚的学习兴趣和稳定的学习情绪，喜欢学习，上课能积极参与，精力集中，在学习过程中能提出各种疑难问题，勤于请教；喜欢读课外读物，积极参加课外兴趣小组，设法解决有一定难度的题目，并且主动地寻找具有挑战性的学习任务，他们的学习目标不是为了分数，而是切切实实地掌握和运用。

要不受或很少受外界刺激如奖励、惩罚、成功、失败的影响，始终能保持对学习的兴趣。

他们善于自我调节，自我控制，自我治理。

不因取得一点成绩、得到某种荣誉而沾沾自喜，得意忘形；不因受到挫折、遇到某种不愉快的事而心灰意懒，垂头丧气；能孜孜以求地朝着目标不倦地进取。

3、要有顽强的学习意志和较强的学习能力，为了实现自己的成就动机，能自觉地、独立地按照计划认真学习，基本不需要老师，家长的督促和管理；有毅力，学习中不怕困难，能认真克服困难，坚持完成任务，常常表现出百折不挠的良好品质；自制力强，乐于接受挑战性的学习任务，并迫使自己全力完成，同时又能抵御不良环境的诱惑，心定神聚，精力集中。

课题“灶具的演变”就需要有这种精神。

要有良好的学习习惯，学习方法科学、有效。

他们爱好提问，善于思考，有较强的问题意识，能独立地思考问题，并在思考中寻找问题的解决，探究知识的规律，并形成探究未知世界的积极态度。

思维品质良好。

有较强的批判思维能力，能对认知对象有严密、正确的分析、评价，有自己独到的见解。

它是问题解决和创造性思维的重要组成部分。

元认知能力较强，在学习中学会学习，掌握学习策略。

4、要对自己有正确的认识和评价，能正确地分析自己的优点和缺点、已经取得的成绩和存在的学习困难，能及时地总结经验，坚持好的，改正错的，并能制定新的努力目标。

他们最推崇自我努力感，强调努力会带来兴奋、自豪，而不努力会产生内疚感。

不论学习成败，都会促使他们投入更多的精力，显示出更高的学习积极性。

四、如何在高中物理教学中实施研究性学习
结合研究性课题自身特点，就课题的组织和实施过程来看，应包括选题，制定研究方案，资料收集，加工分析所收集的资料，提出论点和假说，课题研究，撰写报告和评价等重要环节。

1、确定研究课题
研究性课题主题活动的选题至关重要，它直接影响课题研究成功与否。

最初的观察对一个课题的确定是非常重要的，只有那些你观察到的，并且感兴趣的问题才可能转化为你需要做的，并能持之以恒的题目。

课题研究的选题，主要包括以下四个方面。

(1)课题研究动员。

让学生明确研究性主题活动在培养学生创新精神与实践能力，培养学生团体意识与合作能力方面的价值。

(2)国内外课题研究背景介绍。

内容包括：①由指导教师分别向学生介绍国内外学生课题研究的成功经验；②课题研究方面已取得较好成绩的学生介绍他们各自的成功经验，如何研究，如何写研究报告；③研究方法介绍，譬如创造思维在课题研究中的作用。

(3)当前自然科学前沿介绍。

聘请一些有突出成就的专家介绍当前国内外自然科学研究的最新成就，不仅能使学生开阔研究视野，提供最新信息，而且让学生了解当前急需研究解决的问题有哪些，为学生自主选题作好准备。

如：“无线电通讯技术”，“信息高速公路”，“宽带网I nternet”“‘小灵通’手机的通话原理”，“微波炉的原理”，“电能的应用”,“研究材料的保温性能”，“自来水电阻率的测定”等。

(4)自主选题。

爱因斯坦曾经说过：提出一个问题往往比解决一个问题更重要。

因为解决一个问题也许仅仅是一个数学的或实验上的技能而已，而提出新的问题、
新的可能性，从新的角度看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。

所以，自主选题至关重要。

在教师指导下，学生根据个人爱好与特长，自主选题。

学生所选课题不受学科限制，可以运用一门或几门学科知识解决；可以是理论性较强，需要逻辑推断予以阐明的问题，也可以是与当前社会生活密切相关的现实性较强的问题，也可以是实验性较强，需要进行科学实验才能解决的课题，或是需调查、实验、理论分析等综合研究的课题。

如“太阳能的利用”“电池的寿命”“保温瓶的保温性能研究”“家用电器的调查”“测家用电器电功率的研究”“城市能源利用及污染控制”。

总之，在选题过程中，学生的发散性、开放性思维得以充分展示。

在这一过程中，学生可以选择全新的课题，也可以是别人已研究过的，但需在别人研究的基础上有新颖性、独特性。

2.可行性分析。

与选题过程的开放性相反，可行性分析阶段强调学生所选择的课题是否具有研究成功的可能，这一阶段常包括人力、财力、物力、时间等几个环节。

(1)人力，包括课题组的人员组织、小组课题的确定、指导教师的选聘等。

课题组的人员组织：在个人自主选题基础上，个人题目内容相近的4～5名学生自愿组成一个课题研究小组，小组内实行组长负责制，组长负责联络指导教师及负责各成员研究的分工。

小组课题的确定：小组对每个人的题目和初步设计进行讨论和论证，最后形成本组研究课题。

此过程中，要求每一小组查阅、收集与本课题有关的各种资料，掌握相关学科的基础知识，具体了解该领域最新研究成果。

指导教师的选聘：小组研究课题确定后，小组根据课题的主要研究内容，选聘校内相关学科教师作为指导教师，也可以选聘校外尤其是高校专家学者担任指导教师。

指导教师的作用在于从理论、研究程序与方法等方面提供指导帮助与支持，但整个研究过程都由学生自行独立完成。

（2）物力，包括实验所需的设备、器材，现有的资料，研究地点等。

物理是一门以实验为基础的学科，物理教学中的研究性学习离不开必要的设备、器材。

如课题“太阳能的利用”中就需要太阳炉，太阳能集热器等收集太阳能的仪器。

（3）财力，包括资料的复印，实验费用，交通费用，调研经费等。

（4）时间，包括预研究时间，实验或收集资料时间，撰写报告时间，汇报评价时间等。

在课题“灶具的演变”中，学生要调查本地区近年来居民灶具的演变情况，必须花费很多时间。

3、研究方案的制定。

小组确定后，要求每个研究小组认真讨论，共同拟定整个研究活动的计划，形成具体完整的研究方案。

研究方案大致包括课题名称，课题研究主要内容，本课题拟创新之处，具体实施步骤，课题组成员分工，经费预算，主要参考文献等。

4、课题研究的实施。

研究方案在确定后，即可按计划分头进行研究。

（1）资料收集。

查找文献资料是研究性学习的一个非常重要的内容。

按信息被加工的程度可将文献资料分为三类，分别是一次文献，二次文献，三次文献。

一次文献包括图书、期刊、会议文献、学位论文、专利文献、政府出版物、产品样本、科技报告、标准文献、档案等。

在研究中查得最多的是图书和期刊。

每年出版的一次文献数不胜数。

在这文献的海洋里，仅靠一本一本地翻阅不可能使你快速、有效地查找到你所要找的信息，因此信息工作者提供了二次文献，即书目、索引和检索性文摘等。

从这些二次文献中，你能快速地达到查找资料的目的。

三次文献主要是一些综述和述评的文献，是作者经过对一次文献的整理后得到的包含自己观点在内的文献资料。

从三次文献中可以大致了解到某一主题（或议题）的总体情况。

如：课题“太阳能的利用”中，可以参阅《现代科学技术讲座》、《农村太阳能的利用》、《少年自然百科全书》、《太阳》等文献。

（2）加工分析所收集的资料
加工分析所收集的资料是指剔除假材料，去掉相互重复、过时的资料；以研究任务为目的的来评价资料的可使用性，保留那些全面、完整、深刻和正确地阐明所要研究问题的一切有关资料，以及含有新观点、新材料的资料，但对孤立材料要特别慎重。

在资料数量和类型很多的情况下，还应对这些资料进行分类编排，并编制目录索引。

对准备利用的文献资料，必须对其可靠性进行鉴别和评价，对那些不完全可靠的或有待进一步明确的资料，则不予
采用。

如“太阳能的利用”中，对收集的能全面、完整地阐明太阳能利用的文献应分类编排。

（3）科学方法的应用
科学的奇妙来自一种有序的、系统的方法，通过这种方法科学家形成和获得对大自然的了解。

这种方法叫做科学方法。

科学方法通常由下列几个步骤组成。

①进行观察。

②观察后产生疑问。

③对所提出的问题进行思考,提出假设。

假设只是对问题的一种临时性回答。

④设计实验,对假设进行验证。

实验时必须仔细记录和分析由实验而得到的数据、资料。

⑤实验产生了结论，这一结论可以用你的假设进行解释。

从这个结论中，你可能会激发出另一问题，并导致新的假设和新的实验。

⑥大量实验后,从这些结论中,可能可以概括综合出一条自然法则。

自然法则用来描述大自然有哪些行为，而不是用来说明为什么大自然会有这样的行为。

⑦构建一个理论。

理论是用来说明由自然法则描述的大自然的行为所产生的原因。

它不仅能回答最初的问题，而且还能回答在这个过程中产生的其它问题。

理论还可以预测未来实验的结果。

如课题“研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”完全可以用这样的科学方法由学生自主完成。

（4）课题实施
各小组在研究过程中，根据计划既分工负责，又相互配合，体现分工与合作的统一。

同时，各小组应进行社会调查研究，数据处理等。

在整个研究过程中，指导教师既为研究小组内的成员提供咨询与研究指导，又要负责对整个研究过程的监控，及时对课题研究的偏差进行正确指引。

由于这是一项以学生研究活动为中心的问题解决活动，指导教师的监控仅体现在依据各研究小组所制定的方案定期检查研究进展情况，掌握和了解各小组的研究活动情况，及时解决发生的偏差和失误。

此外，指导教师还需检查各小组的阶段研究报告，如中期研究报告，以便根据实际情况指导学生调整研究计划。

4.撰写研究、工作报告和评价
各研究小组在按计划完成课题研究之后，需要写出课题研究报告和研究工作报告，前者详细叙述研究思路、研究过程与研究所取得的成果，后者则着重描述研究过程中所做的工作，以及参与课题研究的体会。

评价是对课题研究的肯定。

评价包括以下五个方面的内容：①学生参与研究性学习活动的课时量和态度；②学生在学习活动中所获得的体验情况；
③学生对学习和研究方法的掌握情况；④学生创新意识与实践能力的发展情况；⑤研究性学习成果。

研究性学习成果评价可以通过以下几个步骤进行，指导教师对学生课题研究的成果报告进行初步评审，符合基本要求的准备参加班内答辩，不符合要求的重新修改。

答辩由陈述、展示、提问、回答、评语五个部分组成。

在以班为单位的答辩过程中，各研究小组推选一至二名学生为陈述人，在所限定的时间内，向全班和指导教师(或专家)简要汇报课题的实施过程，主要分
工情况，取得的主要成果，以及研究过程中的主要收获。

指导教师和其他同学就有关问题进行提问，可以要求小组成员推选回答人，也可以直接要求某一位组员回答。

答辩过程，实际上是一个小型的学术讨论会，大家共同探讨该课题的价值，研究成功之处，所存在的问题，以及后续研究所需要努力的方向等。

对较优秀的研究成果(物理实物模型、作品及论文)提交学校，由学校组织答辩会，必要时学校根据情况，组织校内外专家学者对其评估，鉴定，并给予一定奖励，学校还可将优秀的研究成果加以汇编。

五、在高中物理中实施研究性学习的意义
物理课程的一个重要任务是通过知识的学习受到科学世界观的教育，提高处理与科学相关问题的能力，并由此学会自己获得新知识的方法，掌握和应用具体的知识并不是物理课程的唯一任务，甚至不是主要任务。

所以在物理教学中实施研究性学习对促进学生对学习物理的兴趣和需要，激发学生的创造性思维，进而形成一种探究未知世界的积极态度具有重要的作用。

研究性学习的实质就是通过主动地参与获得知识的过程，掌握认识和实践的各种能力。

它不以取得现成的结论性知识为满足，而是在不断地研究中逐步掌握研究问题的科学方法和积极的态度。

这在物理的学习和研究中是非常重要的。

研究性学习可使学生获得亲身参与研究探索的体验。

“研究性学习”强调学生通过自主参与一些类似于科学家从事科研的学习活动，获得亲身体验和产生积极情感，逐步形成一种在日常学习与生活中喜爱质疑，乐于探究，努力求知的心理倾向。

产生运用所学知识解决实际问题，并且有所发现、有所发明、甚至有所创造的积极欲望。

可以提高发现问题和解决问题能力。

研究性学习的过程是围绕着一个需要解决的问题而展开，经过学生直接参与研究，并最终实现问题解决而结束。

学生在研究性学习过程中，会激活自己各科学习中的知识储存，通过解决实际问题的探索性活动，提高综合应用能力。

学会分享与合作。

合作的意识与能力是现代人所应具备的基本素质。

在以往的课堂教学情境中，学生间的交流与合作缺少充分的机会与条件，研究性学习提供了一个有利于沟通与合作的良好空间，学生得以在这个过程中发展乐于合作的团队精神，学会交流和分享研究的信息、创意及成果，并在欣赏自己的同时，也学会欣赏别人。