新课程改革与高中物理课题研究

帅文武　吴　云

摘要：物理课题探究教学是一种培养科学精神和创造性思维的实践活动，它重视学生的主体地位，鼓励学生自主学习，最大限度地发展学生的创造性思维，提高实践能力，充分培养学生的自主学习能力和独立研究能力。其内容主要有物理试验、科技制作、新科技问题的学习报告、社会调查、扩展性学习等方面。物理课题研究教学包括课题选择与准备、教师引导与参与、学生自主学习与提高、成果分析与展示等基本环节。和研究性学习一样，课题研究是按照教育的基本认知规律进行的，学生需要评估课题、设定研究目标、筛选研究内容、控制研究过程、论证研究结果。其侧重点是过程和方法，而不是结果，它的最终目标，就是要培养学生的创新意识和创新精神，提高学生的实践能力，全面提升学生素质。

关键词：物理课题研究；探究式教学；创新意识

当今科技日新月异，传统的教学模式与教学观念已经无法使学生轻松面对知识爆炸时代知识的快速更新，培养学生自主研究是未来物理教学的重要方面。我校去年便开展了“物理课题研究教学”的实践活动，本文对物理教学中的课题研究进行初步探讨，以期能够引起广大物理教师对课题研究教学的重视，并共同探讨。

一、开展物理课题研究教学的必要性

21世纪是科学技术突飞猛进的世纪，人类知识以指数方式增长。牛顿、法拉第、爱因斯坦等伟大的物理科学家的杰出贡献使人类社会发生了质的飞跃。世代相传的填鸭式学习模式已经不能满足现代科技的发展需要，而必须培养学生自主学习与研究的能力。开展广泛的课题研究教学活动旨于大力培养学生的独立思考能力，激发学生的创新意识与质疑精神。与传统的教学模式不同，课题研究模式以学生为主，教师以引导者、参与者、质疑者的身份参与学生研究，让学生在课题研究的过程中既体会到物理学的研究方法，又能提高分析问题、解决问题的能力。新的《普通高中物理课程标准》以及全日制普通高级中学教科书物理中明确提出课题研究在教学中的要求，并做出了实例，虽然比重不大，但是也为广大教师提出了新的要求。即在物理教学中，可以把课题研究穿插在教学过程中，在传授系统知识的同时，引导学生通过课题的方式解决学习中遇到的问题。课题研究是物理教学中的必要方式。首先从学生能力的养成上来分析，课题研究能够培养学生多方面的能力。物理课题研究强调学生的主体性，从课题的选择上就开始要求学生自主进行，同时在课题的展开上又要求学生自学相应知识，并与同学相互讨论、相互学习，在课题的成果展示上又要求学生独立组织与展示。整个过程对学生能力的培养是多方面的，如自我发现问题解决问题的能力、与人合作的能力、逻辑思维与创新能力等。其次从学生的发展上来考虑，新课程更适应当今物理的发展，如时代性与基础性并重，自主性与多样性共存。新的课程标准要求物理教学要注重全体学生的科学素养的培养，课题研究正是一种必要而基础的科学素养。在课程的实施方面，更加注重学生通过研究，在学习知识的同时学习研究问题的方法，在获取基础知识的同时又学会了基本技能。“探究式教学”“课题研究教学”等一系列的教学方式都充分体现了新课程标准的思想与精髓。课题研究教学的重要作用就是教会学生自我学习与自主研究，“授渔”而非“授鱼”。学生掌握了课题研究的方法，也就给学生提供了一个发展的空间。

二、物理课题研究教学的内涵

1.物理课题研究教学与探究式教学的区别与联系

课题研究教学与普遍推行的探究式学习是两种不同的教学方式。主要区别在于课题研究教学是引导学生利用类似科学研究的方法自主学习，课题确立、课题准备、课题开展、成果展示等一系列过程都是必不可少的。而探究式教学主要是指在教师指导与引导下，以学生自主研究为主的学习方式。即包括类似科学研究方式的自主学习，也包括自主探究学习方式。探究式教学主要是引导学生再现科学家解决问题的过程，从而提高学生的能力。而课题研究则注重学生利用科研方法，自主解决问题，其解决过程是唯一的、创新的，获得的知识也是多方面的。

2.物理课题研究与其他学科课题研究的共同特征

（1）面向全体学生，以提高科学素养为目标。科学素养包括科学知识、科学方法、科学态度和科学精神。课题研究的目的就在于要求学生在解决实际问题中锻炼动手能力与思维能力。同时高中阶段的课题研究一般都是以团队协作方式完成的，学习能力强的同学和学习能力差的同学都能在研究中得到提高，在参与研究的同时既学习了知识，又养成了积极的科学态度，提高了学生的各方面能力。

（2）注重过程，从过程中获得知识。 与传统教学方式不同，课题研究教学的过程是复杂和特殊的，在不断完成课题的过程中学生学习到很多知识。如在研究“水火箭”的过程中，要不断解决一系列问题。首先考虑水火箭的飞行原理与火箭、飞机的飞行原理有何不同；其次是怎样设计“水火箭”，作为箭体的饮料瓶内需装多少水，怎样才能保证充气过程是单向的，还有“水火箭”飞行的稳定性、高度如何控制等。解决了这些问题，学生自然获得了知识和方法，对学生的教育作用也是潜移默化的。

（3）学以致用，理论和生活实际相结合。探究教学非常注重发展学生运用科学知识解决实际问题的能力。与一般的学习活动相比较，课题研究教学最大的区别是更注重问题解决能力，这样的教学方式可以提高学生适应社会的能力。

（4）个性评价，全面提高课题研究的形式和方法。学生既能在研究过程中体会到成功的愉悦，提高自我评价；也能在相互协作中自由表达观点，获得他人的认同，得到他人的正确评价；还能在成果展示中发挥自己的优点，得到大家的正确评价。这些评价方式与传统教学评价不同，前者强调评价的开放性与多元化，更注重发展性评价。

3.物理课题研究的特点

（1）物理课题研究与生活实际结合紧密。物理学是一门与生活实际结合最为紧密的一门学科，生活中遇到的问题往往可以作为学生研究的对象，比如高一课题研究示例中的“菜刀上的力学知识”就是与生活紧密结合的课题。同时随着课程的展开，一些与生活密切相关的新课题也显现出来，如“电磁炉的原理与应用”。

（2）可操作性及实践性强。物理课题研究中很多是需要学生动手实验的，设计实验并进行实验是物理课题研究的一个重要方面。丰富的实验题材能够最大限度地锻炼学生的动手能力及思维能力，提高学生的综合实践水平。

三、物理课题研究内容的选择

1.学生实际生活中碰到的现实问题

学生在生活中不可避免地会碰到这样那样的问题，能够观察生活并发现问题，从自我学习产生的各种信息中挑选与问题相关的知识并解决。如一学生在观看了正月十五的焰火后发现焰火在上升和下落的过程中一致性的特点后，利用所学过的平抛物体运动的知识即运动的合成与分解的知识，并查阅相关书籍得出结论。

2.探索性物理实验

它是物理学的基础，养成良好的实验习惯与掌握必要的试验方法是中学生面临的难题。结合课堂教学实际，开放部分物理实验室，为学生提供利用实验方法解决物理问题的机会是课题研究中很重要的一个方面。如高一的“研究影响滑动摩擦力的因素”的试验研究课题。

3.科技制作

丰富的科技小制作对于活跃学生思维、培养学生的动手能力都有很大的好处。大量的制作还能激发学生的灵感、激励学生的创新思维，从而将小制作提升为小发明。如“制作孔明灯”“风筝的空气动力学原理”“水滴起电机”等。

4.新科技问题的学习报告

新的科技问题及物理学前沿问题往往是学生关注的焦点。通过对这些新科技问题的了解可以提高学生的科学素养，激发学生学习物理的兴趣，并提高学生的知识储备。这样的问题有很多都可以作为学生研究的对象，如“火箭的发射与回收”“黑洞”“超导磁悬浮列车”等都是学生感兴趣的，它们与课本结合紧密，是当今物理学前沿学科问题。

5.人格力量

许多伟大的物理科学家不仅为世人留下了不朽的科学成果，同时为大家留下了严谨的科学态度、执着的科学信仰、无私的奉献精神、高贵的人格魅力等。通过了解物理科学家，学生不但能够了解相应的科学知识，同时还能提高自身的科学素养，养成热爱科学的好作风。

6.社会调查

社会调查是一种重要的科学研究方法，虽然主要应用于社会科学方面，但也是学生需要掌握的一种重要的方法，很多物理学观点都是通过社会调查得到的。如地球磁场变化是通过全球各个检测站得到的、全球气温变暖是通过调查各地数年来的气候值而得到的等，都可以作为社会调查项目。

7.扩展性学习

课堂学习是有限的，大量丰富的知识需要学生自己通过媒体和书籍有选择地学习，很多学生在学习完课本知识的同时都有继续深入学习的渴望，这时候可以适当引导学生进行自学，扩展课堂知识、拓展知识面。

四、物理课题研究的基本环节

作为中学生，一般不可能达到真正意义上的研究，因而作为教师，引导学生实施课题研究的重心就在于让学生发现物理规律，当然我们也不能小看学生在科学研究上的能力。物理课题研究最好以小组方式展开，有利于学生相互学习与提高。首先由学生自主选择研究课题，组织课题组成员并分配工作，其中课题的选择可以由教师提供一些示例课题，也可以由学生自主确立。无论是哪一种方式，都必须经过教师的认可和指导，避免学生盲目研究。其次由小组讨论确立研究方案，对课题的研究过程确立大致的课题计划之后，由小组成员分头搜集并筛选相关资料以及共同设计实验进行验证。最后得出结论并展示课题成果，并在班级内对课题研究的过程及结果进行评价。

五、教师在课题研究中的主要作用

1.教师是研究过程中的引导者

学生在课题研究过程中不可避免地要遇到许多问题，教师可以进行适当的引导，以避免学生盲目开展研究、避免学生遇到太多的困难与挫折。必要时对学生研究进行指导，但整个过程应以学生自我研究为主，小的问题和挫折鼓励学生自己去解决，教师只要注意控制学生的研究方向就好。

2.教师是研究过程中的合作者

教师可以作为研究的合作者加入讨论，与学生共同探讨、共同研究、共同解决，以同伴的角度给学生一些建议与指导，同时也可以故意设置障碍观察学生解决问题的能力，培养学生解决问题的能力。

随着物理教学改革的实施，大家都认识到了教育的目的不止是传授知识和经验、训练技能，还有更为重要的一点就是教给学生正确积极的科学精神和科学价值观。课题研究拓展了这一领域的教学，弥补了学科教学的不足，中学物理中课题研究的引入，就是加强全面教学的进步之处，同时能引发教育教学方面更深的思考。