运用教材中的课题研究全面培养学生能力

王兆云

【摘要】在高中阶段开展课题研究，是全面培养学生自学能力、探究问题的能力、整合能力、创新能力以及团结协作能力的重要时期。我们作为高中物理教师不应该忽视课题研究的重要性；应该安排足够的课时，创造一些条件，提供一些帮助让学生去进行课题研究，全面培养学生各方面的能力。

【关键词】自学能力;探究能力;整合能力;创新能力

新编高中物理教材除了在章节内容上与旧教材有一定的变化外，在每一册的结尾都新增了课题研究章节，这部分内容由于受教师的思维定势、学校领导的重视程度、实验条件的限制以及课时的限制等多方面原因的影响往往容易不被重视。其实，在高中阶段开展课题研究，是全面培养学生自学能力、探究问题的能力、整合资源的能力、创新能力以及团结协作能力的重要环节。这项活动还有利于培养学生独立思考的习惯，激发学生的创新意识。课题研究主要着眼于这些能力与意识的培养，而不在于某项具体知识的学习。所以新编教材中的课题研究部分应该值得我们每一个物理教师的重视。

一、运用课题研究，培养学生的自学能力

当今世界科学技术发展日新月异，发展速度迅猛，每年新的知识大量的涌现。一个人在学校得到的知识是很有限的，且很快会老化。学生如果没有自学能力，毕业后无论是升入高一级学校深造，还是走上社会劳动就业，势必很难进一步提高自己的科学文化水平，也就无法适应发展变化迅速的信息时代，那么就有可能在社会的发展中被淘汰。因此，作为基础教育的中学物理教学，应以为学生终身学习和终身发展奠定基础为宗旨，把教会学生会学习作为一项教育目标，古人曾提出过闪光的教育思想“授人以鱼不如授之以渔”。自学能力是一个人获得知识和更新知识的重要能力，也是一个人的一种基本素质。在中学时代教师就必须在平时的教学中，充分重视并不断地培养和增强学生的自学能力，教师不但要向学生传授知识，而且更要教给学生学习的方法，研究问题和解决问题的方法，增强学生自我获取知识的方法和能力。

在课题研究的过程中，学生势必要学着通过各种渠道收集信息、整理信息和处理信息。如在课题研究“桥梁的研究”中，学生自己要通过各种渠道收集有关桥梁的信息，然后将这些信息进行整理和处理。在此过程中，学生了解了获得知识的途径，学会了自己获取知识，学生的自学能力得到了加强。

二、运用课题研究，培养学生的探究能力

以往的学生实验，除了某些单纯的技能训练性实验外，主要有两大类，一类是验证性实验，即在学过相应的知识之后通过实验进行验证，例如“验证牛顿第二定律”、“验证机械能守恒定律”……另一类则是知识的应用，例如“用双缝干涉测光的波长”、“测定电源的电动势和内阻”……这两类实验的前提都是认为学生已经掌握所涉及的知识，因此实验的目的不是探索新的知识．这些实验对于培养学生探究新知识的能力，激发他们的创新精神，没有很大的作用．

探索性实验课题是为弥补这些不足而设立的．以“研究弹簧振子的周期和小球质量的定量关系”为例。教学大纲并不要求学生学习这个知识点，因此实验的前提是学生不知道振子的周期和小球质量的定量关系．做这个实验时，学生在测出若干组数据后列表，在坐标纸上描点，作出拟合曲线，用相应的函数表达这条曲线．如果再换其他几个弹簧做这个实验，还可以进一步解释函数式中参数的物理意义……

按照过去对于验证性实验的处理，必须先学习这个知识点，让学生在实验前就知道相应曲线的形状，实验后假若有的点不在这条曲线上，则要分析出现误差的原因．但是，在这个研究课题中，学生事先并不知道它的图象是什么样的，只是在看到这些点的分布和走向之后才意识到它也许能用某个二次函数来近似地表示．在这种想法的鼓舞下，有些学生会尝试作出T2和m的关系曲线，在这之后就会明确地得到周期与小球质量的定量关系。

在验证性实验和探索性实验这两种不同的作法中，实验内容可能相似，但是按照两种不同的思路去设计，学生的心理活动不一样，得到的训练也不一样．高中阶段并不要求学生掌握弹簧振子的周期和小球质量的关系，但是这个实验所用的方法却是科学研究中一个非常典型的方法，学会这个方法将使学生在今后的工作中受益无穷．大纲安排这个实验，目的是进行研究方法的教育，而不是为了多学一个知识点．所以，我们在今后的教学过程中应该改变思路，少做验证性实验，多做探索性实验。这样有利于学生的探究能力的培养。

三、运用课题研究，培养学生的整合能力

（一）各学科间的整合

当我们上小学时我们认为我们所学的各个学科之间是相对独立的，到初中时我们发现物理和化学之间有一点儿联系，到高中时我们发现它们的联系多了起来，当我们进入大学后发现所有的自然科学之间都是紧密联系的。但是我们自己却不能把我们所学的各学科之间的知识灵活的整合起来。所以我们在高中阶段就应该培养学生各个学科之间的整合能力，新编教材中就有这样一些课题研究可以帮助我们培养学生的这方面的能力。

氟利昂不是一种单纯的化学物质，其中有的成份能够破坏臭氧层，有的不能。无氟冰箱中制冷剂的化学成份是什么？它有什么物理性质和化学性质？制冷的机理是什么？学生们在“科普报告：从电冰箱到臭氧层”中可以进行讨论。

“调查研究：灶具的演变”要求研究柴灶、煤球炉、蜂窝煤炉、液化气灶、煤气灶(天然气灶)、电炉、电磁灶、微波炉的燃烧原理(加热原理)和效率，比较燃料的燃烧值．

“用电解法测定元电荷”要用化学课中学到的知识测量基本物理常量．这些也是跨学科的课题．

（二）与新科学的整合

怎样拉近中学物理课程与当代新科技的距离，这个问题一直没有很好地解决，有几个课题研究在这方面进行了一些尝试。

刹车防抱死系统(ABS)是近年来的一项新技术，它在汽车刹车时自动控制摩擦片与轮盘（轮毂）的压力，使车轮不与地面产生滑动摩擦，这样司机仍然能够控制车的运动方向。这种情况下大部分机械能消耗在摩擦片与轮盘的摩擦上。这项技术虽然很新，但是它的物理模型并不复杂，利用高中物理知识可以做些较为深入的研究。“刹车时车轮被抱死的利与弊”就是基于这种考虑设计的。“科普报告：从电冰箱到臭氧层”、“科普报告：温室效应”、“科普报告：阿尔法磁谱仪与反物质”等几个课题也都和科技与环境的最新热点有关。

（三）与实际问题和社会问题的整合

我们的学生是要走上社会的，是要面对实际问题的，所以我们在教学时要注意科学技术与社会问题的联系。如：臭氧层的保护涉及无氟冰箱的推广，但是无氟冰箱比氟利昂制冷的冰箱成本高，消费者花较多的钱但本人并不直接受益，对这个问题应该采取什么宣传策略？许多报导说臭氧层的破坏使得皮肤癌的发病率上升，其实皮肤癌主要是白色人种生的病，黄种人很少有这种病，黑种人更是与它无缘。当今世界上的医学资料大部分来源于西方国家，国际传播媒体也基本上由他们控制，事情的严重性会不会被夸大了？这里面是否也有某种形式的种族偏见?研究课题为这类问题的深入讨论留出了很大的空间。再如：气体燃料比固体燃料更方便，然而使用不当容易引起爆炸和火灾，还可能使人中毒。使用气体燃料是否利大于弊?天然气比焦炉煤气贵，但是燃烧值高，实际使用时哪种燃料更经济?对于不同地区，用电烧饭和用燃气烧饭哪种燃料更经济，对环境的影响更小，并且更能符合中国人的烹调习惯？这些都可以在“调查研究：灶具的演变”中讨论。过去在物理课中只讲物理原理，最多讲一讲技术应用，但是科学原理的应用及其评价一定涉及社会问题，二者密不可分，我们的高中物理教育应该为学生做这方面的准备．

四、运用课题研究，培养学生的创新能力

创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。我国传统教育以灌输和传授知识为主，培养的人才创新意识和创新能力都比较弱。比如我们的中学生，在数理化国际奥林匹克竞赛上都可以拿冠军，但为什么我们拿不到诺贝尔奖呢？因为奥林匹克竞赛所使用的知识都是现成的，加上中国的学生非常勤奋和刻苦，他们可以将这部分知识掌握得非常好并且灵活运用，但诺贝尔奖强调的是别人没有搞过的东西，是有所发明和创造的东西，这就对我们提出了更高的要求。

现在我们有些学生之所以创新意识和创新能力不强，主要是不敢怀疑权威，不敢怀疑书本。其实，书本上的东西和权威们的说法，都是在当时当地的客观情况下得出的结论，当客观实际发生了变化，就应该按照新的情况得出新的结论。如果爱因斯坦不突破牛顿关于时间和空间的观念，就不可能提出相对论。创新肯定是标新立异，肯定是做前人没有做过的事情。创新的源泉就是好奇心。如课题研究“潮汐现象”中，潮汐现象非常神奇有趣，很能激起学生的好奇心，这就使学生有了去研究它的动力。然而科学界对潮汐现象还没有完全了解，这就要求我们的学生去大胆猜想和假设，走别人没有走过的路，这就培养了学生的创新精神。

总之课开展题研究的目的不是要求学生掌握某一个知识点，而是培养学生掌握知识、探究知识、整合知识的能力以及学生的创新精神和能力。我们作为高中物理教师不应该忽略课题研究的重要性；应该安排足够的课时，创造一些条件，提供一些帮助让学生去进行课题研究，全面培养学生各方面的能力。