在中职物理教学中进行研究性学习的实践与思考

石桂兵

(江苏广播电视大学如东学院 江苏 南通 226400)

一位全国优秀教师曾说：“一场学习方式的革命，像春雨一样，已经悄悄地走进我们的课堂，走进我们的生活，这就是研究性学习.”[1]

研究性学习以学生的自主性、探索性学习为基础；把它用在物理教学中，有其适切性和可行性.研究性学习活动的开展，有助于学生在获取基础知识、基本技能的过程中，学会学习，学会思考，学会研究，能够实践，能够创新.

《国家中长期教育改革和发展规划》强调教育要以育人为本，要改革创新.因此，我们在教学过程中应与学生积极互动，共同发展，引导学生质疑、调查、探究，推行研究性学习.

1 为物理教学中进行研究性学习活动创造条件

我们面对的学生思维能力、科学探究能力并不强，而且有接受性学习的习惯；教师也对传统的教学模式驾轻就熟，而在教学中开展研究性学习，教师难以驾驭.但教学的目标是促进学生全面发展，因而，教师应该优化教学过程，提高教学的有效性，付出更多的时间和精力，在教学过程中实施研究性学习的教学模式.为此，应做好以下几方面的准备.

1.1 精心选择研究课题

在学习、生活和社会实践中有很多值得研究的课题，但我们主要是研究来源于课堂的研究课题，而且所选课题的内容要具有科学性、实用性、可行性，有利于学生学好相关专业课程，提高综合职业能力.

1.2 指导制定研究方案

一个好的方案是实现研究目标的前提.制定方案就是在教师的指导下对已经掌握的背景资料进行探讨分析，确定研究目标，拟定研究的方法和步骤，安排研究进程的过程.对需要实验验证的课题，教师可以帮助学生确定实验方案，准备实验器材，指导研究方法.对其他研究课题，则主要是指导学生怎样查找、处理相关资料，怎样利用这些资料论证所研究的课题.

1.3 建构合适评价平台

新的物理课程标准从培养人的全面发展的角度提出了新的评价理念和要求；可以把它理解为重过程、重体验、重态度、重发展.因此我们应转变评价观念，采用多样化的评价方式，如建立学生学习档案及项目调查、活动观察、实践操作等方面的记录与测评.

2 从课堂教学中寻找课题并加以研究

研究意识应该从小培养,但是现在的师生都不是以探究为基础的教学法培养出来的.因此，选择观念创新，又很有意义的课题，对师生双方都是一种挑战.我们要充分利用网络、图书馆、实验室等所具有的丰富资源，紧密联系中职物理及相关专业课的教学实际挖掘教材，设计并研究一些有成效的课题.

案例分析：皮带传动中的摩擦力大小的研究

机电专业的学生在学习“机械基础”课中的皮带传动部分时，有学生提出摩擦型皮带传动中，影响摩擦力大小的说法与物理中学到的有关知识相矛盾.他们认为，根据已学物理知识，两物体间摩擦力的大小跟接触面积的大小无关，跟物体间的相对运动速度无关，而皮带传动中的摩擦力与这两个因素都有关.若果真如此，则学生必然对所学知识产生怀疑.对此问题，机电专业的教师也很少去研究，书上怎么说，就怎么教.但我们应该把它弄个水落石出.于是，笔者把“皮带传动中的摩擦力大小的研究”作为一个研究性学习的课题，布置全班学生展开研究和讨论.无论其对这一观点是肯定，还是否定，都要利用课余时间通过互联网、图书馆等渠道搜集、整理相关资料，形成书面材料，分析、证明自己的观点.

学生的研究材料搜集齐以后，利用课余时间，教师组织部分学生进行了分析、筛选和整理，师生共同讨论形成一份研究报告;再把它拿到课堂上讨论，去伪存真.课后，教师再组织部分学生进行研究探讨，搜集资料，充实内容，形成一篇“研究性学习论文”.其内容摘要如下：

(1)现在中学里介绍的摩擦是对摩擦规律的近似描述，是英国物理学家库仑经过多次试验，积累了很多数据，在1781年得出的.它主要是针对最大静摩擦力和滑动摩擦力而言，其主要内容是,滑动摩擦力f与正压力N近似成正比,即f=μN;μ称为动摩擦因数.滑动摩擦力的大小与接触面积及物体运动速度无关.

(2)摩擦型皮带传动在正常的工作状态下，皮带与主动轮、从动轮之间靠静摩擦力(而非滑动摩擦力)传动，其大小通常小于最大静摩擦力，而与使物体有相对运动趋势的力有关，即随主动轮、从动轮处动力、阻力的变化而变化，与传动中的切向加速度有关，而与压力无关.

(3)公式f=μN中,摩擦力与接触面积大小无关，是在总压力一定的条件下论述的.如果单位面积上的正压力一定，那么摩擦力f还是随着面积的增大而成正比地增大.皮带传动装置正是如此.当皮带张紧程度不变时，皮带对皮带轮单位面积上的压力不变，这时要求小皮带轮包角α1≥120°.这样就保证了皮带与皮带轮轮缘表面接触圆弧的长度和接触面积的大小，从而保证带与轮之间最大静摩擦力足够大，就可以防止打滑[2].

(4)轮下方的皮带处于拉紧状态，上方的皮带是松弛状态时，皮带包围皮带轮的包角比皮带上方紧、下方松时大，接触面积也就大.这种状态下，摩擦力较大，传动效率较高，所以，通常采用这种传动方式.

(5)当皮带打滑时，则需要重新张紧皮带或换用新皮带，以恢复和保持必需的张紧力，增大皮带与皮带轮之间的正压力，从而增大它们之间的最大静摩擦力，让实际静摩擦力不超过它，防止打滑.

(6)带速v一般取5～25 m/s.带速太低,在传递功率一定时，所需圆周力增大(P=Fv)，则最大静摩擦力需增大，否则会打滑；带速太高，离心力又会使带对带轮的正压力减小，最大静摩擦力也减小，传动能力降低.

以上研究性学习活动，使学生对皮带传动及摩擦力有了比较全面和深入的了解，知道了在研究有关摩擦力的问题时，应先弄清其类型，再作其他分析.也明确了物理知识与它在相关专业中的应用并不产生矛盾.

这样的研究性学习，使学生认识到“研究”并不神秘.它不仅使学生增长了知识，而且增强了学生自我学习的信心和自我探究的勇气，增强了搜集、整理、运用资料，完成课题研究的能力，也提高了学生的实践能力.例如，某学生家有一台用了五六年的双桶洗衣机.开机后，洗衣桶中波轮旋转很慢，失去了洗衣功能.这次“研究性学习”活动给了他启发，他推测洗衣机的问题就在皮带传动上.通过观察洗衣机底部的结构，发现果真是一根皮带松了，当换上相同型号的皮带后，洗衣功能完全恢复.

3 联系课内外习题寻找课题并加以研究

物理知识及研究的方法在新能源、新技术的开发，在生活、生产的许多领域均有广泛应用.因此，从学生熟悉的生活、生产实例入手，可以设计出许多研究课题.在教学过程中，经常遇到贴近生活实际的习题，从这些习题入手，也能设计出研究性学习课题.参与这样的课题研究容易激发学生的探究兴趣，也有利于将研究性学习活动融入物理教学中.

例如，风能作为一种清洁的能源，对环境的破坏小，可再生，将成为人类未来大规模应用的能源之一.假设黄海沿岸滩涂地区平均风速是6.0 m/s，已知空气密度是1.2 kg/m3.此地有一风车，它的叶片转动时可形成半径为20 m的圆面，假设这个风车能将此圆面内10 %的气流的动能转变为电能.问：

(1)在圆面内每秒钟冲击风车叶片的气流的动能是多少？

(2)此风车平均每秒钟内发出的电能是多少?

在分析解答完这道习题后，教师发动学生展开关于“风力发电”的讨论，每组设计出一个“研究性学习”课题.在热烈讨论之后，学生提出如下课题：

(1)风力发电的成本及收益研究;

(2)风力发电机抵御自然灾害的能力及使用寿命研究;

(3)风力发电与火力发电之优劣比较;

(4)风力发电的现状及前景分析.

有些学生家附近有许多先进的风力发电机.耳濡目染，自然而然对这些产生了浓厚的兴趣，激发了探究热情.学生了解相关知识，搜集相关数据、资料也比较容易.课题的研究也具有实用性、可行性和开放性.

研究性学习给学生提供了一个自我学习、合作学习、主动建构知识的平台，是一种现实而有效的教学方式，是一种实践性较强的教育教学活动.当然，我们所说的“研究”是最基本的研究；形式上是研究，实质上是学习，一种综合性学习.学习的时间在课内或课外，学习的内容可能是一个较大的课题，也可能是一个小的方面.这种教学方式在我们的教学活动中用得还不普遍，师生双方还要不断提高自身素质，逐步适应以致喜欢采用这种教学方式.要把研究性学习融入课堂教学中，把知识、技能、方法、情感及创新意识、实践能力的培养融入课堂教学中.

参考文献

1 王灿明 .新课程学习方式的革命 .上海：上海教育出版社,2004.81

2 孙大俊 .机械基础(第四版).北京： 中国劳动社会保障出版社,2007.16