谈研究性学习与物理课堂教学整合的途径

陈丽丽

【摘要】在课堂教学中开展“研究性学习”，是“研究性学习”实施的“落脚点”。本文探讨以物理课堂教学为主渠道，将研究性学习理念渗透于学科教学中，以几种典型的方式将研究性学习与课堂教学进行整合，充分发挥各种学习方式在学习过程中的作用，以达到掌握知识与体验学习的双重效果。

【关键词】研究性学习；物理课堂教学；整合

从研究性学习实施的情况来看，绝大多数学校选取的是开放性的内容作为研究主题。学生走出课堂提出问题、动手实验、调查访谈、书写报告；学生之间相互合作、共同探究。可是，一回到课堂，教师与学生就又恢复了和原来一样，进行着传统式的学习、听课、记忆、考试。在传统的讲授式的教学方式中，教师也强调启发，强调课堂教学的精心设计、精心组织、精心实施，但教师是按照预定的目的把学生的思路引导到自己事先设计好的路子上来的，课堂气氛可能很热烈，师生之间配合默契，可是学生很少提出问题，提出自己对知识的见解，这与研究性学习的理念是不一致的。

作为新一轮的课程改革的重点之一，研究性学习是以一门“独立的课程”而存在的。正如美国《科学课程标准》所阐述：“科学探究是一种让学生理解科学知识的重要学习方式，但不是惟一的方式。教学中要求运用各种教学方式与策略，让学生把从探究中获得的知识与从其他方式获得的知识联系起来，奠定可广泛迁移的科学知识基础”。研究性学习并不是要取代已有的学习方式，而是一种学习方式的必要补充。

所以笔者认为：如果没有研究性学习与课堂教学的整合，作为实施以创新精神和实践能力为重点的素质教育的切入点和突破口，研究性学习的目的是不可能实现的！只有二者和谐互补，交相辉映，研究性学习的功能才能得到真正的发挥，这也是开展研究性学习的根本目的所在。如何将研究性学习渗透于学科教学中，使课堂教学改革与研究性学习相互促进？笔者结合平时教学谈几点与同行探讨。

1、通过小课题引导学生自主研究

学习过程中，学生始终是主体，老师是组织者，只提出问题，至于解决问题的方法、方法的可行性、方法的优劣等都由学生来完成。充分尊重学生，允许他们异想天开，探索不拘常规的方法。对他们提出的每一种方案都不妄加评论，而是引导他们找到最佳方案。

教学案例一：设计“将粒子加速到10兆电子伏的直线加速器”。

学生首先由带电粒子在加速电场中的运动知识直接把粒子放在平行板电容器中加速，通过计算发现需要极高的加速电压，实际生活中不可能达到。于是提出了第二个方案，将一极加速变为多极加速，这一方案解决了加速电压过高的问题，但多个用直流电源供电的平行板电容器极板问存在加速场和减速场间隔分布的现象，使粒子不能被一直加速。学生通过对教材知识的深入学习后发现使用交流电就能解决这个问题。在第二个方案中学生们希望通过交流电方向的改变使粒子运动到减速场时，电场方向恰发生变化，减速场又变成了加速场，这样就能让粒子一直在一个加速的环境中获得最后的能量。

通过进一步的计算和研讨学生们很快发现，由于粒子的速度在不断的增加，如果电场极板间的距离始终保持不变，即使用交流电源供电也不能做到粒子在板间运动时间与交流电方向改变的周期同步、吻合。这样学生设计的第三个方案诞生了。方案三：加速器由板间距逐级增大的，由交流电源供电的多个平行板电场构成。学生在查阅资料并和老师讨论后，又给加速器加上了金属圆桶的外壳以产生屏蔽使加速器既不互相影响又不受外界干扰，产生了最后成熟的加速器方案。

通过这一案例，可以发现，在“研究性学习”过程中，“问题”就是学生学习的重要载体，学生在解决问题的过程中会涉及多种知识，这些知识的选择、积累和运用完全以“问题”为中心，打破了教材的条条框框，可以充分挖掘学生的思维能力、想象能力、分析问题的能力以及动手能力等，从而“激活”他们的创新意识。在这个学习过程中，是以“研究性学习”为指导思想的教学观念的转变，它强调的是“在运用中掌握”，强调“知情意行”的有机融合，以学生学习兴趣的激发，深层次的情感体验为落脚点，促进后天发展的可持续性。

2、以小组合作讨论引导学生合作研究

小组合作解决问题是研究性学习的一个重要特征。合作的意识和能力，是现代人所必备的基本素质，是素质教育的重要内容。

在研究性教学中，这种合作的意义在于：首先，学生围绕问题进行讨论可以激活学生先前的知识储备，在原有知识背景与当前问题之间生成更多的联系；其次，讨论可以使学生的思维过程外显化，学生会经常感受到观点的冲突，从而可以更好地进行反思和评判；最重要的是给学生创造了一个人人都积极探索、主动参与、独立创新的优化环境。只要研究性小课题本身具有较为丰富的内涵，就能使所有的学生都有参与探索的机会，而且需要对问题生成多层次的理解，而后再将各个方面的见解集合起来，这实际上是共同建构知识的过程。每个成员都在贡献思想，而不只是借用思想。

教学案例二：《楞次定律》。

该内容是高中物理教学的一个难点，首先展示四个课堂演示实验，让学生填写以下表格。

接着，初步分析表格，寻找规律。“分别找出原磁场方向向上和向下时，感应电流的磁场方向与原磁场方向之间有什么关系？”学生研究发现感应电流磁场方向向下时，原磁场方向可以向上也可以向下，另一种情况也是如此。最后，小组合作学习。“既然感应电流的磁场方向不是直接由原磁场方向决定的，表格中还有一项——磁通量变化，它对感应电流的磁场方向有什么影响呢？请同学以四人为一个小组，认真研究一下表格，找出隐藏在其中的规律。”同学们开始行动起来，共同探究这四个物理量之间的关系。对个别有困难的小组，老师可以再点拨一句，“磁通量变大与变小时，两个磁场方向之间的关系。”“这三者之间有什么关系？”准确的提问打开了学生思维的大门，学生在热烈地讨论中，发现了其中的规律。

3、以思维过程展示让学生体验研究

德国教育学家戈·海纳特曾说：“向学生预示结果或解决方法都会阻碍学生努力研究，因此，应该对结果和调整迟下定论。对学生的错误不应看得过重。教师须明白，所有有活力的思想都有一个缓慢发展的过程。”这就要求我们实施研究性教学活动中，重视问题解决的思维过程，立足于教材，识别出各种能力依赖的载体，同时也揭示出思维方法的顺承性与阶段性，使物理教学过程不只是单纯的强调静态知识的积累，而应是一部生动的科学研究史的展示。

在研究性教学中，物理大师们的科学研究方法、科学创造思路的熏陶，是学生开展研究性学习良好营养。在研究性教学的课堂中，如何在学习前人解决该问题的方法时，不压抑学生思维的创新，如何把静态的知识还原成为动态的科学认识过程、探究过程，展示前人的思路，揭示蕴含的思想，将负载着的深刻学科思想剖析出来，又让学生在学习过程中自身的能力得以提高，这应当是研究性学习课堂和研究性活动过程中重点思考的问题。

教学案例三：《原子的核式结构的发现》。

由于学生对原子的核式结构并不陌生，简单陈述卢瑟福通过α粒子散射实验创立原子核式结构模型的过程，并不能诱导学生创新思维。如将卢瑟福的α粒子散射实验的设计思想作为研究性教学的研究课题，去组织、诱导学生的思维活动，可提出如下程序化问题：

①卢瑟福为何要设计α粒子散射实验？

②卢瑟福为何以α粒子作为射线源？能否用阴极射线代替？

③实验中靶标的材料为何用金（Au），而且要制成箔片？能否用铝箔代替？

④根据实验现象中α粒子极少数反弹、绝大多数不偏转，分别能推出什么结论？

通过以上小课题的研究，展现了科学家的研究方法、思维过程，把方法论寓含在知识的形成过程中，学生不仅学到了知识，更重要的是在思想方法上得到了启迪，并受到了科学思维的熏陶。使知识与方法相互依存，相互渗透，促进能力的提高，不但方法论的教学有所依托，能力的培养也不再显得空洞，物理思想不再是游离于教材之外的说教，两者合情合理地被同化和吸收，达到“润物细无声”完美融合的境界，形式与内容的完美统一，才展示物理学科固有的和谐之美。

4、通过对研究结果的反思让学生学会再研究

开放性是研究性学习的重要特征，而课堂的研究性学习则是立足于教材，具有明确的研究目标。所以，在教学过程的结尾，为了提炼所学到的知识、能力，需要有意识地引导学生对自己以及他人的问题解决的思维过程做出反思。通过反思，将研究性学习延伸到更广阔的课外，最终把学生引上创新之路。

教学案例四：《电阻定律》。

学生通过实验研究归纳得出“金属材料的电阻率随温度升高而增大”后，可引导学生反思：“金属材料的电阻率随温度降低而减小”这一变化趋势最终会有哪些可能性？学生不难回答：有三种，一是温度为零，电阻率不为零；二是温度为零，电阻率同时为零；再有温度不为零，而电阻率为零。然后让学生思考：这三种可能性中，哪一种能作为有价值的研究课题？并要求学生通过查阅有关资料了解这一课题。还可以让学生写一篇小论文《超导的世界》。这既培养了学生的课题意识，又引入了“超导”这一有意义研究性学习领域，将研究性教学延伸到了课外，为学生创造之路点燃了火把。

总之，研究性学习方式并不是惟一的学习方式，教师讲授、学生听讲的接受式学习方式也不是惟一的学习方式；两者应该相辅相成，互相促进。根据课堂教学的特点，以小课题研究中或项目的设计为教学的切入点，创设一种类似研究的情境或途径，把方法的获得、能力的提高融入到获取知识的过程中，将学生无意识运用到的科学方法和良好的思维脉络展露出来，教师的引导以及合理的归纳与总结，将支离琐碎的知识和隐含的学科方法有机结合起来。让学生在研究性学习的课题研究中和项目的设计中有更多的创造机会，让学生在创造中感受成功的体验，在成功中感受到学习的乐趣。这种整合对于更新教育观念、学习观念，优化课堂教学结构，切实提高课堂教学的质量，为研究性学习的深入可持续开展，将产生很大地推动作用。