课题研究的探索与实践
内容摘要：在高级中学中开展课题研究，对于教师和学生都是新事物，我们的经验还十分有限，如何选择设计课题研究的内容，如何指导学生开展课题研究，如何评价课题研究的过程和成果，都需要积极开展研究实验。本文尝试对以上内容进行探索。
社会发展对人才的要求应具有创新精神和实践能力，而传统的物理教学是以传授知识，解决书本问题为目的，脱离生产和生活的实际，多数学生学习物理是被动的，学生缺乏发现问题、提出问题的能力，想象力、创造力和实践能力得不到发展。为了改变这种状况新的课程标准中规定，在物理新教材中设立“课题研究”的研究性学习项目。
在物理教学中尝试以学科渗透为发展方向的“物理课题研究活动”是指以生活、社会与自然中的问题和现象为研究专题，以课内课外结合的形式，借助现代信息技术，收集资料，分析处理信息，运用物理知识解决物理问题，开展类似科学探究的一种综合学习活动。这种学习方式是全面培养学生综合运用所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达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，提高学生的综合素质。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。在高级中学中开展课题研究，对于教师和学生都是新事物，我们的经验还十分有限，如何选择设计课题研究的内容，如何指导学生开展课题研究，如何评价课题研究的过程和成果，都需要积极开展研究实验。
我们知道，各级各类教育活动的总目标都是“受教育者的全面发展”。而教育总目标的实现，还有赖于具体化的实施过程，我们在高中物理教学中实施课题研究活动的意义主要体现在以下几个方面：
1.改革物理教学，适应时代的发展和社会的变迁。
在高中物理教学中开展课题研究，强化应用物理基本知识解决实际问题的能力培养，使学生体验、认识和运用科学研究的一般过程和方法，激发学生学习物理的兴趣，培养学生的观察实验能力、思维能力、分析与解决问题的能力，逐步提高学生的实践能力和创新意识，将“接受——理解——巩固——解题”的教学模式转变为“参与——体验——内化——外延”的新型教学模式，对落实素质教育要求具有重要的现实意义，已成为当今中学物理改革的目标。
2.丰富中学物理实验，强化物理教学的实践环节，使学生通过内心的体验学习物理。
现代物理教学观指出，教学过程应从强调论证知识的结论向获取知识的科学过程转化，从强调单纯积累知识向探求知识方向转变。通过指导学生进行物理课题研究，不仅可以培养学生发现问题、提出问题和解决问题的能力，还可以使学生在进行物理课题研究活动中联系实际、联系技术和社会，体验近代和现代物理的新内容、新思想、新观点，体验现代信息技术发展的成就，使学生“通过内心的体验学习物理”。
3.有助于全面提高学生的科学素养。
科学素养包括科学知识、科学方法、科学态度和科学精神。物理野外考察、
1环境调查和社会访问不仅可以增长学生大量的物理学科内的科学知识和跨学科的相关知识，还可以锻炼体魄，增强劳动观念，培养坚忍不拔的毅力，勇于探究的科学精神，乐于助人的高尚品质以及善于合作的情感、态度与价值观。本研究的理论意义集中表现为比较全面地深层次地建构高中物理开展课题研究的内容、指导策略和评价学生课题研究模式的个性化操作艺术与技巧，从而丰富和创新现代教学方法的基础理论。
一、高中物理课题研究的主要内容包括以下几个方面：
1.开发高中物理教学中开展课题研究的内容
（1）认真钻研新课程标准、新教材，了解学生实际以及生活和生产中的各种信息，收集可利用的素材，选择课题内容（探索性物理实验、科技制作、新科技问题的学习报告、物理学史研究、社会调查、扩展性学习等）。
（2）深入开展对课题研究课程的理论研究，使课题研究的内容设计得更合理、更科学。
2.研究如何指导学生开展课题研究的实践在高中物理开展课题研究的指导策略的研究，包括以下几个方面的实践和理论探索：
（1）学生组织的指导策略研究。主要研究群体的学生组合，大小规模，不同能力学生角色安排及变动。注意研究以下几方面策略：①兴趣相近者②特长互补合作③小组规模适中④组织协调有合力⑤允许人员变动。
（2）收集资料，捕捉问题的指导策略研究。研究指导学生掌握获取资料信息的基础方法（如观察法、实验法、查阅资料、调查法等），研究估计捕捉问题的研究可能性及成果形成的基本评估。注意这方面的指导不能教师包办，可以安排学生开展交流，鼓励学生在开放的情境中自主地开展社会调查，实验制作，查阅文献，收集需要的信息。
（3）分析资料与信息处理的指导策略研究。在获得第一手资料后，选定了课题，开展进一步研究，指导的内容是针对选定的课题，研究如何指导学生树立相关资料的价值观和掌握判断资料价值的一般方法（定性、定量分析法，比较分析法，因果分析法，图表分析法，实验论证法）。注意这方面的指导要结合学生在课题研究中遇到的实际问题，进行启发引导，鼓励学生采用不同方法，提出不同见解，独立思考，协作研究，直至弄清问题。
（4）表达形式与成果反映的指导策略研究。研究如何指导学生对课题成果的最佳表现方式进行选择，如何指导学生写好小论文或科学报告，如何指导学生制作仪器、设备等。
3.构建课题研究活动的初步评价模式
（1）评价原则：注意以下原则的研究：①.既重视结果更重视过程的原则。②.管理性评价与激励性评价相结合的原则。③.体现学生个性特点个性化的原则。④.自我评价与他人评价相结合的原则。
（2）评价内容：学生参与课题研究态度、能力、协作精神，研究方法的科学性，研究成果的质量等。
二、课题研究的原则：
1.学科性原则。课题研究要以学科教学为立足点，要有利于提高学科教学质量；有利于突出学生发展为本，让所有学生都能生动、活泼、主动地去发展，最大限度地开发学生的潜能；有利于加强对学生健全人格的塑造和创造力的科学培养。上述“三个有利于”是检验本课题研究成效的标准。
2.实践性原则。教育是实践过程，教育科研的生命植根于各类教育实践之中。
课题来源于实践，课题的研究过程更要以实践为基础，研究效果要在实践中检验。
3.整合性原则。课题研究目标定位在促进学生自主探究，探索高中物理开展课题研究活动与传统物理教学的优势互补与整合，重点突出物理课题研究内容形成序列化的研究。
三、物理课题研究内容开发的思路：
1.认真钻研新课程标准、新教材，了解学生实际以及生活和生产中的各种信息，收集可利用的素材，选择课题内容（探索性物理实验、科技制作、新科技问题的学习报告、物理学史研究、社会调查、扩展性学习等）。
注意选题的基本原则：需要性原则：指选题必须着眼于社会实践的需要、科学技术发展的需要。创造性原则：指选题应具有创造性，即课题应是前人没有解决或解决得不够好的问题，能达到前人没有达到的新水平。科学性原则：指选题必须具有事实根据或科学理论根据，体现一种实事求是的精神，保证工作方向的正确性。可行性原则：指选题要从主、客观条件考虑有没有实现的可能性，要量力而行，不能脱离本身的知识水平和实际能力。
2.根据不同年级和不同能力层次的学生，创设问题情境，向学生提出课题或指导学生提出课题。注意选题要适应差异，发展特长；高一要上好指导课，使学生了解课题研究的过程和要求，课题内容主要是探索性物理实验和所学物理知识在实际问题中的应用研究；高二物理课中的课题研究要求要高一些，学生应在独立思考、深入探究、团结协作等方面加强训练，课题内容主要是科学原理在社会问题中的应用研究；高三进行开放的综合课题研究。
3.深入开展对课题研究课程的理论研究，使课题研究的内容设计得更合理、更科学。
课题研究内容的特点①.课题与探索性实验相衔接。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获取新知识的能力，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，要先学习这个知识点，实验前学生已经知道相应曲线的形状，实验后假若有的点不在这条曲线上，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。中学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。“研究影响滑动摩擦力的因素”、“研究材料的保温性能”也是这样的课题。
②.课题与新科学技术相衔接怎样缩小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，有几个研究课题打算在这方面进行一些尝试。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：阿尔法磁谱仪与暗物质”等几个课题也都和科技与环境的最新热点有关。
③.课题与社会问题相衔接大纲修订版在选择研究课题时注意了科学技术与社会问题的联系。例如，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？也许这里面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。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，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，我们的学校育应该为学生做这方面的准备。
④.课题与其他学科相衔接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。
总之，开展课题研究能充分发挥教学中教师的组织者、指导者的主导作用，可使教师对所教内容有更为充分的准备，教学效果更好，开展课题研究能充分发挥学生学习的主体作用，形成对知识主动探求，并重视实际问题解决的积极的学习方式，培养学生的创新能力，适应时代的要求。
