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1、1小课题研究物理教学的新亮点内容摘要：探究性学习是新课程标准中强调的学习方式，而“物理小课题研究”是探究性学习的重要方式， “物理小课题 研究”丰富了课外实践活动的内容。作者根据开展“物理小课题研究”活动实践 经验，介绍“物理小课题研究”的组织方式、实施过程和活动特点，阐述“物理小课题研究”的意 义和功能，分析教师在“物理小课题研究”中的角色和作用，提出开展“物理小课题研究”活 动的建议。关键词：物理课题 课外实践 创新能力在目前物理教学中，大多教师比较重视物理知识、规律的课堂教学，而往往忽视培养物理方法和提高实践能力。学生也是以接受性学习为主，很少开展探究活动。2003 年颁布的普通高中物理
2、课程标准 ，对科学探究的要素和科学探究及物理实验能力的基本要求作出了明确的说明，并且在各个模块中都安排了一些典型的科学探究或物理实验, 这为新课程标准下的物理教学模式作出了明确的导向。从 2001 年开始，我们开展了系统性的“物理小课题研究”活动，取得了一些实践经验。一、 “物理小课题研究”活动的组织和实施“物理小课题研究”活动可分为选题、立项、研究、结题四个环节。1、 “物理小课题研究”的选题开展“物理小课题研究”活动，选题是第一步。我们分析学生提出的课题，根据这些课题的来源进行分类，供开展“物理小课题研究”活动，指导学生选题时参考。课题来源 课 题 课题特点日常生活高压锅的汽哪里来保温瓶的
3、保温性能研究影响高压锅温度的因素怎样减少冰箱的耗电量不同功率的电热水器烧开水的研究课题具有浓郁的生活气息，需要学生热爱生活，细心观察、善于发现问题，这类课题的使用性较强，教育功能明显。实践活动塑料大棚与温室效应骑车时受到的阻力研究太阳能的功率测定与利用齿轮的组合与自行车的速度课题来自于学习或社会活动，需要学生有敏感的洞察力，较强的解决问题的欲望，实际意义较大。课堂学习荡秋千时的功能问题圆周运动时的安全问题完全失重状态下的奇异现象蹦极运动中的动力学原理及能量关系弧圈球、香蕉球、飘球中的物理原理课题来源于教学活动，需要教师在教学过程中不拘泥于教材和大纲，多开窗口，多留接口，这类课题教学意义比较明显
4、。科技前沿磁悬浮与稳定平衡电磁辐射与手机安全性超声波、次声波与人类生活手、脚反应时间研究与刹车系统改进课题来源于当前科技前沿或科技热点，需要教师多开展科技讲座，与社会科技应用发展同步2、 “物理小课题研究”的论证2课题选择好坏，直接关系到课题研究的进程和成败。由于学生还缺乏课题研究的经验，他们申报的课题可能存在一些问题，需要教师帮助进行论证和分析，最后确定能否立项。我们认为，课题立项论证可按下面几条原则进行。安全性原则进行“物理小课题研究”活动，由于教师不可能随时在学生身边，所以活动的安全性为第一重要。有个小组申报了“导弹式与火炮式爆竹的对比研究”课题，他们想研究爆竹的反冲现象和高温、高压气体
5、的推射现象，并且试图提高爆竹的功效和安全性。这个课题确实有一定价值，但相当危险，尽管他们一再保证注意安全，我们还是否决了这样的课题。创新性原则有些同学申报的课题是教材中的实验，如“浮力的研究” 、 “物体重心的确定” 、 “变阻器的分压电路和限流电路”等，这些课题缺乏新颖性、独特性，他们的申报材料中又没有体现创新性、发展性，对这样的课题我们不予支持。科学性原则我们曾经有个学生提出了“爱因斯坦相对论的缺陷”课题，他是受到某些媒体关于某某农民、某某小学教师，潜心钻研，推翻了爱因斯坦的相对论等报道的影响，也钻研起相对论，提出了这样的课题。但交谈中发现，他还是以低速的相对运动的观点来理解爱因斯坦的相对
6、论。这样的同学，除了给予精神上的肯定外，其课题必须反对。实效性原则在中学开展“物理小课题研究”活动，必须为了达到某种效果，而不是为了研究而“研究” 。我们有些同学曾提出了“受控核聚变的条件研究” 、 “放射性的性质及其应用” 、“极光能否出现在我们的上空”等课题，这类课题作为研究性学习倒还可以，但作为“物理小课题研究”活动的课题，就不是太合适。因为“物理小课题研究”活动，关键是在“小”字上做文章，宁可“小”问题做“大”文章，不要“大”问题做“小”文章。对于这类缺乏实效性的课题，我们不予采纳。可行性原则作为中学“物理小课题研究” ，其课题还应具有可操作性。有些学生由于单纯、天真，提出的课题缺乏可
7、行性，不适合中学进行研究。例如“超导的本质和高温超导材料研究” ，他们以为象当年的爱迪生寻找各种各样的材料作为灯丝来进行实验那样，也想找到一种材料在常温下实现超导。还有“超低温获取及现象研究” ，他们想利用家用电冰箱，迫使它不间断工作，来获取超低温。这类课题，缺乏中学生研究活动的合理性，我们在论证的时候予以否定。经济性原则有些同学提出的课题，实验性较强，需要较多的经费投入，例如：“卡文迪许扭秤的制作” ，他们想帮助学校制造一台卡文迪许扭秤，还有个同学学习了声音的反射、吸收后，提出了“发动机消声器的改进”课题，他们这些课题不适合中学的实验条件，一般家庭也难以满足，对这类课题，我们不予提倡。3、
8、“物理小课题研究”的操作为了充分发挥课题研究活动的教育功能，我们不提倡个人申报课题。所有课题都由几个同学组成课题组，民主推荐课题组组长为第一责任人，负责小组成员的研究分工以及与3指导教师的联络，并对课题研究作出决策。由于我们都是同一个班级同学组成课题小组，指导教师也全部由任课物理教师担任。课题研究活动时间一般是活动课、课余时间、双休日和节假日。我们提倡同学利用废旧物品和生活用品进行实验，在需要精确测量时，我们对课题组开放实验室。我们提倡尽不花钱进行研究，如果需要化钱，都必须有经费预算报告和费用记录。一般由课题组内部解决，研究结果具有学校实验室保存价值的，从学校专项活动经费中支出。我们鼓励对学校
9、实验室建设有帮助的课题，如“自制弹簧开发实验” 、 “浮沉子的制作及其使用” 、 “能弹跳的鸡蛋”等，这些课题研究的成果装备了我们物理实验室。在活动过程中，指导教师对活动过程进行监控，掌握和了解各小组的活动情况，及时解决发生的偏差和问题，及时提供咨询和研究指导，使活动能顺利进行。如“托里拆利水柱实验”课题，他们用透明塑料管在教学楼进行实验，发现塑料管中不能形成真空段，整段塑料管几乎都被大气压扁了，他们想放弃研究。我提出能否用 PVC 管和玻璃管连接进行实验，他们进行了实验，结果能够测出水柱的高度，但远小于理论中的 10.33 米。我提示他们，是否是由于水蒸气的饱和气压的影响，结果查找了水蒸气气
10、压的数据，发现还有较大误差。最后，他们考虑到水中溶解有空气，在压强减小时，空气从水中气化，这样玻璃管的上部是空气和水蒸气，不是真空，测得的水柱高度当然小于理论值。如果不是坚持实验，是绝对发现不了这些问题的。随着研究的深入，肯定会出现一些新问题，我们鼓励学生深入研究。如“自然界旋涡现象的研究” ，最早的想法是研究水槽放水时的旋涡方向，后来认识到人体中、植物上、宇宙里、大气中、海洋上都有旋涡，这样就变成了跨物理、地理、生物学科的课题。还有“人的手、脚反应时间的对比研究”课题，最先只是想测人的反应时间，进而研究手、脚反应时间，而且进一步提出了交通工具的制动装置的设计问题。不同类型的课题，研究方法和能
11、力要求以及研究条件都有所不同，有些是理论性稍强，有些是实验性较强，有些是技术性较强，其活动的特点和目标要求也有所不同。我们对学生研究的课题按探究活动方式进行分类。探究活动方式 课 题 活动特点规律探究河道弯曲研究自然界旋涡现象的研究水流被空气粉碎现象研究水槽放水时间规律的研究自行车减速运动规律的研究气球压强和体积的规律研究体育运动时心率变化规律的研究昆虫质量和翅膀面积及振动频率关系的研究课题研究具有一定的前瞻性、探索性，未知因素较多，目标方向性不强，结果有可能不令人如意。技术应用沉淀现象的研究自制弹簧开发实验从空气中获取水的实验运动员起跑训练器的研制在天文台中进行的声音实验撑杆跳高过程及其上限
12、的研究课题研究的原理、规律明确，重在拓展和应用，技术性较强，实验条件要求较高。4验证拓展托里拆利水柱实验放热吸热规律的研究浮沉子的制作及其使用呼啦圈运动规律的研究水流冲击力规律的研究橡皮筋弹力规律的研究物理原理清楚，目标明确，重在验证，但也有一定的发现性和创造性。综合活动“鸡蛋”系列实验研究活动鸡蛋撞窗帘鸡蛋有多硬鸡蛋顶撞实验会直立的鸡蛋能弹跳的鸡蛋鸡蛋撞地球比赛高空徒手接鸡蛋悬浮在水中的鸡蛋广口瓶吞吐鸡蛋的实验生熟鸡蛋判断方法的研究“钢锯条”系列实验研究活动钢锯条弹性势能实验用钢锯条制作大磁针奇异的复合振动实验用钢锯条制作转速计钢锯条是怎样蹦断的用钢锯条进行共振实验用钢锯条进行水波干涉实验用
13、钢锯条进行热胀冷缩实验用钢锯条进行振动合成的实验钢锯条振动频率与长度的关系研究可以人人参与，分解落实，交流共享，积“小”成“大” 。从较低层次出发，实验条件和技术条件要求都不高。 4、 “物理小课题研究”的结题课题研究报告课题研究小组完成课题研究后，需要写出课题研究报告，详细叙述研究思路、研究过程与研究所取得的成果，主要应包括：课题名称，课题组成员组成及分工，课题研究的意义，课题研究的原理，课题研究的方法，课题研究过程，课题研究数据，课题研究分析，课题研究结果，课题研究反思。中学生“物理小课题研究”与科学研究不同，课题研究报告并不是课题研究的最终步骤，在研究报告中出现问题也很正常，允许进一步研
14、究。如“气球压强和体积的规律研究”课题，他们的初期报告中气球压强、体积关系图线表明压强随体积的增大而增大。分析他们的实验数据，发现体积并没有增大到气球的极限，究其原因，是他们用 5ml 的注射器进行实验，增加气体量的次数已相当多，以为完成了实验。我们实验室提供了 50ml 的注射5器，再进行实验，最终得到了满意的结论。还有“体育运动时心率变化规律的研究”课题，她们的初期报告表明心率随着运动量的增大而增大，且图线的斜率还增大，这不符合一般的运动规律。经分析发现，是因为研究的运动量不够，继续增大运动量再进行研究，才得到正确的结论。我们还要求每个课题组最后都要上交研究工作日记，一是为了检查研究过程，
15、二是为了分析他们的结论，更主要的目的是为了培养良好的科学探究的品质。研究工作日记着重记录研究过程中所做的工作，主要有：研究过程的人员安排、工作，研究过程的时间、地点，研究过程的器材、经费，研究过程的原始数据，研究过程查阅、收集的相关资料，研究过程出现的问题，针对问题提出的对策，研究过程出现的错误。课题研究答辩因为我们开展“物理小课题研究”活动还只是在尝试阶段，所以课题研究答辩活动也只是在班级中范围内进行。由课题组成员陈述研究的过程，展示研究过程的资料，提出课题研究的结论。然后与会同学提出有关的问题，课题组成员回答相关的问题。课题研究的答辩活动，既是一种学术交流活动，也是研究方法的交流活动，通过
16、课题研究答辩活动，同学之间相互学习到许多很有价值的知识、方法，也发现了许多课题研究中存在的问题。现在我觉得，课题研究答辩活动，不一定要在“物理小课题研究”活动的终期举行，可能边研究、边结题、边答辩，作用会更大。课题研究总结我们要求每一个参加“物理小课题研究”活动的同学，在完成课题研究工作后都写一份课题研究总结，主要是写参加课题研究的体会。从活动体会中我们发现发现， “物理小课题研究”活动对同学的影响相当大，既改变了学习的方式、学习的观念，又学习了科学探究的方法，同时，更加多的同学解剖了自己对待同学的态度，这是开展活动之前我所预料不到的。课题研究的总结报告为以后开展课题研究积累了第一手资料。课题研究评价对“物理小课题研究”活动的评价，主要从以下四个方面进行。参与课题研究活动的成员在活动中的态度，包括参与活动的积极性和责任
