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第15章 研究性学习研究的运用(5)

文献研究类型就是将一定的物理成果事件放在当时的历史背景下,进行成败得失的研究,以认识其经验和教训,为现实服务。这一类型又称“历史方法”,它主要是对课题有关的现有文献进行深入的研究,一般运用于比较注重学术性的研究课题。一般的文献都要受到一定的时空限制,在新的历史和情景条件下,可能会出现不同的问题,这给我们实施研究性学习活动带来了新的研究课题。

(六)专题讲座型

专题讲座是向学生提供物理学前沿新信息、新技术和简单地介绍物理史实等方面知识的一种重要形式,其作用有利于开拓学生视野、激发学习兴趣、渗透和贯穿思想教育、启迪科学精神。采取“走出去、请进来”的方式是拓宽学生获取物理新信息的渠道之一,请有关专家、本校教师结合社会热点,介绍一些物理知识与社会、生产生活紧密联系。在向学生介绍物理学史时,应注重指导学生模拟科学家当年发现的思路,体会科学家的发现过程,为培养学生创造思维能力提供思维模式。

(七)游艺娱乐型

教学过程要寓教于乐,物理学习也不例外。游艺娱乐类的活动形式较为活泼,贴近学生的生活实际,寓物理知识于综合活动之中,如举办物理晚会,开展物理谜语竞猜活动,做物理游戏,办物理画廊,是让学生在娱乐中激发兴趣、学习知识、增长才干的一种喜闻乐见的形式。这一形式既开发了学生的智力,又激发了学生的兴趣。

四、物理研究性学习活动的组织与实施

物理研究性学习活动同一般研究性活动一样,就活动设计的组织与实施过程来看,应包括选题,资料收集,制定研究方案,开题报告,课题研究,结论,成果交流与评价等重要环节。

(一)选题

1.选题的重要性

任何一个研究课题的选择都至关重要,过程都是从产生研究动机到形成研究基本思路过程,往往在学生阅读文献资料或学习实践中受到某种启发或发现某个问题。研究性课题选择的具体方法取决于选题的来源、课题性质、研究方向、研究小组学生素质和整体水平,因此,课题选题的方法是灵活多样的。课题的选题不但可以培养学生学会发现问题、提出问题的能力,而且可以强化学生的问题意识,形成提出问题的习惯,帮助学生提高学生的科学探究能力、提高研究效率,同时也促进创新精神和实践能力的培养。课题选题客观上决定研究目标、对象与方法。课题选题呈现出不同层次和样式,就一般而言,好的课题选题应当具有以下几个特点:

(1)课题具有价值性

价值是选择课题的首选标准,课题只有有理论与实践价值才值得我们研究。即符合社会发展和自身学习发展需要,能促进自我学习。通过课题研究能够解决和了解有代表性的比较普遍的社会问题或现象,能指导于生活实践和学习活动。如某同学提出“内能利用与城市环境污染的调查与研究”课题,不但与初中物理第二册第三章“内能利用”章节有密切联系,促进学生学以致用,而且有利于学生认识城市环境污染对人类身体的危害,引导学生关注社会,增强了学生跨学科间知识的联系与迁移,还有利于培养学生的学科知识综合能力,这就是课题的价值所在。

(2)课题具有明确性

课题的选择要有明确性、要具体,不要泛泛而谈。研究对象、研究范围、研究内容、研究方法应当在课题设计中体现出来,不要空泛、模糊和笼统,课题的范围要精确、适度。如果学生物理课题不明确,针对性不强,科学性就差,研究设计就无从下手,易于出现偏差,如有同学提出“关于力的研究”课题,所反映的研究对象与内容较为空泛,属于力的问题很多,到底研究力的什么问题,不明确具体;有同学提出“利用自制连通器平整学校操场”课题,所反映的研究方法与对象清晰,目标明确,研究活动简便易行,容易完成。因此,课题的范围与明确度对选题以后的研究影响很大。

(3)课题具有创新性

研究性学习开设课程的核心目标之一是创新精神和实践能力。通过课题研究,培养学生创新精神是开展研究性学习活动重要内容,因此,物理研究性学习在选题时要体现独创性和新颖性。研究课题尽可能是其他同学以前未曾发现或解决的物理问题,应该有创造和新意,能够反映研究小组的独特见解,不人云亦云。能够反映社会发展方向和趋势,有时代感,能够体现出物理问题的研究方法、研究角度或思路的新颖性,最好是研究的课题能够对日常生活有帮助的作用。

(4)课题具有可行性

所谓可行性,指课题小组全体同学具备研究和解决小组课题的主客观条件。小组提出课题就是为了解决问题,因此小组在选择课题的时候要考虑自身的主客观条件。主观条件是研究小组同学理论水平、实践、精力、兴趣和特长及相关知识储备。客观条件是指学生外在环境是否得到家长支持,学校、社区能否提供有关资料、设备及必要经费等。所以课题的选题应当充分考虑完成课题的主客观条件,发挥自身优势和条件,扬长避短,如某课题小组提出“关于太阳黑子的运动周期分析及对通讯的影响”课题,尽管课题的实践价值很大,但脱离学生生活和学校实际,研究所需要的设备、工具都无法实现或满足,所以,这个题目不符合此小组的主客观实际,只能另换题目。

2.选题的类型、范围与来源

(1)选题类型

选题来源一般有四类:理论性选题、应用性选题、调查访问性选题以及项目设计性选题。

①理论性选题。一般指通过查阅文献来搜集资料,能对学习中某些问题进行思辨性研究,提出个人观点。一般方式有查阅图书馆、上网等。它有利于培养学生资料信息的查询收集能力,信息分析处理能力以及信息综合归纳演绎能力。

②应用性选题。应用性课题体现的是实用性。主要指利用学生已学习的课本知识或课本以外相关知识,进行应用性实践,分析和解决生活中某些现象和问题,主要目标是让学生体验实践活动过程与成功,在实践中锻炼自己的能力,培养和锻炼学生应用物理知识解决问题的能力,引导学生关注社会和日常生活实际。

③调查访问性选题。此类选题主要针对与课本物理知识相关问题,为进一步拓展知识面和认知水平,采用调查与访问的方式而进行社会实践活动。调查访问性选题不同于理论与应用的课题,主要目的是加深相关物理知识在生活中应用性的认识,了解生活中存在的一些物理现象与问题,有助于增强学生活动中人际交往和合作学习能力,培养学生一定的数据分析和形成科学结论的能力。

④项目设计性选题。项目设计性选题要求比较高,是指利用所学物理课本基本知识与原理,进行一些探索性、创造性实验设计、动手制作和发明创造。项目设计类选题综合性很强,课题知识有时涉及到物理知识和相关学科知识许多方面,对学生的要求也高,需要研究小组全体同学不断学习,有利于培养学生动手实践能力、实验创造能力、观察测量能力以及系统设计能力。

(2)选题范围

课题选题应当以课本知识为依托,以自己实际能力为标准,不能任意扩大和缩小,关注社会和科技发展趋势与走向,通常物理研究性学习的选题应当从三个方面考虑:

①当代自然科学中的基本问题。自然科学的基本问题是人类从古至今不断探求的主题,物理作为自然科学的一种,选题主要包括“物质、宇宙、地球和生命”等方面问题。

②当代科学技术发展的重要问题。高新技术出现,给社会生活带来巨大的改变,目前还呈现有很大的态势和巨大潜力。目前国际上公认的重点研究开发的高技术领域有生物技术、信息技术、航天技术、微电子技术、激光技术、新材料技术、新能源技术以及海洋开发技术等。

③当代社会生活中的具体问题。在日常生活中,会遇到或大或小的问题与困难亟待解决,如果针对这些具体问题,加以合理选题,从提出问题、分析问题到最后解决问题的思路便可清晰的表露出来,如“噪声污染问题”“材料的防漏渗漏研究”“老虎钳上的力学问题”等课题。

(3)课题的来源与途径

课题的途径一般来源于以下几个方面:

①从社会发展需要出发提出课题。科学的目的就是为了社会的发展,此类选题也就是针对当前社会实践迫切需要解决的重大问题,特别是与围绕科学技术发展的主题,展开的多层次多角度的问题选题,如“城市交通疏导与问题解决研究”“城市噪声危害的成因与防治”等课题。

②从日常生活观察中发现问题。有时候问题就存在于身边,生活中通常呈现许多奇妙的物理现象和物理问题,通过细心观察和发现,寻找一些有趣、有意义的物理问题加以研究,既能培养学生科学探究精神,又能增强观察与实践能力。

③从不同学科之间交叉点找出问题。学科之间虽然有专业性,但是学生在分科学习过程中,不同学科间有许多知识是相互联系和重合的,通过对一些交叉边缘性学科知识的探究,可以发现一些值得研究的新问题。

④从学习资料信息中分析比较提炼出课题。学生学习过程中,会把自己感兴趣或觉得有价值的东西记录下来。这些信息资料能比较及时反映某些物理问题和现象,通过收集筛选整理其中部分有效信息,可以从中得到启发,发现和提出问题,形成新的研究课题,这有助于学生资料收集、查询、分析与处理能力的培养。

(二)组织准备阶段

1.思想动员。一项课题的开展,需要作多方面的准备,思想动员是首要的。在物理研究性课程的开始,安排教师做课题研究的思想动员报告,主要给学生做思想动员,配合物理研究性学习主题,阐明开设研究性课题的目的和意义,特别强调在培养学生创新意识和实践能力,培养学生团队精神和合作学习能力的重要性,为学生以后的工作打下基础。

2.当前自然科学与社会科学前沿介绍。学生开展工作之前,需要使他们了解一下当前的物理科学发展情况,聘请物理学科相关领域的专家和知名学者到学校作学术报告,主要介绍当前国内外自然科学与社会科学研究的最新成就,目的是及时将学生推向科学发展的前沿。这不仅开拓了学生视野,而且让学生了解到当前社会亟待解决的热点问题在哪里,同时为学生的自主选题作准备。

3.国内外研究性学习开展经验介绍与交流。学生要想成功地做科研,眼光不仅要关注国内,还要关注国际的信息状况,主要包括三方面:由指导教师分别向学生介绍国内外学生课题研究方面成功经验,特别是西方发达国家在培养学生研究能力方面的成功案例;在课题研究方面已取得较好成绩的学生各自介绍成功的经验,比如“如何选题”“如何进行课题设计”“如何写研究报告”“物理问题的研究方法介绍”;研究方法的介绍,如“控制变量法在课题研究中的应用”“信息资料的检索方法”“调查法在课题研究中的应用”等。

(三)教师选题

教师选题要结合课本讲述的内容和学生实际掌握的程度,同时还要叫学生有跳一跳的意识,分别提出一些不同的主题,然后经充分准备,向学生展示和介绍教师所选择的研究主题以及主题下的研究课题的目标、内容和意义,从而激发学生对课题选题的兴趣,吸引学生申报不同主题下的相关内容。

(四)学生自主选题

学生在教师确定课题的基础上,根据自己的爱好、兴趣与特长,自主选择课题,学生所选择的课题不受学科的限制,可以在老师指导下以物理学科为主干知识,包含其他学科知识,可以是理论性较强的需要逻辑推断予以阐明的问题;可以是实验性较强,需要进行科学实验才能解决的课题;可以是需要调查、访问、分析等综合研究的课题;可以是运用一门或几门学科知识解决;也可以是与当前社会生活密切相关的现实性较强的问题。总之,在物理选题过程中,学生思维的发散性、开放性得以充分展示。

(五)课题小组的组织

在自主选题和教师指导的基础上,个人题目内容相近的4~5名学生自愿组成一个课题研究小组。小组内实行组长负责制,组长负责联络指导教师及各成员研究的分工。

(六)小组课题的确定

小组形成后,要对成员的题目与设计作讲座和论证,最后形成本组研究课题。此过程中,要求每一小组查阅、收集与本课题有关的各种资料,掌握相关学科的基础知识,具体了解该领域最新研究成果。

(七)指导教师的选聘

小组研究课题确定后,还需要教师的指导与帮助,小组根据课题的主要研究内容,选聘校内相关学科教师作为指导教师,也可以选聘校外尤其是高校专家学者担任指导教师。指导教师的作用在于从理论、研究程序与方法等方面提供指导帮助与支持,但整个研究过程都由学生独立完成。

(八)研究方案的制定

方案是计划实施的一个蓝图,在课题小组确定后,要求各课题小组结合教师发布的研究主题,认真讨论,查询资料,共同拟定一个完整的研究方案,并形成整个研究活动的具体计划。同时,确定自己各课题小组的研究课题,教师对学生存在的问题和困难应当及时给予必要的指导。最后,形成完整的各课题小组子课题研究方案,以便进行课题的开题论证与评审。

(九)组织开题报告

学生选定课题、拟定研究方案后,需以班为单位组织开题报告会。开题报告会由各主题小组选派一位代表向指导教师和全班同学汇报,指导教师和全班同学均可向其提出问题,小组成员均可参与回答问题。指导教师根据全班讨论情况,对研究方案进行评价,可提出研究方案建议和修改意见,明显不合理、难以实现以及没有充分准备的选题不予通过,小组重新讲座修改,准备第二次报告。

(十)课题的实施

实施是课题转为实践的关键,研究方案在开题报告获准通过后,即可按计划利用每周2课时活动课时间或其他课余时间分头进行研究。各小组在研究过程中,根据活动计划既分工负责各任务,又相互配合,体现分工与合作的统一。在整个研究过程中,指导教师既为研究小组内的成员提供咨询与研究指导,又要负责对整个研究过程的监控,及时对课题研究的偏差进行正确指引。由于这是一项以学生研究活动为中心的问题解决活动,指导教师的监控仅仅体现在依据各研究小组所制定的方案来定期检查研究进展的情况,掌握和了解各小组的研究活动情况,及时解决发生的偏差和失误。此外,指导教师还需检查各小组的阶段研究报告,如中期研究报告,以便根据实际情况指导学生调整研究计划。

(十一)结题与答辩

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