在中職物理教學(xué)中進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的實(shí)踐與思考

石桂兵

(江蘇廣播電視大學(xué)如東學(xué)院 江蘇 南通 226400)

一位全國優(yōu)秀教師曾說：“一場學(xué)習(xí)方式的革命，像春雨一樣，已經(jīng)悄悄地走進(jìn)我們的課堂，走進(jìn)我們的生活，這就是研究性學(xué)習(xí).”[1]

研究性學(xué)習(xí)以學(xué)生的自主性、探索性學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)；把它用在物理教學(xué)中，有其適切性和可行性.研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展，有助于學(xué)生在獲取基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能的過程中，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)思考，學(xué)會(huì)研究，能夠?qū)嵺`，能夠創(chuàng)新.

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃》強(qiáng)調(diào)教育要以育人為本，要改革創(chuàng)新.因此，我們?cè)诮虒W(xué)過程中應(yīng)與學(xué)生積極互動(dòng)，共同發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、調(diào)查、探究，推行研究性學(xué)習(xí).

1 為物理教學(xué)中進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)創(chuàng)造條件

我們面對(duì)的學(xué)生思維能力、科學(xué)探究能力并不強(qiáng)，而且有接受性學(xué)習(xí)的習(xí)慣；教師也對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式駕輕就熟，而在教學(xué)中開展研究性學(xué)習(xí)，教師難以駕馭.但教學(xué)的目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，因而，教師應(yīng)該優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)的有效性，付出更多的時(shí)間和精力，在教學(xué)過程中實(shí)施研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)模式.為此，應(yīng)做好以下幾方面的準(zhǔn)備.

1.1 精心選擇研究課題

在學(xué)習(xí)、生活和社會(huì)實(shí)踐中有很多值得研究的課題，但我們主要是研究來源于課堂的研究課題，而且所選課題的內(nèi)容要具有科學(xué)性、實(shí)用性、可行性，有利于學(xué)生學(xué)好相關(guān)專業(yè)課程，提高綜合職業(yè)能力.

1.2 指導(dǎo)制定研究方案

一個(gè)好的方案是實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)的前提.制定方案就是在教師的指導(dǎo)下對(duì)已經(jīng)掌握的背景資料進(jìn)行探討分析，確定研究目標(biāo)，擬定研究的方法和步驟，安排研究進(jìn)程的過程.對(duì)需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的課題，教師可以幫助學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，指導(dǎo)研究方法.對(duì)其他研究課題，則主要是指導(dǎo)學(xué)生怎樣查找、處理相關(guān)資料，怎樣利用這些資料論證所研究的課題.

1.3 建構(gòu)合適評(píng)價(jià)平臺(tái)

新的物理課程標(biāo)準(zhǔn)從培養(yǎng)人的全面發(fā)展的角度提出了新的評(píng)價(jià)理念和要求；可以把它理解為重過程、重體驗(yàn)、重態(tài)度、重發(fā)展.因此我們應(yīng)轉(zhuǎn)變?cè)u(píng)價(jià)觀念，采用多樣化的評(píng)價(jià)方式，如建立學(xué)生學(xué)習(xí)檔案及項(xiàng)目調(diào)查、活動(dòng)觀察、實(shí)踐操作等方面的記錄與測評(píng).

2 從課堂教學(xué)中尋找課題并加以研究

研究意識(shí)應(yīng)該從小培養(yǎng),但是現(xiàn)在的師生都不是以探究為基礎(chǔ)的教學(xué)法培養(yǎng)出來的.因此，選擇觀念創(chuàng)新，又很有意義的課題，對(duì)師生雙方都是一種挑戰(zhàn).我們要充分利用網(wǎng)絡(luò)、圖書館、實(shí)驗(yàn)室等所具有的豐富資源，緊密聯(lián)系中職物理及相關(guān)專業(yè)課的教學(xué)實(shí)際挖掘教材，設(shè)計(jì)并研究一些有成效的課題.

案例分析：皮帶傳動(dòng)中的摩擦力大小的研究

機(jī)電專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)“機(jī)械基礎(chǔ)”課中的皮帶傳動(dòng)部分時(shí)，有學(xué)生提出摩擦型皮帶傳動(dòng)中，影響摩擦力大小的說法與物理中學(xué)到的有關(guān)知識(shí)相矛盾.他們認(rèn)為，根據(jù)已學(xué)物理知識(shí)，兩物體間摩擦力的大小跟接觸面積的大小無關(guān)，跟物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，而皮帶傳動(dòng)中的摩擦力與這兩個(gè)因素都有關(guān).若果真如此，則學(xué)生必然對(duì)所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生懷疑.對(duì)此問題，機(jī)電專業(yè)的教師也很少去研究，書上怎么說，就怎么教.但我們應(yīng)該把它弄個(gè)水落石出.于是，筆者把“皮帶傳動(dòng)中的摩擦力大小的研究”作為一個(gè)研究性學(xué)習(xí)的課題，布置全班學(xué)生展開研究和討論.無論其對(duì)這一觀點(diǎn)是肯定，還是否定，都要利用課余時(shí)間通過互聯(lián)網(wǎng)、圖書館等渠道搜集、整理相關(guān)資料，形成書面材料，分析、證明自己的觀點(diǎn).

學(xué)生的研究材料搜集齊以后，利用課余時(shí)間，教師組織部分學(xué)生進(jìn)行了分析、篩選和整理，師生共同討論形成一份研究報(bào)告;再把它拿到課堂上討論，去偽存真.課后，教師再組織部分學(xué)生進(jìn)行研究探討，搜集資料，充實(shí)內(nèi)容，形成一篇“研究性學(xué)習(xí)論文”.其內(nèi)容摘要如下：

(1)現(xiàn)在中學(xué)里介紹的摩擦是對(duì)摩擦規(guī)律的近似描述，是英國物理學(xué)家?guī)靵鼋?jīng)過多次試驗(yàn)，積累了很多數(shù)據(jù)，在1781年得出的.它主要是針對(duì)最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力而言，其主要內(nèi)容是,滑動(dòng)摩擦力f與正壓力N近似成正比,即f=μN(yùn);μ稱為動(dòng)摩擦因數(shù).滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面積及物體運(yùn)動(dòng)速度無關(guān).

(2)摩擦型皮帶傳動(dòng)在正常的工作狀態(tài)下，皮帶與主動(dòng)輪、從動(dòng)輪之間靠靜摩擦力(而非滑動(dòng)摩擦力)傳動(dòng)，其大小通常小于最大靜摩擦力，而與使物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力有關(guān)，即隨主動(dòng)輪、從動(dòng)輪處動(dòng)力、阻力的變化而變化，與傳動(dòng)中的切向加速度有關(guān)，而與壓力無關(guān).

(3)公式f=μN(yùn)中,摩擦力與接觸面積大小無關(guān)，是在總壓力一定的條件下論述的.如果單位面積上的正壓力一定，那么摩擦力f還是隨著面積的增大而成正比地增大.皮帶傳動(dòng)裝置正是如此.當(dāng)皮帶張緊程度不變時(shí)，皮帶對(duì)皮帶輪單位面積上的壓力不變，這時(shí)要求小皮帶輪包角α1≥120°.這樣就保證了皮帶與皮帶輪輪緣表面接觸圓弧的長度和接觸面積的大小，從而保證帶與輪之間最大靜摩擦力足夠大，就可以防止打滑[2].

(4)輪下方的皮帶處于拉緊狀態(tài)，上方的皮帶是松弛狀態(tài)時(shí)，皮帶包圍皮帶輪的包角比皮帶上方緊、下方松時(shí)大，接觸面積也就大.這種狀態(tài)下，摩擦力較大，傳動(dòng)效率較高，所以，通常采用這種傳動(dòng)方式.

(5)當(dāng)皮帶打滑時(shí)，則需要重新張緊皮帶或換用新皮帶，以恢復(fù)和保持必需的張緊力，增大皮帶與皮帶輪之間的正壓力，從而增大它們之間的最大靜摩擦力，讓實(shí)際靜摩擦力不超過它，防止打滑.

(6)帶速v一般取5～25 m/s.帶速太低,在傳遞功率一定時(shí)，所需圓周力增大(P=Fv)，則最大靜摩擦力需增大，否則會(huì)打滑；帶速太高，離心力又會(huì)使帶對(duì)帶輪的正壓力減小，最大靜摩擦力也減小，傳動(dòng)能力降低.

以上研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，使學(xué)生對(duì)皮帶傳動(dòng)及摩擦力有了比較全面和深入的了解，知道了在研究有關(guān)摩擦力的問題時(shí)，應(yīng)先弄清其類型，再作其他分析.也明確了物理知識(shí)與它在相關(guān)專業(yè)中的應(yīng)用并不產(chǎn)生矛盾.

這樣的研究性學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到“研究”并不神秘.它不僅使學(xué)生增長了知識(shí)，而且增強(qiáng)了學(xué)生自我學(xué)習(xí)的信心和自我探究的勇氣，增強(qiáng)了搜集、整理、運(yùn)用資料，完成課題研究的能力，也提高了學(xué)生的實(shí)踐能力.例如，某學(xué)生家有一臺(tái)用了五六年的雙桶洗衣機(jī).開機(jī)后，洗衣桶中波輪旋轉(zhuǎn)很慢，失去了洗衣功能.這次“研究性學(xué)習(xí)”活動(dòng)給了他啟發(fā)，他推測洗衣機(jī)的問題就在皮帶傳動(dòng)上.通過觀察洗衣機(jī)底部的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)果真是一根皮帶松了，當(dāng)換上相同型號(hào)的皮帶后，洗衣功能完全恢復(fù).

3 聯(lián)系課內(nèi)外習(xí)題尋找課題并加以研究

物理知識(shí)及研究的方法在新能源、新技術(shù)的開發(fā)，在生活、生產(chǎn)的許多領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用.因此，從學(xué)生熟悉的生活、生產(chǎn)實(shí)例入手，可以設(shè)計(jì)出許多研究課題.在教學(xué)過程中，經(jīng)常遇到貼近生活實(shí)際的習(xí)題，從這些習(xí)題入手，也能設(shè)計(jì)出研究性學(xué)習(xí)課題.參與這樣的課題研究容易激發(fā)學(xué)生的探究興趣，也有利于將研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)融入物理教學(xué)中.

例如，風(fēng)能作為一種清潔的能源，對(duì)環(huán)境的破壞小，可再生，將成為人類未來大規(guī)模應(yīng)用的能源之一.假設(shè)黃海沿岸灘涂地區(qū)平均風(fēng)速是6.0 m/s，已知空氣密度是1.2 kg/m3.此地有一風(fēng)車，它的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為20 m的圓面，假設(shè)這個(gè)風(fēng)車能將此圓面內(nèi)10 %的氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?問：

(1)在圓面內(nèi)每秒鐘沖擊風(fēng)車葉片的氣流的動(dòng)能是多少？

(2)此風(fēng)車平均每秒鐘內(nèi)發(fā)出的電能是多少?

在分析解答完這道習(xí)題后，教師發(fā)動(dòng)學(xué)生展開關(guān)于“風(fēng)力發(fā)電”的討論，每組設(shè)計(jì)出一個(gè)“研究性學(xué)習(xí)”課題.在熱烈討論之后，學(xué)生提出如下課題：

(1)風(fēng)力發(fā)電的成本及收益研究;

(2)風(fēng)力發(fā)電機(jī)抵御自然災(zāi)害的能力及使用壽命研究;

(3)風(fēng)力發(fā)電與火力發(fā)電之優(yōu)劣比較;

(4)風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀及前景分析.

有些學(xué)生家附近有許多先進(jìn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī).耳濡目染，自然而然對(duì)這些產(chǎn)生了濃厚的興趣，激發(fā)了探究熱情.學(xué)生了解相關(guān)知識(shí)，搜集相關(guān)數(shù)據(jù)、資料也比較容易.課題的研究也具有實(shí)用性、可行性和開放性.

研究性學(xué)習(xí)給學(xué)生提供了一個(gè)自我學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的平臺(tái)，是一種現(xiàn)實(shí)而有效的教學(xué)方式，是一種實(shí)踐性較強(qiáng)的教育教學(xué)活動(dòng).當(dāng)然，我們所說的“研究”是最基本的研究；形式上是研究，實(shí)質(zhì)上是學(xué)習(xí)，一種綜合性學(xué)習(xí).學(xué)習(xí)的時(shí)間在課內(nèi)或課外，學(xué)習(xí)的內(nèi)容可能是一個(gè)較大的課題，也可能是一個(gè)小的方面.這種教學(xué)方式在我們的教學(xué)活動(dòng)中用得還不普遍，師生雙方還要不斷提高自身素質(zhì)，逐步適應(yīng)以致喜歡采用這種教學(xué)方式.要把研究性學(xué)習(xí)融入課堂教學(xué)中，把知識(shí)、技能、方法、情感及創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力的培養(yǎng)融入課堂教學(xué)中.

參考文獻(xiàn)

1 王燦明 .新課程學(xué)習(xí)方式的革命 .上海：上海教育出版社,2004.81

2 孫大俊 .機(jī)械基礎(chǔ)(第四版).北京： 中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2007.16