高中物理教学大纲中的课题研究

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1、高中物理教學大綱中的課題硏究張大昌在《全日制普通高級中學物理教學大綱（試驗修訂版）》中，首次提出要在普通高中進行課題硏究，這是我國高中物理課程的一項重大改革。課題硏究的目的是全面培養學生綜合運用所學知識的能力、收集和處理資訊的能力、分析和解決問題的能力、語言文字表達能力以及團結協作的能力。這項活動還有利於培養學生獨立思考的習慣'激發學生的創新意識'訓練學生參與實踐的能力。以下就課題硏究的特點及其教育作用談談一些想法。一•增加了探索性實驗以往的學生實驗,除了某些單純的技能訓練性實驗外，主要有兩大類，一類是

2、驗證性實驗,即在學過相應的知識之後通過實驗進行驗證，例如〃驗證牛頓第二定律〃、〃驗證機械能守恆定律〃……另一類則是知識的應用，例如〃用雙縫干涉測光的波長〃、〃測定電源的電動勢和內阻〃……這兩類實驗的前提都是認爲學生已經掌握所涉及的知識'因此實驗的目的不是探索新的知識。這些實驗對於培養學生獲取新知識的能力，激發他們的創新精神，沒有很大的作用。探索性實驗是爲彌補這些不足而設立的。以〃硏究彈簧振子的週期和小球品質的關係〃爲例。教學大綱並不要求學生學習這個知識點，因此實驗的前提是學生不知道振子的週期和小球品質的

3、定量關係。做這個實驗時'學生在測出若干組資料後列表，在座標紙上描點，作出擬合曲線，用相應的函數表達這條曲線。如果再換其他幾個彈簧做這個實驗，還可以進一步解釋函數式中參數的物理意義按照過去對於驗證性實驗的處理'要先學習這個知識點，實驗前學生已經知道相應曲線的形狀'實驗後假若有的點不在這條曲線上'要分析出現誤差的原因。但是，在這個硏究課題中,學生事先並不知道它的圖像是什麼樣的，只是在看到這些點的分佈和走向之後才意識到它也許能用某個二次函數來近似地表示。在這種想法的鼓舞下，有些學生會嘗試作出T2和m的關係曲線

4、，在這之後就會明確地得到週期與小球品質的定量關係。在驗證性實驗和探索性實驗這兩種不同的作法中，實驗內容可能相似，但是按照兩種不同的思路去設計，學生的心理活動不-•樣，得到的訓練也不一樣。中學階段並不要求學生掌握彈簧振子的週期和小球品質的關係'但是這個實驗所用的方法卻是科學硏究中一-個非常典型的方法，學會這個方法將使學生在今後的工作中受益無窮。大綱安排這個實驗，目的是進行硏究方法的教育，而不是爲了多學一個知識點。〃硏究影響滑動摩擦力的因素〃、〃硏究材料的保溫性能〃也是這樣的課題。二.許多課題沒有惟一正確的

5、答案實踐中的技術問題大多沒有惟一正確的答案，只能從不同的角度、不同的需要權衡利弊進行評價。我們過去的科學技術教育卻把這樣複雜的事情簡單化了：要麼對，要麼錯，沒有選擇。這種教育培養出來的人脫離實際，思想方法絕對化，不能適應社會的需要。大綱修訂稿有意識地選取了一些沒有惟一正確答案的課題，目的是彌補這方面的不足。〃估測壓力鍋內水的溫度〃可以通過測量限壓閥的品質而知鍋內的壓強，進而查表得知水的溫度；但是也可以把熱敏元件貼在鍋外，其外再加保溫層來直接測得'還可以把熱敏元件直接放入水中；還可能有別的辦法。在這些方案

6、中，熱敏元件的耐高溫問題、直接放入水中時鍋的密封問題，等等，都要硏究。不同方案測得的水溫肯定不會完全相同，這就需要討論、評價。這些工作在以往的中學科學教育中從未有過。過去我們認爲科學界沒有定論的內容不應在中學課程中涉及，其實不能一槪而論。讓高中學生接觸-些目前還有不同認識的課題有助於使學•生認識科學的過程，激發探索的熱情，培養創新精神，避免思維的片面化。例如在〃科普報告：從電冰箱到臭氧層〃中可以討論造成臭氧阳破壞的主要原因到底是氟利昂還是噴氣式飛機；在〃科普報告：溫室效應〃中可以分析造成氣溫上升的原因主

7、要是人類的活動還是地球本身的週期性變化這樣兩種學術觀點……實驗性課題中有一些技術問題，學生們的處理方法也肯定不會一致。例如在〃硏究彈簧振子的週期和小球品質的關係〃中，由於課堂演示所用振子的週期太小，阻尼太大，不能用來進行這個實驗。解決這個問題並不難，可以選用較軟的彈簧'並去掉滑動軸。但這時如果水準放置就要解決小球的支撐問題,如果豎直放置則應解決彈簧下垂的補償問題。學生可以想出多種辦法，這些辦法各有特點，需要討論和評價。二.一些課題是跨學科的氟利昂不是一種單純的化學物質，其中有的成份能夠破壞臭氧層'有的不

8、能。無氟冰箱中製冷劑的化學成份是什麼？它有什麼物理性質和化學性質?製冷的機理是什麼？學生們在〃科普報告：從電冰箱到臭氧層〃中可以進行討論。〃調查硏究：灶具的演變〃要求硏究柴灶、煤球爐、蜂窩煤爐、液化氣灶、煤氣灶（天然氣灶）、電爐、電磁灶、微波爐的燃燒原理（加熱原理）和效率，比較燃料的燃燒値。〃用電解法測定元電荷〃要用化學課中學到的知識測量基本物理常量。這些也是跨學科的課題。大綱修訂版中列入了這些課題,希望有助於使學生加強綜合運用所學知識的意