╲〞促进自主探究高中物理开展课题研究的实践与探索研究

“促进自主探究高中物理开展课题研究的实践与探索研究”课题研究报告三明一中罗 翀 2006.12 促进自主探究高中物理开展课题研究的实践与探索研究课题是由三明一中物理教研组和学校的生物、化学学科的有关老师精心组织，于2003年11月向三明市教育科学研究所和三明市教育学会提出申请，经过三明市教科所和市教育学会的认真评审，于2004年4月被正式确认立项（课题编号：ZDJYKT041005），成为三明市普通教育科学研究2004年市级重点课题之一，课题研究时间是两年（2004年9月1日至2006年8月31日）。两年多来，在三明市教科所、市教育学会和有关专家的指导和关心下，我们课题组全体成员共同努力，开展了扎实有效的研究，取得了丰硕成果。现从以下十个大方面向领导和专家做一个汇报。一、课题研究的背景（一）.问题的提出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。基于这种背景，我们提出“促进自主探究高中物理开展课题研究的实践与探索研究”这一课题。（二）.国内外研究现状国外对本课题的研究，在教与学两个方面有了新的认识，强调教师参与课程发展和构建主义的学习模式。有研究表明，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。国内如上海等地在开发中小学课题研究课程的实践中取得了相当丰富的经验，编制了研究性学习指导手册、研究性学习综合主题等书籍，形成了一些开发和实施课题研究的课程案例和开发模式。二、课题研究的意义和创新之处（一）. 意义价值我们知道，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、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。（二）创新程度本课题研究的主要目标在于探索高中物理开展课题研究活动的开放性与序列化统一，构建最大化实现课题研究活动与物理学科个性化教学方法优势互补的理论框架及操作策略，最终使学生学会主动学习，培养学生的创新精神和实践能力。第一，选题新。从理论与实践的结合上对开展课题研究与传统教育环境下的高中物理教学方法的整合进行研究。第二，视角新。运用多学科理论（课程学、教材学、教学论、教育传播学、教育心理学、教育哲学和教育技术学等）以及现代系统科学，以“优势互补”（交互、对接、整合 、传承、张扬）为目标定位，并由此进行理论研究与实践探索。第三，内容新。本研究涉及现代教学理论与方法研究、综合实践活动课程研究中的众多领域，具有基础性、时代性和现代化等诸多显著特征。三、课题研究的理论架构（一）课题的相关概念界定1.“促进自主探究”本课题中的“促进自主探究”指的是着力通过改革传统的“接受理解巩固解题”教学模式，构建“参与体验内化外延”的新型教学模式。它的研究，将有利于转变学生被动学习的现状，提升学生的科学素养。2.“探究性学习”对于探究式学习的概念，目前引用较多的是美国国家科学教育标准中的定义：“科学探究指的是科学家们用来研究自然界并根据研究所获得的事实证据作出解释的各种方式。科学探究也指的是学生构建知识、形成科学观念、领悟科学研究方法的各种活动。” 探究式学习是指学生围绕一定的问题、文本或材料，在教师指导帮助和支持下，运用科学探究的方法自主寻找或自主构建答案、意义、理解或信息的活动和过程。探究式教学目的在于培养学生的创新精神和实践能力，因而知识与能力的获得主要不是依靠教师进行强制性灌输与培养，而是在教师的指导下由学生主动探索、主动思考、亲身体验出来的。探究式教学实质上是将科学领域的探究引人课堂，使学生通过类似科学家的探究过程（即学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家研究自然界所用的方法而进行的各种活动，包括观察、测量、制作、提出假设、进行实验、提出模型和交流），理解科学概念和科学探究的本质，并培养科学探究能力的一种特殊的教学方法。与以灌输、记诵、被动接受为特征的传统教学模式相比，探究式教学在教师现、学生观、学习现和评价观上均体现了独特的见解和主张，具有新颖而丰富的内涵。探究式教学使学生由被动接受知识变为主动去获取知识，培养学生的观察能力、动手能力和创新能力，让学生学会发现问题，解决问题。在解决问题的过程中培养学生学习的兴趣，全面提高学生分析问题、解决问题的能力。3.“物理课题研究活动”“物理课题研究活动”是指在物理教学中尝试以学科渗透为发展方向的专题研究，以课内课外结合的形式，让学生借助现代信息技术，收集整理资料，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、分析和解决问题的能力以及团结协作能力等的重要环节。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。4.“教学模式”美国乔以斯（B.Joyce）和威尔（M.Weil）在1972年出版的“Models of Teaching”(教学模式)一书中把教学模式定义为“一种可以用来设置课程、设计教学材料、指导课堂或其它场合教学的计划或范型”。按照这种定义，教学模式的内涵是指导课堂教学或是其它场合教学的一种计划或范型(即有一定代表性、能起示范作用的教学方法与教学程式)。目前一般认为教学模式，是在一定教学思想、教育理论的指导下，教学活动诸要素依据一定教学目标、教学内容及学生认知特点，所形成的一种稳定而又简约化的教学结构。也就是按照什么样的教育思想、理论来组织教学活动进程，它是教育思想、教学理论、学习理论的集中体现。传统接受式教学模式，以教师为中心，由教师通过讲授、板书及教学媒体的辅助，把教学内容传递给学生或者灌输给学生。教师是整个教学过程的主宰，学生则处于被动接受老师灌输知识的地位。在这样一种结构下，教师是主动的施教者，学生是被动的外部刺激接受者即灌输对象，媒体是辅助老师向学生灌输的工具，教材则是灌输的内容。而基于高中学生开展物理课题研究与高中物理学科教学加以整合发展起来的高中物理自主探究式教学模式，强调学生获取知识的过程，使学生从被动接受知识的地位向主动探求知识的地位转化，在探究规律的过程中培养获取和处理信息的基本科学方法和思维模式。其目的不仅仅是验证科学规律，培养实验技能，更重要的是使学生在学习过程中逐步形成科学探究能力。（二）课题的理论依据1.创新教育理论江泽民同志指出：“面对世界科技飞速发展的挑战，我们必须把增强民族创新精神提到关系中华民族兴衰存亡的高度来认识”。教育在培育创新精神和培养创造型人才方面肩负着特殊的使命。创新意识则要通过长期的、坚持不懈的人生观与价值观的教育才能培养。2.认知心理学中的建构主义学习理论该理论源于瑞士认知心理学家皮亚杰提出的儿童认知发展学说。建构主义学习理论强调以学生为中心，要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者。建构主义的教学理论则要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构知识意义的帮助者、促进者，课堂教学的组织者、指导者；要求教师应在教学过程中采用全新的教育思想与教学结构、全新的教学方法和全新的教学设计，彻底摒弃以教师为中心、强调知识传授、把学生当作知识灌输对象的传统教育思想与教学结构。建构主义“学习环境”理论认为：学习者的知识是在一定情境下，借助于他人的帮助，如人与人之间的协作、交流、利用必要的信息等等，通过意义的建构而获得的。理想的学习环境应当包括情境、协作、交流和意义建构四个部分。情境：学习环境中的情境必须有利于学习者对所学内容的意义建构。在教学设计中，创设有利于学习者建构意义的情境是最重要的环节或方面。协作：应该贯穿于整个学习活动过程中。教师与学生之间，学生与学生之间的协作，对学习资料的收集与分析、假设的提出与验证、学习进程的自我反馈和学习结果的评价以及意义的最终建构都有十分重要的作用。交流：是协作过程中最基本的方式或环节。比如学习小组成员之间必须通过交流来商讨如何完成规定的学习任务达到意义建构的目标，怎样更多的获得教师或他人的指导和帮助等等。其实，协作学习的过程就是交流的过程，在这个过程中，每个学习者的想法都为整个学习群体所共享。交流对于推进每个学习者的学习进程，是至关重要的手段。意义建构：是教学过程的最终目标。其建构的意义是指事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。在学习过程中帮助学生建构意义就是要帮助学生对当前学习的内容所反映事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间的内在联系达到较深刻的理解。3.探究学习理论最早提出在学校科学教育中要用探究方法的是美国教育家杜威，他认为科学教育不仅仅是要让学生学习大量的知识，更重要的是要学习科学研究的过程或方法。探究是人类认识世界的一种最基本的方式，人类正是在对求知领域的不断探索中获得发展的。探究式教学符合学生的心理特点，可以满足学生的发现、研究、探索心理需求，能够激发学生学习的兴趣和求知欲。探究式教学符合学生的认知特点，学生对客观现实的认识来自于对外界尝试探索性的活动，而教学中学生用自己的方式探究新知，对他们来说是最好的方法，教师在学生的探究过程中给予适当点拨、引导则符合学生的认知特点和规律。探究式教学符合成就动机理论，能激发学生学习动机，使学生体验到成就的满功感。学生在课堂上能够不断地发现问题，并积极地解决问题，通过对问题的解决获得成功感、满足感，进而产生探究新问题、解决新问题的欲望。探究式教学符合现代教学论，利于学生的主体性发展。学生只有在努力探索新知，解决问题的过程中才能充分发挥其学习的自主性、主动性、创造性，有利于学生的创新意识和实践能力的培养。4.主体教育理论学生作为发展的主体，是具体的、活生生的、有丰富个性的，是具有主观能动性的。苏霍姆林斯基说：“人生的真谛，在于认识自己，而且是正确地认识自己，自我教育正是从这里开始的。”在我国，从二十世纪80年代开始，教育过程中的主体性原则逐步上升为教育的基本原则。主体性发展已成为当今教育改革、教学实验的指导思想。而以强调主体性、创造性、实践性为特征的探究性学习正是实施主体教育的重要途径。5.多元智能理论该理论强调应针对教学内容以及学生智能结构、学习兴趣的不同特点，来选择和创造多种多样适宜的、能够促进每个学生全面发展的教育方法与手段，“对症下药”，因材施教，以满足不同智力特点、学习类型和发展方向的学生。上述理论是课题组从事本课题研究的理论依据，是课题设计的指导思想。四、课题研究的目标和内容（一）课题研究目标：根据本校的实际情况，发掘资源，选择设计好学生进行课题研究的内容，形成序列，使课题研究的开放性与序列化统一。结合课题研究的具体情况，探索课题研究活动的指导策略和构建评价学生课题研究的模式，最终使学生学会主动学习，培养学生的创新精神和实践能力，以促进我校物理教学质量的提高。（二）课题研究的主要内容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：兴趣相近者特长互补合作小组规模适中组织协调有合力允许人员变动。（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：.既重视结果更重视过程的原则。.管理性评价与激励性评价相结合的原则。.体现学生个性特点个性化的原则。.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。五、课题研究的重点和难点（一）.课题研究的重点是：重点解决如何应用以课题研究为载体让学生通过探究性学习获得基本知识、培养探究的技能、体验探究的方法、发展探究的能力；培养学生形成良好的科学态度、科学精神与价值观；加深对科学本质以及科学、技术与社会的理解，树立对自然和社会的高度责任感及对社会的可持续发展的认识等等。（二）.课题研究的难点是：（1）学生课题研究内容的需要性、创造性、科学性和可行性。（2）指导策略的针对性、有效性。（3）评价模式的激励性。六、课题研究的设计分析本课题研究的设计策略：整体策划-分步实施-阶段侧重-专题突破。（一）.课题研究的假设如果充分发挥物理教师开展教育科研的积极性和主观能动性，使其树立现代教育观念，灵活地开展课题研究整合于物理教学，就能够创造出高效的教育教学模式，全面优化教学过程，促进教学质量的提升。同时，能够加速物理教师队伍的建设，并能促进学生的发展。 （二）. 课题研究前问卷调查的部分结果分析在课题研究开展前，我们编了一套关于“促进自主探究-高中物理开展课题研究”的学生问卷调查，选择了高一120人和高二60人进行调查，现将部分调查结果分析如下：1.学生课后学习物理的方式极为单一（图表一）无论高一还是高二学生，绝大部分以“A.看看课本，做作业”为课后学习物理的方式，而“B.做一些小实验、小制作”或“C上网搜索有关知识”则相当少。 图表一2.老师组织科学探究活动的频度很低（图表二）如图表二，无论高一还是高二学生，有一大半的学生选“B”选项，认为老师偶尔组织科学探究活动，说明科学探究的教学理念在一线老师中还非常缺乏。图表二3.大部分学生喜爱课题探究课（图表三）进入高中以来，给学生留下印象最深刻的物理课是课题探究课，如图表三，选“B. 课题探究课”的高一学生是91人，高二学生是40人，这个人数所占比例还是比较高的。图表三（三）.课题研究的变量分析1.被试的选择原则上此项课题在全校三个年级展开，因此，全体学生都是此项实验的被试。但实际操作时要根据具体情况只把部分学生作为被试。2.课题的自变量本课题的自变量有两个：（1）教育教学思想的先进性：组织课题组全体老师定期学习、阅读教育教学和课题研究的理论书籍，通过学习和交流研讨，树立现代教育观念，掌握基本的现代教育理论；用现代教育理论指导教育教学，并把现代教育观念与理论转化为教师的教育教学行为。（2）探究课题选择的科学性：并不是所有的物理课都适合学生进行科学探究，应当遵循高中物理教学中实施探究性学习的规律和原则，精选适合的课题，进行科学设计。3.课题的因变量本课题的因变量有三个：（1）教师素质。主要观测课堂教学过程所体现的业务能力和科研成果；（2）学生素质。主要观测学生进行课题研究的能力和素质的全面性。（3）课堂教学效率。或者缩短课堂教学时间，或者在同样时间内完成更多的教学任务。4.无关变量及其控制本课题的无关变量，主要是教育教学时间和学生的作业量。控制办法是不允许个别班级借开展课题探究之名加班加点上课和增加学生的作业量。七、课题研究的过程、原则和方法（一）. 课题研究的过程主要分为以下三个阶段1.准备阶段：（2003.6-2004.11）（1）建立教师课题组。合理分工，组织理论学习，制定科学合理的实验设计方案。（2）组建学生课题研究小组。计划选取7个教学班，高一、高二各3个班，高三1个班，在学生自愿报名的基础上每个班选取510名具有一定创新意识和物理思想的学生开展物理课题研究实验。2.实验阶段：（2004.11-2006.12）（1）各课题小组按计划全面实施，收集整理研究过程中的资料信息。（2）定期组织课题组成员进行研讨活动，做好小结，调整下阶段的研究措施。（3）写好课题中期报告和各种具体问题研究论文。（4）学生撰写物理课题研究的小论文或制作一些小制作。3.结题总结阶段：（2006.12-2007.3）（1）汇集并分类整理各种实验资料。（2）撰写课题结题报告。（3）邀请专家对课题进行鉴定，做好课题研究成果的推广工作。（二）.课题研究的原则1.学科性原则。本课题研究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。本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）.课题研究的方法1.实验研究法教育研究中的实验研究，至少有一个变量，即实验变量，它是由研究者人为地改变的，以便确定对变化的影响，实验的变量是什么以及它的变化范围有多大，是研究者选择的。在一项实验中实验变量可能不止一个，并且，为了使已经完成的研究被认为是一个真实验，实验的参与者在实验处理中应是随机指定的。本课题以我校高中学生为研究对象，先进行实验设计（要有实验假设），对实验过程进行控制，收集有关信息和数据，对实验资料进行统计分析，总结提炼，形成实验结果，以验证假设。2.行动研究法国际教育百科全书中把行动研究定义为：行动研究是由社会情境教育情境的参与者，为提高所从事的社会或教育实践的理性认识，为加深对实践活动及其依赖的背景的理解所进行的反思研究。大量的行动研究都是准实验研究。按照研究的侧重点分类，行动研究可归纳为以下三种类型：1）行动者用科学的方法对自己的行动进行的研究。2）行动者为解决自己实践中的问题而进行的研究。3）行动者对自己的实践进行批判性反思。由于参与研究的成员成分不同，行动研究可有以下三种模式：1）合作模式-研究的问题是由专家和合作者协商提出研究结果的评价标准和方法。2）支持模式-行动者自己提出研究问题，决定行动方案，专家作为咨询者帮助实际工作者形成理论假设，计划行动以及评价行动的过程和结果。3）独立模式-实际工作者摆脱传统的研究理论和实践规范的限制，对自己的研究进行批判性的思考，并且采取相应的行动对现实进行改造。行动研究的具体步骤是：1）陈述所关注的问题；2）规划问题的解决方案；3）寻求可能的合作对象；4）采取行动实施方案；5）反馈与评价；6）发表与呈现教师专业成长的行动研究证据。例如从实际物理教学需要出发确立研究课题，在实际教学过程中进行研究，使研究成果能够为本学科的教师理解、掌握和应用，从而达到解决实际问题，提高教育教学质量的目的。3.调查研究法调查研究的变量是现有自然情境中的变量，有些调查只局限于现状，有些则试图确定变量之间发生的关系和影响。在教育研究中，很多研究工作都可以置于调查的名下，调查研究涉及教育变量中的事件、分布和关系。和实验研究不同，调查研究中没有变量是人为的，研究者不能干扰学生或影响他们的态度或其他变量。在教育研究中，许多研究都可以使用调查研究的方法，例如通过研讨活动，整理本课题实验教师对实验内容的操作和研究情况，以问卷、访谈、观察的形式了解学生进行课题研究的能力水平和困难，得出调查结论，改进指导策略。4.个案研究法个案研究可贯穿在其它的研究类型中，个案研究是对单一个人的仔细考察。个案研究通常与质的研究相联系，但也不限于质的研究，准实验研究中的单一被试研究就是个案研究。在教育研究中，许多类别的研究都可以将个案研究方法作为整个研究的部分，例如课堂探究性实验教学实践模式、基于网络环境下的教学模式、学生研究性学习与课程整合方法等方面的研究，都可以甚至必须借助个案研究，以使研究更加具有说服力。5.历史研究法学习与本课题有关的教育理论，借鉴原有我校开展的研究性学习课程和选修课程的经验以及同类课题的成功经验。兼用其他的研究方法：教育实验法、理论综合法、模式研究法、文献研究法等。八、课题研究的成果（一）理论成果1开发了高中物理课题研究的内容（1）物理课题研究内容开发的思路.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。.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。.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）课题研究内容的特点.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。 .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。 .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，我们的学校教育应该为学生做这方面的准备。.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。这些也是跨学科的课题。 2. 明确了学生应如何设计有价值的课题研究问题（1）要明确课题问题学生可以发现很多课题问题，但这些问题有时可能是模糊不清的，需要我们对学生进一步加以明确。明确课题问题可以从以下几个方面去考虑：） 问题本身是否明确？） 提出的课题问题是否具有价值？） 要解决这些课题问题将会遇到哪些问题，将会受到哪些限制？.课题问题本身是否明确一个课题问题是否明确可以从以下几个方面去判断：问题表达是否明确、问题产生原因是否明确、提出问题的目的是否明确。例：分析下面几个问题，看它们是否明确？1）能否设计一个能回收天空中常常出现的不明飞行物的产品？常常出现吗？不见得不明飞行物是什么？设计的对象不明确2）怎样才能将冬天下的雪都有效地利用起来？利用在哪些方面？全部都利用？问题太大。目的不明确.提出的课题问题是否有价值 1) 所提出的问题是否遵循了基本的科学原理？例：能否制造出一个不用能源就能工作的仪器？（永动机）2) 迄今为止，能否确认该问题尚未得到充分的解决？例：如何更加有效地利用太阳能？3) 在你调查范围里，该问题是否具有普遍意义？在更广的范围内，这个问题是否有意义？例：能否去火星上种果树？4）现有的技术能否解决这个问题？技术发展以后呢？例：能否下雨天不带伞但也不会淋湿身体？5）解决该问题所需的投入是多少？投入与产出的比是否理想？例：能不能把水“变成”油？上面是通过主观的判断问题是否有价值，但不一定准确。因此还需要借助于一些研究手段进行辅助分析（信息收集、调查分析等）。样例：调查问卷表同学、老师，您好！我们是高一（）班的学生，我们正计划设计一种供小朋友用的小板凳，希望能就您对板凳的要求和看法进行调查。以下列出各题，请您在认可的答案前的方框中打“”谢谢您的合作！高一（）班学生板凳设计组年月日、 板凳的高度20cm左右30cm左右40左右、 凳面的大小、 板凳的颜色红蓝绿其他_、 结构（图）（图）、 能承受的成本价格10元以内1020元2030元304040元以上、 其他特殊要求：.明确解决课题问题的限制条件【案例1】：探究：中国为什么不造航空母舰 （事先布置让学生去查阅航空母舰的相关资料）材料防分析专家注意到，中国仍然没有拥有航空母舰并不是因为缺少资金、技术和工业能力。有一种分析认为建造航空母舰后还需要打造一支由补给和防卫舰只组成、对旗舰进行支持的航空母舰战斗群，这样整个航空母舰工程会变得很复杂。另一种分析称，中国之所以现在没有建造航空母舰是因为其在C4ISR(指挥和控制、通信、计算机、情报、监视和侦察)环境下协调舰队的能力水平仍处在发展的初级阶段。 综合所有这些因素，拥有航空母舰的复杂性已经超出了它所能带来的好处，但是中国目前的打算还不明朗。多数分析人士认为，中国会通过研究别国的设计方案来建造自己的航空母舰。美国的尼米兹级航空母舰从研发（170亿）到舰载机以及最后航母的配备（护卫舰驱逐舰护航）等等 总共是500亿美元 你们以为什么30亿人民币就可以造航母痴人说梦。中国两艘中华神盾就是18亿美元和人民币150亿以上，主要航母的建造还是经济的考虑，在海空军各种类（兵种 武器种类）都需要发展，需要大量投入的今天，如果弄一个航母，形成一个所谓的远洋作战能力，其实是令中国海军在5年之内，除了航母，别的任何作为都不能有，就是这样 造出的航母也不是什么先进的东西，恐怕要落后现有水平10年以上，没有一个国家会做这种费力不讨好的事情。分析1. 资金并不缺（可行）2. 设备具备（我国已经制造出世界十万吨级的油轮）（可行）3. 技术具备（我国已经制造出世界十万吨级的油轮）（可行）4. 对社会经济的影响会造成经济紧缺（不可行）5. 对国际形势有重要的影响加重“中国威胁论”，不利于与周边国家的和平外交政策（不可行）6. 还需要打造一支由补给和防卫舰只组成、对旗舰进行支持的航空母舰战斗群，这样整个航空母舰工程会变得很复杂。（不可行）7. 中国之所以现在没有建造航空母舰是因为其在C4ISR(指挥和控制、通信、计算机、情报、监视和侦察)环境下协调舰队的能力水平仍处在发展的初级阶段。（不可行）综合所有这些因素，拥有航空母舰的复杂性已经超出了它所能带来的好处，但是中国目前的打算还不明朗。多数分析人士认为，中国会通过研究别国的设计方案来建造自己的航空母舰。我们从这个案例中可以发现，对于这样的一个问题，会有许多的限制，我们可分为以下两个方面：1）设计对象的特点和问题解决的标准 设计对象的功能、大小、安全、外观、耐用性等 成本、环境2）设计者的技术能力和条件 主观条件：知识和技能 客观条件：材料、资料、仪器设备及时间等限制的内容原 因不能太大使用者的空间材料的选择成本限制结构要合理书籍种类多【案例2】：设计一个家庭书架 1）从设计对象角度看：应受到哪些方面的限制？（见右边表格）2）从设计者角度看：思考：根据自己的实际情况，分析自己进行技术设计的有利条件和不利条件。有利条件：_。不利条件：_。可能的答案：有利条件：已有初步的分析、设计的能力；资料丰富不利条件：缺乏专业技术；无实践经验；经费；时间（2）设定课题设计的一般要求明确课题问题后，根据问题的价值和条件限制，可以设定对课题设计的一般要求：根据设计的标准设计对象的功能、外观、材料、安全、耐用、精细度等方面的要求根据设计的限制设计对象、时间、成本、环境、人员、技术、经费、对社会经济的影响（蒸汽机的发明）、对国际形势的影响（航空母舰的制造）【案例3】：提出对台灯问题的一般要求1)功能：具有基本的照明功能，同时有适当的辅助功能。2)技术指标：亮度300lx，不反光，不眩目，绝缘度1M。3)外观要求：美观，具有一定的装饰效果。4)耐用性：结构稳固，经久耐用。5)成本要求：20元以内。请学生分析，上面的要求是否合理，是否可行。以上要求基本合理，但有些不足之处：美观，具有一定的装饰效果以学生的技术水平和动手操作能力似乎难以实现。若要求结构稳固，经久耐用那么成本是否足够呢？有待验证。3探索了高中物理课题研究的教学模式在高级中学进行课题研究，这是我国高中物理课程的一项重大改革。本课题中的“促进自主探究”指的是着力通过改革传统的“接受理解巩固解题”教学模式，构建“参与体验内化外延”的新型教学模式。“课题研究”是指学生在教师的指导下，以类似科学研究的方式去获取知识和应用知识的研究性学习方式。课题研究的目的就是以受教育的学生为主体，全面培养综合运用所学的知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解次问题的能力、语言文字表达以及团结协作的能力。这项活动还有利于培养学生独立思考的习惯，激发学生创新意识，训练学生参与实践能力。按照研究的目的，将客观事物的原型抽象为认识论上的模式；通过模式的研究，获得客观事物原型的更本质、更深刻的认识。现代科学方法论中，模式方法是一种重要的研究方法。用模式方法分析问题、简化问题，便于较好地解决问题。因此，创建高中物理“课题研究”的教学模式，意义重大。（1）课题研究的“二、三、三”教学模式如何探索高中物理课题研究的教学模式，以便在高中物理教学中有效地实施课题研究。有没有成功的经验可以借鉴呢？我们认为，目前国内开展的自主探究式的STS教育与课题研究是密切相关的。STS教育是指联系科学、技术、社会的教育，是开放式的教育。目前已被人们广泛地理解，是实施素质教育的有效举措。这一教育理论的基本观点是重视科学知识在社会生产和生活中的应用，强调基本理论的实用性和社会价值，强调教学内容要现代化、社会化，注重学生从实际问题出发进行学习。课题研究就是STS教育的深入和具体化。我省从1984年开始，在全省组织开展了物理“导控探索式”教学法的STS教育专题研究，至今已积累了丰富的实践经验，并在实践的基础上，对如何在物理教学中结合进行自主探究式的STS教育，总结出了我省的五种“导控探索式”教学法的教学模式。这为我们探索高中物理课题研究的教学模式提供了宝贵的经验，在此基础上，我们找到了适合高中物理课题研究的“二、三、三”教学模式，其要点是：两个计划。即包含中学物理教学大纲规定的教学计划和高中物理课题研究实施计划。 三种题型。即实验、调查、制作三种课题形式。实验主要指探究性物理实验，调查包括新科技问题的学习报告、社会调查、扩展性学习等，制作主要指科技制作、小发明。三个步骤。即选题、做题、结题。用“二、三、三”教学模式来指导我校2004-2005学年的高一、高二和高三物理课题研究，收到了良好的效果。（2）学生开展物理课题研究的实施流程图为如下图表所示：信息、资料的收集，实验仪器等的使用教师指导、帮助学生解决困难教师指导与学生自我评价教师和听讲的学生共同评价形成课题意识课题设定制定研究方案成果交流与评估归纳、总结研究成果从日常生活中体验到从各种信息网中收集到从课本、老师那里得到教师可提出研究方案的样例实践与研究学生对课题研究过程的回顾从与校内外同学交流得到图表下面以我校2004届高一（1）班为例，介绍用“二、三、三”教学模式来指导我校2004届高一物理课题研究的教学实践过程。制定课题研究实施计划制定课题研究实施计划，规定课题研究活动时间、活动内容及最终成果形式，有利于课题研究顺利实施。按照高中物理新大纲教材要求，我们采用课内课外结合的形式进行（课外约10周、课内8课时）。课题研究实施计划如下： 1）活动时间：10月10日12月12日。2）活动内容：探索性物理实验、科技制作、新科技问题的学习报告、社会调查、扩展性学习等。3）最终成果形式：科技小论文、科学报告、小制作、课件、图片等。.按3个步骤实施课题研究1）选题拟定、申报课题（2课时）新大纲给出了17个课题研究示例，我们根据学生的知识水平和实践能力，又给出部分参考课题，主要分实验、调查、制作三部分。并用1课时时间简要讲解各个课题的研究要点。学生每25人一组，组成课题小组，然后参照参考课题，结合老师的讲解，并依据自己的兴趣和优势，拟定出适合自己的最佳课题（不受参考课题限制）。各课题小组选定课题后，每组推选一名课题负责人，并利用1课时时间填写课题申报表，即开题报告，进行课题申报。对申报的课题，课题评审组、指导教师与小组成员一起对课题的可行性进行论证。高一（1）班学生人数：58人。参加人数：50人。根据学生课题申报情况，全部学生分为22个课题小组，其中：探索性物理实验17组、新科技问题的学习报告4组、扩展性学习2组、科技小制作1组。如下：测定自行车加速度：5组；有趣的碰撞：3组；测量动物的反应时间：5组；研究弹簧振子的周期和小球质量的关系：4组；从电冰箱到臭氧层：2组；刹车防