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(guó)優(yōu)秀教師曾說(shuō)：“一場(chǎng)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(guò)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(guó)家中長(zhǎng)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(cè)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(lái)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(shuō)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(wú)關(guān)，跟物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度無(wú)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(wèn)題，機(jī)電專業(yè)的教師也很少去研究，書上怎么說(shuō)，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(wú)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(guò)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(guó)物理學(xué)家?guī)靵鼋?jīng)過(guò)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(wú)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(wú)關(guān).

(3)公式f=μN(yùn)中,摩擦力與接觸面積大小無(wú)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(zhǎng)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(guò)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(wèn)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(zhǎng)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(cè)洗衣機(jī)的問(wèn)題就在皮帶傳動(dòng)上.通過(guò)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(guò)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(lái)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(wèn)：

(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(shuō)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(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2007.16