石桂兵

(江蘇廣播電視大學如東學院 江蘇 南通 226400)

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

研究性學習以學生的自主性、探索性學習為基礎(chǔ)；把它用在物理教學中，有其適切性和可行性.研究性學習活動的開展，有助于學生在獲取基礎(chǔ)知識、基本技能的過程中，學會學習，學會思考，學會研究，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》強調(diào)教育要以育人為本，要改革創(chuàng)新.因此，我們在教學過程中應(yīng)與學生積極互動，共同發(fā)展，引導學生質(zhì)疑、調(diào)查、探究，推行研究性學習.

1 為物理教學中進行研究性學習活動創(chuàng)造條件

我們面對的學生思維能力、科學探究能力并不強，而且有接受性學習的習慣；教師也對傳統(tǒng)的教學模式駕輕就熟，而在教學中開展研究性學習，教師難以駕馭.但教學的目標是促進學生全面發(fā)展，因而，教師應(yīng)該優(yōu)化教學過程，提高教學的有效性，付出更多的時間和精力，在教學過程中實施研究性學習的教學模式.為此，應(yīng)做好以下幾方面的準備.

1.1 精心選擇研究課題

在學習、生活和社會實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)容要具有科學性、實用性、可行性，有利于學生學好相關(guān)專業(yè)課程，提高綜合職業(yè)能力.

1.2 指導制定研究方案

一個好的方案是實現(xiàn)研究目標的前提.制定方案就是在教師的指導下對已經(jīng)掌握的背景資料進行探討分析，確定研究目標，擬定研究的方法和步驟，安排研究進程的過程.對需要實驗驗證的課題，教師可以幫助學生確定實驗方案，準備實驗器材，指導研究方法.對其他研究課題，則主要是指導學生怎樣查找、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)合適評價平臺

新的物理課程標準從培養(yǎng)人的全面發(fā)展的角度提出了新的評價理念和要求；可以把它理解為重過程、重體驗、重態(tài)度、重發(fā)展.因此我們應(yīng)轉(zhuǎn)變評價觀念，采用多樣化的評價方式，如建立學生學習檔案及項目調(diào)查、活動觀察、實踐操作等方面的記錄與測評.

2 從課堂教學中尋找課題并加以研究

研究意識應(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、實驗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)課的教學實際挖掘教材，設(shè)計并研究一些有成效的課題.

案例分析：皮帶傳動中的摩擦力大小的研究

機電專業(yè)的學生在學習“機械基礎(chǔ)”課中的皮帶傳動部分時，有學生提出摩擦型皮帶傳動中，影響摩擦力大小的說法與物理中學到的有關(guān)知識相矛盾.他們認為，根據(jù)已學物理知識，兩物體間摩擦力的大小跟接觸面積的大小無關(guān)，跟物體間的相對運動速度無關(guān)，而皮帶傳動中的摩擦力與這兩個因素都有關(guān).若果真如此，則學生必然對所學知識產(chǎn)生懷疑.對此問題，機電專業(yè)的教師也很少去研究，書上怎么說，就怎么教.但我們應(yīng)該把它弄個水落石出.于是，筆者把“皮帶傳動中的摩擦力大小的研究”作為一個研究性學習的課題，布置全班學生展開研究和討論.無論其對這一觀點是肯定，還是否定，都要利用課余時間通過互聯(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.

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

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

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

(3)公式f=μN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.皮帶傳動裝置正是如此.當皮帶張緊程度不變時，皮帶對皮帶輪單位面積上的壓力不變，這時要求小皮帶輪包角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，皮帶包圍皮帶輪的包角比皮帶上方緊、下方松時大，接觸面積也就大.這種狀態(tài)下，摩擦力較大，傳動效率較高，所以，通常采用這種傳動方式.

(5)當皮帶打滑時，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，所需圓周力增大(P=Fv)，則最大靜摩擦力需增大，否則會打滑；帶速太高，離心力又會使帶對帶輪的正壓力減小，最大靜摩擦力也減小，傳動能力降低.

以上研究性學習活動，使學生對皮帶傳動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，應(yīng)先弄清其類型，再作其他分析.也明確了物理知識與它在相關(guān)專業(yè)中的應(yīng)用并不產(chǎn)生矛盾.

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

3 聯(lián)系課內(nèi)外習題尋找課題并加以研究

物理知識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，從學生熟悉的生活、生產(chǎn)實例入手，可以設(shè)計出許多研究課題.在教學過程中，經(jīng)常遇到貼近生活實際的習題，從這些習題入手，也能設(shè)計出研究性學習課題.參與這樣的課題研究容易激發(fā)學生的探究興趣，也有利于將研究性學習活動融入物理教學中.

例如，風能作為一種清潔的能源，對環(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)平均風速是6.0 m/s，已知空氣密度是1.2 kg/m3.此地有一風車，它的葉片轉(zhuǎn)動時可形成半徑為20 m的圓面，假設(shè)這個風車能將此圓面內(nèi)10 %的氣流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?問：

(1)在圓面內(nèi)每秒鐘沖擊風車葉片的氣流的動能是多少？

(2)此風車平均每秒鐘內(nèi)發(fā)出的電能是多少?

在分析解答完這道習題后，教師發(fā)動學生展開關(guān)于“風力發(fā)電”的討論，每組設(shè)計出一個“研究性學習”課題.在熱烈討論之后，學生提出如下課題：

(1)風力發(fā)電的成本及收益研究;

(2)風力發(fā)電機抵御自然災(zāi)害的能力及使用壽命研究;

(3)風力發(fā)電與火力發(fā)電之優(yōu)劣比較;

(4)風力發(fā)電的現(xiàn)狀及前景分析.

有些學生家附近有許多先進的風力發(fā)電機.耳濡目染，自然而然對這些產(chǎn)生了濃厚的興趣，激發(fā)了探究熱情.學生了解相關(guān)知識，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用性、可行性和開放性.

研究性學習給學生提供了一個自我學習、合作學習、主動建構(gòu)知識的平臺，是一種現(xiàn)實而有效的教學方式，是一種實踐性較強的教育教學活動.當然，我們所說的“研究”是最基本的研究；形式上是研究，實質(zhì)上是學習，一種綜合性學習.學習的時間在課內(nèi)或課外，學習的內(nèi)容可能是一個較大的課題，也可能是一個小的方面.這種教學方式在我們的教學活動中用得還不普遍，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方式.要把研究性學習融入課堂教學中，把知識、技能、方法、情感及創(chuàng)新意識、實踐能力的培養(yǎng)融入課堂教學中.

參考文獻

1 王燦明 .新課程學習方式的革命 .上海：上海教育出版社,2004.81

2 孫大俊 .機械基礎(chǔ)(第四版).北京： 中國勞動社會保障出版社,2007.16