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在物理教学中开展研究性主题活动，是我国中学物理课程改革的一项重要举措，是对传统的知识传授方式的挑战和变革，符合“以德育为核心，以创新精神与实践能力培养为重点”的素质教育要求。研究性主题活动是学生在教师的指导下，从学习内容和社会生活中发现问题，用类似科学研究的方式，主动探索获取知识，并运用知识解决问题的学习活动。
一、物理研究性主题活动的分类
根据教师所起的作用程度不同，分为定向探究和自由探究。其中，定向探究，是指学生所进行的各种探究活动是在教师的指导和帮助下完成的，由教师给定要学的概念或原理，由学生自己发现它与具体事例的联系的探究；自由探究，是指学生自己提出问题，然后经过各种探究活动独立地解决问题。根据培养学生思维方式的不同，分为归纳探究和演绎探究。其中，归纳探究，是指学生先获得一系列观察资料，然后对它们进行观察分析，形成假设，通过检验形成概念、原理或得出某种概括；演绎探究，是指教师给出概念或原理后，由学生自己探索它们与具体事例的实质性联系的探究。
二、物理研究性主题活动内容
初中物理研究性主题活动的开展方式是多种多样的，按照活动的内容可以分为以下4种类型。
1.以寻找物理规律为主的研究性主题活动
以物理规律为主的研究性主题活动的基本过程是：通过对实验现象的观察，或应用已知规律、理论对某一现象进行逻辑推理，找出一些问题，然后设计实验，采集实验数据，对实验数据进行分析归纳，最终得到规律性的结论。
2.以寻找仪器、生活用品的基本原理为主的研究性主题活动
学生在日常生活中经常会观察到一些有趣的现象或用品并对这些现象或用品的基本原理产生兴趣。学生提出问题后，教师带领学生通过查阅资料、拆装仪器、用品，或是将仪器、用品拿到实验室进行测量，探究其基本原理。
3.以实验和动手制作为主的研究性主题活动
例如创意物理实验大赛，根据物理原理设计一项创意物理实验或游戏，构思新颖，创意突出，反映物理原理。这些实验的内容可以根据所学知识设计制作的，也有些是从各种实践活动中学来的，还有些是移植于课外书。
4.以测量基本物理量为主的研究性主题活动
有些物理量虽然教材中没有给出测量方法，而其测量方法却包含很多重要的物理思想和重要的研究方法。因此，测量基本的物理量可以作为研究性主题活动的一个内容。
三、研究性主题活动的组织实施过程
结合研究性主题活动自身特点，就主题活动设计的组织和实施过程来看，一般应包括选题、资料收集和制定研究方案、开题报告、课题实施、结题等重要环节。
1.选题
选题环节是一个初步明确研究方向、研究目的、研究内容、研究方法和步骤的过程。课题选择准确与否直接影响课题研究效果，选得好，则事半功倍，反之，会事倍功半，甚至劳而无功。课题可由学生自己提出，起始阶段也可以在教师的指导下提出，研究的课题最好是来自于学生的现实生活，对学生自身、家庭、学校以及所在地区具有实际意义，并具有可行性。
2.制定研究方案
课题确定后，要求每个研究小组认真讨论，着手制定具体、可行、有效的研究方案。最终形成的研究方案大致包括课题名称，课题研究主要内容，课题研究可行性分析，本课题拟创新之处，具体实施步骤，课题组成员分工等。
3.开题报告
学生选定课题、拟定研究方案后，需以班为单位组织开题报告。开题报告会由各主题小组选派一位代表向指导教师和全班同学汇报，指导教师和全班同学均可向其提出问题，小组成员均可参与回答问题。指导教师根据全班讨论情况，对研究方案进行评价，或提出研究方案建议和修改意见，明显不合理、难以实现以及没有充分准备的选题不予通过，小组重新讨论修改，准备第二次报告。
4.课题的实施
在这一阶段，根据方案，各成员履行各自职责，通过图书馆活动、上网查询、参觀访问、实地考察、实验操作等多种渠道广泛搜集资料，并做好记录。学生要通过整理、分析所搜集到的资料，不断验证自己对研究问题的假设，并综述资料的观点，提出自己的认识和见解。
在整个研究过程中，指导教师既为研究小组内的成员提供咨询与研究指导，又要负责对整个研究过程的监控，及时对课题研究的偏差进行正确指引。由于这是一项以学生研究活动为中心的问题解决活动，指导教师的监控仅体现在依据各研究小组所制定的方案定期检查研究进展情况，掌握和了解各小组的研究活动情况。
5.结题与答辩
各研究小组在按计划完成课题研究之后，需要写出课题研究报告，详细叙述研究思路、研究过程与研究所取得的成果，指导教师对学生课题研究的成果报告进行初步评审，符合基本要求的准备参加班内答辩，不符合要求的重新修改。
答辩由陈述、展示、提问、回答、评语五个部分组成。在以组为单位的答辩过程中，各研究小组推选一至二名学生为陈述人，在所限定的时间内，向全班和指导教师简要汇报开题通过后方案的实施过程，主要分工情况，取得的主要成果，以及研究过程中的主要收获。学生可以通过研究论文、模型作品、实物成果、主题演讲、小品表演、辩论赛等多种方式展示自己的研究成果，并把成果的分享过程看作发现自我、欣赏他人，提高自身的过程。指导教师和其他同学就有关问题进行提问，可以要求小组成员推选回答人，也可以直接要求某一位组员回答。答辩过程，实际上是总结和反思的过程，大家共同探讨该课题研究成功之处，所存在的问题，以及后续研究所需要努力的方向等。
四、研究性主题活动——“自行车中的物理知识”的实施过程
初三年级的学生已经掌握了一定的物理知识，但随着难度的增加，学生的学习兴趣和热情开始有一定的减少。为了提高学生学习物理的兴趣，并培养学生探究问题的能力，我在我校的初三（6）班和物理学科竞赛辅导小组开展了“自行车中的物理知识”的研究性主题活动。自行车是生活中随处可见的代步工具，其中蕴涵着丰富的物理知识，有关于热的、声的、力的、电的等，并且多数都是初中所学习过的知识。因此，本人认为这是一个不错的题材。希望通过该活动让学生们感到，物理知识不是枯燥的空洞的文字和公式，而是和我们生活密切相关的，由此对学习物理产生一种亲切感和成就感。针对初中生所学知识有限，也由于自己没有正式的申报课题，没有得到更多行政资源的支持，我简化了实施的过程，具体实施过程如下： 第一阶段：提出问题
向全班同学提出“你认为自行车中有那些物理知识？”“你想了解自行车中的那些知识？”以3到5人为一组讨论，将讨论结果收集整理。
第二阶段：确定研究的问题
将第一阶段收集到的观点和疑问，组织和指导学生进行分类归纳、整理，得出以下题目：
1.有益摩擦和有害摩擦。
2.行车中的杠杆。
3.行车中的声、光的知识。
4.行车轮胎对地面压强问题。
5.车胎充多少气合适呢？
6.自行车前后轮受到的摩擦力的方向一样吗？
7.自行车为什么能平衡呢？
8.变速车为什么能够变速呢？
9.行车的昨天、今天和明天。
第三阶段：制定研究计划
让有兴趣的同学参加活动，自由组合成小组，每个小组选定其中的一个课题。通过讨论，制定出探究的计划。计划要写明探究课题、人员、探究方法、时间。探究方法可以以各种形式如：观察、设计实验、社会调查、查阅资料等。
第四阶段：研究活动过程
鼓励学生积极动手、动脑自主的研究，体验成功的愉悦。老师在比较困难的地方给予具体的指导。帮助学生克服怕出错，怕困难情绪，树立克服困难的决心和信心。教师观察每个小组的活动过程，注重成员间的合作交流，注重培养科学的研究方法，对于设计的实验的可行性，数据记录的合理性给予适当的引导。
第五阶段：归纳与总结
将观察讨论的结果、和实验现象、数据、资料进行分析，归纳。并整理成文字、表格或演示文稿的形式。
第六阶段：展示与交流
小组成员能用语言表述实践的过程和结论，在全班同学面前展示和解说探究的内容，接受全班的置疑。
五、学生研究性主题活动报告精选
研究课题1：自行车前后轮的摩擦力方向
提出问题：
在研究自行车中的物理知识时，老师向我们小组提出了一个问题，自行车前后轮的摩擦方向是什么样的？同学们想了一会儿，争先恐后地抢着发表自己的意见，有的同学认为前后轮的摩擦方向都向前，有的同学认为都向后，有的同学认为前后轮的摩擦方向不一致，但说不清具体的理由来。为了解答这个问题，为了让同学们能更好的把物理知识与实际生活结合起来，我们设计了几个实验。
设计实验：
我们先做了一个实验，把自行车推到沙地，设想如果沙向后飞，车轮给地面一个向后的力，根据作用力和反作用力，说明地面给车轮的摩擦力向前，那么应有一个向前的痕迹，如果沙向前飞说明摩擦力向后，那么应有一个向后的痕迹。在实验中，我们先推动前轮，当前轮快速转动时，把车子向下压，发现沙向后飞，我们再推动后轮，当后轮快速转动时，把车子向下压，发现沙都是向后飞，难道前后轮的摩擦力都向前吗？并且前后轮都没有在地面留下向前或向后的痕迹，不能看出前后轮摩擦力的方向，就这个疑问，我们又设计了另一个实验。
我们找到了一份资料，资料提出可用海绵作材料，我们都知道，在桌面上，当海绵向前推时，摩擦力就向后，与台面接触部分的海绵就向后挤。可是海绵的纹路并不明显，于是我们在海绵上用红色和蓝色的笔画上垂直的相间条纹，这样较容易从条纹的倾斜方向看出摩擦力的方向。于是我们先把海绵绑在车的前轮，推动前轮，当海绵随着车轮的转动而转动到正下方时，把车子向下压，发现海绵有挤向后的痕迹，我们再把海绵绑在后轮，再推动自行车，发现海绵也有挤向后的痕迹，顿时我们提出了一个问题“前后轮的摩擦方向都向后吗？”
第一次与第二次的实验结果发生了矛盾，就这个问题我们小组展开了三番四次的讨论，但毫无头绪，于是我们去请教老师，老师看了我们的实验结果，提出了一个问题：自行车真正的行驶过程是怎样的？是有力让两个轮都转动的吗？和推自行车的过程是一样的吗？
改进实验：
在老师的指导下我们设计了另一个实验，先把海绵绑在前轮，把自行车向前推，但海绵与地面接触时，就把车子停下来，发现海绵的条纹向后挤，明显的看到前轮摩擦力有向后的痕迹，再把海绵绑在后轮，踩动脚踏，使车前进，像平常行驶时一样，这次发现海绵的条纹向前挤，明显地说明了后轮的摩擦力是向前的，这次实验证明了前轮的摩擦力是向后的，后轮的摩擦力是向前的。
实验结论：
这时我们产生了更大的疑问：为什么三次实验的结果都不同呢，哪一次才是正确的呢？我们在一起讨论后总结出：因为第一次是先转动自行车轮，再与地面接触，两个车轮都是有动力使它向后转，地面对车轮的摩擦力与转动方向相反，所以向前。
第二次实验是推动自行车，没有力驱动使车轮，当车轮转动与地面接触时，是地面给车轮的摩擦力使车轮向后转动，所以摩擦力都向后。
因此，前两次的实验都不能准确反映自行车行使过程中，地面对车轮的摩擦力。因为自行车是通过踩动脚踏，驱动后轮前进的，前轮是被动的，后轮有向后转的动力，而地面对车轮摩擦力与转动方向相反，所以向前。而前轮，是地面给车轮的摩擦力使车轮向后转动，所以摩擦力都向后。所以后轮的摩擦力是自行车前进的动力，而前轮摩擦力是阻力。
这次的实验让我们的实际生活与物理知识结合起来，使我们了解更多的物理知识，能更好的学习物理，对物理产生更多的兴趣，提高我们的创造能力。
研究课题2：自行车充气量大测试
实验过程和数据记录：
物理自行车研究小组课后在大操场进行物理实验，用时1小时30分钟。
该实验定名为“自行车充气量大测试”，此次测试主要是测试自行车的充气量到达什么程度为佳，以及其有关行驶现象。
测试场地为操场中间，以一条直线为基准，分两段进行实验。第一段是人骑在自行車上行驶控制以某一速度匀速前进，到某一点停止驱动，使自行车以惯性顺溜前进，测出顺溜的长度。 实验情况如下：
行驶长度：15.8米
自行车：20英寸
1.充满气时，自行车以惯性平均每次行使了3.58米。
（单位：米）
次数 1 2 3
距离 3.75 3.8 3.2
2.充气量约为1/2时，自行由于惯性平均行使了2.42米。
（单位：米）
次数 1 2 3
距离 2.4 2.7 2.1
由于在每次的测试中，骑车者速度由人为的控制，并不十分准确，而且平衡掌握得不够，因此，测量数据中存在误差。但兩组数据对比，足以说明问题。
实验结论：
1.两相比较，气压正常比气压不足时，自行车的滑行距离也有所不同。
2.把轮胎的气压提高一些，相当于减轻了车子的重量。
3.轮胎中的气打得足不足，对您的车骑起来轻不轻有很大影响。
分析结论：
轮胎的气压低，骑行时轮胎的变形量大，与地面的接触面增加，它的滚动阻力也就比较大。如果轮胎的气压过低，不仅骑行费力，同时还增加了车把的转向阻力，使车子的转向不灵活。轮胎的变形过大，也会使外胎侧壁加速疲劳，以致很快折裂，急剧地缩短了轮胎的寿命。
那么，是不是充气越多越好呢？回答是否定的。从热学的角度看，当充入气体时轮胎体积膨胀到一定程度时体积不再变化，而继续充气时，车胎内部气体压强增大，会导致爆破。特别是在夏天，不要将自行车放在太阳下，以免气体受热膨胀。这一点每一位骑车人士都必须注意到的。
从力学的角度看，轮胎和地面接触时会发生弹性形变。如果汽车的人越重，或者载重越多，弹性形变越厉害。但是，过大的气压使轮胎失去了弹性，也就其起不到减震的作用。我们知道，充足气的轮胎与地面接触面积小，对地面大压强大，所以在沙石路上行驶时，容易陷入泥土中，增加前进的阻力，而碰到较大的石块，又会使车子弹起，把前进的能量变成了弹跳和震动，因此，在沙石路面上行驶时，适当地降低气压，会使您在沙石路面上不受颠覆之苦，也减少了行进中的阻力。
在平坦的水泥路上，您可以提高轮胎的气压。但是前轮气压应比后轮气压低一些。因为这样会使您在骑行时，减少由于前轮负载轻而引起的颠覆现象。
正确的轮胎气压，应该根据路面情况、骑车人体重和载重量等来确定；同时气候条件、骑行姿势也应在考虑之内。通过查资料，我们发现，一般检查轮胎充气情况的标准是：在满载时，轮胎的变形量，应小于原来的1/4。
由此可见，物理与现实中的事物息息相关。
六、研究性主题活动实施的成效
在我实施研究性主题活动的这年，我和学生都获益非浅，最终所取得的成绩证明研究性主题活动是卓有成效的。我辅导的学科竞赛辅导小组代表我校参加番禺区市桥城区物理竞赛获得市桥镇团体第一名，在全国初中应用物理知识竞赛广州赛区中，学生黄叶路勇夺全国二等奖，共7个同学获得广州市级奖项，我也再次荣获全国初中物理竞赛优秀辅导老师。中考中，开展研究性主题活动的班级平均分位居全级前列，并有一位同学获得中考状元。
（一）研究性主题活动对学生智力因素的培养
1.培养学生的观察与分析能力
在研究自行车过程中，许多小组采取了观察的方法。例如：拆开一些零部件进行观察，观察车铃振动发声的原理；观察车尾、辐条上的反光板的原理，气门芯进气的原理，车轮胎上不同的花纹；观察不同的轮胎有大小、粗细的不同。并且能分别用声的、光的、力的知识来解释这些现象。有的小组找到自行车上的所有杠杆，并且分析哪些是省力的杠杆，哪些是省距离的杠杆，以及设计采用这些的杠杆的理由。在观察中，同学们产生了一种应用知识的欣喜感和满足感，并且也培养了他们的观察分析能力，以后在生活中更多的去观察和留意与物理有关的现象。
2.培养学生的思维能力和探索能力
研究自行车在行驶中受到地面的摩擦力的方向时，小组的同学就设计了四个实验，不断改进。从一开始设想在沙地做实验，发现效果不明显。接着就想到在车轮上绑海绵，可是海绵的纹路观察起来有些难度，他们近一步想到在海绵上划出直条纹，通过看和地面接触时条纹倾斜方向，来判断摩擦力的方向，逐步改进实验。并且，在推车时和骑车时，两次的实验结果发生了矛盾，他们能思索其中的原因，分析、讨论，最终找到了正确的实验方法。
3.培养学生的创造力
在研究车胎充气量的问题时，小组的同学们各自提出意见，有的同学想测充满气与未充满时受到地面阻力的大小，设计出让一位同学在这两种情况下，保持相同的速度骑车，然后停止驱动，测量车能够前进的距离。为了找到自行车平衡的原理，有的小组组织了“看谁骑的慢”的比赛。为了找到变速车的原理，同学们想到了数前后齿轮，不同的齿轮组合时，转动车轮看脚踏转动一圈时的车轮转动的圈数（他们发现转动脚踏时后轮转的太快，就反过来转动后轮，看车轮转动多少圈时脚踏转动一圈），这些小组都通过自己积极的思维，独立的设计和完成实验。“自行车的昨天、今天和明天”展望小组更是发挥了创造力，把自行车设计多用途：可放在家中做跑步机，可储存能量等五花八门的设想，把他们的想像力、创造力发挥的淋漓尽致。
4.培养学生的收集处理信息的能力
研究摩擦力的小组查找到了滚动摩擦是滑动摩擦的四十分之一到六十分之一。研究充气量的小组查找到满载时车胎的变形量应小于四分之一为佳。研究自行车的历史小组在网上找到了木轮车和清朝皇帝骑车的图片资料。
5.培养学生的笔头和口头表述实践探究过程的能力。
每个小组在活动后都写了简单的实验报告。实验报告中有学生自己拍的数码相片、设计的记录数据的表格、探究过程的笔记，图文并茂。而且在全班组织了活动的汇报课，让每个小组分别出场，用自己的语言向全班汇报自己小组的研究过程和体会。小组成员以穿插讲述、讨论的形式，使每位同学都得到口头表述的锻炼，并且每个小组自主的决定展示方式，对成员之间的交流合作也是一种促进。有的小组用PowerPoint设计了演示文稿，对着图片讲解。有的小组拆开实物一边演示一边讲解。
（二）研究性主题活动对学生的非智力因素的培养
1.通过研究性主题活动达到了发挥学生自主性的目的
学生在其间要进行交流、讨论、查阅资料、设计和实施实验、修正等活动来完成学习，不是简单的教师教、学生学；对学生而言，体现了学习的主体性，有了彰显个性的机会。在教师指导下的以学生为中心的探究性学习，给予了学生自我发挥和自我展示的空间和机会，学生学习兴趣浓、参与活动的程度高。
2.研究性主题活动促使学生产生对科学的感悟，对提高创新意识和研究能力起到了促进作用
研究性主题活动使学生回归到物理概念和规律的提炼过程和应用过程，引起学生进行实证调查，通过实验、收集和利用数据并形成对科学现象的解释，有利于加深对物理理论的认识，有利于将物理理论与实际进行结合，有利于学生对物理学习产生持久的兴趣。
3.通过研究性主题活动，提高了学生的团结合作意识及交往能力
从选题开始，到设计研究方案、进行数据采集、查阅研究资料、做调查问卷、写研究报告，最后在班里或年级里作演示和讲解，往往以3～5人组成的小组形式来完成的。小组内有分工、有合作、有讨论、有交流，每个成员要承担分给自己的任务，彼此之间要进行沟通，要将每个人的研究整合到整体中去。要形成组内成员间的相互信任，如果组内出现了冲突，要想办法解决冲突。在这一过程中，学生将会体验挫折与成功，感受平等与公正。
一、物理研究性主题活动的分类
根据教师所起的作用程度不同，分为定向探究和自由探究。其中，定向探究，是指学生所进行的各种探究活动是在教师的指导和帮助下完成的，由教师给定要学的概念或原理，由学生自己发现它与具体事例的联系的探究；自由探究，是指学生自己提出问题，然后经过各种探究活动独立地解决问题。根据培养学生思维方式的不同，分为归纳探究和演绎探究。其中，归纳探究，是指学生先获得一系列观察资料，然后对它们进行观察分析，形成假设，通过检验形成概念、原理或得出某种概括；演绎探究，是指教师给出概念或原理后，由学生自己探索它们与具体事例的实质性联系的探究。
二、物理研究性主题活动内容
初中物理研究性主题活动的开展方式是多种多样的，按照活动的内容可以分为以下4种类型。
1.以寻找物理规律为主的研究性主题活动
以物理规律为主的研究性主题活动的基本过程是：通过对实验现象的观察，或应用已知规律、理论对某一现象进行逻辑推理，找出一些问题，然后设计实验，采集实验数据，对实验数据进行分析归纳，最终得到规律性的结论。
2.以寻找仪器、生活用品的基本原理为主的研究性主题活动
学生在日常生活中经常会观察到一些有趣的现象或用品并对这些现象或用品的基本原理产生兴趣。学生提出问题后，教师带领学生通过查阅资料、拆装仪器、用品，或是将仪器、用品拿到实验室进行测量，探究其基本原理。
3.以实验和动手制作为主的研究性主题活动
例如创意物理实验大赛，根据物理原理设计一项创意物理实验或游戏，构思新颖，创意突出，反映物理原理。这些实验的内容可以根据所学知识设计制作的，也有些是从各种实践活动中学来的，还有些是移植于课外书。
4.以测量基本物理量为主的研究性主题活动
有些物理量虽然教材中没有给出测量方法，而其测量方法却包含很多重要的物理思想和重要的研究方法。因此，测量基本的物理量可以作为研究性主题活动的一个内容。
三、研究性主题活动的组织实施过程
结合研究性主题活动自身特点，就主题活动设计的组织和实施过程来看，一般应包括选题、资料收集和制定研究方案、开题报告、课题实施、结题等重要环节。
1.选题
选题环节是一个初步明确研究方向、研究目的、研究内容、研究方法和步骤的过程。课题选择准确与否直接影响课题研究效果，选得好，则事半功倍，反之，会事倍功半，甚至劳而无功。课题可由学生自己提出，起始阶段也可以在教师的指导下提出，研究的课题最好是来自于学生的现实生活，对学生自身、家庭、学校以及所在地区具有实际意义，并具有可行性。
2.制定研究方案
课题确定后，要求每个研究小组认真讨论，着手制定具体、可行、有效的研究方案。最终形成的研究方案大致包括课题名称，课题研究主要内容，课题研究可行性分析，本课题拟创新之处，具体实施步骤，课题组成员分工等。
3.开题报告
学生选定课题、拟定研究方案后，需以班为单位组织开题报告。开题报告会由各主题小组选派一位代表向指导教师和全班同学汇报，指导教师和全班同学均可向其提出问题，小组成员均可参与回答问题。指导教师根据全班讨论情况，对研究方案进行评价，或提出研究方案建议和修改意见，明显不合理、难以实现以及没有充分准备的选题不予通过，小组重新讨论修改，准备第二次报告。
4.课题的实施
在这一阶段，根据方案，各成员履行各自职责，通过图书馆活动、上网查询、参觀访问、实地考察、实验操作等多种渠道广泛搜集资料，并做好记录。学生要通过整理、分析所搜集到的资料，不断验证自己对研究问题的假设，并综述资料的观点，提出自己的认识和见解。
在整个研究过程中，指导教师既为研究小组内的成员提供咨询与研究指导，又要负责对整个研究过程的监控，及时对课题研究的偏差进行正确指引。由于这是一项以学生研究活动为中心的问题解决活动，指导教师的监控仅体现在依据各研究小组所制定的方案定期检查研究进展情况，掌握和了解各小组的研究活动情况。
5.结题与答辩
各研究小组在按计划完成课题研究之后，需要写出课题研究报告，详细叙述研究思路、研究过程与研究所取得的成果，指导教师对学生课题研究的成果报告进行初步评审，符合基本要求的准备参加班内答辩，不符合要求的重新修改。
答辩由陈述、展示、提问、回答、评语五个部分组成。在以组为单位的答辩过程中，各研究小组推选一至二名学生为陈述人，在所限定的时间内，向全班和指导教师简要汇报开题通过后方案的实施过程，主要分工情况，取得的主要成果，以及研究过程中的主要收获。学生可以通过研究论文、模型作品、实物成果、主题演讲、小品表演、辩论赛等多种方式展示自己的研究成果，并把成果的分享过程看作发现自我、欣赏他人，提高自身的过程。指导教师和其他同学就有关问题进行提问，可以要求小组成员推选回答人，也可以直接要求某一位组员回答。答辩过程，实际上是总结和反思的过程，大家共同探讨该课题研究成功之处，所存在的问题，以及后续研究所需要努力的方向等。
四、研究性主题活动——“自行车中的物理知识”的实施过程
初三年级的学生已经掌握了一定的物理知识，但随着难度的增加，学生的学习兴趣和热情开始有一定的减少。为了提高学生学习物理的兴趣，并培养学生探究问题的能力，我在我校的初三（6）班和物理学科竞赛辅导小组开展了“自行车中的物理知识”的研究性主题活动。自行车是生活中随处可见的代步工具，其中蕴涵着丰富的物理知识，有关于热的、声的、力的、电的等，并且多数都是初中所学习过的知识。因此，本人认为这是一个不错的题材。希望通过该活动让学生们感到，物理知识不是枯燥的空洞的文字和公式，而是和我们生活密切相关的，由此对学习物理产生一种亲切感和成就感。针对初中生所学知识有限，也由于自己没有正式的申报课题，没有得到更多行政资源的支持，我简化了实施的过程，具体实施过程如下： 第一阶段：提出问题
向全班同学提出“你认为自行车中有那些物理知识？”“你想了解自行车中的那些知识？”以3到5人为一组讨论，将讨论结果收集整理。
第二阶段：确定研究的问题
将第一阶段收集到的观点和疑问，组织和指导学生进行分类归纳、整理，得出以下题目：
1.有益摩擦和有害摩擦。
2.行车中的杠杆。
3.行车中的声、光的知识。
4.行车轮胎对地面压强问题。
5.车胎充多少气合适呢？
6.自行车前后轮受到的摩擦力的方向一样吗？
7.自行车为什么能平衡呢？
8.变速车为什么能够变速呢？
9.行车的昨天、今天和明天。
第三阶段：制定研究计划
让有兴趣的同学参加活动，自由组合成小组，每个小组选定其中的一个课题。通过讨论，制定出探究的计划。计划要写明探究课题、人员、探究方法、时间。探究方法可以以各种形式如：观察、设计实验、社会调查、查阅资料等。
第四阶段：研究活动过程
鼓励学生积极动手、动脑自主的研究，体验成功的愉悦。老师在比较困难的地方给予具体的指导。帮助学生克服怕出错，怕困难情绪，树立克服困难的决心和信心。教师观察每个小组的活动过程，注重成员间的合作交流，注重培养科学的研究方法，对于设计的实验的可行性，数据记录的合理性给予适当的引导。
第五阶段：归纳与总结
将观察讨论的结果、和实验现象、数据、资料进行分析，归纳。并整理成文字、表格或演示文稿的形式。
第六阶段：展示与交流
小组成员能用语言表述实践的过程和结论，在全班同学面前展示和解说探究的内容，接受全班的置疑。
五、学生研究性主题活动报告精选
研究课题1：自行车前后轮的摩擦力方向
提出问题：
在研究自行车中的物理知识时，老师向我们小组提出了一个问题，自行车前后轮的摩擦方向是什么样的？同学们想了一会儿，争先恐后地抢着发表自己的意见，有的同学认为前后轮的摩擦方向都向前，有的同学认为都向后，有的同学认为前后轮的摩擦方向不一致，但说不清具体的理由来。为了解答这个问题，为了让同学们能更好的把物理知识与实际生活结合起来，我们设计了几个实验。
设计实验：
我们先做了一个实验，把自行车推到沙地，设想如果沙向后飞，车轮给地面一个向后的力，根据作用力和反作用力，说明地面给车轮的摩擦力向前，那么应有一个向前的痕迹，如果沙向前飞说明摩擦力向后，那么应有一个向后的痕迹。在实验中，我们先推动前轮，当前轮快速转动时，把车子向下压，发现沙向后飞，我们再推动后轮，当后轮快速转动时，把车子向下压，发现沙都是向后飞，难道前后轮的摩擦力都向前吗？并且前后轮都没有在地面留下向前或向后的痕迹，不能看出前后轮摩擦力的方向，就这个疑问，我们又设计了另一个实验。
我们找到了一份资料，资料提出可用海绵作材料，我们都知道，在桌面上，当海绵向前推时，摩擦力就向后，与台面接触部分的海绵就向后挤。可是海绵的纹路并不明显，于是我们在海绵上用红色和蓝色的笔画上垂直的相间条纹，这样较容易从条纹的倾斜方向看出摩擦力的方向。于是我们先把海绵绑在车的前轮，推动前轮，当海绵随着车轮的转动而转动到正下方时，把车子向下压，发现海绵有挤向后的痕迹，我们再把海绵绑在后轮，再推动自行车，发现海绵也有挤向后的痕迹，顿时我们提出了一个问题“前后轮的摩擦方向都向后吗？”
第一次与第二次的实验结果发生了矛盾，就这个问题我们小组展开了三番四次的讨论，但毫无头绪，于是我们去请教老师，老师看了我们的实验结果，提出了一个问题：自行车真正的行驶过程是怎样的？是有力让两个轮都转动的吗？和推自行车的过程是一样的吗？
改进实验：
在老师的指导下我们设计了另一个实验，先把海绵绑在前轮，把自行车向前推，但海绵与地面接触时，就把车子停下来，发现海绵的条纹向后挤，明显的看到前轮摩擦力有向后的痕迹，再把海绵绑在后轮，踩动脚踏，使车前进，像平常行驶时一样，这次发现海绵的条纹向前挤，明显地说明了后轮的摩擦力是向前的，这次实验证明了前轮的摩擦力是向后的，后轮的摩擦力是向前的。
实验结论：
这时我们产生了更大的疑问：为什么三次实验的结果都不同呢，哪一次才是正确的呢？我们在一起讨论后总结出：因为第一次是先转动自行车轮，再与地面接触，两个车轮都是有动力使它向后转，地面对车轮的摩擦力与转动方向相反，所以向前。
第二次实验是推动自行车，没有力驱动使车轮，当车轮转动与地面接触时，是地面给车轮的摩擦力使车轮向后转动，所以摩擦力都向后。
因此，前两次的实验都不能准确反映自行车行使过程中，地面对车轮的摩擦力。因为自行车是通过踩动脚踏，驱动后轮前进的，前轮是被动的，后轮有向后转的动力，而地面对车轮摩擦力与转动方向相反，所以向前。而前轮，是地面给车轮的摩擦力使车轮向后转动，所以摩擦力都向后。所以后轮的摩擦力是自行车前进的动力，而前轮摩擦力是阻力。
这次的实验让我们的实际生活与物理知识结合起来，使我们了解更多的物理知识，能更好的学习物理，对物理产生更多的兴趣，提高我们的创造能力。
研究课题2：自行车充气量大测试
实验过程和数据记录：
物理自行车研究小组课后在大操场进行物理实验，用时1小时30分钟。
该实验定名为“自行车充气量大测试”，此次测试主要是测试自行车的充气量到达什么程度为佳，以及其有关行驶现象。
测试场地为操场中间，以一条直线为基准，分两段进行实验。第一段是人骑在自行車上行驶控制以某一速度匀速前进，到某一点停止驱动，使自行车以惯性顺溜前进，测出顺溜的长度。 实验情况如下：
行驶长度：15.8米
自行车：20英寸
1.充满气时，自行车以惯性平均每次行使了3.58米。
（单位：米）
次数 1 2 3
距离 3.75 3.8 3.2
2.充气量约为1/2时，自行由于惯性平均行使了2.42米。
（单位：米）
次数 1 2 3
距离 2.4 2.7 2.1
由于在每次的测试中，骑车者速度由人为的控制，并不十分准确，而且平衡掌握得不够，因此，测量数据中存在误差。但兩组数据对比，足以说明问题。
实验结论：
1.两相比较，气压正常比气压不足时，自行车的滑行距离也有所不同。
2.把轮胎的气压提高一些，相当于减轻了车子的重量。
3.轮胎中的气打得足不足，对您的车骑起来轻不轻有很大影响。
分析结论：
轮胎的气压低，骑行时轮胎的变形量大，与地面的接触面增加，它的滚动阻力也就比较大。如果轮胎的气压过低，不仅骑行费力，同时还增加了车把的转向阻力，使车子的转向不灵活。轮胎的变形过大，也会使外胎侧壁加速疲劳，以致很快折裂，急剧地缩短了轮胎的寿命。
那么，是不是充气越多越好呢？回答是否定的。从热学的角度看，当充入气体时轮胎体积膨胀到一定程度时体积不再变化，而继续充气时，车胎内部气体压强增大，会导致爆破。特别是在夏天，不要将自行车放在太阳下，以免气体受热膨胀。这一点每一位骑车人士都必须注意到的。
从力学的角度看，轮胎和地面接触时会发生弹性形变。如果汽车的人越重，或者载重越多，弹性形变越厉害。但是，过大的气压使轮胎失去了弹性，也就其起不到减震的作用。我们知道，充足气的轮胎与地面接触面积小，对地面大压强大，所以在沙石路上行驶时，容易陷入泥土中，增加前进的阻力，而碰到较大的石块，又会使车子弹起，把前进的能量变成了弹跳和震动，因此，在沙石路面上行驶时，适当地降低气压，会使您在沙石路面上不受颠覆之苦，也减少了行进中的阻力。
在平坦的水泥路上，您可以提高轮胎的气压。但是前轮气压应比后轮气压低一些。因为这样会使您在骑行时，减少由于前轮负载轻而引起的颠覆现象。
正确的轮胎气压，应该根据路面情况、骑车人体重和载重量等来确定；同时气候条件、骑行姿势也应在考虑之内。通过查资料，我们发现，一般检查轮胎充气情况的标准是：在满载时，轮胎的变形量，应小于原来的1/4。
由此可见，物理与现实中的事物息息相关。
六、研究性主题活动实施的成效
在我实施研究性主题活动的这年，我和学生都获益非浅，最终所取得的成绩证明研究性主题活动是卓有成效的。我辅导的学科竞赛辅导小组代表我校参加番禺区市桥城区物理竞赛获得市桥镇团体第一名，在全国初中应用物理知识竞赛广州赛区中，学生黄叶路勇夺全国二等奖，共7个同学获得广州市级奖项，我也再次荣获全国初中物理竞赛优秀辅导老师。中考中，开展研究性主题活动的班级平均分位居全级前列，并有一位同学获得中考状元。
（一）研究性主题活动对学生智力因素的培养
1.培养学生的观察与分析能力
在研究自行车过程中，许多小组采取了观察的方法。例如：拆开一些零部件进行观察，观察车铃振动发声的原理；观察车尾、辐条上的反光板的原理，气门芯进气的原理，车轮胎上不同的花纹；观察不同的轮胎有大小、粗细的不同。并且能分别用声的、光的、力的知识来解释这些现象。有的小组找到自行车上的所有杠杆，并且分析哪些是省力的杠杆，哪些是省距离的杠杆，以及设计采用这些的杠杆的理由。在观察中，同学们产生了一种应用知识的欣喜感和满足感，并且也培养了他们的观察分析能力，以后在生活中更多的去观察和留意与物理有关的现象。
2.培养学生的思维能力和探索能力
研究自行车在行驶中受到地面的摩擦力的方向时，小组的同学就设计了四个实验，不断改进。从一开始设想在沙地做实验，发现效果不明显。接着就想到在车轮上绑海绵，可是海绵的纹路观察起来有些难度，他们近一步想到在海绵上划出直条纹，通过看和地面接触时条纹倾斜方向，来判断摩擦力的方向，逐步改进实验。并且，在推车时和骑车时，两次的实验结果发生了矛盾，他们能思索其中的原因，分析、讨论，最终找到了正确的实验方法。
3.培养学生的创造力
在研究车胎充气量的问题时，小组的同学们各自提出意见，有的同学想测充满气与未充满时受到地面阻力的大小，设计出让一位同学在这两种情况下，保持相同的速度骑车，然后停止驱动，测量车能够前进的距离。为了找到自行车平衡的原理，有的小组组织了“看谁骑的慢”的比赛。为了找到变速车的原理，同学们想到了数前后齿轮，不同的齿轮组合时，转动车轮看脚踏转动一圈时的车轮转动的圈数（他们发现转动脚踏时后轮转的太快，就反过来转动后轮，看车轮转动多少圈时脚踏转动一圈），这些小组都通过自己积极的思维，独立的设计和完成实验。“自行车的昨天、今天和明天”展望小组更是发挥了创造力，把自行车设计多用途：可放在家中做跑步机，可储存能量等五花八门的设想，把他们的想像力、创造力发挥的淋漓尽致。
4.培养学生的收集处理信息的能力
研究摩擦力的小组查找到了滚动摩擦是滑动摩擦的四十分之一到六十分之一。研究充气量的小组查找到满载时车胎的变形量应小于四分之一为佳。研究自行车的历史小组在网上找到了木轮车和清朝皇帝骑车的图片资料。
5.培养学生的笔头和口头表述实践探究过程的能力。
每个小组在活动后都写了简单的实验报告。实验报告中有学生自己拍的数码相片、设计的记录数据的表格、探究过程的笔记，图文并茂。而且在全班组织了活动的汇报课，让每个小组分别出场，用自己的语言向全班汇报自己小组的研究过程和体会。小组成员以穿插讲述、讨论的形式，使每位同学都得到口头表述的锻炼，并且每个小组自主的决定展示方式，对成员之间的交流合作也是一种促进。有的小组用PowerPoint设计了演示文稿，对着图片讲解。有的小组拆开实物一边演示一边讲解。
（二）研究性主题活动对学生的非智力因素的培养
1.通过研究性主题活动达到了发挥学生自主性的目的
学生在其间要进行交流、讨论、查阅资料、设计和实施实验、修正等活动来完成学习，不是简单的教师教、学生学；对学生而言，体现了学习的主体性，有了彰显个性的机会。在教师指导下的以学生为中心的探究性学习，给予了学生自我发挥和自我展示的空间和机会，学生学习兴趣浓、参与活动的程度高。
2.研究性主题活动促使学生产生对科学的感悟，对提高创新意识和研究能力起到了促进作用
研究性主题活动使学生回归到物理概念和规律的提炼过程和应用过程，引起学生进行实证调查，通过实验、收集和利用数据并形成对科学现象的解释，有利于加深对物理理论的认识，有利于将物理理论与实际进行结合，有利于学生对物理学习产生持久的兴趣。
3.通过研究性主题活动，提高了学生的团结合作意识及交往能力
从选题开始，到设计研究方案、进行数据采集、查阅研究资料、做调查问卷、写研究报告，最后在班里或年级里作演示和讲解，往往以3～5人组成的小组形式来完成的。小组内有分工、有合作、有讨论、有交流，每个成员要承担分给自己的任务，彼此之间要进行沟通，要将每个人的研究整合到整体中去。要形成组内成员间的相互信任，如果组内出现了冲突，要想办法解决冲突。在这一过程中，学生将会体验挫折与成功，感受平等与公正。