研究活动中的服务者_课题研究在中学
四、研究活动中的服务者
由于面对的是青少年,他们有探索的激情,但是缺乏开拓局面的工作能力,教师的指导不能像大学的导师一样,而需要在研究过程中提供支持和服务。那么,教师在课题研究的各个环节可以为学生提供哪些服务呢?
1.在选题阶段
有的教师认为,教学过程就是要教师讲、学生听;有的教师认为,研究性学习课程教学就是学生自己做,教师可有可无,只要稍微管理一下就可以了。那么,研究性学习课程的教学环节究竟应该包括哪些要素?如何处理教学中的各种问题?这是研究性学习课程教学研究的核心。
指导学生选题是教师实施研究性学习课程的重要步骤,有时候好的选题可以帮助学生充满探索的欲望,激励他们不断克服困难,获得成功。教师一方面要引导学生善于从生活中发现问题,鼓励学生随时记下自己想研究的问题,抓住稍纵即逝的灵感。另一方面还要善于将学生提出的问题课题化。有时候,学生提出的问题也许非常肤浅,也许不够新颖,也许无法转化为课题,这时教师要注意引导学生走向纵深。比如,对前人已经研究过的内容,可以提醒学生能否换一个研究视角或换一种研究方法加以研究;再比如,有些学生喜欢搞大课题,如克隆研究、电磁波对人的作用研究,缺乏可行性,可以帮助学生分析,引导学生从小处起步。以下这则案例描述的就是一位学生提出的选题过大,如何在教师的引导下转化为具有可行性的研究课题的过程。(www.guayunfan.com)
【案例3】
生活问题课题化
阮琪琳同学找到张老师,说:“我想进行电磁波对人的作用的研究,因为我在报纸上看到说手机辐射对人体有害,而同一份报纸上有一个广告说磁疗产品可以防治高血压,延年益寿,究竟电磁波对人体有利还是有害呢?”张老师认为这个问题很好,但是题目太大,对中学生而言缺乏可行性,不太适合作为学生的研究课题。于是,张老师提醒她:“如果以‘电磁场对人的影响’为课题,一般不能拿人做实验,所以,能否考虑改成研究‘电磁波对动物的影响’?”
“那研究小白鼠的血压、智力等是否会受到影响,可以吗?”阮琪琳说。
“小白鼠生理变化的测定是可以的,但是对你来说可能也是很困难的,能否找一种变化明显的动物进行实验?比如,青蛙卵的发育在一个月就能完成实验……”张老师说。
经过反复斟酌,阮琪琳最后确立的课题为“不同磁场强度对牛蛙卵发育的影响实验研究”。可见,题目变一变,就能把一些生活问题转变成可以研究的课题。
开展科学研究是一种知识创新行为,知识创新必须要有一定的知识积累作为基础。常常听到一些同学抱怨找不到研究课题,实际上,大量的课题就在我们身边而没有被发现。作为指导教师,一方面要努力提高学生的生物科学、环境科学等理论知识水平,并在教学中引导学生理论联系实际;另一方面要鼓励学生做“有心人”,关心自己身边周围发生的一切,对各种大气、水质、噪声、垃圾等环境问题,动物、植物、微生物等生命问题,以及文化、伦理、经济等社会科学问题都应予以足够的关注,并及时选择其中适宜研究的问题开展研究活动。
(1)选题原则
科学性——研究者要认真学习科学理论,不能脱离客观规律凭空想象和猜测。课题的来源要有科学依据,比如来源于科技书刊、个人生活活动或者科学实验。
可行性——要从实际出发,选择的课题要符合学生现有的知识水平以及实验设备条件,还要考虑到学生的兴趣爱好,以及是否有完成该课题所需要的时间和精力。必须根据本地区、本学校的客观条件,因地制宜,就地取材。选择的课题要“小”而“精”,只要求着重解决一个问题或者揭示一个客观规律,不求“大”而“全”。课题涉及范围小,任务单一,目标集中,容易开展。课题虽小,但研究有深度,往往会有重要的理论和实践意义,其价值并不比大课题低。对于中小学生开展的探索活动,不用刻意去追求“高、精、尖”,要鼓励学生从自己最熟悉的生活环境出发,加强观察和思考,提出问题、分析问题,并解决问题。
实用性——引导学生考虑到课题的实用性。课题的研究不仅在科学上有一定的价值,还应在生活、生产上有实际意义。
创新性——选择的课题要新颖,要有“奇”和“巧”的设想。课题研究的目的是认识前人还没有认识或没有充分认识的问题,因此课题必然要求有一定程度的独创性和新颖性,这就是课题研究的原创性。千万不要认为该搞的别人都已经搞过了,再也想不出新课题了。其实,有的课题虽然别人已研究过,但只要研究方法创新,研究角度不同,也可以成为成功的课题,这就是课题研究的继承性。科学研究总是在前人研究和实践的基础上进行的,总要有所继承,有所借鉴。创新并不是要求一切都是独创的,更不能想象在研究活动中开辟一个全新的领域。提出一个别人还没有研究过的课题当然是创新;但用一种新的研究方法,甚至一种新的研究工具去研究一个别人已经研究过的课题也是创新。将一种新的理论、一个新的观点首先应用到实际中去固然是创新;但将在某一领域已经得到应用的观点、方法、手段,应用到另一个领域中去也是创新。只有创新,课题的研究才显得更有意义。只有坚持创新,才能鼓励学生有所发现,有所发明,从而使学生在研究活动中树立创新意识,真正实现教育能够使学生适应变化的环境的定位。
(2)选题方法的基本类型
观察型——观察选题是通过观察手段选择课题的一种方法。这是根据青少年诱发观察占优势的特点,也是出于他们知识不足,不容易从理论研究中发现课题的实际情况提出的。观察选题的可循规律是:在观察中产生疑问;提出疑问;解释疑问;确定选题。学生在自己的生活环境中发现认识不清的事物,先在同学之间开展讨论,若无结果再问教师,教师也解释不清就查阅资料或请教专业人员。资料中叙述不详细,专业人员也不能圆满解释的,基本就可以确定为研究项目了。比如在农村,鸭子和癞蛤蟆吃刺毛虫的现象可能谁也不会去关心,可是一个细心的崇明小学生在教师的指导下发现了鸭子吃刺毛虫和癞蛤蟆吃刺毛虫的差异。这个现象发现得巧,疑问也提得准,学生带着疑问请教教师,尽管条件有限,在教师的指导下还是成功地完成了“蟾蜍口腔液消除痒辣子毒素的实验研究”。
体验型——动物和植物是人类赖以生存的物质资源。体验一方面是靠听觉、嗅觉和触觉的直接感受;另一方面是靠消费动植物及其产品时的体验。体验选题的可循规律是:在体验中产生疑问;提出疑问;解释疑问;确定选题。比如,螺蛳是上海老百姓家家户户喜欢吃的水产品,是一种不起眼的软体小动物。可就是这种被吃了多少个世纪的螺蛳在餐桌上却被一名初中学生看出了生存危机,起点非常简单:螺蛳怎么越吃越小了呢?经过教师的指点,学生确定了“由环棱螺生物学测定看其资源保护”的课题。
信息型——信息选题具有广泛的应用性,往往在无意之中看到一条信息就确定了一个研究选题。信息可来源于各个方面,但主要是教科书、科技图书、科技期刊等图书资料和青少年科学讨论会等科技交流活动。全国青少年生物和环境科学实践活动每届评选都出版一本获奖项目汇编,也可直接从中筛选一些还可继续深入研究的项目作为选题。总之,获得的信息越多,选中有研究价值课题的可能性越大。
下面的案例向我们展示了多种指导选题的方式。
【案例4】
通过社团活动选题
上海市吴淞中学生物与环境社团在引导学生开展研究性学习的探索中积累了丰富的资料,每年有新同学加入时,教师都会有目的地选择一些资料供他们阅读,由辅导教师和以前的学生讲述他们的研究课题、研究经历,这样就形成了一种良性循环,引导后来者去寻找问题。有时,他们还采取一种做法,让低年级的学生参与高年级学生的研究课题,这样可以使低年级的学生接过学长的研究接力棒,不断推动课题向更高的层次发展。近3年来,通过这些方式,社团成功进行了大量的课题研究,获得上海市有关奖励数十项,其中有3项课题作为典型案例在全市进行展示交流。
【案例5】
通过日常生活选题
某学生随家长到菜场买黄瓜。卖菜的农民说:“这些黄瓜就是长得弯了点,我便宜点卖给你吧。”他的妈妈说:“再便宜我也不要!”学生就问那位农民伯伯:“既然弯的黄瓜不好卖,你们为什么要种弯曲的黄瓜呢?”农民伯伯告诉他说:“傻孩子,我们也不想让黄瓜长成弯的,可是你能有办法让它不弯吗……”对呀,黄瓜为什么会弯曲生长呢?能不能纠正?正是农民伯伯的一句话,使这位同学有了自己的研究课题——“黄瓜弯曲生长的机制探索及其纠正”。
【案例6】
由专业人员指导选题
校长找彭老师谈话,希望他能在研究型课程上多做些工作。可是,彭老师很为难地说:“我实在是找不到课题给学生做呀!”后来他想出一个办法:他的大学同学正在读博士,肯定有许多课题,何不请他提供一些?于是,彭老师找到读博士的同学,向他“讨要”了一些热门课题提供给学生。
【案例7】
借助高校资源选题
某校四周高校林立,享有国内外盛誉的著名专家、学者近在咫尺。在构建研究型课程时,学校立即想到可以从实际出发,打破学校围墙,聘请这些专家、学者作为学生的导师,以他们深厚的学术功底和为人师表的人格魅力来影响学生。为此,学校先后从复旦大学、同济大学、华东理工大学、上海水产大学等单位聘请了30多位专家、学者来指导学生开展课题研究,取得了很好的效果。
高一年级吴磊等8名同学在阅读有关基因技术的资料时突发奇想:“能不能使金鱼发光?”学校里的教师无人能够回答。在学校的帮助下,几位同学和复旦大学、上海水产大学的专家建立起了联系,专家告诉他们,目前国际上已经有转基因技术使自身不能发光的生物体发光的先例,但是还没有人尝试使金鱼发光。“我们想试试看!”为了满足同学们的这一愿望,专家们查阅了与转基因技术有关的众多的国内外学术刊物、书籍、网站,还深入地研究实验技术。专家们严谨认真的精神深深地感染着同学们,他们也如饥似渴地抓紧学习这方面的知识。
聘请名师指导学生的课题研究有许多优点:其一,可以尽快了解诸多研究领域中的新思想、新成果,使学生紧跟时代的脉搏;其二,可以使学生摆脱学科学习的束缚,用跨学科的、综合的观念去分析、研究,有助于学生知识之间的融会贯通;其三,可以借助专家、学者的价值观、道德情操和学识,“润物细无声”式地培育、影响学生的成长;其四,能使学校站在一个更高的角度审视课程,构建出面向21世纪、致力于学生可持续发展的研究型课程体系。
【案例8】
通过阅读报章杂志产生选题
《中学科技》杂志1994年第2期选登了一项课题设计优秀方案《香烟对菜青虫的毒害试验》,上海市某中学学生看过这篇文章后,很受启发。他联想到,蚕宝宝也是昆虫,如果在养蚕的房间里吸烟,那将会怎样呢?于是,他就以《香烟烟雾对三龄家蚕的毒性测定》为题,在教师的指导和帮助下,开展了课题研究,并获得了第3届全国青少年生物百项科技活动一等奖。
案例6中,彭老师把研究型课程理解为就是给学生一个课题做,并且认为课题应该是教师提供给学生的,这其实是忽略了学生的主体地位,不利于学生探究兴趣的提高。而从其他几个案例中可以看出,研究课题的确立可以通过一个知识点、一个故事、一种现象,甚至可以通过日常闲聊引出。
(3)常见的选题途径
①从生活中选题,如黄瓜弯曲生长的机制探索及其纠正、薄头茧的产生及预防、6种鲤科鱼类的胆汁毒性研究、脱排油烟机对植物的影响研究。
②从生产需要中寻找,注意从人们熟知的现象中发现问题,如纸币上细菌的消除问题。
③切中社会热点和学科热点,从中发现选题,如手机辐射对生物的影响、有毒大米的毒性试验、瘦肉精的简易检测方法初探。
④通过访问农科院、大专院校等机构,寻找有价值的选题。
⑤通过访问农民,获得启发,如蕨类防止水果腐烂的研究。
⑥从教材中选择想研究的问题,如居民绿色消费情况探析、“农家乐”项目优化设计、燃气灶热效率研究、维生素C的特性研究。
⑦从历届学生课题中寻找感兴趣的课题,如网络对中学生的影响研究、敬老院的现状与发展前景、酸雨对植物的危害及防治方法探索。
⑧从报章杂志中寻找选题,如香蕉皮对皮肤瘙痒的防治、加入一定量的咖啡对害虫抗药性的影响。
(4)可资借鉴的几种选题方式
①主题深化式,如“无土栽培的优势研究”这个主题,可以不断深化、细分为更小的分支,变成“无土栽培和自然生长的黄瓜营养分析”就得以深化了。
②主题离散式,如围绕“高架路下的绿化为什么长得不好”主题,可以发散出以下研究方向:降尘对植物生长的影响,汽车尾气对植物生长的影响,水分对植物生长的影响,不同树种对高架路环境的适应。
③主题分解式,如围绕“城市生活垃圾”主题,可以作以下分解:垃圾数量种类及变化——与人生活方式的变化关系、与人口增长的关系,垃圾运输及处理方式——垃圾运输方式的研究、垃圾处理方式的研究,垃圾综合处理发展前景——垃圾综合处理运营规律研究、垃圾综合处理发展前景研究。
④头脑风暴式,如美国奥斯本创造的技法,或者通过特殊的会议,使参加者相互启迪,引起创造性设想的连锁反应。
(5)选题特别须注意的几个问题
①要符合学习者的心理需求。研究课题的确立途径很多,但不管是学生还是教师提出,只要学生喜欢或感兴趣,只要客观条件允许,这样的课题就值得去研究。
②要兼顾基础性与提高性,这样可以争取更大的支持,帮助学生获得成就感。
③要兼顾可行性与开创性。主要是考虑学校现有的条件或所能利用的社会资源情况,但是,一般鼓励学生不要先考虑条件,如果所有的条件都是现成的,就不利于学生充分发挥创造性去创造条件,不利于学生通过主动与人交往创造条件,不利于学生解决问题能力的提高,而解决问题的过程和体验对学生来说是一笔巨大的财富。
④多和有关专家、教师沟通当前自然科学与社会科学研究前沿信息。聘请在各个学科领域中有突出成就的专家、学者介绍当前国内外自然科学与社会科学研究领域的最新成就,目的是及时地将学生推向科学发展的前沿,不仅使学生开阔研究视野,而且使学生了解当前亟待研究的问题。
⑤多阅读相关的报刊,了解资讯,扩大知识面,促进思考。
⑥要相信自己的创造性,自信心比什么都重要。
⑦将生活问题课题化。课题源于生活才更具有研究价值。以下罗列一些同学将生活中遇到的感兴趣的问题转化成课题的例子:
磁场对生物的影响→不同磁场强度对柳条鱼/蝌蚪生长发育影响的实验研究;
垃圾问题→上海市垃圾分类回收的现状调查及对策研究;
高架下绿化研究→汽车尾气对八角金盘生长的影响研究。
2.在研究实施阶段
在研究方案完成后,教师应该鼓励和组织学生实施方案,完成研究过程。开展研究的过程是学生获得直接经验的过程,只有让学生真正动手、动脑,才能使学生真正获得研究的体验,体会成功的喜悦和失败的苦涩,发现问题并主动解决问题,也才能为学生创新精神和实践能力的培养提供土壤,这种探究的体验是研究性学习课程成果的一个重要组成部分。学生在研究的过程中,教师除了鼓励、支持外,还要从宏观上把握课题研究的进程,进行科学方法的指导,帮助学生获得研究的成功。比如,学生不知道怎样收集、整理资料时,指导教师可以及时提供帮助,告诉他们如何查找资料、如何对资料进行归类和比较,使他们少走弯路。再如,当学生的研究走入“死胡同”时,教师可以从方向上指点迷津。
教育资源问题是限制中学生开展课题研究的一个主要因素,教师应着重帮助学生解决研究所需的资源问题。学校不是研究所,不可能为每位同学的每个课题提供相应的设施和支持,因而充分利用校内外的各种教育资源十分必要。同时,学会解决问题也是研究性学习课程的内在要求,当学生走向社会,自己学着解决问题,这说明他们正在长大。比如,上海市吴淞中学学生开展的“食物在不同存放方式条件下亚硝酸盐含量的变化的研究”课题,部分生化鉴定实验是在宝山区卫生防疫站进行的;“炝虾食用安全性的初步研究”课题,不少实验仪器是借用吴淞医院检验科的。
【案例9】
中学生课题研究如何获得社会资源的支持
吴淞中学2001届学生吴蓓莉和李胤曾经就炝虾食用安全性问题进行研究。在研究的过程中,他们一直想了解炝虾的制作原料——日本沼虾体内通常有哪些寄生虫寄生。可是尽管他们翻阅了很多文献,还是无从得知。如何才能找到相关资料呢?最后,在教师的建议下,他们通过上网查找到“上海第四军医大学寄生虫网”,并通过E-mail向网页的版主——一位研究寄生虫病的教授求教。没想到,第二天,这位教授就回信了,针对他们的研究课题提出了一些个人意见,并附来几份国内外相关文献。这两名同学很快就找到了研究方向,并成功完成了课题研究。另外,由于学校实验条件有限,没有课题研究所需要的一套检测设备,所以他们的很多实验都是在吴淞医院检验科完成的。他们利用课余时间,到吴淞医院做实验、记录数据。除了完成实验,他们还向医院的技术人员学到了很多书本以外的知识。
案例8中,学生利用校外的设备资源和师资开展研究,补充了教育资源的不足。很多课题的研究可能需要学生走出教室,到社会上开展调查研究,因此教师可以引导学生向社会上的企事业单位求助。如邓丽莺同学提出的课题“越轨行为的心理探析及对策研究”,SCT公司的领导不仅表示给予经费的支持,甚至在百忙之中还抽时间研究其设计的实验方案是否有漏洞、怎样改进。
教师的另一重要作用是当研究出现意外时,要善于引导同学把握转机。课题研究在实施阶段往往会遇到一些意料不到的事情,进而直接影响课题原定计划,影响学生对课题的预期,但这恰好是研究性学习课程开放性的体现。此时,教师应引导学生不能对预先制订的研究计划抱着不放,而应跟着问题走,跟着兴趣走,同时教师要抓住契机,及时鼓励学生的冲动性想法,点燃学生头脑中稍纵即逝的创造火花,这将会在学生心灵深处留下永不熄灭的火种,成为学生不断发现问题、解决问题和不断探索的不竭动力。传统的课程强调已经设定了的、存在于书本之内的预知的结论,而研究性学习课程所要探寻的结论在很大程度上是未知的,是开放的,是不断生成的。同时,要让学生相信,我们更应该重视研究过程中的意外,这往往可能是重大发现的征兆。
作为教师,对学生课题研究中的转变、转移甚至逆转,都要有足够的宽容,有时过多地考虑一个课题的结论,或者对原有研究方向、研究预期抱着不放,可能会扼杀学生的创新精神。所有的一切,说到底都是为了教育学生,所以只要有利于学生创新精神和实践能力的提高,教师就应该大胆去做!由此可见,教师对学生课题研究过程的管理应予以充分重视。下面这个案例恰好说明了这个问题。
【案例10】
“立碗藓防霉防腐的初步研究”课题中教师的有效引导
2000年9月,吴淞中学沈菊、黄林枫等同学组成一个课题组,他们的研究项目是调查吴淞中学校园生态多样性。沈菊、黄林枫、胡欢、阮祺琳等同学负责调查阴湿环境中的生物类群。11月8日下午,他们在校园里进行调查和记录时,发现了一个奇怪的现象:同样阴湿的地方,有的长着苔藓,有的散发着霉味,而有苔藓存在的地方很少有霉味。沈菊向老师请教道:“张老师,是不是苔藓和霉菌是相生相克的?”张老师说:“这我倒不知道,你再看看其他的地方也是这样吗?”这一下学生们的兴致可高啦。校园里凡是阴暗的地方她们都去观察,还到校外去观察,然后告诉张老师:“确实是这样。是不是苔藓体内能散发某种东西杀死霉菌?”对于这个问题,张老师也不知道答案。但他给她们讲了弗莱明发现青霉素的故事:当初,一个不速之客——点青霉,飞到培养霉菌的培养基上,导致原来培养的霉菌死亡。弗莱明正是注意到这个奇怪的现象,进而发现了青霉素,在二战期间挽救了无数人的生命。“你们何不也来研究一下?如果真能防霉,那么我们现在的食品防腐剂就可以用天然的苔藓代替,那是一项多大的成就呀!”她们听了张老师的鼓励,表示要研究这个新的课题。她们连夜制订了一个研究方案,并将课题确定为“苔藓植物防霉防腐研究”。经过几个月的研究,她们最终完成了论文《立碗藓防霉防腐的初步研究》。当初,张老师也曾经考虑过,她们原来负责的课题是校园生态多样性调查这一大课题下的一个子课题,如果她们放弃原来的研究方向,将会影响整个课题的进展。但是后来看来,张老师很庆幸当时自己作出了让她们转换课题的决定。
案例9是课题研究过程中遇到意外情况,促使学生转换课题研究方向,并获得成功的典型案例,其实也有很多课题转向导致研究失败的例子,但课题研究失败并不等于课程的失败。在研究性学习课程实施中,没有亲身的实践很难发现问题,发现问题不敢质疑,也很难取得好的效果。
3.在课题总结与发展阶段
撰写研究报告通常是课题研究的最后环节,它往往意味着学生的研究告一段落,同时这也是学生比较期待的环节,学生非常渴望以有形的成果宣告他们的成功,所以研究结果的表达对学生课题研究的心理影响很大。为引导学生模仿科学工作的过程,培养严谨求实的科学态度,撰写论文时,应要求其做到观点鲜明,论据充分,分析推理合理。在这一阶段,教师主要应帮助学生撰写规范的报告或论文,辅导学生科学地表达研究结果。
论文撰写有一定的格式,根据近年来全国青少年科技创新大赛部分获奖论文的特点,笔者总结基本有以下几种格式:
· 题目—摘要—署名—选题目的—材料与方法—过程与结果—分析与讨论—收获与体会—参考文献—附录
· 题目—署名—摘要—选题目的—过程与结果—分析与讨论—结论—收获与体会
· 题目—摘要—署名—选题目的—过程—结果与讨论—结论—收获与体会
· 题目—署名—摘要—选题目的—过程与结果—分析与结论—收获与体会
下面对各部分的撰写要求分别加以简要说明。
(1)题目
题目是课题研究的高度概括,要用最少的文字,画龙点睛般地告诉他人研究者所要阐述的问题,反映研究者的研究方向、内容、成果,简明、确切、鲜明地表现主题。好的标题给人以深刻的第一印象,使人一眼就能判断研究的是什么、研究的价值和意义何在,具有吸引力和感染力。
论文题目一般包括研究对象、研究范畴、研究方法等要素,如“不同饲料对青蛙蝌蚪发育影响的实验”,对象是“青蛙蝌蚪”,范畴是“不同饲料对其发育的影响”,研究方法是“实验法”。这样就用简练的文字阐明了论述的问题。
(2)摘要
摘要是课题研究主要内容的提要与结果的简短总结,是论文的缩影,写在论文的前面。在摘要里,研究者要简短、直接地说明研究的问题、所用的方法、结果和主要结论,使读者在看了摘要后能了解论文的概貌,决定是否值得阅读全文。摘要虽然放在论文的前面,但往往是最后写成的。
摘要的撰写要求是短、精、完整。即行文要简短、扼要,通常以100~200字为宜;内容要准确、精炼,能反映主要观点和内容。一篇摘要即一篇短文,要求结构严谨,逻辑性强,能独立成篇。
列举课题:水黾足部跗节疏水物质特性及成分
摘要:本项目解释了水黾(Aquarlus elongatus)为什么能在水面自由地漂浮运动。实验通过水黾足部跗节接触不同液体的不同反应,及清除水黾足部存在的油性物质后表现出的异常反应,来探讨水黾足部跗节的物理和化学特性及疏水原理。研究发现,水黾足部跗节接触了油脂性物质或有机溶液后,迅速失去平衡,打破张力;遇到弱碱溶液后其运动受到了一定影响;将水黾足部跗节的油性物质用中性洗涤剂冲洗去,水黾跗节失去了对肢体的支撑作用,打破水面张力,无法回到水面上;去除足部跗节油脂的水黾一般在15~25分钟内能恢复正常运动。研究认为,水黾足部跗节分泌的疏水性物质是其漂浮的重要条件,依据质谱分析方法通则(GB/T6041-2002)和有机质谱分析方法通则(JY/ T003-1996)进行鉴定发现,水黾足部分泌物为二甲苯和正十一烷,电镜观察下,水黾跗节上的细毛根部处阴影较深,推测疏水物质的分泌腺在细毛根部。通过跗节组织切片的观察,其内部发现有黏稠状的物质存在,跗节毛的根部有毛囊结构,在毛囊下可以观察到有细管与内腔分泌细胞相连,初步推断,分泌细胞产生油脂物质通过细管由毛囊排到体表。
(3)署名
署名一般用真实姓名,在姓名旁标注工作单位,如果工作单位发生变化,应标明开展课题研究时所在单位。科学实践活动小论文的署名通常分为作者(学生)和指导教师两栏,在姓名后面加上括号,写清楚作者所属的学校名称。
(4)选题目的
选题目的即研究动机。它是论文的开头,也可用“目的和意义”“导言”“引言”“问题的提出”等包含。主要叙述课题的来源,研究者想要解决的问题,用什么方法来解决。选题目的要求简洁、概括性强。
列举课题:修正液对教室环境影响的调查
选题目的:近年来,市场上出现了一种用来修正各种笔迹且快干的产品——修正液(修正笔),它在广大青少年学生中的拥有率急剧上升。但它在使用过程中的挥发性气味令人感觉不舒服,由此,我们联想到修正液是否会对教室的环境有影响?于是,我们针对以上疑问展开了对修正液的一系列调查,并用小白鼠进一步做了实验。
(5)材料
材料指研究所使用的主要材料,包括实验对象、设备、用品,需注明这些材料的数量、质量、来源、规格,以及设备、仪器的厂家和型号。
列举课题:炝虾食用安全性的初步研究
材料:日本沼虾;“海鸥牌”酱油、“一滴香牌”白酒(45度以上)、“咸亨牌”花雕黄酒、糖、盐、味精、姜片、麻油、纯水、注射用生理盐水等;SS平板培养基(按国标GB4789.28中4.22规定);琼脂培养基(按国标GB/T 4789.28中4.7规定);乳糖发酵管(按国标GB/T 4789.28中4.10规定);革兰氏染色液(按国标GB/T 4789.28中2.2规定)。
用具:37℃恒温培养箱、接种环、酒精灯、电炉、石棉网、三角架、解剖器材、解剖镜、蜡盘、烧杯、试管、玻棒、鱼缸、天平、一次性注射器、放大镜、显微镜、相差显微镜、高压灭菌锅等。
如果实验工具具有创新性,且在实验中占有较重要的地位,还应画出装置图,并说明制作方法。如“香烟烟雾对三龄家蚕的毒性测定”中的抽烟器,“初探酵母发酵的最佳温度”中的自制发酵装置图。
(6)方法
方法指较详尽地介绍课题研究时所采取的手段或外部客观条件,提供足够的研究细节和充分的操作信息,以便别人能够重复你的研究,评估课题研究的价值和意义。如“6种鲤科鱼类的胆汁毒性的研究”中的小白鼠灌胃法和观察统计法,“警惕菌从口入”中的细菌平板检测法;其他的如改进半叶法、碘量法。有的方法用三言两语就能介绍清楚,如小白鼠灌胃法;有的可另设实验的具体步骤作进一步的介绍,如细菌平板检测法;有的则需另设附录花较大篇幅才能交待清楚,如碘量法。
方法部分的文字描述要客观、准确、具体、直截了当,不要用抽象、笼统、模棱两可的词语。
如果是通过采样完成实验的,还须附图说明采样地点,如“灰尘对植物光合作用的影响”“汽车尾气对植物过氧化酶的影响”均应附上较详细的采样图,实验中的注意事项也可交待清楚。
(7)过程
通常和结果放在一起撰写,包括实施步骤、具体次序、如何操纵自变量、如何测定因变量、如何控制无关变量等。这部分的写法一般有直线推论和并列分论2种形式:只需单项实验就能完成的课题,用直线推论,即循着一条逻辑线索,一步步地叙述;需要几项实验或几次实验才能完成的课题,可采用并列分论,按每个实验的先后顺序依次地写出来;也有两者兼用的混合型。
(8)结果
结果是将实验得到的全部事实叙述出来,是客观记录实验所产生结果的部分,表达要科学合理、简洁明了、富有说服力。由于论文不是原始资料的简单堆砌,因此要经过整理,删去与课题无关的资料和数据,以免影响论文的主题,冲淡中心问题。科学实践活动结果的撰写通常和过程紧密结合,用叙述性文字和表格来表述。
一般来说,好的叙述是仅阅读文字叙述部分,便能明了结果;好的表格则是只看表格,也能理解结果。表格对结果的表述非常有效,尤其是研究包括大量统计资料时更是如此。
(9)结论
结论是研究过程的归结,是研究结果提炼出来的总答案。它直接来自研究结果,而不是对研究结果的分析。结论应该准确、完整、精练。研究者要对研究结果及研究中发现的问题逐一进行分析,而后才能得出结论。现行的许多小论文常将结论融于分析与讨论之中。结论所占篇幅较大,内容较多时,可分序号逐条写出。
作结论时应注意:
①对实验不完全的地方不作结论。
②对实验数据不可靠的地方不作结论。
③重复实验数据相差很大的,要反复核实印证,避免得出不负责任的结论。
④措辞要严谨,逻辑要严密,内容要具体,不得使用“大概”“可能”之类用词。
(10)讨论
讨论是从各个方面对研究结果的涵义进行评述。要求研究者能客观地透过现象看本质,揭示事物的因果关系,找出事物的必然规律,对研究结果进行理论上的论证,从而准确地抓住问题的实质,得出正确的结论;研究中存在的问题及有待解决的问题或可供深入研究的问题也在这部分说明,可使今后的研究方向少走弯路。该部分通常配合数据图表,采用边分析边讨论的方式进行阐述。
讨论是最难写的部分,因为它不像前几部分那样有结构,但是这也为作者发挥自己的洞察力和创造性提供了机会。讨论大致可以从以下几个方面考虑:
①与结果联系。
②与前言联系。
③指出研究的局限性。
④总结结果。
讨论毕竟是作者主观的认识和分析,不是客观事实。对研究结果的认识,可以是仁者见仁,智者见智,因此讨论在表述上用词要有所选择,不要过分地夸大或贬低事实。
(11)分析
分析指用统计学或统计图表的方法对比、统计实验数据,找出平淡数字下蕴藏着的事物的本质特征,最终达到科学论文中的“用数据来说话”的境地。
在计算机非常普及的今天,用OFFICE软件中的“图表向导”功能将研究结果转变为图表后再进行分析不失为一种简单易行的方法。用图表表述,信息量大,便于理解,使人一目了然,看出规律,正所谓“一图顶千字”。
(12)收获与体会
收获与体会主要写研究者的感受,包括通过参加课题研究,认识到了什么,学到了什么,有哪些提高,对自己有哪些启发,有哪些新发现,能够起到什么作用,提出什么建议等。
(13)参考文献
参考文献指撰写论文时参考的有关书籍和报刊,一般列于研究报告的末尾。参考文献应该列出论文中直接提到或引用的资料来源,包括资料的时间、内容、发表刊物的名称及页码等。参考文献的排列可以按论文所提到或引用的顺序排列,也可以按作者的姓氏笔划为序。
列举课题:汽车尾气对植物过氧化氢酶的影响
参考文献:(采用第二种编录格式)
1.陈康.细胞中过氧物酶体的功能.《生物学通报》,1995,30(10):p.18-19.
2.杨文梅.谈谈活性氧的产生与毒害作用.《生物学通报》,1994,29(8):p.14-15.
(14)附录
附录并非是研究论文的必备部分,而是作为科学论文主体的补充项目。由于编入正文会妨碍编排的条理和逻辑,故一般放在论文的参考文献之后,如有几个附录则要编号。在正文行文过程中应标注“见附录”等字样,以说明附录与正文的联系。
以上只是讲了论文的基本撰写要求,具体写作时,可按研究内容有详有略。但对于实验数据、实验现象的描述一定要详尽和充分。撰写论文时,要使用准确的科学术语,不要过多修饰,字句要简洁明了,篇幅不要太长,但叙述时一定要科学、严谨。
当然,研究结果的表达并不一定都是论文,还可以有多种形式,如下面的案例:
【案例11】
用合理化建议表达研究结果
2002年12月,宝山区环卫局的同志收到一封来信,这封信是吴淞中学“上海市垃圾分类回收现状调查”课题组的同学写的。信中,同学们根据对宝山区通河小区、岭南小区、泗塘小区等的调查结果,对垃圾分类回收率不高、分类回收垃圾桶形同虚设的现象进行了分析,并提出了自己的建议,其中有很多建议非常有价值,环卫局领导高度重视,并亲自回信表扬和致谢。
【案例12】
用项目设计成果表达研究成果
吕一凡是吴淞中学2003届学生,他的愿望是设计属于自己的个人网页。2001年,他以此作为自己的研究课题。但他的基本功不好,很多软件都不会用。正是带着这一愿望,他开始了相关软件的钻研,从Frontpage到Dreamware,从Flash到Fire-work,他一个一个地攻克了,现在,他不仅有了自己的很酷的主页,也成了闻名全校的Flash高手。
【案例13】
用DV表达课题研究的结果
在已经举行了5届的日本儿童科学影像节上,最优秀的作品往往不是单纯的拍摄技术优秀,而是还突出了科学DV的探究主题。例如,冈崎市东海中学8年级的4名学生气象员的作品《南方的北国?——东海学区的冬之谜》,就是严格按照科学探究的6个步骤完成的作品,最终在第3届日本儿童科学影像节中获中学组最高奖“教育部长奖”。该项目的具体探究过程如下:
观察提问:在日常生活中观察发现,虽然东海中学地处冈崎市的最南部,但是东海中学的校区却是最冷的,北部地区春暖花开了,东海学区还是白雪皑皑,北部地区日上三竿了,东海学区却是晨雾蒙蒙。4名学生产生了疑问,想要揭开东海学区的冬之谜。
猜想假设:通过查阅冈崎市的地图,学生们作出了大胆的猜想,认为东海学区特殊的小气候可能和冈崎市南侧的地势有关。
计划组织:4名学生组成一个研究小组,分工合作;设计了调查、监测和实验3种研究方法;借来了太阳高度角测量仪等设备。
事实证据:调查了解市民的看法、教师的意见、周围环境变化等来追踪谜团;选择不同地点用仪器设备监测太阳高度角随地势的变化;记录温度变化的大量数据。
模型解释:用橡皮泥模拟地势变化的横断面,夹在两块玻璃中间,用干冰形成的冷雾倾倒在玻璃中间,这个简单的实验模拟了气流在冈崎市的流动和变化,破解了谜团;同时,用电脑动画模拟气流变化和地势之间的关系,作出更加明确的解释。
表达交流:利用DV拍摄了整个探究过程,并在结构、配乐、解说词等方面进行了认真的编辑,让观众了解了一个科学现象。标题有画龙点睛的效果,“南方的北国?——东海学区的冬之谜”这个题目引人入胜,受到了评审委员会的高度评价——“即使是职业摄影家,取一个震撼人心的标题也是不容易的”。
《南方的北国?——东海学区的冬之谜》这个项目获奖后,学生在获奖感言中谈到,“作品的制作,确实很辛苦。特别是今年虽然很早就决定以学区的气候作为主题,但直到10月下旬,也没有出现我们想象的雾。因为天气反常而遇不上拍摄的时机,真是为难……非常花时间!幸亏得到学区的各位同学的帮忙,一直以来的疑团终于解开了。”
除论文之外,课题研究的成果也可以是一份倡议书或宣传海报,还可以是一项产品设计。对许多动手实践能力较强的学生来说,结合课题研究,用一个模型或实物来展示成果,更能展现他们的特长优势。所以,实物模型也不失为一种好的成果形式。案例10中,学生除了完成论文,还向有关单位提交了一份建议信。案例11中,学生成功地开发了自己的个人主页,这个成果令他很自豪。案例12中,学生用DV记录了研究的过程,形象、直观地呈现了研究结果,也是一种非常好的表达形式。
4.在课题反思与评价阶段
无论是传统的学科学习,还是现今的研究性学习,教师不可避免地都要扮演评价者的角色。学生课题研究重过程而不重结果,教师要艺术性地运用多元化、多样性的评价手段去推动学生整体人格健康而富有个性的发展,善于发现和发扬那些对学生个体发展具有独特价值的东西,而不是用传统的统一的标尺去衡量所有学生,这是研究性学习课程评价最关键之处。避免简单化、程式化地操作,以新的应试代替另一种应试,这样将失去课题研究的意义。
评价问题关系到课题研究的价值取向和健康发展,也是当前研究性学习课程大面积开展的困难之一。在研究性学习课程中,不适宜用考评、出勤等指标来评价学生的研究活动,因为,既然研究活动是以兴趣为导向,出勤就变得多余,既然没有兴趣,强迫等于加重学生的负担,如果一定要通过考评让学生做他不感兴趣的事,等于用一种新的应试教育去改变旧的应试教育。因此,研究性学习课程强调以多元化方式来评价学生的研究行为,其核心理念是鼓励学生的研究行为获得社会承认,把学生放到更高的、超出学校之外的环境中去竞争,以此来满足学生的成就感,培养学生的社会责任感和对社会的洞察力,并引导学生善于从社会生活中发现问题,通过自己的研究解决社会问题、取得社会效应。这和陶行知先生所倡导的生活教育理念是一致的。
具体做法为:
①鼓励学生参加相应的各级比赛。
②鼓励学生发表自己的研究成果、申请专利或向有关职能部门提供决策建议等;取得社会承认的过程是一种很好的教育过程,这种体验和成就感、对社会的责任感和实现自我价值的感觉对学生的激励作用是传统课堂教学所无法比拟的。比如,吴蓓莉等同学的《炝虾食用安全性的初步研究》课题研究成果,就有好几家杂志社来信希望刊登其研究论文,最终被《上海师范大学学报》(自然科学版)录用;邓丽莺、金雯珏同学设计的新概念环保垃圾桶已经申请实用新型专利,她们将《垃圾分类回收的现状调查及对策》研究报告寄给宝山区环卫局领导,得到了有关领导的肯定。
③针对不同的学生进行多元化评价。考虑到学生的个性有差异、能力有倾向,课题研究不仅是为了“避短”,而更强调“扬长”。在实践中,应强调对学生专长的评价,包括学生的社交能力、动手能力、组织领导能力、分析思考能力、论文撰写能力、组织领导能力等。
④给予学生创新学分评定。学校可以要求各研究小组在按计划完成课题研究之后,写出课题研究报告和研究工作报告。前者详细叙述研究思路、研究过程与研究所取得的成果,后者则着重描述研究过程中所做的工作以及参与课题研究的体会等。指导教师对学生课题研究的成果报告进行初步的评审,并根据答辩情况给予创新学分。
5.在课题展示与交流阶段
学生课题研究结束后,要进行课题答辩,这是发挥研究性学习课程价值的重要一环。交流对于提高学生展示、交流和表达能力,促进更多课题研究者的相互借鉴和提高,进一步完善课题研究和进行课程评价都是必不可少的环节,同时答辩过程也可以帮助研究者进一步发现课题的漏洞,完善课题。
展示表达有多种形式,包括编辑一本研究报告集,举办一次研究成果展板展示活动,进行模拟论文答辩等,但是最好的展示方式还是课题答辩会。答辩会是综合展示的平台,需要完善的项目形式,需要综合运用多种表现形式,需要运用媒体,需要陈述,需要合作。同时,展示的过程就是对课题研究进行完善和后加工的过程,尤其是面对同学、教师或评审专家的质疑,可以让研究者充分考虑和听取别人的意见,这对于进一步完善课题非常重要。
展示答辩的过程,也是教师或同学对研究者的项目进行评价的过程。教师可以留足时间,让学生充分展开交流和讨论。教师要扮演评价者和指导者的角色,将项目研究引导到正确的轨道上去。
6.在课题研究结束后
课题研究告一段落,并不意味着研究的终止,教师要善于引导学生将课题不断走向深入。
【案例14】
善于利用课题研究的“壳”资源
“吴淞中学自清河治理”课题组曾代表国家参加国际青少年科学研究者大会,并获得了大奖。在国外参赛过程中,国外专家在称赞课题组工作的同时,也提出了新的问题。回国后,胡欢、张军同学都毕业进入复旦大学深造,张翼同学并没有因为获奖而自满,止步不前,反而燃起了更强的研究欲望,他希望能将前期的实验室模型进一步推广,变成现实生产力。于是,他和课题组的其他同学把擅长计算机的林晨同学找来,成立了以吕亚佳、林晨和张翼为核心的新的课题组。在对前面的课题深入研究的过程中,他们发现一个与前期的课题紧密相关的更广阔的、并且尚未被专家、学者关注的领域,那就是浅水小水体的富营养化生态修复工程化问题。在教师的支持和鼓励下,课题组经过协商,决定改变主攻方向,确立了“富营养化浅水小水体生态修复研究”课题。如今这项研究已经告一段落,研究报告已经完成,得到有关专家的高度肯定。上海环境科学研究院的沈根祥副所长评价说:“中学生的探索给我们科研院所的专家们上了一课,他们不但在方法上富有创意,更重要的是,他们的研究开辟了一个广阔的市场,而这个市场我们却忽略了。”
在研究过程中,也出现了很多富有争议的问题,水葫芦的问题就是其中典型的一个。水葫芦在治理富营养化时吸收氮磷的能力很强,但它容易恶性增殖,堵塞河道、影响景观,造成二次污染,现在水葫芦已经成为十大害草之首。看来用水葫芦治理富营养化非但不是良策,反而亟须研究如何治理已经泛滥成灾的水葫芦。于是,在教师的鼓励和指导下,社团的另外一些同学由此派生出新的课题——“水葫芦综合治理研究”。
有关自清河治理的研究课题迄今已经进行了4年,先后有多项子课题产生,其中有明确研究成果的有5项。最早的治理方案设计获得2000年为了“我们的未来”全国中小学生环保活动方案一等奖,也是唯一的一等奖。关于自清河污染治理的实验室生态模型构建获得上海市中学生科技论坛一等奖,并且在第2届国际青少年科学研究者大会中从1000多项课题中脱颖而出,获得了生命与环境科学组一等奖,并获得大会特等奖。2002年,有关模型工程化的研究获得第17届英特尔上海市青少年科技创新大赛一等奖,并获全国青少年科技创新大赛二等奖、全国“明天小小科学家”二等奖等。
现在,课题研究者将目光投向苏州河、太湖等大型富营养化水体,他们希望自己的方案在治理浅水小水体的同时,能为苏州河的治理作出贡献。他们已经提出多种方案,从经济性、景观性、易操作性、生态持久性等多个维度设计苏州河治理方案。其中,为苏州河安装“水肺”的新理念尤其引人注目。
他们的另一个愿望就是尽快完成技术集成,并为自己的治理工程方案申请专利,用最经济、最高效的方法治理上海所有被富营养化问题困扰的小型水体,还它们以水清草绿、鱼肥景美。让“城市让生活更美好”的世博理念变为看得见、摸得着的实事。
案例中,有关自清河治理的研究已经进行了4年,培育了三批学生,前后有十多人参加了相关研究。他们从最初选定一项课程载体,到最后派生出很多子课题,其实是与教师不断进行设计与挖掘分不开的。可以看出,研究性学习课程其实就是随着问题、情境的转变而不断发展的,是在学生与课题、与教师的互动中不断生成的。当然,这一课题不断深入,并如滚雪球般越滚越大,也得益于课题组在研究中、研究后都不断进行反思、总结的结果。
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