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[问题提出]研究性学习作为新高中学科教学大纲中的一个有机部分，它是国家教育部提出的以培养“创新意识与实践能力”为核心的教育目标而实施的新的课程改革。多年来，我国的教育，尤其是中小学教育都是以“应试”为目的的。然而随着社会的发展，市场竞争必然加剧，应试教育的弊端日益暴露。“高分低能”、“综合素质低”这些情况曾一度非常普遍，造成了极大的负面效应。随着社会的发展，学科日益显示出了它的另一面——一个不仅仅作为理论工具，而是以本身的、强大的力量去解决问题的一面。这便是学科中的“应用学科”，而应用学科知识去解决实际问题的方法则称之为“学科建模”。
这对教师的教学工作提出了挑战，很多教师会发现他们必须用从未经历过的方式去教学。笔者在近年的尝试中觉得首先必须比较充分地理解实施研究性学习教学的目的。这样，才有可能设计好研究性学习的教学过程及课后反馈与评估。而就学科教育来说，很长的一段时间，我们只要求学生能够依照固定的题型解题——不需要了解这种方法从何而来，也不用知道学了这种方法有什么作用，是仅仅为了做题而做题。因此，针对现行教育模式中存在的此类问题，“智育工作要转变教育观念，改变人才培养模式，积极实行启发式和讨论式教学，激发学生独立思考和创新意识，切实提高教学质量。要让学生感受、理解知识产生和发展的过程。培养学生的科学精神和创新思维习惯，重视培养学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作和社会活动能力。”当然，这些能力的培养并不是通过某一门课程就可以做到的，它需要各个学科、各类课程甚至各个阶段的教学过程的共同努力。而就高中阶段的学科教学来说，一个很突出的方面是应用意识的培养——让一个高中生知道如何且善于发现并能够将一个具体的问题从实际生活中提炼出来并加以量化，分析、寻找其中规律进而应用已知工具解决问题——这便是“学科建筑”。
另一方面，学科本身的发展很大程度上就是由“应用”而推动的——应用学科去解决问题，在应用过程中发现问题，进而诞生新的理论，从而使整个体系日趋完善。对中学生来说则是应用所学的知识去解决问题，在应用过程中一面巩固所学的知识，一面发现自己的不足或漏洞，进而激发出求知的欲望，从而使自身能力得到补充和提高。正如留美博士黄全愈先生所说：“在中国学习，我总感觉学多悟少；在美国学习，我感觉是学少悟多……在国内上课，做笔记犹如听写……但有多少是自己的东西呢?恐怕多是老师的‘二手货’。在美国学习，虽然从老师那里转手来的东西不多，但是内心却不断在‘悟’东西，而这些东西是我自己的，并不是老师‘教’我的，更不是老师‘交’我的……在美国的中小学，老师都十分热衷于搞‘pmject’(课题)。所谓‘课题’实际上是指‘研究课题’，结合教学内容，学生分组或单独进行课题研究。做课题研究基本上有三个阶段：一是收集资料，熟悉材料；二是写研究报告；三是课堂演讲或演示……其中课堂演讲或演示的形式最受学生欢迎。在大多数情况下，孩子们会把课堂演示当成是表现的绝好机会……当然，你不可能期望他们真的有什么新的发明和发现。重要的是，孩子在这一研究的过程中，能力得到了培养和锻炼。”
于是，我们对在高中学生中开展学科建模活动进行了尝试。首先，素质教育重要的着眼点是要改变学生的学习方式，即改变学生在原有的教育、教学条件下所形成的那种偏重于记忆、理解的、立足于接受教师知识传输的学习方式，帮助他们形成一种对知识进行主动探求并重视实际问题解决的主动积极的学习方式，这是一种有利于终身学习发展的学习方式。其次，学以致用本来就是教育的最重要的原则之一，而培养创造力则是素质教育的核心，结合必修课内的知识让学生去解决一些生活中的问题，不但可以大大地激发学生的学习兴趣和求知欲，让学生的想象力和创造力最大限度地发挥。
因此，要让孩子可以更好地适应未来世纪的要求，学科的教育模式改革是必要的、势在必行的，而这种改革的重点便如上所述，应该更好地让学生增强应用意识。而作为一门新兴的学科——学科建模的确是最好的、将学科与实际生活联系起来的媒介。
一、期望目标
1 培养科学态度和创新精神，学会从实际出发，通过探究和摸索在尊重前人成果的基础上寻找解决问题的独特的个性化途径，并善于借助资料及现代化手段获得信息。
2 培养学生的信息处理能力(包括发现问题，提炼问题，表述问题，做出解决问题的设想，收集资料，取得结论以及表述结论的能力)。
3 激活头脑中各科学习的“知识储备”，从而增加知识的牢固程度和知识的应用意识以及各科之间的横向联系。
此外，通过活动获得亲身参与研究探索的积极情感体验，逐步形成一种日常学习与生活中喜爱质疑、乐于探究、努力求知的心理倾向；通过研究结果的表述与展示过程，获得锻炼自我能力的机会，使学生更具有现代综合型人才的特质。
二、主要内容构想
(一)选材原则
这类活动所涉及面可以相当广泛，可以是属于传统科学的，也可以属于新兴学科的，还可以是多学科综合的；既可以偏重于社会实践的，也可以偏重于文献研究的。其内容选择通常体现以下特点：
1 问题性。即通常不是提供一篇文章，让学生理解、记忆，而是呈现一个需要学习探究的问题(专题或课题)。
2 开放性。即在研究的角度选择、方法的选择、结果的表述形式等方面均有相当大的灵活性，给学生一个更为足够的空间。
3 综合性。作为解决实际问题的研究，它在涉及的知识层面上必然会比较广，有利于知识的融会贯通。
4 社会实践性。即理论与实际联系得更紧密，学习间接经验与主动获得经验联系更加紧密。
5 差异性。由于此类的研究存在类型区别和层次差异，因此在材料的选择和组织上一定要注意因材施教，因人而异。
(二)主要内容
根据以上的一些特点及我们高中生的具体情况，将我们的活动课主要内容分为三大类，也即活动开展的三阶段，其阶段特点和开展方式如下：
1 以提高学生学习学科的兴趣和增强应用意识为主，结合正常教学的内容，培养学生对问题的分析推理能力、想象力、观察力和逻辑思维能力，增加学科常识与修养。鉴于高中生尤其是高一学生的知识结构体系，第一部分的内容设置应结合正常教学内容而设定，并以教师讲解为主。在这一部分里，我们可以把如何将学科知识应用于实际问题中的基本方法介绍给学生。可以介绍性地给出几个学科模型问题，此外还可根据学生的具体情况让他们开始接触一些在应用领域较常用且较易理解的学科知识。这一部分不一定需要很专业的学科知识或很好的学科基础，从形式上来看它似乎更象趣味学科，它重视的是应用学科基本方法的掌握和简单的应用学科常用知识的 了解。因此这一部分内容可以针对所有的高中生展开，尤其是一些非重点高中的学生和刚刚进人高一的学生，作为学科应用的入门课。形式可视为较大面积的必修课或第二课堂。
2 巩固并适当增加学科知识为主，目标为可以独立解决一些应用学科的问题，并培养学生使用学科工具和独立查阅科学文献以获取新知识的能力。这个部分要求在更高的层面上应用学科知识，能够开始独立解决问题，程度以应用学科竞赛的题目为上限。鉴于目前国内应用学科竞赛的内容，许多知识需要在高中的基础上有一定的提高，因此这一部分的活动将适当地介绍一些超出高中范围的知识(主要是一些经常用到的应用学科工具)，会有一定的难度，适宜针对学科基础较好的学生进行。
3 综合以上的两部分，用学科建模知识解决真正实际生活中的问题，用研究性学习的方法做课题研究，培养综合能力(包括表述结论的能力等)。
在这一部分里，学生使用已有的学科及应用学科的知识解决真正的实际问题。学生在课堂内所见到的问题(甚至应用学科的问题)，往往是已被教师加工、抽象好的问题，条件不多不少，结论恰当合适。而实际问题的解决过程却往往不是这样，需要自己把模糊的问题提炼成比较明确的学科问题，需要自己分析其主要矛盾，选择解题策略，有时还需要借助于计算机才能得到并非精确的结果，得到的结果也不一定符合实际，需要进一步修改问题的求解模型和算法。在这个阶段才是真正意义上的独立应用学科知识建立问题的学科模型，这是我们活动的最高层次和活动的最终目标。在整个解决问题的过程中，需要用到研究性学习的方法。也因此，在这个过程中才更能体现创新思维和实践能力的培养。而教师在这里仅仅作为提供建议者及参考消息的来源，其余的则完全由学生自己独立完成。
适合以应用小组或社团的形式，针对学科有兴趣的且学有余力学生，以个人独立完成或小组合作的方式，并辅以一定的考察或调研。
三、组织程序
课程的开展，可按照以下的程序进行：
1 开设讲座。目的是做好背景知识铺垫，掌握一定的学科研究基本方法，并辅以一些参观访问，激发原有的知识储备，提供选题范围，诱发探究动机。
2 指导选题。在教师的指导或建议下确定研究题目。
3 组织课题组，制度研究计划。研究计划应包括对目标的清晰的表述及具体的研究方法和程序设计。
4 实施研究。在过程中要做好比较详细的工作记录及体会。
5 处理结果，撰写报告。以恰当的方式，明确的语言表述研究结果。
6 研究结果的交流研讨。
四、注重的原则
由于这个活动课是作为学科必修课的一门补充和拓展性课程，因此，它的活动内容设计应能够反映学科教育发展、改革的方向。具体来说应强调以下原则：①着重发展学生的学科能力，特别是学科应用的能力。②强调计算工具的使用。这不仅指在计算过程中使用计算工具，而且指在猜测、争辩、探索、发现、模拟、证明、作图、检验中使用计算工具。③更强调学生积极主动地参与，把教学过程变成学生活动的过程。④在教学过程中应注意结合学生的实际水平，分层次逐步地推进；注意结合必修课的教学内容，引导学生在学中用、在用中学；注意“活动性”。
五、课程结束评估方法
活动的评估有很多种，但由于这个活动课培养的是一种能力，因此并没有一种方法可以确切衡量出有多少效果，只能相辅相成地综合评估。首先，可以在活动课程开始之前用问卷的形式做一次测试，作为一个对照。在活动课的过程中，可以以公开课、写小论文让学生自己做小课题等等形式观察其能力的发展。最后，可以用竞赛的方法对效果的好坏做一个大致的评估。
当然，以上只是关于研究性学习课程开展的一个初步的构想，细节部分将在具体的实施中不断完善。
这对教师的教学工作提出了挑战，很多教师会发现他们必须用从未经历过的方式去教学。笔者在近年的尝试中觉得首先必须比较充分地理解实施研究性学习教学的目的。这样，才有可能设计好研究性学习的教学过程及课后反馈与评估。而就学科教育来说，很长的一段时间，我们只要求学生能够依照固定的题型解题——不需要了解这种方法从何而来，也不用知道学了这种方法有什么作用，是仅仅为了做题而做题。因此，针对现行教育模式中存在的此类问题，“智育工作要转变教育观念，改变人才培养模式，积极实行启发式和讨论式教学，激发学生独立思考和创新意识，切实提高教学质量。要让学生感受、理解知识产生和发展的过程。培养学生的科学精神和创新思维习惯，重视培养学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作和社会活动能力。”当然，这些能力的培养并不是通过某一门课程就可以做到的，它需要各个学科、各类课程甚至各个阶段的教学过程的共同努力。而就高中阶段的学科教学来说，一个很突出的方面是应用意识的培养——让一个高中生知道如何且善于发现并能够将一个具体的问题从实际生活中提炼出来并加以量化，分析、寻找其中规律进而应用已知工具解决问题——这便是“学科建筑”。
另一方面，学科本身的发展很大程度上就是由“应用”而推动的——应用学科去解决问题，在应用过程中发现问题，进而诞生新的理论，从而使整个体系日趋完善。对中学生来说则是应用所学的知识去解决问题，在应用过程中一面巩固所学的知识，一面发现自己的不足或漏洞，进而激发出求知的欲望，从而使自身能力得到补充和提高。正如留美博士黄全愈先生所说：“在中国学习，我总感觉学多悟少；在美国学习，我感觉是学少悟多……在国内上课，做笔记犹如听写……但有多少是自己的东西呢?恐怕多是老师的‘二手货’。在美国学习，虽然从老师那里转手来的东西不多，但是内心却不断在‘悟’东西，而这些东西是我自己的，并不是老师‘教’我的，更不是老师‘交’我的……在美国的中小学，老师都十分热衷于搞‘pmject’(课题)。所谓‘课题’实际上是指‘研究课题’，结合教学内容，学生分组或单独进行课题研究。做课题研究基本上有三个阶段：一是收集资料，熟悉材料；二是写研究报告；三是课堂演讲或演示……其中课堂演讲或演示的形式最受学生欢迎。在大多数情况下，孩子们会把课堂演示当成是表现的绝好机会……当然，你不可能期望他们真的有什么新的发明和发现。重要的是，孩子在这一研究的过程中，能力得到了培养和锻炼。”
于是，我们对在高中学生中开展学科建模活动进行了尝试。首先，素质教育重要的着眼点是要改变学生的学习方式，即改变学生在原有的教育、教学条件下所形成的那种偏重于记忆、理解的、立足于接受教师知识传输的学习方式，帮助他们形成一种对知识进行主动探求并重视实际问题解决的主动积极的学习方式，这是一种有利于终身学习发展的学习方式。其次，学以致用本来就是教育的最重要的原则之一，而培养创造力则是素质教育的核心，结合必修课内的知识让学生去解决一些生活中的问题，不但可以大大地激发学生的学习兴趣和求知欲，让学生的想象力和创造力最大限度地发挥。
因此，要让孩子可以更好地适应未来世纪的要求，学科的教育模式改革是必要的、势在必行的，而这种改革的重点便如上所述，应该更好地让学生增强应用意识。而作为一门新兴的学科——学科建模的确是最好的、将学科与实际生活联系起来的媒介。
一、期望目标
1 培养科学态度和创新精神，学会从实际出发，通过探究和摸索在尊重前人成果的基础上寻找解决问题的独特的个性化途径，并善于借助资料及现代化手段获得信息。
2 培养学生的信息处理能力(包括发现问题，提炼问题，表述问题，做出解决问题的设想，收集资料，取得结论以及表述结论的能力)。
3 激活头脑中各科学习的“知识储备”，从而增加知识的牢固程度和知识的应用意识以及各科之间的横向联系。
此外，通过活动获得亲身参与研究探索的积极情感体验，逐步形成一种日常学习与生活中喜爱质疑、乐于探究、努力求知的心理倾向；通过研究结果的表述与展示过程，获得锻炼自我能力的机会，使学生更具有现代综合型人才的特质。
二、主要内容构想
(一)选材原则
这类活动所涉及面可以相当广泛，可以是属于传统科学的，也可以属于新兴学科的，还可以是多学科综合的；既可以偏重于社会实践的，也可以偏重于文献研究的。其内容选择通常体现以下特点：
1 问题性。即通常不是提供一篇文章，让学生理解、记忆，而是呈现一个需要学习探究的问题(专题或课题)。
2 开放性。即在研究的角度选择、方法的选择、结果的表述形式等方面均有相当大的灵活性，给学生一个更为足够的空间。
3 综合性。作为解决实际问题的研究，它在涉及的知识层面上必然会比较广，有利于知识的融会贯通。
4 社会实践性。即理论与实际联系得更紧密，学习间接经验与主动获得经验联系更加紧密。
5 差异性。由于此类的研究存在类型区别和层次差异，因此在材料的选择和组织上一定要注意因材施教，因人而异。
(二)主要内容
根据以上的一些特点及我们高中生的具体情况，将我们的活动课主要内容分为三大类，也即活动开展的三阶段，其阶段特点和开展方式如下：
1 以提高学生学习学科的兴趣和增强应用意识为主，结合正常教学的内容，培养学生对问题的分析推理能力、想象力、观察力和逻辑思维能力，增加学科常识与修养。鉴于高中生尤其是高一学生的知识结构体系，第一部分的内容设置应结合正常教学内容而设定，并以教师讲解为主。在这一部分里，我们可以把如何将学科知识应用于实际问题中的基本方法介绍给学生。可以介绍性地给出几个学科模型问题，此外还可根据学生的具体情况让他们开始接触一些在应用领域较常用且较易理解的学科知识。这一部分不一定需要很专业的学科知识或很好的学科基础，从形式上来看它似乎更象趣味学科，它重视的是应用学科基本方法的掌握和简单的应用学科常用知识的 了解。因此这一部分内容可以针对所有的高中生展开，尤其是一些非重点高中的学生和刚刚进人高一的学生，作为学科应用的入门课。形式可视为较大面积的必修课或第二课堂。
2 巩固并适当增加学科知识为主，目标为可以独立解决一些应用学科的问题，并培养学生使用学科工具和独立查阅科学文献以获取新知识的能力。这个部分要求在更高的层面上应用学科知识，能够开始独立解决问题，程度以应用学科竞赛的题目为上限。鉴于目前国内应用学科竞赛的内容，许多知识需要在高中的基础上有一定的提高，因此这一部分的活动将适当地介绍一些超出高中范围的知识(主要是一些经常用到的应用学科工具)，会有一定的难度，适宜针对学科基础较好的学生进行。
3 综合以上的两部分，用学科建模知识解决真正实际生活中的问题，用研究性学习的方法做课题研究，培养综合能力(包括表述结论的能力等)。
在这一部分里，学生使用已有的学科及应用学科的知识解决真正的实际问题。学生在课堂内所见到的问题(甚至应用学科的问题)，往往是已被教师加工、抽象好的问题，条件不多不少，结论恰当合适。而实际问题的解决过程却往往不是这样，需要自己把模糊的问题提炼成比较明确的学科问题，需要自己分析其主要矛盾，选择解题策略，有时还需要借助于计算机才能得到并非精确的结果，得到的结果也不一定符合实际，需要进一步修改问题的求解模型和算法。在这个阶段才是真正意义上的独立应用学科知识建立问题的学科模型，这是我们活动的最高层次和活动的最终目标。在整个解决问题的过程中，需要用到研究性学习的方法。也因此，在这个过程中才更能体现创新思维和实践能力的培养。而教师在这里仅仅作为提供建议者及参考消息的来源，其余的则完全由学生自己独立完成。
适合以应用小组或社团的形式，针对学科有兴趣的且学有余力学生，以个人独立完成或小组合作的方式，并辅以一定的考察或调研。
三、组织程序
课程的开展，可按照以下的程序进行：
1 开设讲座。目的是做好背景知识铺垫，掌握一定的学科研究基本方法，并辅以一些参观访问，激发原有的知识储备，提供选题范围，诱发探究动机。
2 指导选题。在教师的指导或建议下确定研究题目。
3 组织课题组，制度研究计划。研究计划应包括对目标的清晰的表述及具体的研究方法和程序设计。
4 实施研究。在过程中要做好比较详细的工作记录及体会。
5 处理结果，撰写报告。以恰当的方式，明确的语言表述研究结果。
6 研究结果的交流研讨。
四、注重的原则
由于这个活动课是作为学科必修课的一门补充和拓展性课程，因此，它的活动内容设计应能够反映学科教育发展、改革的方向。具体来说应强调以下原则：①着重发展学生的学科能力，特别是学科应用的能力。②强调计算工具的使用。这不仅指在计算过程中使用计算工具，而且指在猜测、争辩、探索、发现、模拟、证明、作图、检验中使用计算工具。③更强调学生积极主动地参与，把教学过程变成学生活动的过程。④在教学过程中应注意结合学生的实际水平，分层次逐步地推进；注意结合必修课的教学内容，引导学生在学中用、在用中学；注意“活动性”。
五、课程结束评估方法
活动的评估有很多种，但由于这个活动课培养的是一种能力，因此并没有一种方法可以确切衡量出有多少效果，只能相辅相成地综合评估。首先，可以在活动课程开始之前用问卷的形式做一次测试，作为一个对照。在活动课的过程中，可以以公开课、写小论文让学生自己做小课题等等形式观察其能力的发展。最后，可以用竞赛的方法对效果的好坏做一个大致的评估。
当然，以上只是关于研究性学习课程开展的一个初步的构想，细节部分将在具体的实施中不断完善。