高中物理探究作業(yè)的開(kāi)發(fā)與研究

摘 要：本文結(jié)合新課程要求和探究作業(yè)的現(xiàn)狀，在分析了開(kāi)展探究作業(yè)的必要性和可行性后，重點(diǎn)介紹了在高中怎樣開(kāi)發(fā)和開(kāi)發(fā)怎樣的物理探究作業(yè)以及相關(guān)的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：高中；探究；作業(yè)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）9（S）-0007-4

1 問(wèn)題的提出

1.1 新課程的要求

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》特別指出，要在物理學(xué)科中關(guān)注科學(xué)探究，強(qiáng)調(diào)要將科學(xué)探究行為滲透于整個(gè)物理教學(xué)過(guò)程中。并指出，科學(xué)探究是一種學(xué)習(xí)方式，是學(xué)習(xí)目標(biāo)，也是學(xué)習(xí)內(nèi)容。將科學(xué)探究列入內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，旨在將學(xué)習(xí)重心從過(guò)分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳承和積累向知識(shí)的探究過(guò)程轉(zhuǎn)化，從學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)向主動(dòng)獲取知識(shí)轉(zhuǎn)化，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神；讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、實(shí)踐能力及創(chuàng)新意識(shí)，改革以書(shū)本為主，實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式，倡導(dǎo)多樣化的教學(xué)方式。

1.2 探究作業(yè)的現(xiàn)狀

在新一輪課程改革中，教師大都意識(shí)到，物理課不應(yīng)當(dāng)只是聽(tīng)課、記筆記、做習(xí)題的結(jié)合，而應(yīng)當(dāng)是在教師的指導(dǎo)和幫助下，學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象的本質(zhì)與內(nèi)在聯(lián)系的過(guò)程。因此，探究教學(xué)也就成了課堂教學(xué)的主流，科學(xué)探究的內(nèi)容、科學(xué)探究的形式受到高度的關(guān)注，但科學(xué)探究的作業(yè)，似乎被忽略。任何一種傳統(tǒng)的教學(xué)方式，都會(huì)給學(xué)生布置相應(yīng)的作業(yè)，用以鞏固知識(shí)、加深對(duì)概念和規(guī)律的理解。而探究式教學(xué)的作業(yè)問(wèn)題，無(wú)論是義務(wù)教育階段還是高中階段的新課程實(shí)驗(yàn)中，都是一片空白。

1.3 探究作業(yè)的必要性

我國(guó)中學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀仍然是大班制，師生一節(jié)課探究下來(lái)，學(xué)生有什么樣的得失？是否落實(shí)了新課程的三維目標(biāo)？教師在課堂上是很難了解的?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》在評(píng)價(jià)建議里面有這樣的描述：應(yīng)重視評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)探究能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、分析與解決問(wèn)題的能力，以及在科學(xué)探究與學(xué)習(xí)過(guò)程中，應(yīng)用物理學(xué)研究方法、數(shù)學(xué)工具的能力。提倡客觀記錄學(xué)生提出的問(wèn)題以及在理論學(xué)習(xí)、物理實(shí)驗(yàn)、小論文、小制作和科學(xué)探究活動(dòng)中的表現(xiàn)，關(guān)注學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提出?wèn)題的能力、做出猜想和假設(shè)的能力、收集信息和處理信息的能力、交流的能力等。通過(guò)探究作業(yè)能很好地達(dá)成以上評(píng)價(jià)要求，落實(shí)新課程的“知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀”三維目標(biāo)，同時(shí)也可以了解和評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的掌握情況。如，通過(guò)分析學(xué)生對(duì)原始數(shù)據(jù)的記錄，可大致了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況；分析學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表述，大致可以了解學(xué)生知識(shí)掌握的程度；分析學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果所提的建議，可大致了解學(xué)生的情感、態(tài)度和價(jià)值觀等方面的情況，并可發(fā)現(xiàn)學(xué)生的閃光點(diǎn)和創(chuàng)新思維。

1.4 探究作業(yè)的可行性

學(xué)生在初中有兩年的物理學(xué)習(xí)經(jīng)歷，在這兩年中，學(xué)生結(jié)合一些與生活聯(lián)系密切的實(shí)驗(yàn)、活動(dòng)，不僅學(xué)到了科學(xué)知識(shí)，還體驗(yàn)了科學(xué)的過(guò)程，初步了解和體會(huì)了探究的含義及探究的方法，且受到科學(xué)價(jià)值的熏陶，學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的過(guò)程有了較多的感性認(rèn)識(shí)，這為高中學(xué)生開(kāi)展探究作業(yè)成為可能，提供了保障和奠定了基礎(chǔ)。

基于以上的思考，提出在高中階段進(jìn)行物理探究作業(yè)的開(kāi)發(fā)和研究。

2 高中物理探究作業(yè)的開(kāi)發(fā)

為培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣，促使學(xué)生形成探究的意識(shí)，掌握探究的方法，養(yǎng)成探究的習(xí)慣，在高中物理進(jìn)行探究作業(yè)的開(kāi)發(fā)和研究顯得非常有必要、有價(jià)值和有意義?，F(xiàn)在需要的是，開(kāi)發(fā)一批適宜高中探究的作業(yè)。本文通過(guò)探究作業(yè)舉例的方式，重點(diǎn)從幾個(gè)方面對(duì)高中物理探究作業(yè)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和研究，談?wù)剛€(gè)人的看法。

2.1 觀察類探究作業(yè)

探究源于問(wèn)題，而問(wèn)題源于觀察。法拉第說(shuō)過(guò)，沒(méi)有觀察，就沒(méi)有科學(xué)，科學(xué)發(fā)現(xiàn)誕生于仔細(xì)的觀察中。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》要求學(xué)生養(yǎng)成仔細(xì)觀察的習(xí)慣，善于捕捉新現(xiàn)象。觀察也是構(gòu)建知識(shí)的重要環(huán)節(jié)。所以，首先要開(kāi)發(fā)一批有利于培養(yǎng)學(xué)生觀察并提出問(wèn)題能力的探究作業(yè)。

例1 如圖1所示，在一根繃緊的細(xì)繩上掛上幾個(gè)擺，請(qǐng)按下列要求完成相關(guān)的觀察內(nèi)容。

（1）繩上有幾個(gè)擺？（2）這些擺的擺長(zhǎng)有怎樣的特點(diǎn)？（3）A擺擺動(dòng)時(shí)，能觀察到怎樣的現(xiàn)象？（4）擺動(dòng)過(guò)程中哪幾個(gè)擺的振幅較大？（5）能否觀察到某一時(shí)刻所有的擺向同一個(gè)方向擺動(dòng)？

觀察能力也是有層次的，以上這幾個(gè)問(wèn)題看上去比較簡(jiǎn)單，事實(shí)上里面包含了不同層次的觀察能力，簡(jiǎn)要分析如表1所示。

其中，觀察內(nèi)容（5）涉及到動(dòng)量守恒問(wèn)題，可以為以后動(dòng)量守恒的教學(xué)提供一個(gè)實(shí)例分析。

在同一個(gè)情境中，有些現(xiàn)象是顯現(xiàn)的，有些是隱藏的；有時(shí)只有一個(gè)現(xiàn)象發(fā)生，有時(shí)有多個(gè)現(xiàn)象同時(shí)發(fā)生。所以，觀察習(xí)慣的養(yǎng)成和觀察能力的形成是需要培養(yǎng)的，觀察類探究作業(yè)能很好地解決這一問(wèn)題。借助觀察類探究作業(yè)，可以幫助學(xué)生由單一的觀察過(guò)渡到全面的觀察，由表層的觀察過(guò)渡到深層的觀察。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)類探究作業(yè)

探究不僅僅是做幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)方案也是很重要和關(guān)鍵的?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》明確指出：“要知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵延袟l件，制定實(shí)驗(yàn)方案；嘗試選擇實(shí)驗(yàn)方法及所需要的裝置與器材；考慮實(shí)驗(yàn)的變量及其控制方法。”所以，從掌握探究方法的角度，有必要開(kāi)發(fā)一批實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)類的探究作業(yè)。

例2 探究“人的反應(yīng)時(shí)間與什么有關(guān)”，按要求完成下列內(nèi)容。

（1）請(qǐng)用簡(jiǎn)易器材，自制一個(gè)測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間的儀器。

（2）人的反應(yīng)時(shí)間與什么因素有關(guān)？請(qǐng)對(duì)這些因素進(jìn)行分類并設(shè)計(jì)相應(yīng)的表格。

（3）用你設(shè)計(jì)的儀器，對(duì)（2）各項(xiàng)因素進(jìn)行測(cè)量。

本探究作業(yè)中實(shí)驗(yàn)儀器的選擇以及實(shí)驗(yàn)操作的要求都不高，關(guān)鍵是要盡可能多地找出與人的反應(yīng)時(shí)間有關(guān)的因素，如，時(shí)間因素（早上、中午、下午）、人本身的因素（男、女、老人、年青人、小孩）、環(huán)境因素等。對(duì)這些因素，如何控制變量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？設(shè)計(jì)怎樣的數(shù)據(jù)記錄表格？這些都是實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，屬于實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)問(wèn)題。

表2是數(shù)據(jù)記錄表格的一種。將測(cè)得的數(shù)據(jù)填入表中，通過(guò)縱橫兩個(gè)方向比較，對(duì)影響人反應(yīng)時(shí)間的因素就一目了然了。顯然，該探究作業(yè)的重點(diǎn)放在了方案設(shè)計(jì)上。

2.3 實(shí)驗(yàn)操作類探究作業(yè)

實(shí)驗(yàn)操作可以讓學(xué)生親自參與和體驗(yàn)，是探究的重要一個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)操作類的探究作業(yè)不能等同于一般的課外小實(shí)驗(yàn)或小制作，而應(yīng)該充分展現(xiàn)其探究的味道，即要基于問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及其操作。

例3 探究“曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向與其運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系”，按要求操作并完成實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)裝置及操作要求：如圖2所示，用泡沫塑料拼接成一個(gè)彎曲的擋板，將它壓在水平桌面上的白紙上面，將粘有紅印油的小鐵球從斜槽上放下，小球沿?fù)醢宓膹澢较蛟诎准埳狭粝乱粭l曲線（這條曲線即為小球運(yùn)動(dòng)的軌跡）。記下小球離開(kāi)擋板時(shí)的位置（如圖2中擋板A的末端a點(diǎn)）以及離開(kāi)擋板后小球在白紙上留下的運(yùn)動(dòng)徑跡（如圖3中的aa′）。依次把擋板A、B、C、D拿走，重復(fù)上面實(shí)驗(yàn)，在白紙上就留下了小球從不同位置離開(kāi)擋板后的徑跡（如圖3中bb′、cc′、dd′和ee′）。

分析與探究：取出白紙，用直尺沿小球離開(kāi)擋板后的運(yùn)動(dòng)徑跡作直線并向正反兩個(gè)方向延長(zhǎng)，將該直線與當(dāng)初小球沿彎曲擋板所留下曲線進(jìn)行比較。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：很清楚地看到小球離開(kāi)擋板后沿曲線的切線方向運(yùn)動(dòng)。即在曲線運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻的速度方向就是曲線上這點(diǎn)的切線方向。

該探究作業(yè)，雖然屬于簡(jiǎn)單的、局部的定性探究，但操作要求還是很多的，彎曲軌道的制作、移動(dòng)擋板、釋放小球、用直尺畫(huà)小球離開(kāi)擋板后運(yùn)動(dòng)徑跡與彎曲軌道的關(guān)系（即用作圖的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理）等都屬于實(shí)驗(yàn)操作。由于實(shí)驗(yàn)取材簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)巧妙，效果明顯，而且學(xué)生有了親身經(jīng)歷，可以通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來(lái)研究曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向，學(xué)生的創(chuàng)新思維也受到啟迪。

例4 探究“乒乓球下落與地面碰撞后反彈的運(yùn)動(dòng)情況”。按要求操作并完成實(shí)驗(yàn)。

（1）如圖4所示將一個(gè)乒乓球從米尺的上端無(wú)初速度地放下，乒乓球下落到與地面碰撞后又將反彈，請(qǐng)仔細(xì)觀察并記下每次反彈的高度，將這個(gè)高度填在下面的表3中。

（2）由表3中的數(shù)據(jù)可得到每次反彈的高度與初次下落的高度之間有怎樣的關(guān)系？

（3）由（2）中得到的關(guān)系，估測(cè)乒乓球能反彈多少次？

（4）反彈的次數(shù)與什么因素有關(guān)？

釋放乒乓球，觀察運(yùn)動(dòng)情況，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，猜想與假設(shè)，提出新問(wèn)題（反彈次數(shù)與什么有關(guān)？釋放的高度、地面的情況等）后又將多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，顯然，這是一個(gè)比較完整的側(cè)重實(shí)驗(yàn)操作的探究作業(yè)。

2.4 評(píng)估類探究作業(yè)

評(píng)估是科學(xué)探究的要素之一，《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》對(duì)該要素的要求是：“嘗試分析假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果間的差異；注意探究活動(dòng)中未解決的矛盾，發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題；吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。”

開(kāi)發(fā)評(píng)估類的探究作業(yè)有利于學(xué)生全面、系統(tǒng)地把握科學(xué)探究。評(píng)估類探究作業(yè)的開(kāi)發(fā)必須注意：（1）提出的問(wèn)題必須是有爭(zhēng)議的，保證學(xué)生有可評(píng)估的內(nèi)容；（2）要考慮到學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備情況，保證學(xué)生有評(píng)估的能力并可提供改進(jìn)的方案。

例5 粵教版《物理必修1》采用馬德堡半球（如圖5）這個(gè)例子來(lái)說(shuō)明力的等效。從這個(gè)例子來(lái)說(shuō)明力的等效是否妥當(dāng)？有否替代的實(shí)例？等幾方面做出你的評(píng)估。

[附：課文是這樣描述的：力的等效 1654年，在德國(guó)的馬德堡市，有人做了一個(gè)轟動(dòng)一時(shí)的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，把兩個(gè)空心銅制半球合在一起，抽去球中的空氣后，用兩支馬隊(duì)向相反的方向盤拉兩個(gè)球。結(jié)果，當(dāng)兩支馬隊(duì)各增加到8匹馬時(shí)，才將它們拉開(kāi)。這就是著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。

如果用兩頭大象來(lái)代替兩支馬隊(duì)，這兩個(gè)半球也能被拉開(kāi)。這表明，從力的作用效果上看，一頭大象的拉力與8匹馬的拉力是相同的。]

學(xué)生有以下幾個(gè)方面可評(píng)估：（1）由于初中是用這個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明大氣壓很大的，所以，看到馬德堡半球的第一反應(yīng)是說(shuō)明大氣壓的實(shí)驗(yàn)。（2）在增加拉力時(shí)，可能增到7匹半馬時(shí)就把球拉開(kāi)，這時(shí)兩頭大象的力就等效成7匹半馬的力；也有可能，當(dāng)大象用其最大力的60%時(shí)就把球拉開(kāi)了，這時(shí)就相當(dāng)于0.6頭大象的力與8匹馬的力等效。所以，這個(gè)等效的特征不明顯。（3）可用曹沖秤象或用阿基米德原理來(lái)說(shuō)明力的等效。

這個(gè)評(píng)估類作業(yè)，一方面可以反映學(xué)生對(duì)力的等效問(wèn)題的思考深度；另一方面，也反映出學(xué)生的批判精神，敢于對(duì)“權(quán)威”（教材）提出質(zhì)疑。在這個(gè)評(píng)估過(guò)程中，不僅指出了問(wèn)題所在，還提供了解決問(wèn)題的方案。我們提倡探究教學(xué)，就是希望培養(yǎng)出一大批類似這樣的創(chuàng)新型人才。怎樣發(fā)現(xiàn)這樣一批學(xué)生，并給予支持、鼓勵(lì)和表?yè)P(yáng)，通過(guò)交探究作業(yè)是一個(gè)最有效的途徑。

3 高中物理探究作業(yè)開(kāi)發(fā)的注意事項(xiàng)

探究作業(yè)在高中物理教學(xué)中是一個(gè)新的領(lǐng)域，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可借鑒，所以在開(kāi)發(fā)探究作業(yè)時(shí)要注意以下事項(xiàng)：

（1）時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。不能把探究作業(yè)與以課題研究為主要形式的研究性學(xué)習(xí)等同起來(lái)，要把作業(yè)時(shí)間控制在30分鐘左右。所以，探究作業(yè)必須有明確的問(wèn)題指向，簡(jiǎn)明扼要，針對(duì)性強(qiáng)。

（2）實(shí)驗(yàn)器材要簡(jiǎn)單、易取，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯。由于受作業(yè)時(shí)間的限制，所以在開(kāi)發(fā)探究作業(yè)時(shí)，要特別重視實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單、易取，堅(jiān)持用簡(jiǎn)單儀器做實(shí)驗(yàn)的原則。另外，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯，以利于學(xué)生在探究過(guò)程中獲得成功感。

（3）有探究的價(jià)值和具有可操作性。前面提到，開(kāi)發(fā)探究作業(yè)的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣，形成探究的意識(shí)，掌握探究的方法，養(yǎng)成探究的習(xí)慣，所以必須開(kāi)發(fā)一批有探究?jī)r(jià)值的、符合學(xué)生實(shí)際能力的、可操作的作業(yè)，而不是為探究而探究。

（4）全面涉及探究的基本要素。探究作業(yè)的開(kāi)發(fā)要全面考慮、合理安排。不是每一個(gè)探究作業(yè)都要包含科學(xué)探究的七個(gè)要素，而是不同的作業(yè)涉及不同的要素，但保證學(xué)生完成一批探究作業(yè)后，在不同程度、不同側(cè)面經(jīng)歷科學(xué)探究的七個(gè)因素。探究作業(yè)的內(nèi)容要豐富，形式要多樣，保證學(xué)生能經(jīng)歷局部探究、完整探究、理論探究和實(shí)驗(yàn)探究。

結(jié)束語(yǔ)：以上只是筆者對(duì)高中物理探究作業(yè)的一個(gè)初步研究。以什么樣的方式交探究作業(yè)？交怎樣的探究作業(yè)？這將是中學(xué)教學(xué)中的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。探究報(bào)告、課堂原始記錄、課后反思、別的方法、建議、評(píng)價(jià)等都可以成為探究作業(yè)?？傊?，探究作業(yè)的形式不拘，內(nèi)容不限，只要能反映學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，尤其是探究過(guò)程中的情況就行。布置探究作業(yè)，可促進(jìn)探究教學(xué)的順利、健康發(fā)展，相信向水中丟一塊石頭，肯定會(huì)激起幾朵浪花。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]張軍朋.物理教學(xué)與學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)[M].廣州：廣東教育出版社，2005.

[3]陳信余.怎樣在高中物理教學(xué)中做到“用教材教”[J].中學(xué)物理，2010，（23）：19.

（欄目編輯 趙保鋼）

表2是數(shù)據(jù)記錄表格的一種。將測(cè)得的數(shù)據(jù)填入表中，通過(guò)縱橫兩個(gè)方向比較，對(duì)影響人反應(yīng)時(shí)間的因素就一目了然了。顯然，該探究作業(yè)的重點(diǎn)放在了方案設(shè)計(jì)上。

2.3 實(shí)驗(yàn)操作類探究作業(yè)

實(shí)驗(yàn)操作可以讓學(xué)生親自參與和體驗(yàn)，是探究的重要一個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)操作類的探究作業(yè)不能等同于一般的課外小實(shí)驗(yàn)或小制作，而應(yīng)該充分展現(xiàn)其探究的味道，即要基于問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及其操作。

例3 探究“曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向與其運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系”，按要求操作并完成實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)裝置及操作要求：如圖2所示，用泡沫塑料拼接成一個(gè)彎曲的擋板，將它壓在水平桌面上的白紙上面，將粘有紅印油的小鐵球從斜槽上放下，小球沿?fù)醢宓膹澢较蛟诎准埳狭粝乱粭l曲線（這條曲線即為小球運(yùn)動(dòng)的軌跡）。記下小球離開(kāi)擋板時(shí)的位置（如圖2中擋板A的末端a點(diǎn)）以及離開(kāi)擋板后小球在白紙上留下的運(yùn)動(dòng)徑跡（如圖3中的aa′）。依次把擋板A、B、C、D拿走，重復(fù)上面實(shí)驗(yàn)，在白紙上就留下了小球從不同位置離開(kāi)擋板后的徑跡（如圖3中bb′、cc′、dd′和ee′）。

分析與探究：取出白紙，用直尺沿小球離開(kāi)擋板后的運(yùn)動(dòng)徑跡作直線并向正反兩個(gè)方向延長(zhǎng)，將該直線與當(dāng)初小球沿彎曲擋板所留下曲線進(jìn)行比較。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：很清楚地看到小球離開(kāi)擋板后沿曲線的切線方向運(yùn)動(dòng)。即在曲線運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻的速度方向就是曲線上這點(diǎn)的切線方向。

該探究作業(yè)，雖然屬于簡(jiǎn)單的、局部的定性探究，但操作要求還是很多的，彎曲軌道的制作、移動(dòng)擋板、釋放小球、用直尺畫(huà)小球離開(kāi)擋板后運(yùn)動(dòng)徑跡與彎曲軌道的關(guān)系（即用作圖的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理）等都屬于實(shí)驗(yàn)操作。由于實(shí)驗(yàn)取材簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)巧妙，效果明顯，而且學(xué)生有了親身經(jīng)歷，可以通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來(lái)研究曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向，學(xué)生的創(chuàng)新思維也受到啟迪。

例4 探究“乒乓球下落與地面碰撞后反彈的運(yùn)動(dòng)情況”。按要求操作并完成實(shí)驗(yàn)。

（1）如圖4所示將一個(gè)乒乓球從米尺的上端無(wú)初速度地放下，乒乓球下落到與地面碰撞后又將反彈，請(qǐng)仔細(xì)觀察并記下每次反彈的高度，將這個(gè)高度填在下面的表3中。

（2）由表3中的數(shù)據(jù)可得到每次反彈的高度與初次下落的高度之間有怎樣的關(guān)系？

（3）由（2）中得到的關(guān)系，估測(cè)乒乓球能反彈多少次？

（4）反彈的次數(shù)與什么因素有關(guān)？

釋放乒乓球，觀察運(yùn)動(dòng)情況，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，猜想與假設(shè)，提出新問(wèn)題（反彈次數(shù)與什么有關(guān)？釋放的高度、地面的情況等）后又將多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，顯然，這是一個(gè)比較完整的側(cè)重實(shí)驗(yàn)操作的探究作業(yè)。

2.4 評(píng)估類探究作業(yè)

評(píng)估是科學(xué)探究的要素之一，《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》對(duì)該要素的要求是：“嘗試分析假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果間的差異；注意探究活動(dòng)中未解決的矛盾，發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題；吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。”

開(kāi)發(fā)評(píng)估類的探究作業(yè)有利于學(xué)生全面、系統(tǒng)地把握科學(xué)探究。評(píng)估類探究作業(yè)的開(kāi)發(fā)必須注意：（1）提出的問(wèn)題必須是有爭(zhēng)議的，保證學(xué)生有可評(píng)估的內(nèi)容；（2）要考慮到學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備情況，保證學(xué)生有評(píng)估的能力并可提供改進(jìn)的方案。

例5 粵教版《物理必修1》采用馬德堡半球（如圖5）這個(gè)例子來(lái)說(shuō)明力的等效。從這個(gè)例子來(lái)說(shuō)明力的等效是否妥當(dāng)？有否替代的實(shí)例？等幾方面做出你的評(píng)估。

[附：課文是這樣描述的：力的等效 1654年，在德國(guó)的馬德堡市，有人做了一個(gè)轟動(dòng)一時(shí)的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，把兩個(gè)空心銅制半球合在一起，抽去球中的空氣后，用兩支馬隊(duì)向相反的方向盤拉兩個(gè)球。結(jié)果，當(dāng)兩支馬隊(duì)各增加到8匹馬時(shí)，才將它們拉開(kāi)。這就是著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。

如果用兩頭大象來(lái)代替兩支馬隊(duì)，這兩個(gè)半球也能被拉開(kāi)。這表明，從力的作用效果上看，一頭大象的拉力與8匹馬的拉力是相同的。]

學(xué)生有以下幾個(gè)方面可評(píng)估：（1）由于初中是用這個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明大氣壓很大的，所以，看到馬德堡半球的第一反應(yīng)是說(shuō)明大氣壓的實(shí)驗(yàn)。（2）在增加拉力時(shí)，可能增到7匹半馬時(shí)就把球拉開(kāi)，這時(shí)兩頭大象的力就等效成7匹半馬的力；也有可能，當(dāng)大象用其最大力的60%時(shí)就把球拉開(kāi)了，這時(shí)就相當(dāng)于0.6頭大象的力與8匹馬的力等效。所以，這個(gè)等效的特征不明顯。（3）可用曹沖秤象或用阿基米德原理來(lái)說(shuō)明力的等效。

這個(gè)評(píng)估類作業(yè)，一方面可以反映學(xué)生對(duì)力的等效問(wèn)題的思考深度；另一方面，也反映出學(xué)生的批判精神，敢于對(duì)“權(quán)威”（教材）提出質(zhì)疑。在這個(gè)評(píng)估過(guò)程中，不僅指出了問(wèn)題所在，還提供了解決問(wèn)題的方案。我們提倡探究教學(xué)，就是希望培養(yǎng)出一大批類似這樣的創(chuàng)新型人才。怎樣發(fā)現(xiàn)這樣一批學(xué)生，并給予支持、鼓勵(lì)和表?yè)P(yáng)，通過(guò)交探究作業(yè)是一個(gè)最有效的途徑。

3 高中物理探究作業(yè)開(kāi)發(fā)的注意事項(xiàng)

探究作業(yè)在高中物理教學(xué)中是一個(gè)新的領(lǐng)域，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可借鑒，所以在開(kāi)發(fā)探究作業(yè)時(shí)要注意以下事項(xiàng)：

（1）時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。不能把探究作業(yè)與以課題研究為主要形式的研究性學(xué)習(xí)等同起來(lái)，要把作業(yè)時(shí)間控制在30分鐘左右。所以，探究作業(yè)必須有明確的問(wèn)題指向，簡(jiǎn)明扼要，針對(duì)性強(qiáng)。

（2）實(shí)驗(yàn)器材要簡(jiǎn)單、易取，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯。由于受作業(yè)時(shí)間的限制，所以在開(kāi)發(fā)探究作業(yè)時(shí)，要特別重視實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單、易取，堅(jiān)持用簡(jiǎn)單儀器做實(shí)驗(yàn)的原則。另外，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯，以利于學(xué)生在探究過(guò)程中獲得成功感。

（3）有探究的價(jià)值和具有可操作性。前面提到，開(kāi)發(fā)探究作業(yè)的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣，形成探究的意識(shí)，掌握探究的方法，養(yǎng)成探究的習(xí)慣，所以必須開(kāi)發(fā)一批有探究?jī)r(jià)值的、符合學(xué)生實(shí)際能力的、可操作的作業(yè)，而不是為探究而探究。

（4）全面涉及探究的基本要素。探究作業(yè)的開(kāi)發(fā)要全面考慮、合理安排。不是每一個(gè)探究作業(yè)都要包含科學(xué)探究的七個(gè)要素，而是不同的作業(yè)涉及不同的要素，但保證學(xué)生完成一批探究作業(yè)后，在不同程度、不同側(cè)面經(jīng)歷科學(xué)探究的七個(gè)因素。探究作業(yè)的內(nèi)容要豐富，形式要多樣，保證學(xué)生能經(jīng)歷局部探究、完整探究、理論探究和實(shí)驗(yàn)探究。

結(jié)束語(yǔ)：以上只是筆者對(duì)高中物理探究作業(yè)的一個(gè)初步研究。以什么樣的方式交探究作業(yè)？交怎樣的探究作業(yè)？這將是中學(xué)教學(xué)中的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。探究報(bào)告、課堂原始記錄、課后反思、別的方法、建議、評(píng)價(jià)等都可以成為探究作業(yè)?？傊?，探究作業(yè)的形式不拘，內(nèi)容不限，只要能反映學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，尤其是探究過(guò)程中的情況就行。布置探究作業(yè)，可促進(jìn)探究教學(xué)的順利、健康發(fā)展，相信向水中丟一塊石頭，肯定會(huì)激起幾朵浪花。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]張軍朋.物理教學(xué)與學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)[M].廣州：廣東教育出版社，2005.

[3]陳信余.怎樣在高中物理教學(xué)中做到“用教材教”[J].中學(xué)物理，2010，（23）：19.

（欄目編輯 趙保鋼）

表2是數(shù)據(jù)記錄表格的一種。將測(cè)得的數(shù)據(jù)填入表中，通過(guò)縱橫兩個(gè)方向比較，對(duì)影響人反應(yīng)時(shí)間的因素就一目了然了。顯然，該探究作業(yè)的重點(diǎn)放在了方案設(shè)計(jì)上。

2.3 實(shí)驗(yàn)操作類探究作業(yè)

實(shí)驗(yàn)操作可以讓學(xué)生親自參與和體驗(yàn)，是探究的重要一個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)操作類的探究作業(yè)不能等同于一般的課外小實(shí)驗(yàn)或小制作，而應(yīng)該充分展現(xiàn)其探究的味道，即要基于問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及其操作。

例3 探究“曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向與其運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系”，按要求操作并完成實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)裝置及操作要求：如圖2所示，用泡沫塑料拼接成一個(gè)彎曲的擋板，將它壓在水平桌面上的白紙上面，將粘有紅印油的小鐵球從斜槽上放下，小球沿?fù)醢宓膹澢较蛟诎准埳狭粝乱粭l曲線（這條曲線即為小球運(yùn)動(dòng)的軌跡）。記下小球離開(kāi)擋板時(shí)的位置（如圖2中擋板A的末端a點(diǎn)）以及離開(kāi)擋板后小球在白紙上留下的運(yùn)動(dòng)徑跡（如圖3中的aa′）。依次把擋板A、B、C、D拿走，重復(fù)上面實(shí)驗(yàn)，在白紙上就留下了小球從不同位置離開(kāi)擋板后的徑跡（如圖3中bb′、cc′、dd′和ee′）。

分析與探究：取出白紙，用直尺沿小球離開(kāi)擋板后的運(yùn)動(dòng)徑跡作直線并向正反兩個(gè)方向延長(zhǎng)，將該直線與當(dāng)初小球沿彎曲擋板所留下曲線進(jìn)行比較。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：很清楚地看到小球離開(kāi)擋板后沿曲線的切線方向運(yùn)動(dòng)。即在曲線運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻的速度方向就是曲線上這點(diǎn)的切線方向。

該探究作業(yè)，雖然屬于簡(jiǎn)單的、局部的定性探究，但操作要求還是很多的，彎曲軌道的制作、移動(dòng)擋板、釋放小球、用直尺畫(huà)小球離開(kāi)擋板后運(yùn)動(dòng)徑跡與彎曲軌道的關(guān)系（即用作圖的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理）等都屬于實(shí)驗(yàn)操作。由于實(shí)驗(yàn)取材簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)巧妙，效果明顯，而且學(xué)生有了親身經(jīng)歷，可以通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來(lái)研究曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向，學(xué)生的創(chuàng)新思維也受到啟迪。

例4 探究“乒乓球下落與地面碰撞后反彈的運(yùn)動(dòng)情況”。按要求操作并完成實(shí)驗(yàn)。

（1）如圖4所示將一個(gè)乒乓球從米尺的上端無(wú)初速度地放下，乒乓球下落到與地面碰撞后又將反彈，請(qǐng)仔細(xì)觀察并記下每次反彈的高度，將這個(gè)高度填在下面的表3中。

（2）由表3中的數(shù)據(jù)可得到每次反彈的高度與初次下落的高度之間有怎樣的關(guān)系？

（3）由（2）中得到的關(guān)系，估測(cè)乒乓球能反彈多少次？

（4）反彈的次數(shù)與什么因素有關(guān)？

釋放乒乓球，觀察運(yùn)動(dòng)情況，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，猜想與假設(shè)，提出新問(wèn)題（反彈次數(shù)與什么有關(guān)？釋放的高度、地面的情況等）后又將多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，顯然，這是一個(gè)比較完整的側(cè)重實(shí)驗(yàn)操作的探究作業(yè)。

2.4 評(píng)估類探究作業(yè)

評(píng)估是科學(xué)探究的要素之一，《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》對(duì)該要素的要求是：“嘗試分析假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果間的差異；注意探究活動(dòng)中未解決的矛盾，發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題；吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案?！?/p>

開(kāi)發(fā)評(píng)估類的探究作業(yè)有利于學(xué)生全面、系統(tǒng)地把握科學(xué)探究。評(píng)估類探究作業(yè)的開(kāi)發(fā)必須注意：（1）提出的問(wèn)題必須是有爭(zhēng)議的，保證學(xué)生有可評(píng)估的內(nèi)容；（2）要考慮到學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備情況，保證學(xué)生有評(píng)估的能力并可提供改進(jìn)的方案。

例5 粵教版《物理必修1》采用馬德堡半球（如圖5）這個(gè)例子來(lái)說(shuō)明力的等效。從這個(gè)例子來(lái)說(shuō)明力的等效是否妥當(dāng)？有否替代的實(shí)例？等幾方面做出你的評(píng)估。

[附：課文是這樣描述的：力的等效 1654年，在德國(guó)的馬德堡市，有人做了一個(gè)轟動(dòng)一時(shí)的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，把兩個(gè)空心銅制半球合在一起，抽去球中的空氣后，用兩支馬隊(duì)向相反的方向盤拉兩個(gè)球。結(jié)果，當(dāng)兩支馬隊(duì)各增加到8匹馬時(shí)，才將它們拉開(kāi)。這就是著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。

如果用兩頭大象來(lái)代替兩支馬隊(duì)，這兩個(gè)半球也能被拉開(kāi)。這表明，從力的作用效果上看，一頭大象的拉力與8匹馬的拉力是相同的。]

學(xué)生有以下幾個(gè)方面可評(píng)估：（1）由于初中是用這個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明大氣壓很大的，所以，看到馬德堡半球的第一反應(yīng)是說(shuō)明大氣壓的實(shí)驗(yàn)。（2）在增加拉力時(shí)，可能增到7匹半馬時(shí)就把球拉開(kāi)，這時(shí)兩頭大象的力就等效成7匹半馬的力；也有可能，當(dāng)大象用其最大力的60%時(shí)就把球拉開(kāi)了，這時(shí)就相當(dāng)于0.6頭大象的力與8匹馬的力等效。所以，這個(gè)等效的特征不明顯。（3）可用曹沖秤象或用阿基米德原理來(lái)說(shuō)明力的等效。

這個(gè)評(píng)估類作業(yè)，一方面可以反映學(xué)生對(duì)力的等效問(wèn)題的思考深度；另一方面，也反映出學(xué)生的批判精神，敢于對(duì)“權(quán)威”（教材）提出質(zhì)疑。在這個(gè)評(píng)估過(guò)程中，不僅指出了問(wèn)題所在，還提供了解決問(wèn)題的方案。我們提倡探究教學(xué)，就是希望培養(yǎng)出一大批類似這樣的創(chuàng)新型人才。怎樣發(fā)現(xiàn)這樣一批學(xué)生，并給予支持、鼓勵(lì)和表?yè)P(yáng)，通過(guò)交探究作業(yè)是一個(gè)最有效的途徑。

3 高中物理探究作業(yè)開(kāi)發(fā)的注意事項(xiàng)

探究作業(yè)在高中物理教學(xué)中是一個(gè)新的領(lǐng)域，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可借鑒，所以在開(kāi)發(fā)探究作業(yè)時(shí)要注意以下事項(xiàng)：

（1）時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。不能把探究作業(yè)與以課題研究為主要形式的研究性學(xué)習(xí)等同起來(lái)，要把作業(yè)時(shí)間控制在30分鐘左右。所以，探究作業(yè)必須有明確的問(wèn)題指向，簡(jiǎn)明扼要，針對(duì)性強(qiáng)。

（2）實(shí)驗(yàn)器材要簡(jiǎn)單、易取，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯。由于受作業(yè)時(shí)間的限制，所以在開(kāi)發(fā)探究作業(yè)時(shí)，要特別重視實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單、易取，堅(jiān)持用簡(jiǎn)單儀器做實(shí)驗(yàn)的原則。另外，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯，以利于學(xué)生在探究過(guò)程中獲得成功感。

（3）有探究的價(jià)值和具有可操作性。前面提到，開(kāi)發(fā)探究作業(yè)的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣，形成探究的意識(shí)，掌握探究的方法，養(yǎng)成探究的習(xí)慣，所以必須開(kāi)發(fā)一批有探究?jī)r(jià)值的、符合學(xué)生實(shí)際能力的、可操作的作業(yè)，而不是為探究而探究。

（4）全面涉及探究的基本要素。探究作業(yè)的開(kāi)發(fā)要全面考慮、合理安排。不是每一個(gè)探究作業(yè)都要包含科學(xué)探究的七個(gè)要素，而是不同的作業(yè)涉及不同的要素，但保證學(xué)生完成一批探究作業(yè)后，在不同程度、不同側(cè)面經(jīng)歷科學(xué)探究的七個(gè)因素。探究作業(yè)的內(nèi)容要豐富，形式要多樣，保證學(xué)生能經(jīng)歷局部探究、完整探究、理論探究和實(shí)驗(yàn)探究。

結(jié)束語(yǔ)：以上只是筆者對(duì)高中物理探究作業(yè)的一個(gè)初步研究。以什么樣的方式交探究作業(yè)？交怎樣的探究作業(yè)？這將是中學(xué)教學(xué)中的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。探究報(bào)告、課堂原始記錄、課后反思、別的方法、建議、評(píng)價(jià)等都可以成為探究作業(yè)?？傊?，探究作業(yè)的形式不拘，內(nèi)容不限，只要能反映學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，尤其是探究過(guò)程中的情況就行。布置探究作業(yè)，可促進(jìn)探究教學(xué)的順利、健康發(fā)展，相信向水中丟一塊石頭，肯定會(huì)激起幾朵浪花。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]張軍朋.物理教學(xué)與學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)[M].廣州：廣東教育出版社，2005.

[3]陳信余.怎樣在高中物理教學(xué)中做到“用教材教”[J].中學(xué)物理，2010，（23）：19.

（欄目編輯 趙保鋼）