高中物理探究性作業(yè)實施的探討

張萱

摘 要：物理源于生活，是一門需要實驗探究的學科。目前高中物理作業(yè)脫離生活，且單一化和重復化嚴重，直接影響學生對物理概念的理解和科學素質(zhì)的培養(yǎng)。結(jié)合胡適的實用主義教育經(jīng)驗論，本文提出應推廣高中物理探究性作業(yè)，重點探討了探究性作業(yè)的內(nèi)容。明確物理作業(yè)應更聯(lián)系生活實際，通過開放性與應用性極強的探究性作業(yè)讓學生更好地掌握物理學知識，提升學習能力，增強科學素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理；探究性作業(yè)；聯(lián)系生活；應用

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）8-0064-3

宋代詞人蘇軾著《寄周安孺茶》：“高人固多暇，探究亦頗熟”。探究一詞古來有之，即探求深入研究某個問題，并且把原因探討出來的意思。如今實驗探究正是物理學研究的重要方法，且目前高中物理教學中強化探究式教學，強化學生動手實驗，強化物理與生活聯(lián)系。與物理課堂重視探究相比，物理課后作業(yè)則脫離生活，且單一化和重復化嚴重。學生的物理作業(yè)完全是解題的訓練，幾乎沒有需要探究的問題。胡適在自己的實用主義教育經(jīng)驗論中提出：“學生要離開死書本、死知識，在鮮活的社會生活中，去探索人生之道，社會之理。培養(yǎng)獨立思考的能力和精神?！彼?，設(shè)計需要探索的探究性作業(yè)已逐漸成為新課改浪潮中的重要組成部分。[1]

所謂探究性作業(yè)是指學生在老師的啟發(fā)引導下，以現(xiàn)行教材或?qū)W生對周圍世界和生活實際的認識融入學習方法，提高物理素養(yǎng)的一種作業(yè)[2]。探究性作業(yè)打破了傳統(tǒng)物理作業(yè)的模式和理念，設(shè)計怎樣的探究性作業(yè)，如何有效實施這種作業(yè)形式，已變成當務(wù)之急[3][4][5]。經(jīng)實踐和理論研究，物理探究性作業(yè)內(nèi)容可從以下幾方面入手。

1 體現(xiàn)生活的調(diào)查作業(yè)

高中生應該通過社會調(diào)查，或利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，收集有關(guān)資料。包括物理科學家的事跡，物理學常識，物理學發(fā)展等。調(diào)查結(jié)束后并科學嚴謹?shù)胤治稣{(diào)查結(jié)果，從而進一步認識我們周圍的世界，感受物理和生活的聯(lián)系，從而培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度。例如，在學習《功》后，可設(shè)計調(diào)查性作業(yè)——計算生活中各個力做的功。內(nèi)容包括：

①計算學生在跳繩、跳高、跑步等各種運動時，重力對學生做的功。

②思考我們學生在這些運動中自己做了多少功。

③比較這幾種運動，哪種運動消耗體力最大？

要求學生必須有計算的過程，必須按照課堂上總結(jié)的方法和規(guī)律運算。必要時學生要通過自身實踐和網(wǎng)絡(luò)搜索得到最合理的數(shù)據(jù)，估算的數(shù)值要符合要求，最好能夠以調(diào)查報告的形式展現(xiàn)。

這個作業(yè)可以給學生一定的時間完成，既可以獨立完成，也可以幾個人合作完成。相比傳統(tǒng)作業(yè)，這樣的作業(yè)對學生的要求沒有降低，同時也鍛煉學生建立模型的能力，理論與實際結(jié)合的意識，一舉多得。

2 增強應用的動手作業(yè)

引用心理學家皮亞杰的一句話：“智慧的鮮花是開放在指尖上的?！弊寣W生多動手、多操作，將興趣激發(fā)、思維訓練、能力培養(yǎng)融為一體，使知識充滿內(nèi)在的活力。實驗是理論最有力的驗證者和支撐者，加強高中物理的實驗教學是提高學生科學素質(zhì)的重要手段。這也為我們高中生增強應用能力和提高動手能力提供了條件。

高中物理有學生分組實驗和教師演示實驗。由于高中物理課時緊張且實驗考查在整個高考中比例較小，所以很多學校會減少一些演示實驗，甚至連分組實驗都不做。長此以往，必然影響學生的動手能力和應用能力。[6]因此，教師布置探究性作業(yè)時，應鼓勵學生多實驗，放寬思路，經(jīng)常提供實驗室，讓學生自選儀器，踏踏實實地動起來。

高中物理講《劃時代的發(fā)現(xiàn)》前，就可以布置作業(yè)：奧斯特告訴我們電流可以產(chǎn)生磁場，那么磁場可以產(chǎn)生電流嗎？你能驗證嗎？

要求：以小組為單位，自行設(shè)計實驗裝置，學校實驗室可提供部分材料，認真進行實驗。無論成功與否，必須按要求完成實驗報告，做PPT，準備交流發(fā)言。

要求班級中的幾個小組進行嘗試，討論交流，他們未必能成功證實磁場可以產(chǎn)生電流，但這種探究過程卻對學生學習本節(jié)課有很大的幫助，更對學生的未來發(fā)展有重要意義。

3 設(shè)計開放的探索作業(yè)

教育學家蘇霍姆林斯基說：“在人的心靈深處都有一種根深蒂固的需求，就是希望感到自己是一個發(fā)現(xiàn)者、研究者，而在高中生的精神世界中，這種需要特別強烈?！币虼?，設(shè)計作業(yè)時，要充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造性，依據(jù)學生的年齡特征和認知水平，設(shè)計探索性問題，給學生提供探索的機會，引導學生觀察、操作、猜測及獨立思考，培養(yǎng)學生的自主探索意識和探索能力。

物理上有許多問題具有探究性，教師可以設(shè)計具有探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的習題，使學生從做傳統(tǒng)模仿性習題轉(zhuǎn)移到對知識的研究上來。

4 激發(fā)興趣的設(shè)計作業(yè)

高中生身心逐步發(fā)展成熟，他們不喜歡一成不變的事物，也不會喜歡單調(diào)乏味的作業(yè)內(nèi)容和形式。根據(jù)這個特性，教師作業(yè)設(shè)計時應打破傳統(tǒng)作業(yè)單一的形式，賦予作業(yè)新的活力和生命，讓學生嘗試各式各樣充滿樂趣的活動和任務(wù)，用不同的形式提高學生全方面的能力。在物理課堂上可以讓學生設(shè)計制作一些簡單物品，親身體會問題中的各個模型，這里可以完全調(diào)動學生的積極性和興趣。學習圓周運動時可以讓學生課后用繩子拉著物體做圓周運動，由學生親自制作“水流星”就是一個不錯的嘗試。

設(shè)計探究性作業(yè)不需要局限于一個內(nèi)容，可以根據(jù)需要涉及以上多個方面。下面就以“圓周運動”為例，通過三道精心設(shè)計的探究題及參考答案，分析探究性作業(yè)的特點。

“圓周運動”練習

（1）最早提出“向心力”的科學家是誰？他還有哪些科學貢獻？

（2）在400米跑道繞彎道跑步時，運動員也是在做圓周運動，哪個力提供向心力？根據(jù)人的正常體重和跑步速度估算這個力的大小？下雨天，運動員跑得太快有什么不妥？運動員在彎道跑步時身體會略向內(nèi)側(cè)傾斜，這樣做有什么好處？

（3）如圖1所示，雜技“水流星”也是圓周運動的應用實例。繩子質(zhì)量不計，長為1 m，水和杯子質(zhì)量均為0.2 kg。試求表演者要以多大角速度旋轉(zhuǎn)“水流星”才能表演成功？杯子能不能用普通的紙杯？說明原因。是不是轉(zhuǎn)得越快，表演失敗的可能性越??？最后，請自己當一次雜技演員，為親朋好友表演這個雜技。

參考答案

（1）克里斯蒂安·惠更斯，荷蘭物理學家、天文學家、數(shù)學家。他建立向心力定律，提出動量守恒原理，并改進了計時器。

（2）摩擦力提供向心力。

正常人體重60 kg，繞彎道跑步的速度6 m/s，彎道直徑76.2 m。估算這個摩擦力應當為57 N。

下雨天跑道摩擦系數(shù)小，彎道跑步太快，會導致摩擦力不足以提供向心力，人會做離心運動而摔倒。

運動員在彎道跑步時身體略向內(nèi)側(cè)傾斜，是利用重力與支持力的合力提供向心力，幫助運動員完成彎道跑步。

（3）為了水在最高點時不流出來，角速度至少為4.5 rad/s。

杯子不能用普通的紙懷，因為若速度轉(zhuǎn)得再快一些，水對杯子底部產(chǎn)生較大（下轉(zhuǎn)第69頁）（上接第65頁）的壓力，會導致杯子損壞，表演失敗。

轉(zhuǎn)得越快，繩子拉力和杯子底部的壓力都增大，也容易出現(xiàn)表演失誤。

命題分析

（1）第一題需要學生上網(wǎng)探索答案，涉及物理學史，拓展了學生的知識面。

（2）相比較傳統(tǒng)教學模式，第二和第三題需要學生建立模型，提高學生解決實際問題的能力。同時，所計算的內(nèi)容既涵蓋所有圓周運動的知識，也能解釋實際現(xiàn)象，有實際意義。

（3）第三題要求學生自己制作工具，并根據(jù)物理知識完善設(shè)計，加強了學生的動手能力。

（4）第三題需要學生進行表演，也提高了學生學習物理的興趣。

參考文獻：

[1]吳蘭紅. 優(yōu)化物理作業(yè)設(shè)計 關(guān)注生命教育[J].中學物理教學參考， 2014，43（8）：6—7.

[2]吳雅琴.小學數(shù)學探究性作業(yè)的設(shè)計[J].現(xiàn)代教學，2013（10）：43.

[3]馬亞鵬.中美高中物理教科書量子論內(nèi)容比較研究[J].物理教學探討，2014，32（3）：5—8.

[4]李春密.物理學習能力的結(jié)構(gòu)及評價探析[J].物理教學探討，2014，32（6）：1.

[5]高秀麗. 基于支架式教學策略下的高中物理高效課堂[J].物理教學探討，2014，32（6）：11—13.

[6]陶昌宏. 探究性教學的“魂”——獨立的思考 探索的實踐[J].物理教師，2012，33（3）：1—5.

（欄目編輯 鄧 磊）