高中物理探究性作业实施的探讨

2015-09-12张萱

物理教学探讨 2015年8期

张萱

摘要：物理源于生活，是一门需要实验探究的学科。目前高中物理作业脱离生活，且单一化和重复化严重，直接影响学生对物理概念的理解和科学素质的培养。结合胡适的实用主义教育经验论，本文提出应推广高中物理探究性作业，重点探讨了探究性作业的内容。明确物理作业应更联系生活实际，通过开放性与应用性极强的探究性作业让学生更好地掌握物理学知识，提升学习能力，增强科学素养。

关键词：物理；探究性作业；联系生活；应用

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）8-0064-3

宋代词人苏轼著《寄周安孺茶》：“高人固多暇，探究亦颇熟”。探究一词古来有之，即探求深入研究某个问题，并且把原因探讨出来的意思。如今实验探究正是物理学研究的重要方法，且目前高中物理教学中强化探究式教学，强化学生动手实验，强化物理与生活联系。与物理课堂重视探究相比，物理课后作业则脱离生活，且单一化和重复化严重。学生的物理作业完全是解题的训练，几乎没有需要探究的问题。胡适在自己的实用主义教育经验论中提出：“学生要离开死书本、死知识，在鲜活的社会生活中，去探索人生之道，社会之理。培养独立思考的能力和精神。”所以，设计需要探索的探究性作业已逐渐成为新课改浪潮中的重要组成部分。[1]

所谓探究性作业是指学生在老师的启发引导下，以现行教材或学生对周围世界和生活实际的认识融入学习方法，提高物理素养的一种作业[2]。探究性作业打破了传统物理作业的模式和理念，设计怎样的探究性作业，如何有效实施这种作业形式，已变成当务之急[3][4][5]。经实践和理论研究，物理探究性作业内容可从以下几方面入手。

1 体现生活的调查作业

高中生应该通过社会调查，或利用网络的优势，收集有关资料。包括物理科学家的事迹，物理学常识，物理学发展等。调查结束后并科学严谨地分析调查结果，从而进一步认识我们周围的世界，感受物理和生活的联系，从而培养学生实事求是的科学态度。例如，在学习《功》后，可设计调查性作业——计算生活中各个力做的功。内容包括：

①计算学生在跳绳、跳高、跑步等各种运动时，重力对学生做的功。

②思考我们学生在这些运动中自己做了多少功。

③比较这几种运动，哪种运动消耗体力最大？

要求学生必须有计算的过程，必须按照课堂上总结的方法和规律运算。必要时学生要通过自身实践和网络搜索得到最合理的数据，估算的数值要符合要求，最好能够以调查报告的形式展现。

这个作业可以给学生一定的时间完成，既可以独立完成，也可以几个人合作完成。相比传统作业，这样的作业对学生的要求没有降低，同时也锻炼学生建立模型的能力，理论与实际结合的意识，一举多得。

2 增强应用的动手作业

引用心理学家皮亚杰的一句话：“智慧的鲜花是开放在指尖上的。”让学生多动手、多操作，将兴趣激发、思维训练、能力培养融为一体，使知识充满内在的活力。实验是理论最有力的验证者和支撑者，加强高中物理的实验教学是提高学生科学素质的重要手段。这也为我们高中生增强应用能力和提高动手能力提供了条件。

高中物理有学生分组实验和教师演示实验。由于高中物理课时紧张且实验考查在整个高考中比例较小，所以很多学校会减少一些演示实验，甚至连分组实验都不做。长此以往，必然影响学生的动手能力和应用能力。[6]因此，教师布置探究性作业时，应鼓励学生多实验，放宽思路，经常提供实验室，让学生自选仪器，踏踏实实地动起来。

高中物理讲《划时代的发现》前，就可以布置作业：奥斯特告诉我们电流可以产生磁场，那么磁场可以产生电流吗？你能验证吗？

要求：以小组为单位，自行设计实验装置，学校实验室可提供部分材料，认真进行实验。无论成功与否，必须按要求完成实验报告，做PPT，准备交流发言。

要求班级中的几个小组进行尝试，讨论交流，他们未必能成功证实磁场可以产生电流，但这种探究过程却对学生学习本节课有很大的帮助，更对学生的未来发展有重要意义。

3 设计开放的探索作业

教育学家苏霍姆林斯基说：“在人的心灵深处都有一种根深蒂固的需求，就是希望感到自己是一个发现者、研究者，而在高中生的精神世界中，这种需要特别强烈。”因此，设计作业时，要充分发挥学生的创造性，依据学生的年龄特征和认知水平，设计探索性问题，给学生提供探索的机会，引导学生观察、操作、猜测及独立思考，培养学生的自主探索意识和探索能力。

物理上有许多问题具有探究性，教师可以设计具有探究、发现规律的习题，使学生从做传统模仿性习题转移到对知识的研究上来。

4 激发兴趣的设计作业

高中生身心逐步发展成熟，他们不喜欢一成不变的事物，也不会喜欢单调乏味的作业内容和形式。根据这个特性，教师作业设计时应打破传统作业单一的形式，赋予作业新的活力和生命，让学生尝试各式各样充满乐趣的活动和任务，用不同的形式提高学生全方面的能力。在物理课堂上可以让学生设计制作一些简单物品，亲身体会问题中的各个模型，这里可以完全调动学生的积极性和兴趣。学习圆周运动时可以让学生课后用绳子拉着物体做圆周运动，由学生亲自制作“水流星”就是一个不错的尝试。

设计探究性作业不需要局限于一个内容，可以根据需要涉及以上多个方面。下面就以“圆周运动”为例，通过三道精心设计的探究题及参考答案，分析探究性作业的特点。

“圆周运动”练习

（1）最早提出“向心力”的科学家是谁？他还有哪些科学贡献？

（2）在400米跑道绕弯道跑步时，运动员也是在做圆周运动，哪个力提供向心力？根据人的正常体重和跑步速度估算这个力的大小？下雨天，运动员跑得太快有什么不妥？运动员在弯道跑步时身体会略向内侧倾斜，这样做有什么好处？

（3）如图1所示，杂技“水流星”也是圆周运动的应用实例。绳子质量不计，长为1 m，水和杯子质量均为0.2 kg。试求表演者要以多大角速度旋转“水流星”才能表演成功？杯子能不能用普通的纸杯？说明原因。是不是转得越快，表演失败的可能性越小？最后，请自己当一次杂技演员，为亲朋好友表演这个杂技。

参考答案

（1）克里斯蒂安·惠更斯，荷兰物理学家、天文学家、数学家。他建立向心力定律，提出动量守恒原理，并改进了计时器。

（2）摩擦力提供向心力。

正常人体重60 kg，绕弯道跑步的速度6 m/s，弯道直径76.2 m。估算这个摩擦力应当为57 N。

下雨天跑道摩擦系数小，弯道跑步太快，会导致摩擦力不足以提供向心力，人会做离心运动而摔倒。

运动员在弯道跑步时身体略向内侧倾斜，是利用重力与支持力的合力提供向心力，帮助运动员完成弯道跑步。

（3）为了水在最高点时不流出来，角速度至少为4.5 rad/s。