張萱

摘 要：物理源于生活，是一門(mén)需要實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)科。目前高中物理作業(yè)脫離生活，且單一化和重復(fù)化嚴(yán)重，直接影響學(xué)生對(duì)物理概念的理解和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。結(jié)合胡適的實(shí)用主義教育經(jīng)驗(yàn)論，本文提出應(yīng)推廣高中物理探究性作業(yè)，重點(diǎn)探討了探究性作業(yè)的內(nèi)容。明確物理作業(yè)應(yīng)更聯(lián)系生活實(shí)際，通過(guò)開(kāi)放性與應(yīng)用性極強(qiáng)的探究性作業(yè)讓學(xué)生更好地掌握物理學(xué)知識(shí)，提升學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理；探究性作業(yè)；聯(lián)系生活；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(lái)有之，即探求深入研究某個(gè)問(wèn)題，并且把原因探討出來(lái)的意思。如今實(shí)驗(yàn)探究正是物理學(xué)研究的重要方法，且目前高中物理教學(xué)中強(qiáng)化探究式教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)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(fù)化嚴(yán)重。學(xué)生的物理作業(yè)完全是解題的訓(xùn)練，幾乎沒(méi)有需要探究的問(wèn)題。胡適在自己的實(shí)用主義教育經(jīng)驗(yàn)論中提出：“學(xué)生要離開(kāi)死書(shū)本、死知識(shí)，在鮮活的社會(huì)生活中，去探索人生之道，社會(huì)之理。培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力和精神?！彼?，設(shè)計(jì)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(xué)生在老師的啟發(fā)引導(dǎo)下，以現(xiàn)行教材或?qū)W生對(duì)周圍世界和生活實(shí)際的認(rèn)識(shí)融入學(xué)習(xí)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(jì)怎樣的探究性作業(yè)，如何有效實(shí)施這種作業(yè)形式，已變成當(dāng)務(wù)之急[3][4][5]。經(jīng)實(shí)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(yīng)該通過(guò)社會(huì)調(diào)查，或利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，收集有關(guān)資料。包括物理科學(xué)家的事跡，物理學(xué)常識(shí)，物理學(xué)發(fā)展等。調(diào)查結(jié)束后并科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)胤治稣{(diào)查結(jié)果，從而進(jìn)一步認(rèn)識(shí)我們周圍的世界，感受物理和生活的聯(lián)系，從而培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。例如，在學(xué)習(xí)《功》后，可設(shè)計(jì)調(diào)查性作業(yè)——計(jì)算生活中各個(gè)力做的功。內(nèi)容包括：

①計(jì)算學(xué)生在跳繩、跳高、跑步等各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)學(xué)生做的功。

②思考我們學(xué)生在這些運(yùn)動(dòng)中自己做了多少功。

③比較這幾種運(yùn)動(dòng)，哪種運(yùn)動(dòng)消耗體力最大？

要求學(xué)生必須有計(jì)算的過(guò)程，必須按照課堂上總結(jié)的方法和規(guī)律運(yùn)算。必要時(shí)學(xué)生要通過(guò)自身實(shí)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(bào)告的形式展現(xiàn)。

這個(gè)作業(yè)可以給學(xué)生一定的時(shí)間完成，既可以獨(dú)立完成，也可以幾個(gè)人合作完成。相比傳統(tǒng)作業(yè)，這樣的作業(yè)對(duì)學(xué)生的要求沒(méi)有降低，同時(shí)也鍛煉學(xué)生建立模型的能力，理論與實(shí)際結(jié)合的意識(shí)，一舉多得。

2 增強(qiáng)應(yīng)用的動(dòng)手作業(yè)

引用心理學(xué)家皮亞杰的一句話：“智慧的鮮花是開(kāi)放在指尖上的?！弊寣W(xué)生多動(dòng)手、多操作，將興趣激發(fā)、思維訓(xùn)練、能力培養(yǎng)融為一體，使知識(shí)充滿內(nèi)在的活力。實(shí)驗(yàn)是理論最有力的驗(yàn)證者和支撐者，加強(qiáng)高中物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要手段。這也為我們高中生增強(qiáng)應(yīng)用能力和提高動(dòng)手能力提供了條件。

高中物理有學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)和教師演示實(shí)驗(yàn)。由于高中物理課時(shí)緊張且實(shí)驗(yàn)考查在整個(gè)高考中比例較小，所以很多學(xué)校會(huì)減少一些演示實(shí)驗(yàn)，甚至連分組實(shí)驗(yàn)都不做。長(zhǎng)此以往，必然影響學(xué)生的動(dòng)手能力和應(yīng)用能力。[6]因此，教師布置探究性作業(yè)時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生多實(shí)驗(yàn)，放寬思路，經(jīng)常提供實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生自選儀器，踏踏實(shí)實(shí)地動(dòng)起來(lái)。

高中物理講《劃時(shí)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(chǎng)，那么磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電流嗎？你能驗(yàn)證嗎？

要求：以小組為單位，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室可提供部分材料，認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。無(wú)論成功與否，必須按要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，做PPT，準(zhǔn)備交流發(fā)言。

要求班級(jí)中的幾個(gè)小組進(jìn)行嘗試，討論交流，他們未必能成功證實(shí)磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電流，但這種探究過(guò)程卻對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課有很大的幫助，更對(duì)學(xué)生的未來(lái)發(fā)展有重要意義。

3 設(shè)計(jì)開(kāi)放的探索作業(yè)

教育學(xué)家蘇霍姆林斯基說(shuō)：“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(gè)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(qiáng)烈。”因此，設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)，要充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，依據(jù)學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知水平，設(shè)計(jì)探索性問(wèn)題，給學(xué)生提供探索的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生觀察、操作、猜測(cè)及獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生的自主探索意識(shí)和探索能力。

物理上有許多問(wèn)題具有探究性，教師可以設(shè)計(jì)具有探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的習(xí)題，使學(xué)生從做傳統(tǒng)模仿性習(xí)題轉(zhuǎn)移到對(duì)知識(shí)的研究上來(lái)。

4 激發(fā)興趣的設(shè)計(jì)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(huì)喜歡單調(diào)乏味的作業(yè)內(nèi)容和形式。根據(jù)這個(gè)特性，教師作業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(xué)生嘗試各式各樣充滿樂(lè)趣的活動(dòng)和任務(wù)，用不同的形式提高學(xué)生全方面的能力。在物理課堂上可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)制作一些簡(jiǎn)單物品，親身體會(huì)問(wèn)題中的各個(gè)模型，這里可以完全調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和興趣。學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)可以讓學(xué)生課后用繩子拉著物體做圓周運(yùn)動(dòng)，由學(xué)生親自制作“水流星”就是一個(gè)不錯(cuò)的嘗試。

設(shè)計(jì)探究性作業(yè)不需要局限于一個(gè)內(nèi)容，可以根據(jù)需要涉及以上多個(gè)方面。下面就以“圓周運(yùn)動(dòng)”為例，通過(guò)三道精心設(shè)計(jì)的探究題及參考答案，分析探究性作業(yè)的特點(diǎn)。

“圓周運(yùn)動(dòng)”練習(xí)

（1）最早提出“向心力”的科學(xué)家是誰(shuí)？他還有哪些科學(xué)貢獻(xiàn)？

（2）在400米跑道繞彎道跑步時(shí)，運(yùn)動(dòng)員也是在做圓周運(yùn)動(dòng)，哪個(gè)力提供向心力？根據(jù)人的正常體重和跑步速度估算這個(gè)力的大小？下雨天，運(yùn)動(dòng)員跑得太快有什么不妥？運(yùn)動(dòng)員在彎道跑步時(shí)身體會(huì)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(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例。繩子質(zhì)量不計(jì)，長(zhǎng)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(shuō)明原因。是不是轉(zhuǎn)得越快，表演失敗的可能性越?。孔詈?，請(qǐng)自己當(dāng)一次雜技演員，為親朋好友表演這個(gè)雜技。

參考答案

（1）克里斯蒂安·惠更斯，荷蘭物理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家。他建立向心力定律，提出動(dòng)量守恒原理，并改進(jìn)了計(jì)時(shí)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(gè)摩擦力應(yīng)當(dāng)為57 N。

下雨天跑道摩擦系數(shù)小，彎道跑步太快，會(huì)導(dǎo)致摩擦力不足以提供向心力，人會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)而摔倒。

運(yùn)動(dòng)員在彎道跑步時(shí)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(yùn)動(dòng)員完成彎道跑步。

（3）為了水在最高點(diǎn)時(shí)不流出來(lái)，角速度至少為4.5 rad/s。

杯子不能用普通的紙懷，因?yàn)槿羲俣绒D(zhuǎn)得再快一些，水對(duì)杯子底部產(chǎn)生較大（下轉(zhuǎn)第69頁(yè)）（上接第65頁(yè)）的壓力，會(huì)導(dǎo)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(xué)生上網(wǎng)探索答案，涉及物理學(xué)史，拓展了學(xué)生的知識(shí)面。

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

（3）第三題要求學(xué)生自己制作工具，并根據(jù)物理知識(shí)完善設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力。

（4）第三題需要學(xué)生進(jìn)行表演，也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

參考文獻(xiàn)：

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（欄目編輯 鄧 磊）