摘 要：本文结合新课程要求和探究作业的现状，在分析了开展探究作业的必要性和可行性后，重点介绍了在高中怎样开发和开发怎样的物理探究作业以及相关的注意事项。
关键词：高中；探究；作业
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）9（S）-0007-4
1 问题的提出
1.1 新课程的要求
《普通高中物理课程标准（实验）》特别指出，要在物理学科中关注科学探究，强调要将科学探究行为渗透于整个物理教学过程中。并指出，科学探究是一种学习方式，是学习目标，也是学习内容。将科学探究列入内容标准，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神；让学生经历科学探究过程，学习科学方法，培养学生的探索精神、实践能力及创新意识，改革以书本为主，实验为辅的教学模式，倡导多样化的教学方式。
1.2 探究作业的现状
在新一轮课程改革中，教师大都意识到，物理课不应当只是听课、记笔记、做习题的结合，而应当是在教师的指导和帮助下，学生不断发现物理现象的本质与内在联系的过程。因此，探究教学也就成了课堂教学的主流，科学探究的内容、科学探究的形式受到高度的关注，但科学探究的作业，似乎被忽略。任何一种传统的教学方式，都会给学生布置相应的作业，用以巩固知识、加深对概念和规律的理解。而探究式教学的作业问题，无论是义务教育阶段还是高中阶段的新课程实验中，都是一片空白。
1.3 探究作业的必要性
我国中学的教学现状仍然是大班制，师生一节课探究下来，学生有什么样的得失？是否落实了新课程的三维目标？教师在课堂上是很难了解的。《普通高中物理课程标准（实验）》在评价建议里面有这样的描述：应重视评价学生的科学探究能力、实验能力、分析与解决问题的能力，以及在科学探究与学习过程中，应用物理学研究方法、数学工具的能力。提倡客观记录学生提出的问题以及在理论学习、物理实验、小论文、小制作和科学探究活动中的表现，关注学生的观察和实验能力、提出问题的能力、做出猜想和假设的能力、收集信息和处理信息的能力、交流的能力等。通过探究作业能很好地达成以上评价要求，落实新课程的“知识与技能、过程与方法、情感态度和价值观”三维目标，同时也可以了解和评价学生对科学探究的掌握情况。如，通过分析学生对原始数据的记录，可大致了解学生实验情况；分析学生对实验结果的表述，大致可以了解学生知识掌握的程度；分析学生对实验过程、实验结果所提的建议，可大致了解学生的情感、态度和价值观等方面的情况，并可发现学生的闪光点和创新思维。
1.4 探究作业的可行性
学生在初中有两年的物理学习经历，在这两年中，学生结合一些与生活联系密切的实验、活动，不仅学到了科学知识，还体验了科学的过程，初步了解和体会了探究的含义及探究的方法，且受到科学价值的熏陶，学生对科学探究的过程有了较多的感性认识，这为高中学生开展探究作业成为可能，提供了保障和奠定了基础。
基于以上的思考，提出在高中阶段进行物理探究作业的开发和研究。
2 高中物理探究作业的开发
为培养学生的探究兴趣，促使学生形成探究的意识，掌握探究的方法，养成探究的习惯，在高中物理进行探究作业的开发和研究显得非常有必要、有价值和有意义。现在需要的是，开发一批适宜高中探究的作业。本文通过探究作业举例的方式，重点从几个方面对高中物理探究作业进行开发和研究，谈谈个人的看法。
2.1 观察类探究作业
探究源于问题，而问题源于观察。法拉第说过，没有观察，就没有科学，科学发现诞生于仔细的观察中。《普通高中物理课程标准（实验）》要求学生养成仔细观察的习惯，善于捕捉新现象。观察也是构建知识的重要环节。所以，首先要开发一批有利于培养学生观察并提出问题能力的探究作业。
例1 如图1所示，在一根绷紧的细绳上挂上几个摆，请按下列要求完成相关的观察内容。
（1）绳上有几个摆？（2）这些摆的摆长有怎样的特点？（3）A摆摆动时，能观察到怎样的现象？（4）摆动过程中哪几个摆的振幅较大？（5）能否观察到某一时刻所有的摆向同一个方向摆动？
观察能力也是有层次的，以上这几个问题看上去比较简单，事实上里面包含了不同层次的观察能力，简要分析如表1所示。
其中，观察内容（5）涉及到动量守恒问题，可以为以后动量守恒的教学提供一个实例分析。
在同一个情境中，有些现象是显现的，有些是隐藏的；有时只有一个现象发生，有时有多个现象同时发生。所以，观察习惯的养成和观察能力的形成是需要培养的，观察类探究作业能很好地解决这一问题。借助观察类探究作业，可以帮助学生由单一的观察过渡到全面的观察，由表层的观察过渡到深层的观察。
2.2 实验方案设计类探究作业
探究不仅仅是做几个实验，制定计划和设计方案也是很重要和关键的。《普通高中物理课程标准（实验）》明确指出：“要知道实验目的和已有条件，制定实验方案；尝试选择实验方法及所需要的装置与器材；考虑实验的变量及其控制方法。”所以，从掌握探究方法的角度，有必要开发一批实验方案设计类的探究作业。
例2 探究“人的反应时间与什么有关”，按要求完成下列内容。
（1）请用简易器材，自制一个测量人的反应时间的仪器。
（2）人的反应时间与什么因素有关？请对这些因素进行分类并设计相应的表格。
（3）用你设计的仪器，对（2）各项因素进行测量。
本探究作业中实验仪器的选择以及实验操作的要求都不高，关键是要尽可能多地找出与人的反应时间有关的因素，如，时间因素（早上、中午、下午）、人本身的因素（男、女、老人、年青人、小孩）、环境因素等。对这些因素，如何控制变量进行实验？设计怎样的数据记录表格？这些都是实验前的准备工作，属于实验方案设计问题。
表2是数据记录表格的一种。将测得的数据填入表中，通过纵横两个方向比较，对影响人反应时间的因素就一目了然了。显然，该探究作业的重点放在了方案设计上。
2.3 实验操作类探究作业
实验操作可以让学生亲自参与和体验，是探究的重要一个环节。实验操作类的探究作业不能等同于一般的课外小实验或小制作，而应该充分展现其探究的味道，即要基于问题进行实验及其操作。
例3 探究“曲线运动的速度方向与其运动轨迹的关系”，按要求操作并完成实验。
实验装置及操作要求：如图2所示，用泡沫塑料拼接成一个弯曲的挡板，将它压在水平桌面上的白纸上面，将粘有红印油的小铁球从斜槽上放下，小球沿挡板的弯曲方向在白纸上留下一条曲线（这条曲线即为小球运动的轨迹）。记下小球离开挡板时的位置（如图2中挡板A的末端a点）以及离开挡板后小球在白纸上留下的运动径迹（如图3中的aa′）。依次把挡板A、B、C、D拿走，重复上面实验，在白纸上就留下了小球从不同位置离开挡板后的径迹（如图3中bb′、cc′、dd′和ee′）。
分析与探究：取出白纸，用直尺沿小球离开挡板后的运动径迹作直线并向正反两个方向延长，将该直线与当初小球沿弯曲挡板所留下曲线进行比较。
实验结果：很清楚地看到小球离开挡板后沿曲线的切线方向运动。即在曲线运动中，质点某一时刻的速度方向就是曲线上这点的切线方向。
该探究作业，虽然属于简单的、局部的定性探究，但操作要求还是很多的，弯曲轨道的制作、移动挡板、释放小球、用直尺画小球离开挡板后运动径迹与弯曲轨道的关系（即用作图的方法进行数据处理）等都属于实验操作。由于实验取材简便，设计巧妙，效果明显，而且学生有了亲身经历，可以通过自己动手实验来研究曲线运动的速度方向，学生的创新思维也受到启迪。
例4 探究“乒乓球下落与地面碰撞后反弹的运动情况”。按要求操作并完成实验。
（1）如图4所示将一个乒乓球从米尺的上端无初速度地放下，乒乓球下落到与地面碰撞后又将反弹，请仔细观察并记下每次反弹的高度，将这个高度填在下面的表3中。
（2）由表3中的数据可得到每次反弹的高度与初次下落的高度之间有怎样的关系？
（3）由（2）中得到的关系，估测乒乓球能反弹多少次？
（4）反弹的次数与什么因素有关？
释放乒乓球，观察运动情况，记录有关数据，进行数据分析与处理，猜想与假设，提出新问题（反弹次数与什么有关？释放的高度、地面的情况等）后又将多次重复实验，显然，这是一个比较完整的侧重实验操作的探究作业。
2.4 评估类探究作业
评估是科学探究的要素之一，《普通高中物理课程标准（实验）》对该要素的要求是：“尝试分析假设与实验结果间的差异；注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题；吸取经验教训，改进实验方案。”
开发评估类的探究作业有利于学生全面、系统地把握科学探究。评估类探究作业的开发必须注意：（1）提出的问题必须是有争议的，保证学生有可评估的内容；（2）要考虑到学生的知识储备情况，保证学生有评估的能力并可提供改进的方案。
例5 粤教版《物理必修1》采用马德堡半球（如图5）这个例子来说明力的等效。从这个例子来说明力的等效是否妥当？有否替代的实例？等几方面做出你的评估。
[附：课文是这样描述的：力的等效 1654年，在德国的马德堡市，有人做了一个轰动一时的实验。在实验中，把两个空心铜制半球合在一起，抽去球中的空气后，用两支马队向相反的方向盘拉两个球。结果，当两支马队各增加到8匹马时，才将它们拉开。这就是著名的马德堡半球实验。
如果用两头大象来代替两支马队，这两个半球也能被拉开。这表明，从力的作用效果上看，一头大象的拉力与8匹马的拉力是相同的。]
学生有以下几个方面可评估：（1）由于初中是用这个实验来说明大气压很大的，所以，看到马德堡半球的第一反应是说明大气压的实验。（2）在增加拉力时，可能增到7匹半马时就把球拉开，这时两头大象的力就等效成7匹半马的力；也有可能，当大象用其最大力的60%时就把球拉开了，这时就相当于0.6头大象的力与8匹马的力等效。所以，这个等效的特征不明显。（3）可用曹冲秤象或用阿基米德原理来说明力的等效。
这个评估类作业，一方面可以反映学生对力的等效问题的思考深度；另一方面，也反映出学生的批判精神，敢于对“权威”（教材）提出质疑。在这个评估过程中，不仅指出了问题所在，还提供了解决问题的方案。我们提倡探究教学，就是希望培养出一大批类似这样的创新型人才。怎样发现这样一批学生，并给予支持、鼓励和表扬，通过交探究作业是一个最有效的途径。
3 高中物理探究作业开发的注意事项
探究作业在高中物理教学中是一个新的领域，没有经验可借鉴，所以在开发探究作业时要注意以下事项：
（1）时间不宜过长。不能把探究作业与以课题研究为主要形式的研究性学习等同起来，要把作业时间控制在30分钟左右。所以，探究作业必须有明确的问题指向，简明扼要，针对性强。
（2）实验器材要简单、易取，实验现象要明显。由于受作业时间的限制，所以在开发探究作业时，要特别重视实验器材简单、易取，坚持用简单仪器做实验的原则。另外，实验现象要明显，以利于学生在探究过程中获得成功感。
（3）有探究的价值和具有可操作性。前面提到，开发探究作业的目的是为了培养学生的探究兴趣，形成探究的意识，掌握探究的方法，养成探究的习惯，所以必须开发一批有探究价值的、符合学生实际能力的、可操作的作业，而不是为探究而探究。
（4）全面涉及探究的基本要素。探究作业的开发要全面考虑、合理安排。不是每一个探究作业都要包含科学探究的七个要素，而是不同的作业涉及不同的要素，但保证学生完成一批探究作业后，在不同程度、不同侧面经历科学探究的七个因素。探究作业的内容要丰富，形式要多样，保证学生能经历局部探究、完整探究、理论探究和实验探究。
结束语：以上只是笔者对高中物理探究作业的一个初步研究。以什么样的方式交探究作业？交怎样的探究作业？这将是中学教学中的一个新的研究领域。探究报告、课堂原始记录、课后反思、别的方法、建议、评价等都可以成为探究作业。总之，探究作业的形式不拘，内容不限，只要能反映学生学习状况，尤其是探究过程中的情况就行。布置探究作业，可促进探究教学的顺利、健康发展，相信向水中丢一块石头，肯定会激起几朵浪花。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.
[2]张军朋.物理教学与学业评价[M].广州：广东教育出版社，2005.
[3]陈信余.怎样在高中物理教学中做到“用教材教”[J].中学物理，2010，（23）：19.
（栏目编辑 赵保钢）
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