高中物理合作性作业功能的研究

周为仲 皋春

摘要合作性作业可以让学生深度理解核心知识，强力形成必备能力，有效内化科学方法，联系实际，学以致用。

关键词物理作业；合作性作业

在高中物理课堂教学中，教师面对一个个活生生的、知识经验不尽相同、认知能力千差万别的学生，用统一的教学内容，组织学生学习，学生水平的发展、认知能力的形成可能是不一致的。为了保证学生在成长过程中，掌握必备的基本知识、技能和方法，教师需要布置一定的作业，让学生课后继续去钻研、思考、深化和巩固所学知识，形成技能，内化方法，学以致用。传统的作业，由于呈现量大，学生思考时间偏少的特点，导致学生对作业的兴趣不浓，机械模仿，重复训练，高耗低效。为了让学生深度理解核心知识，强力形成必备能力，有效内化科学方法，联系实际，学以致用，我校《普通高中理科合作性作业的开发与应用研究》课题组，提出了合作性作业的概念。在传统物理作业的基础上，结合教学内容，增设适量的物理合作性作业来作为课堂教学的补充和延伸，以便让学生课后通过活动的、自主的反思合作式学习，进一步提高学习效率。

一、合作性作业可以让学生深度理解核心知识

案例1在学习《机械能守恒定律》之后，设计如下合作性作业。

在图1中，小球在光滑曲面的A处由静止开始释放，运动至B处时，速度为V，小球质量为m，A、B两点离地高度分别为h₁、h₂。

（1）求小球在A、B两个位置的机械能并作比较；

（2）若曲面不光滑，在小球从A处运动到B处的过程中，小球克服摩擦力做的功为W_f。试求出小球在A、B两个位置的机械能并作比较；

（3）若曲面光滑，在小球A上施加一竖直向下的恒力F，试求出小球在A、B两个位置的机械能并作比较；

（4）根据上述讨论求解的过程，谈谈你对机械能守恒条件的理解。

点评：机械能守恒定律是力学中的重要规律，机械能守恒的条件既是学生学习中的难点，又是学生必须掌握的核心知识，课后学生通过对上述合作性作业的讨论、交流，能够加深对机械能守恒条件的理解。只有重力做功，其他力不做功或其他力做功代数和为零，系统的机械能总量才会保持不变。只有重力做功和只受重力也不是一回事。

二、合作性作业可以让学生强力形成必备能力

案例2在学习《物体的平衡》之后，设计了如下合作性作业。

不可伸长的轻绳AO、BO的结点为O，在O点悬吊电灯L，OA绳处于水平，电灯L静止，如图2所示。保持O点位置不变，改变OA的长度使A点逐渐上升至C点，在此过程中绳OA的拉力大小如何变化？

学生在求解后反思下列问题：

（1）为什么选择结点O为研究对象？

（2）为什么要作出结点O的受力图？

（3）为什么要把其中任意两个力进行合成，还要用平行四边形定则作出它们的合力？

点评：用合成法求解物体三力平衡问题是学生必备能力，但又是学生学习过程中很难理解和掌握的能力。学生通过求解之后合作反思意识到：研究对象是联结几个力的桥梁；画受力图的目的是把三个抽象的、不可见的力，形象化地显示出来，作为分析问题的载体；用合成法的目的是构造力三角形，寻找三个力的联系，将物理问题转化为数学问题，即将物理中的三力平衡问题转化为数学中的解三角形问题。经过这样的合作、反思，学生才能强力形成必备能力。

三、合作性作业可以让学生有效内化科学方法

案例3在学习了《交变电流》之后，设计了如下合作性作业。

图3是交流发电机的示意图。

（1）画出图3对应的正视图；

（2）指出甲、乙、丙、丁四个时刻线圈平面与磁感应线的位置关系，求出四个时刻对应的磁通量；

（3）从导体切割磁感应线的角度，求出四个时刻的感应电动势，大致画出感应电动势随时间变化的曲线，即e-t图像。

点评：将立体图转化为平面图是解决空间问题的一种基本的科学方法。学生在合作讨论上述作业时，通过自己的练习、感悟、反思可以将转换图形的科学方法内化为自己的素养。在合作、讨论中还可以知道先研究特殊的状态，再研究两个状态之间的变化过程；用图像表达物理规律，可以起到形象、直观的功效。

四、合作性作业可以让学生联系实际，学以致用

案例4在学习了《电能的输送》之后，设计了如下的作业。

结合图4参观附近供电公司的输电电路；回校后，画出输电示意图；在实验室中，利用相关实验器材料设计、连接模拟电路，调试、讨论、验证课堂中所学到的变压器和电能输送的知识。

点评：物理概念和规律是由生活中的现象、经验概括总结而形成的。在课堂中，教师通过设计情境和问题，利用教材和实验，组织、引导学生自主学习、自主构建概念和规律。课后，再通过设计合作性作业，引导学生走人生活，观察实际，将学到的知识再用来解决实际问题，不仅加深理解所学知识，而且让学生感到物理知识很有用，引起学生学习物理的兴趣，激发学生的学习热情，为后续学习注入动力，提升学习效率，形成良性循环。

物理合作性作业的开发与应用，旨在让学生深度理解核心知识，强力形成必备能力，有效内化科学方法，联系实际，学以致用。学生通过自主探究、民主讨论，合作完成了作业，不仅增长了科学知识，人的品质也得到了更大程度的发展。因此，如何开发质量更高与内涵更丰富的合作性作业，课题组将进一步深入思考与研究。