基于真实情境问题驱动的高中物理教学策略研究

叶建昆

摘 要：随着社会的不断发展，培养学生的综合素质成为教育的重要目标。传统的物理教育侧重理论知识的传授，但新的教育理念强调学生的综合素质，其中包括要培养学生解决问题的能力、创造性思维和实际应用技能。基于真实情境问题驱动的高中物理教学，强调将物理知识应用于实际问题，培养学生对所学知识的应用能力。基于此，本文通过分析高中物理教学现状，提出基于真实情境的问题驱动教学的策略。

关键词：高中物理；真实情境；问题驱动；教学策略

高中物理教学的目的是帮助学生理解物理原理和培养学生的科学思维。然而，传统的物理教育方法主要侧重于知识的传授，而忽视了学生在实际问题解决中的能力培养。新时代教育背景下，学生需要更多地掌握实际问题解决的技能，以适应未来社会和职业的挑战。因此，越来越多的物理教师开始创新教学方法，以满足综合素质教育的要求。基于真实情境的问题驱动教学方法强调将物理知识与实际情境相结合，使学生更好地理解和应用所学知识。通过设置基于真实情境的问题和案例，鼓励学生进行批判性、创造性思考，以解决复杂的问题[1]。

一、高中物理教学现状

（一）物理教学资源匮乏

物理教学的资源匮乏会制约学生对物理科学的全面理解和实践经验的积累。在大部分学校中，资源匮乏问题主要体现在实验室设备和材料方面。实验对于物理的学习是非常关键的，因为它可以帮助学生亲身体验并验证物理原理。然而，很多学校缺少必要的实验设备，或者这些设备已经陈旧无法正常使用。这使得许多学生无法进行实验，失去了直接参与并理解物理原理的机会。另外，部分学校资源匮乏，所使用的教材内容过于陈旧，使学生难以与课程内容建立联系。现代物理教育需要更生动和具体的教材，以引发学生的兴趣，帮助学生理解抽象的物理原理。因此，只有解决物理教学资源匮乏的问题，才能使学生得到更好的物理教育，更好地理解并应用物理科学[2]。

（二）教学模式单一

传统的物理教学模式主要以教师的讲授为主，学生听讲和记笔记。这种单向传授知识的方式限制了学生的主动参与和互动，导致学生可能会觉得物理学习过于被动，缺乏趣味性。再加上教师在讲课时过度依赖课本的内容和理论知识，忽略物理学实际问题的应用和解决，使得学生越来越厌倦物理学习。另外，传统教学模式中的学生做实验的机会相对有限。在传统模式下，学校通常缺乏现代实验设备，或者实验受到时间和资源的限制，使学生无法亲自进行实验，无法深刻理解和验证物理原理，难以将抽象的理论与实际生活相联系。

（三）学生缺乏学习的主动性

学生缺乏学习的主动性可能是因为学生认为物理学难以理解，或者不知道如何将其应用于日常生活中。物理学虽然涉及抽象的概念，但实际上贯穿了日常生活中的方方面面。物理学与数学紧密相关，理解物理原理通常需要一定的数学知识。教师在教学中需要采用渐进性的教学方法，从简单的数学概念开始，逐步引导学生掌握必要的数学技能。或者教师也可以为学生提供额外的数学辅导或资源，帮助学生解决数学问题，提高学生的学习主动性。除此之外，物理学中的实验是培养学生科学探究能力的关键环节，实验帮助学生亲自观察和验证理论。通过设计和执行实验，学生将更容易理解物理原理，并培养实际问题解决的技能。教师可以为学生提供更多的实验机会，鼓励学生自主选择感兴趣的实验主题，调动学生的学习主动性[3]。

二、基于真实情境问题驱动的高中物理教学策略

（一）辨析问题情境，培养学生审题观察能力

情境认知与学习理论强调知识的动态构建，即知识在与情境互动中不断演化和创新。然而，在当前的高中物理习题中，存在许多相似的情境，部分情境在本质上相同，而有些则有所不同。学生在分析情境时，通常只注意到表面特征，而忽略了深层的含义和结构。对于相同的情境，不同条件下的解题过程和结果也会有显著差异，这是通过背公式和模式化方法无法获得高分的根本原因。因此，为了提高学生的物理解题能力，教师应当培养学生对情境的深层理解能力，以获得不同条件下的解题思路。在解析情境类习题时，教师不应仅限于“死扣题目”，而应引导学生进行情境辨析训练。这一训练可分为以下三个关键步骤：首先，教师要培养学生的“咬文嚼字”习惯，要求学生使用笔圈出题目中的核心关键词，仔细思考和理解它们的含义；其次，是情境的辨别，教师要引导学生观察和思考情境，总结出该类题目的本质特点，然后根据这些本质特点对情境进行分类；最后，根据具体的情境进行分析。通过在日常教学中坚持这种分析训练，可以帮助学生识别各种情境之间的本质区别[4]。

例如，在学习《圆周运动》这一章节时，首先，教师可以引入一个问题情境，以摩天轮运动为例。教师问学生：大家去游乐园，是否坐过摩天轮？通过问题激发学生的兴趣和好奇心。接着教师为学生讲解圆周位移、圆周速度和圆周加速度，并介绍相关的公式。教师继续问道：为什么摩天轮在运转时，座舱不会飞出来？这是一个真实的问题情境，需要学生运用所学的知识来解决。随后，教师将学生分成几个小组，讨论并分析问题。教师引导学生运用圆周运动的知识，计算座舱在不同位置的圆周速度和离心力，然后讨论为什么座舱不会飞出来。讨论结束后，每个小组向全班汇报他们的分析和解决方案。另外，教师可以提出更多类似的问题情境，如为什么车轮滚动时不会脱落。教师要求学生应用所学的知识来解决问题，并引导学生分析这类题的解题思路，总结解题方法。通过真实的问题情境引入课程内容，可以培养学生的审题观察和问题解决能力，同时帮助学生理解圆周运动的相关知识。

（二）探索实际问题，培养学生模型构建能力

建模教学理论强调学生在解题过程中需要构建适用于当前情境的物理模型，而这一模型通常需要整合多种物理模型来描述问题的复杂性。这些物理模型包括对象模型、过程模型和条件模型，它们相互交织，帮助解决现实世界中的问题。为了帮助学生构建正确的物理模型，教师应该引导学生积极探索现实问题，使学生准确掌握将实际问题抽象成物理模型的分析方法。具体而言，首先教师可以使用生动有趣的情境材料，让学生感受到实际生活中的现象与已有的物理知识之间的矛盾，激发学生的探究欲望。接着教师引导学生总结实际问题，从中提炼问题的核心要素，并将这些要素抽象成具体的物理模型。另外教师也要启发学生分析各要素之间的联系，思考应当构建何种模型来解决当前问题。使学生能够将各部分模型整合成一个整体的物理模型，以解决复杂的现实问题。结合实际问题培养学生的模型建构能力，能够帮助学生更好地理解和应用物理知识，提高学生的问题解决能力。在这个过程中，教师扮演着引导者和启发者的角色，引导学生逐步构建物理模型，培养学生的科学建模能力[5]。

例如，在学习《电阻》这一课程时，首先，教师可以在学生之前学过欧姆定律的基础上，为学生创设一个实际问题情境：假设你是一名工程师，需要设计一段电路来供电一根铜线杆，它需要携带足够大的电流，但不能因为电阻而过热。你将如何选择合适的导线？接着学生分成小组，用提供的电阻器、电池、导线和电流表等材料进行实验。学生可以尝试不同长度和直径的导线，测量电流和电压，以确定电阻值，并记录实验结果。实验结束后，学生回答一系列问题，如哪种导线材料的电阻最小？在相同材料下，电阻与导线的长度和直径有何关系？如果电路中电流增加，电线会发热吗？学生根据实验结果和欧姆定律进行推理和讨论，以解决这些问题。随后，教师引导学生应用他们从实验中获得的数据，构建一个数学模型，描述电阻与电流、电压、导线材料、长度和直径之间的关系。这可以是一个数学公式或图表。每个小组分享他们的实验结果和模型。整个班级一起讨论不同小组的发现，以确定最佳的导线材料和设计。通过结合实际问题创设情境，学生不仅学习了关于电阻、电流和电压的基本概念，还培养了模型构建和问题解决能力。

（三）培养学生的思维品质，促进学生解题思路的生成

培养学生的思维品质主要目的是激发学生的批判性思考、创造性思考，培养学生的问题解决能力。在处理具有挑战性的情境问题时，学生被鼓励思考并提出问题，然后努力探索解决这些问题的途径。这样的实践不仅有助于培养学生的观察力和分析力，还强调独立思考的能力。学生将逐渐习得如何提出深入问题，如何对问题进行细致分析，并如何在解决问题的过程中形成清晰的解题思路。在培养学生思维的过程中，教师应该提出具有挑战性的问题，激发学生的好奇心，并鼓励学生提出更多的问题，同时教师还需要提供支持和指导，以帮助学生逐步改善个人的思考技巧。这种引导不仅限于课堂内，还可以延伸到学生的自主学习过程中。除此之外，学生需要不断接触到具有不同难度和复杂性的问题情境，以促使学生逐渐成长和发展。教师引导学生如何提出有针对性的问题，如何在复杂情境中进行思考，以及如何在逐步解决问题的过程中形成清晰而有条理的解题思路。帮助学生成为问题的解决者和创新者[6]。

例如，在学习《力的合成和分解》这一课程时，主要教学目标是引导学生了解力的合成和分解的基本概念，培养学生的批判性思维和问题解决能力。首先，教师提出问题：在实际生活中，人们经常面临各种力的情境。如何有效地分析和处理这些力？本节课将学习力的合成和分解，这对解决力的问题非常有帮助。接着教师通过多媒体展示一幅示意图，上面有两个人分别用力拉绳子，教师将每两名学生分成一个小组，每组两人模拟示意图中的场景，试图拉动一个物体。教师引导学生观察和讨论在何种情况下物体受到的力更大。随后教师展示一个物体悬挂在两根绳子上的场景，由学生自由讨论如何测量每根绳子对物体的力，每个小组分别进行实验，使用弹簧测力计测量每根绳子的力，学生计算每根绳子的力并比较结果，最后由教师和学生一起总结，讨论分解力的概念，并说出如何使用合成力和分解力的原理解决实际问题。通过这个教学，学生将了解力的合成和分解的基本概念，培养学生的批判性思维和问题解决能力。学生也将学会如何分析不同的力的情境，独立思考，形成解题思路，并将这些知识应用于实际生活中。

（四）呈现解题范例，培养学生计算能力

教师通过向学生呈现解题范例，可以引导学生了解解题的方法和步骤。这不仅有助于学生建立解题思路，还有助于培养学生的计算能力。在真实情境问题中，解题通常需要对物理原理进行定量计算。通过解题范例，学生可以掌握这些计算的技巧和方法，并将抽象的物理概念与具体的数值联系起来，使学生更加深入地理解物理概念和现象，在之后的做题中，能够灵活地将所学知识应用到实际问题中。另外，教师也可以鼓励学生在课后练习更多的解题范例，以巩固所学知识。通过自主学习更好地掌握解题技巧和方法。

例如，在学习《摩擦力》这一课程时，教师可以假设学生正在学习有关汽车刹车系统的物理原理。教师要求学生分析一个真实情境，该情境涉及一辆汽车在湿地上刹车的问题。学生需要确定汽车在特定速度下需要多长时间才能停下来，并根据该范例来理解和应用摩擦力的概念。例如，假设一辆汽车以60 km/h的速度在湿地上行驶，司机突然踩刹车。如果摩擦系数为0.4，汽车需要多长时间才能完全停下来？已知量初始速度为60 km/h，为了便于计算，可以将其换算为16.67 m/s，摩擦系数为0.4，刹车后汽车停下来所需的时间是未知量，汽车的净力可以表示为汽车的质量与加速度的乘积。汽车的加速度由摩擦力提供，根据牛顿第二定律，可以得到加速度为净力与汽车质量的比值。摩擦力为摩擦系数、汽车的质量以及重力加速度的乘积。应用牛顿第二定律，摩擦力等于汽车的质量乘以加速度，当净力与摩擦力相等时，可以计算出加速度a。然后，使用加速度和初始速度来计算时间t，这将是汽车停下来所需的时间。最终计算出时间约为4.25s，所以，汽车需要大约4.25秒才能完全停下来。通过这个解题范例，学生可以深入了解摩擦力的应用，并在真实情境中应用物理原理，培养学生的计算能力和解题思路，使学生更好地理解物理概念并应对实际问题。

结束语

综上所述，物理课堂的设计应该以学生为中心，减少教师对学生的过多控制，以学生的学习兴趣为主，不断培养学生的学科核心素养。在创设物理课堂情境时，教师不仅要考虑情境，还要深入了解学生的认知规律，使学生成为主动的学习者，实现深度学习和知识的转化。并且通过思维引导，帮助学生在情境中学习，享受探究的乐趣，从思考中汲取智慧。

参考文献

[1]杜明荣，魏靖尧.人教版高中物理教材“问题”栏目的情境分析与使用建议[J].课程·教材·教法，2023，43（4）：127-132.

[2]陈东晓，陈爱文.指向素养目标的情境驱动式教学探究[J].物理教学，2021，43（11）：2-5.

[3]芮宏军.基于实验情境的问题驱动式教学实践：以“电荷及其守恒定律”为例[J].高中数理化，2021（14）：36-37.

[4]王艺朦，陈晓陆，刘青华.基于物理建模的高中物理教学设计策略研究：以“高空抛物”问题教学为例[J].中学物理教学参考，2021，50（33）：4-6.

[5]董娜.基于核心素养的高中物理情境化课堂教学策略研究[J].考试周刊，2021（92）：103-105.

[6]陈正路.高中物理教学中问题情境创设的实践研究[J].数理化解题研究，2023（6）：94-96.