高中生解決相對運(yùn)動(dòng)類問題的現(xiàn)狀研究
——基于蘭州市某中學(xué)的調(diào)查問卷

吳天山，孫曉潔

(蘭州市第二十七中學(xué)， 甘肅 蘭州 730030)

一、調(diào)查目的

為研究高中學(xué)生物理學(xué)科學(xué)習(xí)中相對運(yùn)動(dòng)類問題的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，筆者設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷，以期了解學(xué)生對相對運(yùn)動(dòng)類問題的認(rèn)知情況、基本知識(shí)的掌握程度和解題能力的關(guān)鍵所在，分析學(xué)生對該類知識(shí)學(xué)習(xí)困難的原因，并提出相應(yīng)的教學(xué)策略。

二、調(diào)查對象

調(diào)查問卷的對象為蘭州市某高級中學(xué)高三年級4個(gè)班的學(xué)生。學(xué)生所在學(xué)校為省級示范性高中。本次問卷共發(fā)放調(diào)查問卷表181份，收回有效問卷172份，回收率為95.02%，其中男生91人，女生81人。

三、調(diào)查問卷設(shè)計(jì)

本次調(diào)查問卷共有30道題目。其中，第2-29道題目的選項(xiàng)從“完全符合”“基本符合”“一般”“基本不符合”“完全不符合”五個(gè)選項(xiàng)中做出唯一選擇，分別賦值為1、2、3、4、5分，第30題為多項(xiàng)選擇題。

筆者參考張楊陽的《高中生解決動(dòng)力學(xué)問題的現(xiàn)狀調(diào)查研究》[1]，結(jié)合多年實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從三個(gè)維度展開調(diào)研：解決相對運(yùn)動(dòng)類問題的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)調(diào)查分析；基本知識(shí)掌握程度調(diào)查分析；解決相對運(yùn)動(dòng)類問題的過程調(diào)查分析。其中，解決相對運(yùn)動(dòng)類問題的過程調(diào)查分析又包含四個(gè)部分，即閱讀能力、模型掌握、多過程分段，以及反思和檢驗(yàn)相關(guān)能力，具體內(nèi)容見表1。

四、調(diào)查結(jié)果分析

收回172份有效問卷，使用SPSS 25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

(一)解決相對運(yùn)動(dòng)類問題的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)調(diào)查分析

問卷2-5題主要研究學(xué)生對相對運(yùn)動(dòng)類問題的重要性認(rèn)識(shí)、興趣和自信程度。調(diào)查結(jié)果如表2和表3所示。

表1 高三學(xué)生相對運(yùn)動(dòng)類問題學(xué)習(xí)情況調(diào)查維度及題型分布

表2 學(xué)生解決相對運(yùn)動(dòng)類問題的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)統(tǒng)計(jì)量分析

數(shù)據(jù)顯示，學(xué)生在相對運(yùn)動(dòng)類問題的重要性認(rèn)識(shí)上，均值為1.45，標(biāo)準(zhǔn)差為0.687。這表明學(xué)生普遍認(rèn)為該類問題比較重要，需要在高中學(xué)習(xí)階段重點(diǎn)掌握。結(jié)合表3數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)在興趣和自信程度方面，男生的均值普遍低于女生，說明男生在解決相對運(yùn)動(dòng)類問題時(shí)，興趣和成功率普遍高于女生。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是：高中階段男生的想象能力、邏輯能力要略高于女生，能夠比女生更快捷地建立合適的物理模型，因此，教師在教學(xué)中要優(yōu)化教學(xué)邏輯[2-3]，注重培養(yǎng)學(xué)生的想象能力、邏輯思維能力，以及模型構(gòu)建能力，才能有效地幫助學(xué)生解決相對運(yùn)動(dòng)類問題。

表3性別在解決相對運(yùn)動(dòng)類問題學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)上的差異統(tǒng)計(jì)量分析

(二)基本知識(shí)掌握程度調(diào)查分析

問卷6-8題主要分析學(xué)生對于相對運(yùn)動(dòng)類問題的知識(shí)儲(chǔ)備情況。調(diào)查結(jié)果如表4所示。從均值上比較，學(xué)生更擅長運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決單個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)問題，而從能量角度解決運(yùn)動(dòng)類問題的能力還有待提升。因此，教師在教學(xué)過程中要有意識(shí)地強(qiáng)化學(xué)生的能量觀點(diǎn)，加強(qiáng)此類題型練習(xí)。

表4 學(xué)生對于相對運(yùn)動(dòng)類問題的知識(shí)儲(chǔ)備統(tǒng)計(jì)量分析

(三)解決相對運(yùn)動(dòng)類問題的過程調(diào)查分析

問卷第9-29題主要是對學(xué)生解決相對運(yùn)動(dòng)類問題的過程進(jìn)行調(diào)查分析，分四個(gè)部分。

1.解決相對運(yùn)動(dòng)類問題時(shí)學(xué)生閱讀能力研究

如表5所示。數(shù)據(jù)顯示，學(xué)生基本可以通過畫圖的方式幫助自己掌握題目中的已知條件、未知條件、待求問題等信息，但尋找隱含條件的能力明顯較弱，做題過程中需要不?；仡^去研究題目的相關(guān)條件。因此，教學(xué)過程中，教師要堅(jiān)持培養(yǎng)學(xué)生畫圖時(shí)標(biāo)出條件的習(xí)慣，加強(qiáng)隱含條件分析，幫助學(xué)生尋求解題突破口。

表5 解決相對運(yùn)動(dòng)類問題時(shí)學(xué)生閱讀能力研究

2.解決相對運(yùn)動(dòng)類問題時(shí)，學(xué)生對物理基本模型的掌握情況

如表6所示。其中，作圖制定解題計(jì)劃，快速找到臨界條件，與學(xué)過的物理模型結(jié)合起來三個(gè)題目，均值都達(dá)到2.73。這表明學(xué)生對物理基本模型只能做到基本把握，能有一個(gè)大致解題思路，但是沒有明確的解題計(jì)劃，不能迅速找到解題的關(guān)鍵條件。教學(xué)時(shí)可以按照“基于科學(xué)論證”和“基于解決問題”兩類物理模型[4]分類指導(dǎo)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生合理使用相對運(yùn)動(dòng)的變換式[5]來處理問題，要求學(xué)生再現(xiàn)解題方法和思路也是非常必要的。

表6 解決相對運(yùn)動(dòng)類問題時(shí)學(xué)生物理基本模型的掌握情況

3.相對運(yùn)動(dòng)類問題多段過程的分段研究

如表7所示。5道題目均值集中分布在2.67-2.72，較之前數(shù)值普遍增大。這表明這部分內(nèi)容對學(xué)生能力有更高要求，需要學(xué)生耐心、仔細(xì)分析每一個(gè)過程，明確解題方法，合理選擇和組織有關(guān)信息，抓住主要因素，建立正確的物理模型，做到數(shù)理結(jié)合，靈活解決實(shí)際問題。筆者認(rèn)為，在教學(xué)中要合理地強(qiáng)化習(xí)題練習(xí)，將物理模型的構(gòu)建與應(yīng)用能力的培養(yǎng)結(jié)合起來[6]。

表7 對于相對運(yùn)動(dòng)類問題多段過程的分段研究

4.對于相對運(yùn)動(dòng)類問題的反思和檢驗(yàn)

如表8所示。統(tǒng)計(jì)顯示，學(xué)生對于解題過程中出現(xiàn)的問題，有進(jìn)行查漏補(bǔ)缺的意愿，但是意愿程度不高，反思和檢驗(yàn)也明顯變少。第29題“解決完相對運(yùn)動(dòng)類問題后，我會(huì)考慮該題目可以如何變形，我將如何應(yīng)對”的均值達(dá)到本文最大值2.87，表明學(xué)生缺乏主動(dòng)思考的意識(shí)和反思行動(dòng)。因此，教師在教學(xué)過程中必須要求學(xué)生規(guī)范表達(dá)，及時(shí)調(diào)整和修正解題步驟，總結(jié)和歸納解題方法，并及時(shí)查漏補(bǔ)缺，主動(dòng)深入思考對比題型差異。

表8 對于相對運(yùn)動(dòng)類問題的反思和檢驗(yàn)

(四)解題困難的原因分析

調(diào)查問卷最后設(shè)置了一道多項(xiàng)選擇題。目的主要是分析相對運(yùn)動(dòng)類問題不能順利解決的主觀原因，結(jié)果如表9所示。

表9 調(diào)查相對運(yùn)動(dòng)類問題不能順利解決的主觀原因

70.35%的學(xué)生認(rèn)為，自己不能很好地掌握物理模型和臨界條件，這是造成解題困難的主要原因；其次，超過40%的學(xué)生在閱讀題目的過程中，不能很好地掌握題目所含的信息，不能區(qū)分各個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，基本概念、相關(guān)公式掌握理解不到位；最后，29.07%的學(xué)生在數(shù)學(xué)演算方面能力薄弱，導(dǎo)致解題困難?？傮w來看，學(xué)生的自我分析與2-29題目的調(diào)查結(jié)果基本一致。

五、結(jié)語

綜上所述，相對運(yùn)動(dòng)類問題是高中階段物理學(xué)中比較重要的內(nèi)容。調(diào)查問卷的平均得分為2.49，表明學(xué)生解決相對運(yùn)動(dòng)類問題是有一定困難的。結(jié)合自我原因分析，筆者認(rèn)為，學(xué)生相對運(yùn)動(dòng)知識(shí)的掌握情況一般，從能量角度解決運(yùn)動(dòng)學(xué)問題的能力還有待提升。從細(xì)化的二級指標(biāo)來看，學(xué)生對相對運(yùn)動(dòng)類問題題目的閱讀分析能力一般，建立物理模型能力較為薄弱，多段過程的分段研究思路不夠清晰，更是缺乏主動(dòng)思考的意識(shí)和反思行動(dòng)。因此，建議教學(xué)過程中，首先，教師要著重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯分析能力和建立物理模型的能力，強(qiáng)化牛頓力學(xué)知識(shí)和功能關(guān)系的應(yīng)用；其次，要幫助學(xué)生學(xué)會(huì)閱讀，從題目中掌握信息，養(yǎng)成畫圖分析此類問題的習(xí)慣，通過臨界條件和隱含條件的分析，尋求解題突破口；最后，確定合理的方案決策、制定正確的解題計(jì)劃，實(shí)施準(zhǔn)確規(guī)范的數(shù)學(xué)運(yùn)算，并要求學(xué)生對整個(gè)解題過程能夠做到回顧、反思和總結(jié)。