問(wèn)題解決能力培養(yǎng)在高中物理課堂中的實(shí)施與評(píng)估

肖景養(yǎng)

【摘要】本文主要探討在高中物理課堂中如何培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力以及評(píng)估該能力的方法.針對(duì)問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)，建議采取引導(dǎo)學(xué)生思考、提供實(shí)際案例、組織小組合作學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)等方法.對(duì)于問(wèn)題解決能力的評(píng)估，可以進(jìn)行課堂小測(cè)驗(yàn)、開(kāi)放性物理實(shí)驗(yàn)、物理項(xiàng)目展示以及小組合作學(xué)習(xí)的評(píng)估.通過(guò)這些方法和評(píng)估手段，可以有效地培養(yǎng)和評(píng)估學(xué)生的問(wèn)題解決能力.

【關(guān)鍵詞】學(xué)生培養(yǎng)；高中物理；課堂教學(xué)

問(wèn)題解決能力是一種重要的綜合能力，對(duì)學(xué)生的終身發(fā)展具有重要影響.在高中物理課堂中，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力既是課程目標(biāo)的要求，也是社會(huì)需求的體現(xiàn).本文將就問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)方法和評(píng)估方法展開(kāi)討論，旨在為高中物理教師提供一些可行的參考和指導(dǎo).

1 問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)方法

1.1 引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題，提出問(wèn)題解決的思路和方法

在進(jìn)行問(wèn)題解決能力培養(yǎng)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題是一種關(guān)鍵方法.

例如 以“常見(jiàn)機(jī)械的功率”知識(shí)中功率與力、速度的關(guān)系為例，可以通過(guò)以下步驟來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力.教師可以提出一個(gè)新的情境或問(wèn)題：當(dāng)力與速度方向相反或成任意角度θ時(shí)，功率與力、速度之間的關(guān)系是怎樣的？這樣的啟發(fā)式提問(wèn)能夠激發(fā)學(xué)生的思考和好奇心，引發(fā)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的探索欲望.接下來(lái)，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用已掌握的知識(shí)進(jìn)行推理和聯(lián)想.學(xué)生可以回顧功率的定義（P=F·v），考慮力和速度的相對(duì)方向以及角度對(duì)功率的影響.學(xué)生可以嘗試在腦海中構(gòu)建場(chǎng)景或簡(jiǎn)化模型，進(jìn)行邏輯推理和預(yù)測(cè).學(xué)生可以從數(shù)值上、圖象上或公式推導(dǎo)上進(jìn)行思考和分析.

隨后，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，讓學(xué)生分享自己的觀點(diǎn)和思路.學(xué)生可以互相交流和補(bǔ)充彼此的想法，共同探索問(wèn)題的解決方案.教師應(yīng)扮演指導(dǎo)者的角色，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入的討論，并提醒學(xué)生考慮不同情況下可能出現(xiàn)的特例或限制.在小組討論結(jié)束后，可以組織全班交流和總結(jié).每個(gè)小組可以展示思路、方法和結(jié)論，并與其他小組進(jìn)行比較和討論.這樣的交流能夠促進(jìn)學(xué)生之間的啟發(fā)和合作，幫助學(xué)生更好地理解和解決問(wèn)題.最后，教師可以給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)，糾正錯(cuò)誤或不完整的理解.同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生將所得到的結(jié)論與已有的知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系，加深對(duì)功率與力、速度關(guān)系的理解.通過(guò)以上步驟，學(xué)生在探索和討論中逐漸培養(yǎng)了主動(dòng)思考問(wèn)題、提出解決思路和方法的能力.這種問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)，不僅使學(xué)生掌握了具體知識(shí)，還培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維、創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作能力.

1.2 提供實(shí)際問(wèn)題的案例，讓學(xué)生通過(guò)分析和實(shí)驗(yàn)來(lái)解決問(wèn)題

實(shí)際問(wèn)題的案例可以通過(guò)分析和實(shí)驗(yàn)來(lái)解決，從而培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新思維.

例如 以“動(dòng)能和動(dòng)能定理”知識(shí)為例，教師可以設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)問(wèn)題.同一小車從斜面的不同高度處由靜止開(kāi)始下滑，撞擊放在水平面上的木塊.觀察發(fā)現(xiàn)，小車開(kāi)始下滑時(shí)的高度越高，木塊被撞擊后運(yùn)動(dòng)的距離越大.另外，質(zhì)量不同的小車從斜面的同一高度處由靜止開(kāi)始下滑，撞擊放在水平面上的木塊.發(fā)現(xiàn)質(zhì)量較大的小車會(huì)使木塊運(yùn)動(dòng)的距離更遠(yuǎn).引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析和實(shí)驗(yàn)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題.

學(xué)生可以初步分析這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考與動(dòng)能相關(guān)的物理原理和因素.學(xué)生可以回顧動(dòng)能的定義（E=?mv）和動(dòng)能定理（W=ΔE-E-E），并理解動(dòng)能與速度、質(zhì)量之間的關(guān)系.接下來(lái)，學(xué)生可以設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn).學(xué)生可以選擇不同高度和質(zhì)量的小車，在相同的斜面上讓其由靜止開(kāi)始下滑，撞擊放置在水平面上的木塊.通過(guò)測(cè)量木塊運(yùn)動(dòng)的距離和小車的質(zhì)量，以及計(jì)算小車的動(dòng)能，學(xué)生可以獲取更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)注意控制變量，如斜面的固定角度、木塊的一致性等.這樣可以保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，學(xué)生需要通過(guò)觀察到的現(xiàn)象并得出結(jié)論.學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)高度和質(zhì)量對(duì)于小車的動(dòng)能和木塊運(yùn)動(dòng)距離有著直接關(guān)系.較高的起始高度會(huì)使小車具有更大的速度，從而具有更大的動(dòng)能，導(dǎo)致木塊運(yùn)動(dòng)的距離增加.同樣，較大質(zhì)量的小車也具有更大的動(dòng)能，從而使木塊運(yùn)動(dòng)的距離增加.最后，教師可以與學(xué)生共同討論這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的物理解釋，并引導(dǎo)學(xué)生將所得到的結(jié)論與已有的動(dòng)能和動(dòng)能定理知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系，深化對(duì)動(dòng)能原理的理解.

1.3 組織小組合作學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生共同探討和解決問(wèn)題

組織小組合作學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作和問(wèn)題解決能力的有效方式.

例如 在“質(zhì)點(diǎn)和位移”教學(xué)中，可以通過(guò)以下問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí).教師讓學(xué)生沿某方向推動(dòng)桌面上的教科書(shū)，若要測(cè)量書(shū)移動(dòng)的距離，能否將其視為質(zhì)點(diǎn)？為什么？另外，書(shū)圍繞自身某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng).若要討論書(shū)邊緣某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況，能否將書(shū)視為質(zhì)點(diǎn)？為什么？請(qǐng)討論還有哪些情境下可以將一個(gè)物體視為質(zhì)點(diǎn)或不能視為質(zhì)點(diǎn).教師將學(xué)生分成小組，并提供足夠的時(shí)間讓學(xué)生在小組內(nèi)共同探討這個(gè)問(wèn)題.每個(gè)小組成員可以分享自己對(duì)于質(zhì)點(diǎn)概念的理解以及思考過(guò)程.學(xué)生可以回顧質(zhì)點(diǎn)的定義，即將物體視為沒(méi)有大小和形狀、只有位置的點(diǎn).然后，小組成員可以根據(jù)書(shū)在推動(dòng)和旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的特點(diǎn)，討論書(shū)是否滿足質(zhì)點(diǎn)的條件.

在小組討論中，學(xué)生可以互相交流思想并提出不同觀點(diǎn).學(xué)生可以注意到，在測(cè)量書(shū)移動(dòng)距離時(shí)，可以將書(shū)視為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，因?yàn)樵诖饲闆r下，重點(diǎn)關(guān)注的是書(shū)的整體位移而非其形狀和大小.然而，當(dāng)討論書(shū)邊緣某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，學(xué)生可能認(rèn)識(shí)到書(shū)不能被簡(jiǎn)單地視為質(zhì)點(diǎn)，因?yàn)闀?shū)圍繞自身某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，涉及物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).教師應(yīng)扮演指導(dǎo)者的角色，在小組討論中提供必要的引導(dǎo)和啟發(fā)，并確保每個(gè)小組成員都有機(jī)會(huì)參與討論和表達(dá)意見(jiàn).教師可以鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)具體案例、圖示或?qū)嶒?yàn)等方式來(lái)支持自身的觀點(diǎn)，并引導(dǎo)學(xué)生思考其他情境下是否可以將物體視為質(zhì)點(diǎn)，以及為什么.最后，全班可以進(jìn)行總結(jié)性的討論，每個(gè)小組可以分享學(xué)生的觀點(diǎn)和結(jié)論.學(xué)生可以互相交流、比較和評(píng)估不同小組的答案，從中汲取不同的觀點(diǎn)和理解.

1.4 設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題

例如 結(jié)合“科學(xué)測(cè)量：做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度”知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題.教師制定以“比較不同人手牽引紙帶運(yùn)動(dòng)的速度變化”為實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，并為學(xué)生準(zhǔn)備紙帶、畫(huà)筆或其他標(biāo)記工具等實(shí)驗(yàn)材料，并讓學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟.一位學(xué)生手牽紙帶，另一位學(xué)生拿一支畫(huà)筆.學(xué)生們協(xié)商決定點(diǎn)擊紙帶的時(shí)間間隔（每秒1次或每秒2次）.學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，需要先確定起點(diǎn)和終點(diǎn)，并將紙帶拉直放置.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，一位學(xué)生負(fù)責(zé)牽引紙帶以勻速運(yùn)動(dòng)，另一位學(xué)生使用畫(huà)筆按照約定的時(shí)間間隔點(diǎn)擊紙帶.實(shí)驗(yàn)持續(xù)一段時(shí)間后停止，記錄紙帶上的各個(gè)點(diǎn)擊位置.

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可能會(huì)遇到一些問(wèn)題，如紙帶松緊度的影響、時(shí)間間隔的控制、點(diǎn)擊精準(zhǔn)度等.教師可以引導(dǎo)學(xué)生積極思考并解決這些問(wèn)題.學(xué)生可以探索不同紙帶松緊程度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響.學(xué)生可以嘗試使用不同張力的紙帶，并記錄運(yùn)動(dòng)速度的變化.學(xué)生要確保點(diǎn)擊紙帶的時(shí)間間隔準(zhǔn)確無(wú)誤.學(xué)生可以使用手表或計(jì)時(shí)器來(lái)精確測(cè)量時(shí)間，同時(shí)注意協(xié)作配合，以確保每次點(diǎn)擊都在約定的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行.學(xué)生需要保證每次點(diǎn)擊紙帶的位置準(zhǔn)確.學(xué)生可以通過(guò)練習(xí)和調(diào)整點(diǎn)擊力度、角度等方式來(lái)提高點(diǎn)擊的精準(zhǔn)度.此外，學(xué)生還可以嘗試使用輔助工具（如標(biāo)記裝置）來(lái)輔助點(diǎn)擊操作.

2 問(wèn)題解決能力的評(píng)估方法

2.1 定期進(jìn)行課堂小測(cè)驗(yàn)，考查學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題的理解和解決能力

教師可以設(shè)計(jì)一些小測(cè)驗(yàn)來(lái)考查學(xué)生對(duì)不同難度、類型的物理問(wèn)題的理解和解決能力.這些問(wèn)題可以包括選擇題、計(jì)算題以及開(kāi)放性問(wèn)題.通過(guò)分析學(xué)生的答案，教師可以了解到學(xué)生在解決問(wèn)題方面的掌握程度和思維邏輯.

例如 在“質(zhì)點(diǎn)和位移”知識(shí)中，教師可以出一道相關(guān)的小測(cè)驗(yàn)題目，要求學(xué)生解釋為什么書(shū)在推動(dòng)過(guò)程中可以視為質(zhì)點(diǎn).學(xué)生需要用正確的概念和論據(jù)來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題，以展示學(xué)生的理解和解決問(wèn)題的能力.

2.2 設(shè)計(jì)開(kāi)放性的物理實(shí)驗(yàn)，評(píng)估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和問(wèn)題解決能力

教師可以設(shè)計(jì)一些開(kāi)放性的物理實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟并解決實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題.在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要考慮實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)、所需材料、操作步驟以及數(shù)據(jù)處理等方面，并提出預(yù)測(cè)、假設(shè)或解釋來(lái)解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題.通過(guò)觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，教師可以評(píng)估學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和問(wèn)題解決方面的能力.

例如 在上述提到的紙帶實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、確定控制變量，并解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題.教師可以觀察學(xué)生的思考過(guò)程、記錄的數(shù)據(jù)以及學(xué)生對(duì)結(jié)果的解釋來(lái)評(píng)估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和問(wèn)題解決能力.

2.3 組織物理項(xiàng)目展示，評(píng)估學(xué)生在實(shí)踐中解決問(wèn)題的能力

教師可以組織物理項(xiàng)目展示，要求學(xué)生選擇一個(gè)物理問(wèn)題并進(jìn)行調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或模擬等實(shí)踐性工作，并展示學(xué)生解決問(wèn)題的過(guò)程和成果.這樣的項(xiàng)目可以是個(gè)人或團(tuán)隊(duì)作業(yè).通過(guò)評(píng)估學(xué)生的項(xiàng)目報(bào)告、展示和回答問(wèn)題的能力，教師可以了解學(xué)生在實(shí)踐中解決問(wèn)題的能力.

例如 學(xué)生可以選擇一個(gè)與運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)的問(wèn)題，例如自行車的穩(wěn)定性，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或建立模型來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題.學(xué)生需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，包括確定所需材料和儀器、測(cè)量參數(shù)以及控制變量等.學(xué)生應(yīng)該合理選擇實(shí)驗(yàn)方法和步驟，并解釋其設(shè)計(jì)原理.還需要收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)分析.學(xué)生應(yīng)該能夠使用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)方法、繪圖和圖表來(lái)展示數(shù)據(jù)，并從中得出結(jié)論.學(xué)生需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行結(jié)論推理.學(xué)生應(yīng)該能夠以物理原理為基礎(chǔ)，解釋觀察到的現(xiàn)象，并將結(jié)果與學(xué)生的初始假設(shè)進(jìn)行比較.

2.4 進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)的評(píng)估，考查學(xué)生在合作中解決問(wèn)題的能力

教師可以對(duì)小組合作學(xué)習(xí)的過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行評(píng)估.這可以通過(guò)觀察小組成員之間的互動(dòng)、記錄小組討論的質(zhì)量以及評(píng)估小組共同解決問(wèn)題的能力來(lái)實(shí)現(xiàn).

例如 在小組合作學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要合作探討并解決一個(gè)與物理相關(guān)的問(wèn)題，如“力的平衡條件”.教師可以觀察小組成員是否能夠積極參與并分擔(dān)任務(wù)，是否能夠相互支持和協(xié)作解決物理問(wèn)題.學(xué)生是否能夠共享觀點(diǎn)、聽(tīng)取不同意見(jiàn)，并在決策過(guò)程中達(dá)成共識(shí).進(jìn)而評(píng)估學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通和解決問(wèn)題的能力.

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在高中物理課堂中采取引導(dǎo)學(xué)生思考、提供實(shí)際案例、組織小組合作學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)等方法，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力.在評(píng)估方面，通過(guò)課堂小測(cè)驗(yàn)、開(kāi)放性物理實(shí)驗(yàn)、物理項(xiàng)目展示和小組合作學(xué)習(xí)的評(píng)估，可以全面了解學(xué)生在解決問(wèn)題方面的表現(xiàn).這些實(shí)施與評(píng)估策略有助于幫助學(xué)生發(fā)展思維能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).

參考文獻(xiàn)：

[1]緱建強(qiáng).基于高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)科核心素養(yǎng)培育策略探究[J].甘肅教育研究，2023（08）：130-132.

[2]任虎虎.基于真實(shí)性問(wèn)題解決的高中物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)——以“拋體運(yùn)動(dòng)”單元教學(xué)為例[J].基礎(chǔ)教育課程，2022（24）：46-52.

[3]侯新杰，王森.高中物理“說(shuō)題”教學(xué)模式的內(nèi)涵、結(jié)構(gòu)與實(shí)施策略[J].教學(xué)與管理，2022（34）：71-73.

[4]孔興隆.認(rèn)知視角下物理問(wèn)題解決的教學(xué)策略研究[J].物理教師，2022，43（08）：21-26.