高中物理教學中培養(yǎng)學生問題解決能力的實踐研究

摘 要：物理作為一門核心學科，不僅承載著傳授自然科學知識的重要任務(wù)，更是培養(yǎng)學生邏輯思維、抽象思維及問題解決能力的關(guān)鍵途徑。隨著時代的發(fā)展，社會對人才的要求日益提高，不再滿足于知識的積累，更加注重個體在復雜情境下應用所學知識解決實際問題的能力。因此，如何在高中物理教學中有效培養(yǎng)學生的問題解決能力，成為當前教育改革的重要議題之一。且高中物理教學中培養(yǎng)學生問題解決能力也高度契合課標要求，有利于培養(yǎng)學生的科學思維能力、科學探究能力，便于促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。文章著重論述高中物理教學中培養(yǎng)學生問題解決能力的意義與原則，提出具體策略，以期能為更多教育工作者提供有價值的借鑒。

關(guān)鍵詞：高中物理；問題解決能力；培養(yǎng)意義；策略

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）45-0123-04

高中物理具有獨特的邏輯性、系統(tǒng)性和抽象性等特點，涵蓋力學、光學、電磁學等多個領(lǐng)域的知識，拓寬了學生的視野，同時也是學生認識世界、改造世界的工具。然而，由于高中物理知識的深度和廣度，以及學生個體在邏輯思維、抽象思維等方面的差異，部分學生在面對物理問題時感到困惑和無力，甚至產(chǎn)生畏難情緒。因此，幫助學生克服困難，提高他們的物理問題解決能力，成為高中物理教師亟待解決的問題。文章重在探索一套行之有效的培養(yǎng)學生問題解決能力的策略，幫助學生突破物理學習難關(guān)。

一、 高中物理教學中培養(yǎng)學生問題解決能力的意義

（一）有利于促進學生科學思維的發(fā)展

相較于其他通識學科，高中物理學科更加注重學生科學辯證思維的培養(yǎng)。高中物理教學中，教師可通過一系列物理實驗現(xiàn)象幫助學生理解事物發(fā)展的規(guī)律，并由此建立良好的思維模式，降低理解難度。在物理學習過程中，學生需要借助觀察、推理、實驗等方式對物理問題與現(xiàn)象進行探索，有利于培養(yǎng)良好的邏輯推理與問題解決能力，從而調(diào)動學習積極性，提升學習信心，為后續(xù)學習活動的開展奠定扎實的基礎(chǔ)。

（二）有利于提升學生的創(chuàng)新能力

學生問題解決意識的培養(yǎng)是當下高中物理教學的重要內(nèi)容。在此背景下，如何圍繞教學目標、課程標準進行問題設(shè)計來推動學生物理素養(yǎng)的發(fā)展已經(jīng)成為高中物理教師亟待思考的問題。高中物理教學中，培養(yǎng)學生問題解決能力，在啟發(fā)學生物理思路和培養(yǎng)學生思維品質(zhì)方面具有重要作用。結(jié)合教育實踐來看，物理問題包含邏輯思維、物理意識以及實踐能力等多種核心素養(yǎng)實現(xiàn)要素，培養(yǎng)學生的問題解決能力不僅在于幫助學生深化物理認知，幫助學生構(gòu)建完整的知識網(wǎng)絡(luò)，而且也能為學生物理素養(yǎng)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。所以，教師有必要做好該模式的應用工作，從而在豐富物理教學形式的同時，點燃學生思維的火花，為他們物理素養(yǎng)的發(fā)展保駕護航。

（三）增強實踐能力

實驗是物理學習的重要組成部分，也是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要途徑。通過設(shè)計具有探究性的實驗問題，能夠引導學生親自動手進行操作并觀察、記錄、總結(jié)實驗現(xiàn)象，進而提高他們的實驗能力。同時實驗過程中出現(xiàn)的問題也能夠激發(fā)學生的探究欲望和創(chuàng)新精神，促使其主動尋求解決方案，提高自身實驗操作能力。物理作為一門綜合性、抽象性較強的學科，不但要求學生能夠充分理解物理概念、知識點的內(nèi)涵，而且還要求他們能夠靈活地運用所學知識，進而為他們理解能力、思考能力等的發(fā)展奠基。通過多種類型的實驗探究活動，能夠讓學生深入地觀察、探究、思考和感知物理知識點的要義，促進自身探究意識的發(fā)展。

二、 高中物理教學中培養(yǎng)學生問題解決能力的教學原則

（一）針對性

在培養(yǎng)學生問題解決能力實際教學中，教師應深入了解當下學生能力、認知特點，做好教學內(nèi)容、教學方法的重構(gòu)與選擇，針對不同層次學生因材施教，由此幫助他們更好地理解知識難點，增強學習積極性與自信心。同時針對性地實施教學能夠幫助學生建立個性化思維模式，促進其學習能力的整體提升。

（二）探究性

探究性原則注重學生能力、思維的發(fā)展。教學中，教師應做好教學內(nèi)容與教學方法的開發(fā)與運用，通過問題、情境等載體引導學生自主探究與思考，并通過實驗假設(shè)、數(shù)據(jù)分析、交流探討等活動深化對知識的理解，從而培養(yǎng)他們良好的探究意識，促進學習質(zhì)量的提升。

（三）具體性

具體性原則強調(diào)教師在教學中應結(jié)合具體的實例與物理現(xiàn)象進行講述，幫助學生理解抽象的物理知識，并在問題分析與解決過程中直觀地理解物理概念的內(nèi)涵和外延，從而促進自身學習能力的有效提升。

（四）豐富性

相較于其他學科，物理知識較為抽象。為幫助學生更好地理解，教師應秉持豐富性原則，加強多種教學資源與教學服務(wù)的開發(fā)與運用。一方面，讓學生了解物理知識與日常生活中的聯(lián)系；另一方面，通過具體的現(xiàn)象說明簡化學生理解難度，從而增強學生學習體驗，促進其能力、思維有效發(fā)展。此外，也可以從實驗入手，讓學生圍繞特定的主題設(shè)計多元化的實驗，強化學生解決問題的能力。

（五）實踐性

物理學科以實驗為載體，強調(diào)學生探究能力的培養(yǎng)。在實際教學中，教師應秉持實踐性原則，開展多種形式的主題探究活動，讓學生親身體驗物理現(xiàn)象和原理，加深對物理知識的理解和記憶的同時提高知識獲取與知識運用能力。

三、 高中物理教學中培養(yǎng)學生問題解決能力的實踐舉措

（一）找準切入點，獲得解題思路

高中物理教學中，為進一步培養(yǎng)學生的問題解決能力，教師要引導學生深入分析問題，找準問題的切入點，直奔主題，使學生獲得有針對性的解題思路。從一定程度上來看，找準問題的切入點，能夠幫助學生梳理題目中的關(guān)鍵信息，化繁為簡，使解題思維更加清晰明了，進而加快解決問題的速度。因此，物理教學中，為促進學生問題解決能力的提升，教師可引導學生找準問題的切入點，深入分析問題，把握問題的本質(zhì)，進而提高解題效率。

在電容器相關(guān)內(nèi)容教學過程中，為幫助學生梳理解題思路，找到問題的關(guān)鍵點，教師可以引入具體問題，如某平行電容器兩極板之間充滿介質(zhì)，介質(zhì)為云母，且電容器接在恒壓直流電源上，這時如果將介質(zhì)移出去，那么電容器會如何變化？針對上述問題，給出四個選項：第一個選項為極板上的電荷量增加，電場強度也相應變大；第二個選項與第一個選項相反，基板上的電荷量減少，電場強度變小；第三個選項為極板上電荷量增加，電場強度不變；第四個選項為極板上電荷量減少，電場強度不變。首先，教師可以引導學生分析上面四個選項，觀察這些選項，學生能夠找到共同點，四個選項的前提都是介質(zhì)被移走之后出現(xiàn)的場景，根據(jù)電容求解公式可知，介質(zhì)被移走后，電容會減小。從題目中可知U保持不變，由Q=CU可知，電荷量也相應減少，電場強度保持不變，那么第四個選項是正確的。培養(yǎng)學生解決問題能力過程中，還要引導學生梳理題目中的已知信息和未知信息，全面細心，全方位提升學生解決物理問題的能力。

（二）創(chuàng)設(shè)探究情境，引導探究解決問題

高中物理教學中，為學生創(chuàng)設(shè)探究情境，能夠從一定程度上激發(fā)學生的求知欲，激發(fā)學生的好奇心，讓學生在好奇心的驅(qū)使下進行物理探究，提升自主學習能力。實際教學過程中，教師可結(jié)合教材內(nèi)容為學生創(chuàng)設(shè)探究性學習情境，引導學生深入探究問題，在真實情境中發(fā)現(xiàn)并解決問題，培養(yǎng)解決問題的能力。

以“電場”相關(guān)內(nèi)容為例，教師可以引入相應的探究性主題，如，“生活中的靜電現(xiàn)象”，讓學生利用生活中的物品，模擬靜電現(xiàn)象，直觀感受物理變化過程，感受電場的存在。在此基礎(chǔ)上引發(fā)學生的思考，讓學生思考為什么會產(chǎn)生靜電？什么情況下會產(chǎn)生靜電？靜電在日常生活中有什么應用？在探究性問題的引導下，學生自主提出假設(shè)，并設(shè)計相應的方案，驗證自己的猜想。為探究什么情況下會產(chǎn)生靜電？學生可設(shè)計“碎紙片吸起來了”這一實驗，準備相應的實驗材料，如梳子、直尺、吸管、竹筷、雪糕棍、廢紙片，以小組為單位開展實驗，摩擦梳子、直尺、吸管、竹筷、雪糕棍，將摩擦后的物體靠近碎紙片，觀察哪些物品能夠?qū)⑺榧埰狡饋?。通過這一實驗的開展，學生能夠了解什么情況下會產(chǎn)生靜電。其次，學生也可設(shè)計“旋轉(zhuǎn)的星星”這一實驗，準備正方形彩紙、橡皮泥、吸管等實驗材料，實驗過程中將正方形彩紙對折兩次，使之變成小三角形，然后沿著三角形的一個角剪下來展開，得到一個小星星。用橡皮泥揉出一個扁圓形作為底座，將星星固定在上面。然后用吸管在頭發(fā)上摩擦，產(chǎn)生靜電后，將帶有靜電的吸管圍繞“星星”轉(zhuǎn)圈，學生能夠觀察到“星星”轉(zhuǎn)動起來了，了解靜電現(xiàn)象的產(chǎn)生原理，同時也總結(jié)了防止靜電的方法，如減少摩擦。在探究性情境的引導下，學生能夠自主設(shè)計實驗并驗證自己的猜想，在實際問題中發(fā)現(xiàn)并解決問題，有利于培養(yǎng)解決問題的能力。

（三）引入具體案例，提升解題能力

高中物理教學中，引入具體的案例，能夠引導學生深入思考問題，促進深度學習的同時，便于學生把握物理原理，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。教學過程中，教師可聚焦教材內(nèi)容引入具體案例，讓學生結(jié)合所學知識分析這些案例，運用所學知識解釋物理現(xiàn)象，提升解題能力。

以“萬有引力定律”為例，針對這一抽象的物理概念，學生理解起來有一定難度?；诖?，教師可引入“航天器繞地球運動”這一真實的案例，讓學生了解萬有引力定律的概念，突破概念理解難關(guān)。這一過程中可借助多媒體為學生展示航天器的圖片、繞地球運動的相關(guān)視頻，也可以展示實物模型，讓學生了解關(guān)于引力在航天器運動方面的重要作用，分析航天器能圍繞地球運動的原因。思考速度與軌道之間有什么樣的關(guān)系，進而把握關(guān)于萬有引力定律的實質(zhì)。案例分析完成后，教師也可鼓勵學生進行討論，總結(jié)分析，加強對相關(guān)內(nèi)容的理解，深化對物理原理的認識，為今后利用所學知識解決實際問題奠定基礎(chǔ)。此外，學生也可以通過查閱課外書、觀看新聞等方式收集案例，了解萬有引力定律的實踐應用，如人造地球衛(wèi)星，通過查閱衛(wèi)星的軌道參數(shù)（如軌道半徑、周期和線速度等），可以研究衛(wèi)星的運動特征，確定向心加速度、線速度等。我國研制發(fā)射的“風云一號”“風云二號”氣象衛(wèi)星，運動軌跡不同，向心加速度和線速度就不同，借助萬有引力定律可以分析這些差異。萬有引力定律在重力勘測中也有重要應用，通過測量地面上的重力加速度變化，能夠探測地下礦藏和地質(zhì)構(gòu)造，進而推斷地下巖層的密度及分布情況。在具體案例的引導下，學生能夠深入分析問題，探究物理原理，全面提高學生解決問題的能力。

（四）設(shè)計豐富實驗，實踐操作中尋答案

實驗是高中物理教學的重點，也是難點。物理實驗教學中，設(shè)計豐富的實驗，讓學生自主進行實驗操作，便于學生在實驗中尋找答案，提升解決實際問題的能力。實驗操作過程中，學生需要面對各種問題，如設(shè)備的調(diào)試、數(shù)據(jù)的分析與處理，解決這些問題，學生能夠提升學習信心，積極參與物理實驗學習中，解決各個步驟中的難題，提升解決問題的能力。

例如，在教學“電磁感應”這一內(nèi)容時，教師可設(shè)計多元化的實驗，如讓學生探究感應電流產(chǎn)生的條件。首先要明確實驗目的，讓學生了解生活中的電磁感應現(xiàn)象，分析感應電流的產(chǎn)生與哪些因素有關(guān)。明確實驗目的后，引導學生開展實驗，如借助直流電源、螺線管、磁鐵、電流表、紙夾、導線或其他輔助資料開展實驗。實驗過程中，將螺線管固定在平整的支撐物上，用導線將直流電源、螺線管和電能表連接起來，確保準確測量通過螺線管的電流。先關(guān)閉直流電源，確保在連接電路過程中不會發(fā)生短路或觸電事故。然后再打開直流電源，將磁鐵靠近螺線管，觀察電流表變化，這一過程中要保持磁鐵與螺線管之間距離不變，更好地控制磁場強度。同時學生也要做好記錄，記錄不同電流強度、不同磁鐵位置時電流表的示數(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)分析感應電流與磁場強度、電流強度之間的關(guān)系。此外，教師也可以引入其他實驗，如讓學生探究感應電流與磁場變化率的關(guān)系，為學生準備直流電源、螺線管、磁鐵、電流表、電壓表和滑動變阻器、導線等實驗器材，按照連接電路、調(diào)節(jié)磁場、觀察記錄和數(shù)據(jù)分析的方法進行實驗探究，讓學生在實驗操作中尋找答案，強化學生分析與解決問題的能力，讓學生深入了解電磁感應現(xiàn)象的本質(zhì)。

（五）強化習題訓練，總結(jié)解題技巧

習題訓練是高中物理教學的重要環(huán)節(jié)，能夠促進學生理論與實踐的深度銜接，以便于學生總結(jié)解題技巧，提升學生的綜合解題能力。實際教學過程中，教師可精心設(shè)計各種習題，引導學生開展有針對性的練習，總結(jié)解題技巧，強化解題能力。

例如，在教學“力的分解和合成”這一內(nèi)容時，習題設(shè)計過程中，教師除了傳統(tǒng)的選擇題、填空題，還可以引入應用題，讓學生能夠更好地將物理知識與實際生活聯(lián)系起來，全方位感受物理知識的應用價值，把握物理學習的本質(zhì)，借助學習知識解決實際問題，同時也能總結(jié)更多的解題技巧。如一個重為500N的物體放在水平地面上，受到一個斜向上的拉力F的作用，拉力F的大小為300N，與水平地面的夾角為30°。求物體受到地面的支持力和摩擦力的大小。解決這一問題過程中，首先要引導學生分析拉力的分解情況，畫出相關(guān)示意圖，拉力F被分解為水平方向和豎直方向的兩個分力，水平方向的力Fx=Fcos（30）°=300·32=1503N，豎直方向的力Fy=Fsin（30）°=300·12=150N?？紤]物體在豎直方向受力平衡，所受重力為500N，豎直方向上的分力為150N，由此算出地面給物體的支持力為350N，綜合考慮物體在水平方向的受力情況，由于物體處于靜止狀態(tài)，所以地面的物體摩擦力大小等于這個分力，為1503N。強化習題訓練，學生能夠從中總結(jié)解題技巧，強化自身的綜合解題能力，促進自身個性發(fā)展。

四、 結(jié)論

綜上所述，高中物理教學中，培養(yǎng)學生的問題解決能力，不僅能夠促進學生思維的發(fā)展，而且也有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，促進理論與實踐的深度結(jié)合，提升學生的實踐能力。實際教學過程中，教師要突出針對性、探究性、具體性、豐富性和實踐性原則，為學生提供個性化性的指導，幫助學生規(guī)劃解題思路，提升學生解決實際問題的能力。與此同時，還要引導學生找準問題的切入點，梳理已知量和未知量，結(jié)合所學知識構(gòu)建關(guān)聯(lián)，獲得解題思路；創(chuàng)設(shè)探究情境，引導學生通過探究解決實際問題；引入具體案例，讓學生在案例的引領(lǐng)下逐步思考，提升解題能力；豐富實驗設(shè)計，引入與教學主題相關(guān)的多個實驗，讓學生在實踐操作中尋找答案；也可強化習題訓練，引入綜合應用題，讓學生總結(jié)解題技巧，提升綜合解題能力。在教學過程中，教師要結(jié)合學生的實際學習情況調(diào)整教學模式，如采用信息化教學、任務(wù)型教學、項目式學習法，鼓勵學生通過自主學習、合作探究解決問題，強化學生的問題解決能力。

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課題項目：文章系江蘇省教育科學“十四五”規(guī)劃2021年度課題《“問題解決導向”的高中物理教學實踐研究》（編號：D/2021/02/295）研究成果之一。

作者簡介：董洪福（1970～），男，漢族，江蘇贛榆人，江蘇省新海高級中學，研究方向：高中物理教學；

朱傳蘇（1982～），女，漢族，安徽壽縣人，江蘇省新海高級中學，研究方向：高中物理教學。