高中物理教學(xué)中問題解決能力培養(yǎng)的策略研究

摘 要：隨著教育改革的不斷深化，高中物理教學(xué)的重點(diǎn)已經(jīng)由單純的知識(shí)灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)橹嘏囵B(yǎng)學(xué)生的問題解決能力.文章深入探討了高中物理教學(xué)中問題解決能力培養(yǎng)的重要性，并提出了一系列針對(duì)性的培養(yǎng)策略，包括啟發(fā)式教學(xué)、傳授解題技巧、引入實(shí)際案例、設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)項(xiàng)目以及合作學(xué)習(xí)等.這些策略旨在激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣，鍛煉他們的邏輯思維和推理能力，并培養(yǎng)他們將物理知識(shí)靈活應(yīng)用于實(shí)際問題的能力.

關(guān)鍵詞：高中；物理教學(xué)；問題解決能力；培養(yǎng)策略

中圖分類號(hào)：G632

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0333（2024）33-0077-03

收稿日期：2024-08-25

作者簡(jiǎn)介：張磊（1984.2—），男，吉林省輝南人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中物理教學(xué)研究.

高中物理作為一門集理論與實(shí)踐于一體的學(xué)科，是培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力的理想平臺(tái).通過高中物理的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能夠系統(tǒng)地掌握物理學(xué)的核心概念和原理，還能夠?qū)W會(huì)如何將這些知識(shí)靈活應(yīng)用于實(shí)際問題中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的轉(zhuǎn)化和運(yùn)用.這種學(xué)習(xí)體驗(yàn)對(duì)于提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和問題解決能力非常重要.因此，深入探索和研究高中物理教學(xué)中的問題解決能力培養(yǎng)策略，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展、培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的新時(shí)代人才具有重要的意義.

1 高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力的必要性

1.1 增強(qiáng)理解，深化物理知識(shí)內(nèi)涵

物理作為一門基礎(chǔ)科學(xué)，其概念和原理的掌握對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)非常重要.通過問題解決的方式，學(xué)生能夠更加積極地參與到知識(shí)的構(gòu)建過程中，從而更加深刻地理解物理概念和原理^[1].一方面，物理知識(shí)的內(nèi)涵，往往隱藏在概念和原理的深處，需要學(xué)生深入地思考和細(xì)致地挖掘.而問題解決的過程，正是學(xué)生深入探索物理知識(shí)內(nèi)涵的絕佳途徑，這能夠使他們真正理解物理概念和原理的本質(zhì).另一方面，問題解決的過程也要求學(xué)生將所學(xué)的物理知識(shí)進(jìn)行整合和運(yùn)用，通過分析和推理，建立起知識(shí)之間的聯(lián)系和體系，進(jìn)而找到問題的解決方案.這種多角度、全方位的思考方式，不僅能夠幫助學(xué)生更加全面地理解物理知識(shí)，而且有效避免了理解的片面性和單一性.

1.2 鍛煉思維，提升邏輯推理能力

高中物理涉及的知識(shí)點(diǎn)和概念眾多，需要學(xué)生具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和靈活的應(yīng)用能力.在面對(duì)物理問題時(shí)，學(xué)生要靈活運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行深入地分析和推理.這種過程不僅能夠鞏固和拓展學(xué)生的物理知識(shí)，更能夠鍛煉他們的思維靈活性、批判性和創(chuàng)造性.而在解決物理問題的過程中，學(xué)生需要根據(jù)已知條件進(jìn)行邏輯推導(dǎo)和演繹，得出合理的結(jié)論.這種過程要求學(xué)生具備清晰的邏輯思維和推理能力，能夠按照邏輯順序進(jìn)行有條不紊地思考和判斷.通過不斷地實(shí)踐，學(xué)生可以逐漸掌握各種邏輯規(guī)則和方法，從而提升自己的邏輯推理能力.

1.3 實(shí)踐探索，培養(yǎng)解決問題能力

高中物理教學(xué)中的問題解決能力培養(yǎng)，是一種極具實(shí)踐性的探索過程，它鼓勵(lì)學(xué)生將所學(xué)的物理知識(shí)靈活應(yīng)用于真實(shí)情境中.通過實(shí)驗(yàn)、觀察、模擬等實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生能夠更直觀地感受物理學(xué)的實(shí)用性和趣味性，進(jìn)而加深對(duì)物理知識(shí)的理解與掌握.同時(shí)，這些問題解決活動(dòng)往往具有一定的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性，要求學(xué)生綜合運(yùn)用各種知識(shí)和技能來尋找解決方案^[2].在這一過程中，學(xué)生需要不斷嘗試、反思和完善，根據(jù)問題的性質(zhì)和要求，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作.這樣的實(shí)踐探索不僅培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作能力，還讓他們學(xué)會(huì)了如何以科學(xué)的方法論為指導(dǎo)，有效地解決實(shí)際問題.2 高中物理教學(xué)中的問題解決能力培養(yǎng)策略

2.1 啟發(fā)思維火花，挖掘思考潛能

在高中物理教學(xué)中，為了培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力，教師需要精心設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的探索欲望，點(diǎn)燃他們的思維火花，并深入挖掘他們的思考潛能^[3].以“牛頓第二定律”為例，教師可以通過演示實(shí)驗(yàn)的方式，讓學(xué)生直觀感知牛頓第二定律的基本原理.例如，利用小車、斜面、傳感器等實(shí)驗(yàn)設(shè)備，展示不同質(zhì)量的小車在不同外力作用下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并實(shí)時(shí)測(cè)量其加速度.緊接著，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理論探討，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具推導(dǎo)牛頓第二定律的表達(dá)式，即F=ma，從而幫助學(xué)生深入理解其物理意義和應(yīng)用方法.在這個(gè)過程中，教師可以設(shè)計(jì)一些啟發(fā)性問題，如為何質(zhì)量越大的物體需要更大的力才能產(chǎn)生相同的加速度？以激發(fā)學(xué)生的好奇心，引導(dǎo)他們深入思考和探索.

為了進(jìn)一步挖掘?qū)W生的思考潛能，教師可以布置一些拓展性的作業(yè)或?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目.如，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證牛頓第二定律的正確性，或者分析一個(gè)實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程中物體的加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系等，讓學(xué)生在實(shí)踐中進(jìn)一步探索物理知識(shí)的奧秘，并培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神.

2.2 傳授解題技巧，強(qiáng)化解題能力

“傳授解題技巧，強(qiáng)化解題能力”這一策略在高中物理教學(xué)中的實(shí)施，主要是為了幫助學(xué)生掌握解題的基本方法和技巧，通過不斷地練習(xí)和反饋，強(qiáng)化他們的解題能力.以力學(xué)中的“斜面滑塊”問題為例，教師可以先引導(dǎo)學(xué)生明確斜面的傾斜角度、滑塊的質(zhì)量以及滑塊與斜面之間的摩擦系數(shù)等關(guān)鍵物理量.接著，教師詳細(xì)講解如何利用牛頓第二定律對(duì)滑塊進(jìn)行受力分析，并列出滑塊在斜面上的加速度表達(dá)式.

在解題過程中，教師可以強(qiáng)調(diào)矢量運(yùn)算的重要性，指導(dǎo)學(xué)生正確地將重力分解為沿斜面和垂直于斜面的兩個(gè)分量，并計(jì)算出這兩個(gè)分量的大小.隨后，結(jié)合斜面的摩擦系數(shù)，計(jì)算出滑塊所受的摩擦力，進(jìn)而得出滑塊在斜面上的合外力.在列出加速度表達(dá)式后，教師需要引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用初始條件（如滑塊的初始速度）和加速度表達(dá)式求解滑塊在斜面上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（如速度、位移等）.通過逐步推導(dǎo)和計(jì)算，學(xué)生將能夠掌握解決“斜面滑塊”問題的基本方法和技巧，提高解題的準(zhǔn)確性和速度，進(jìn)而提升他們的物理問題解決能力.

2.3 引入實(shí)際案例，深化理論應(yīng)用

在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力時(shí)，教師可以采用“引入實(shí)際案例，深化理論應(yīng)用”這一策略，通過將抽象的物理理論與現(xiàn)實(shí)生活或?qū)嶋H應(yīng)用場(chǎng)景相結(jié)合，幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用物理知識(shí).以“拋體運(yùn)動(dòng)”為例，教師可以先向?qū)W生介紹拋體運(yùn)動(dòng)的基本概念，即物體在初速度不為零的條件下，在重力作用下的運(yùn)動(dòng).隨后，教師可以引入一個(gè)實(shí)際案例，如足球運(yùn)動(dòng)員踢出的弧線球.在這個(gè)案例中，教師需要詳細(xì)解釋弧線球產(chǎn)生的原理，即足球在受到運(yùn)動(dòng)員的踢力和重力的共同作用下，產(chǎn)生了水平和豎直兩個(gè)方向的分運(yùn)動(dòng).其中，水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng).由于足球在水平方向上的初速度不為零，且受到重力的作用，因此足球的運(yùn)動(dòng)軌跡呈現(xiàn)為一條拋物線.

教師可以通過動(dòng)畫演示或?qū)嶒?yàn)展示的方式，讓學(xué)生直觀地觀察到弧線球的運(yùn)動(dòng)軌跡和受力情況，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的拋體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，分析弧線球的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和影響因素，如踢力的大小和方向、足球的初速度、重力加速度等.在這樣的分析過程中，學(xué)生可以更加深入地理解拋體運(yùn)動(dòng)的原理和應(yīng)用，提高他們的問題解決能力.當(dāng)然，在引入實(shí)際案例的過程中，教師需要注意案例的針對(duì)性和代表性，確保案例與教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)，能夠引發(fā)學(xué)生的興趣和思考；還需要注重學(xué)生的參與度和體驗(yàn)感，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考和提問，培養(yǎng)他們的探究精神和創(chuàng)新能力.

2.4 設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)項(xiàng)目，拓寬實(shí)踐領(lǐng)域

為了在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力，教師可以采用“設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)項(xiàng)目，拓寬實(shí)踐領(lǐng)域”的策略.這一策略通過引入具有挑戰(zhàn)性和實(shí)踐性的項(xiàng)目，使學(xué)生能將所學(xué)的物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境中，從而深化對(duì)知識(shí)的理解^[4]，并提升解決問題的能力.以“電路分析”為例，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)名為“智能家居電路設(shè)計(jì)”的挑戰(zhàn)項(xiàng)目.在這個(gè)項(xiàng)目中，學(xué)生需要運(yùn)用所學(xué)的電路分析知識(shí)，如歐姆定律、基爾霍夫定律、串聯(lián)與并聯(lián)電路的特性等，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠根據(jù)環(huán)境光線自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度的智能照明系統(tǒng).

為此，學(xué)生要明確系統(tǒng)的功能需求，包括光線感應(yīng)、亮度調(diào)節(jié)、電源管理等.接著，他們要選擇合適的電子元器件，如光敏電阻、電位器、LED燈等，并設(shè)計(jì)電路圖.在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生要考慮到電路的穩(wěn)定性、安全性以及成本效益等因素.完成初步設(shè)計(jì)后，學(xué)生還要通過仿真軟件或?qū)嶋H搭建電路來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性.在驗(yàn)證過程中，學(xué)生可能會(huì)遇到各種問題，如電路不工作、設(shè)備控制不準(zhǔn)確等.這時(shí)，需要運(yùn)用所學(xué)的故障排除技巧，分析問題的原因并找出解決方案.通過不斷地修改和優(yōu)化，學(xué)生最終能夠完成一個(gè)功能完善、穩(wěn)定可靠的智能家居電路系統(tǒng).通過這一挑戰(zhàn)項(xiàng)目，學(xué)生不僅能夠?qū)⑺鶎W(xué)的電路分析知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境中，還能夠鍛煉自己的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，提高問題解決能力.

2.5 倡導(dǎo)合作學(xué)習(xí)，促進(jìn)能力進(jìn)階

合作學(xué)習(xí)是一種有效的教學(xué)方法，可以促進(jìn)學(xué)生之間的交流與協(xié)作，共同解決問題，并在過程中提升問題解決能力^[5].在高中物理教學(xué)中，教師通過倡導(dǎo)合作學(xué)習(xí)，可以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用物理知識(shí)，實(shí)現(xiàn)能力的進(jìn)階.以“牛頓第三定律”為例，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生分組合作，探究作用力與反作用力的關(guān)系.

具體來說，教師簡(jiǎn)要介紹牛頓第三定律的基本概念，即對(duì)于每一個(gè)作用，總有一個(gè)相等的反作用，且這兩個(gè)作用同時(shí)產(chǎn)生，方向相反，作用在不同的物體上.然后，教師將學(xué)生分成若干小組，并為每個(gè)小組提供必要的實(shí)驗(yàn)器材，如彈簧秤、小車、細(xì)繩等.在實(shí)驗(yàn)開始前，教師應(yīng)明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮筒襟E，并指導(dǎo)學(xué)生如何操作實(shí)驗(yàn)器材和記錄數(shù)據(jù).在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生需要共同討論實(shí)驗(yàn)方案，明確各自的分工.例如，有的學(xué)生負(fù)責(zé)操作實(shí)驗(yàn)器材，有的學(xué)生負(fù)責(zé)記錄數(shù)據(jù)，有的學(xué)生負(fù)責(zé)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，等等.通過合作，學(xué)生可以在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而加深對(duì)牛頓第三定律的理解.

在實(shí)驗(yàn)過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用牛頓第三定律的知識(shí)來分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果.例如，當(dāng)小車在彈簧秤的拉力下移動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)即為小車受到的作用力，同時(shí)小車也會(huì)對(duì)彈簧秤產(chǎn)生反作用力，使彈簧秤產(chǎn)生形變.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行小組匯報(bào)，讓他們分享實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果.通過小組間的交流和討論，學(xué)生可以互相學(xué)習(xí)、借鑒經(jīng)驗(yàn)，從而提升自己的問題解決能力.

3 結(jié)束語

綜上所述，高中物理教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力方面具有重要作用.教師通過實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)、傳授解題技巧、引入實(shí)際案例、設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)項(xiàng)目以及倡導(dǎo)合作學(xué)習(xí)等策略，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，更能夠幫助他們建立系統(tǒng)的物理知識(shí)體系，提升解決實(shí)際問題的能力.這些策略的實(shí)施不僅對(duì)學(xué)生的全面發(fā)展大有裨益，同時(shí)也為高中物理教學(xué)注入了新的活力，提供了更加科學(xué)有效的教學(xué)方法.在未來的教學(xué)實(shí)踐中，高中物理教師應(yīng)繼續(xù)探索和完善這些策略，以適應(yīng)不斷變化的教育需求和社會(huì)環(huán)境.

參考文獻(xiàn)：

[1] 李夢(mèng)瑤.深度學(xué)習(xí)下高中生物理問題解決能力的培養(yǎng)[D].石河子：石河子大學(xué)，2023.

[2] 黃亞.核心素養(yǎng)下培養(yǎng)高中生物理問題解決能力的策略研究[D].固原：寧夏師范學(xué)院，2024.

[3] 郭永貴.高中物理教學(xué)中學(xué)生問題解決能力的培養(yǎng)[J].新課程研究，2020（26）：99-100.

[4] 王集峰.論高中物理教學(xué)中學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)[J].成才之路，2019（06）：35.

[5] 肖景養(yǎng).問題解決能力培養(yǎng)在高中物理課堂中的實(shí)施與評(píng)估[J].數(shù)理天地（高中版），2024（02）：116-118.

[責(zé)任編輯：李 璟]