高中物理教學中創設問題情境的策略

【摘要】本文研究目的在于以多元化問題情境創設策略開展高中物理教學，激活學生思維、激發學習興趣，提高教學實效.文中結合人教版高中物理課例，立足現實生活、易錯知識、教材實例、物理學史、物理實驗、物理方法六個維度，以案例分析法探究具體創設策略，為高中物理教師創設有趣且有效的問題情境提供有益經驗，減少教學實踐中的錯誤嘗試，以順利達成提高教學實效的目標.

【關鍵詞】高中物理；問題情境；課堂教學

情境教學法是一種以具有情緒色彩、生動形象、具體場景為基礎，能夠帶領學生走進物理世界，引起學生態度體驗、幫助理解知識，促進學生心理機能正向發展的科學教學法.問題情境是一種常用情境，其以問題為核心，不僅能使學生快速進入學習狀態、產生學習興趣，也具有明確方向性、啟發性，使學生帶著實際問題與已有思考進行探究，具有提高學習深度的增值效果.因此，應探索多元化、科學化的問題情境創設策略，使學生帶著濃厚的興趣開始物理學習，快速進入“我想學、我要學”的狀態.

1 立足現實生活創設問題情境

高中學生已積累一定的生活經驗，對諸多客觀物質現象也有所了解或體驗，創設問題情境時可以從熟悉的現實生活角度出發，利用家庭生活、社會實踐、校園生活、戶外活動中接觸到的內容作為素材，突出與教材物理知識相關的內容，使學生發現有趣的物理問題.

例如 以必修第一冊“摩擦力”教學為例，直接利用生活中方便獲取的物品，創設以實物為載體的問題情境，提前準備好紙箱，上課時將學生的書籍裝滿紙箱，并向學生提出問題，如何計算拉動箱子時的水平拉力？判斷水平拉力大小需要知道哪些信息？從兩個問題中學生提煉出的關鍵信息均為“水平拉力”，啟發學生思考什么是水平拉力、如何判斷其大小，尋找解答問題情境的答案[1].基于此，可以將問題情境拆解成三個彼此聯系、具有遞進關系的小問題，使學生逐步深入探尋問題答案，也完成本節課核心知識的學習.問題一是水平拉力有什么特點？需要學生結合物理學科的建模思維，將問題情境等效為可以展開探究的實驗模型，借助實驗器材動手操作探究，總結水平拉力特點.問題二是為什么水平拉力有如此特點？引導學生深層挖掘原因，揭示靜摩擦力與滑動摩擦力的大小特點、差異.問題三是滑動摩擦力大小受什么因素影響及特點？通過實驗驗證是否與速度、面積有關，總結影響其大小的決定因素，從而完整解答問題情境.

在現實生活中提煉物理問題創設情境，使學生發現簡單生活現象中的物理知識，產生探究興趣.繼而將問題情境拆解，形成引導學生探究知識本質的小問題，使問題情境貫徹教學始終，持續激發學生的探究興趣.

2 圍繞易錯知識創設問題情境

根據以往教學經驗，在每節課教學前均應精準篩選學生理解難點、易錯知識，展開問題創設，通過認知沖突引導學生加深辨析程度.當情境中的問題學生運用已有知識經驗無法解決時或與個人知識結構存在矛盾時，認知沖突形成，學生產生疑竇，帶著自己的疑問開始思考，不斷地順應、調節，最終解決問題，完成物理知識建構與內化.

例如 以必修第三冊“串聯電路和并聯電路”教學為例，本部分知識在初中有所接觸，但初中階段僅探究兩種電路中的電流電壓關系，進入高中后需要進一步深入研究兩種電路的特點，總結電流、電壓、電阻三種關系，知識內容較多，常因混淆關系或對關系掌握不透徹導致知識應用中出現錯誤.為此，圍繞串聯、并聯電路中電流、電壓、電阻的關系探究創設問題情境.

引導學生聯系初中所學知識，厘清串并聯電路中電流電壓的關系，創設問題情境，啟發學生建立電流、電壓、電阻三者之間的關系，根據已有知識經驗，學生能夠通過歐姆定律建立三者之間的聯系，推導出串聯、并聯電路中的電阻關系.面對推導結果繼續拋出問題，并聯若干個不同電阻，總電阻與最小電阻有怎樣的大小關系？大部分學生認為總電阻至少與最小電阻相等，可以直接告訴學生答案錯誤，造成認知沖突，使學生重新回到并聯電阻關系式中，分析各個量的關系，發現其中規律，總結出“越并越小”，使學生真正吃透三者關系[2].

圍繞易錯知識提煉問題、形成情境，使學生在簡單的問題引導下則能進入深度思考狀態，加速物理觀念轉化，正確梳理知識之間的復雜關系，提高知識內化效果.

3 基于教材素材創設問題情境

人教版高中物理教材中也出現諸多與生活、科技、前沿聯系密切的物理情境，為創設問題情境提供了素材.教學前教師可以認真分析教材內容，結合課型選擇綜合性較強的內容，創設核心問題情境，使學生圍繞問題情境完成知識的結構化學習.

例如 以選擇性必修第二冊“電磁感應”單元教學為例，本單元是初中電磁感應現象知識的深化，主要學習電磁感應相關規律，使學生把握電磁感應核心思想為能量的轉化與守恒.梳理教材知識內容構建以轉化和守恒為核心的“一核四層兩翼”結構體系，為了能夠使問題情境引導學生領會知識本質，利用單元導語中提到的“三峽發電機組”素材創設核心問題情境，使學生單元學習圍繞問題“磁生電有怎樣的規律？”展開.考慮到問題情境創設對內容豐富、生動的要求，查詢資料，對三峽水電站情況進行詳細介紹，使學生了解水力發電機組的工作原理為磁生電，并從情境中提到的水流、水輪旋轉、機械能、發電子轉子、磁場、線圈電磁感應等內容構建模型，思考如何解答“磁生電的規律”，進而促進學生尋找新知作為支撐點，順利引導學生探究影響感應電流方向的因素（楞次定律）、研究法拉第電磁感應定量關系（法律第電磁感應定律）、定量分析電磁感應定律（渦流、電磁阻尼和電磁驅動）、探究互感與自感特點（互感和自感）[3].

以教材中提到的社會重大事件為素材創設問題情境，在保證貼近生活生產實際基礎上，提升情境時代感，能夠增強情境的吸引力.同時，問題指向單元知識核心，具有極強的綜合性，有效串聯單元學習內容以及前概念，強化結構化學習效果.

4 運用物理學史創設問題情境

物理學史記載了學科各個方面的衍生與發展進程，能夠使學生了解到所學概念、規律等內容的起源，豐富關于知識的認識.了解與掌握物理學史是十分必要的，使學生完整感知與體驗物理知識的產生與發展，加深理解與認知深度.而物理學史也可以為創設問題情境提供素材，回顧歷史進程，使學生以發現者、探究者的身份展開問題研究，不僅掌握知識，也領會其中的科學思維方法、探究精神.

例如 以必修第二冊“萬有引力定律”教學為例，使學生站在牛頓的視角，結合萬有引力定律發現過程史實資料，解答普通民眾（教師）的困惑與不解，創設以系列性問題為基礎的情境.結合開普勒三定律史料信息闡述行星“如何動”并設置問題：行星繞太陽運動是什么原因？結合行星繞太陽進行勻速圓周運動史實設置問題：太陽與行星之間的引力方向是什么？為什么？結合描述行星運行速度、質量以及與太陽之間距離的史實設置問題：太陽與行星之間引力大小關系如何？結合其他科學家關于太陽對行星作用力影響因素的猜想設置問題：是否僅與行星質量有關？還可以從哪個角度展開進一步探究？

物理學史中物理概念、規律的發現過程也是無數科學家們猜想、驗證的過程，以此為背景創設問題情境，形成連貫有序、環環相扣的問題鏈，帶領學生走進物理知識的“發現之旅”，啟發學生積極聯想、大膽猜想，提升學習效果.

5 結合物理實驗創設問題情境

物理學科是以實驗為基礎探索物質世界與自然規律的，而發現問題是物理實驗的起點，實驗的設計圍繞發現問題進行，因此，結合物理實驗創設問題情境也具有合理性與可行性.可以利用實驗所要解決的問題（即“發現問題”環節學生提煉的問題）創設情境，使學生在實驗中觀察、體驗物體變化情況，從不同角度找到解決問題答案，使問題情境不僅具有啟思激趣作用，也能夠培養學生的動手操作能力、獲取證據能力、創新能力.

例如 以選擇性必修第一冊“實驗：驗證動量守恒定律”教學為例，本次實驗所要解決問題是“如何驗證動量守恒”.教學中利用多媒體演示質量為m1，m2的物體一維碰撞情境，從理論層面解釋碰撞前后動量守恒，使學生理解實驗思路；并出示實物，為學生提供滑塊、彈性碰撞架、打點計時器、光電門、紙帶、氣墊導軌等實驗器材，提出問題：如何選擇合適的器材驗證動量守恒？引導學生思考驗證實驗的設計，使情境緊扣實驗所要解決問題[4].明確問題后，學生開始分組討論，最終設計出四種驗證方案，分別為研究氣墊導軌上滑塊碰撞時動量守恒實驗、用平拋演示儀裝置驗證動量守恒定律實驗、單擺測速驗證動量守恒實驗、用打點計時器驗證動量守恒實驗，使學生思維得到拓展.

將物理實驗所要解決問題轉化為問題情境，配合技術手段將情境具象化，啟示學生結合獲取的信息完成實驗設計.較之常規以“發現問題”為起點的實驗教學，利用“發現問題”創設情境，使實驗更具開放性，學生所設計的實驗方案更加多元，以便從學習之處奠定多維度、多方向思考基調，鼓勵學生以多種實驗方案解決問題，有效提高能力培養效果.

6 巧用物理方法創設問題情境

物理學產生自人類對客觀事物的思維加工，其中包含豐富的科學思維方法，其既是能力也是工具，對學生深度學習物理有著重要意義.在創設問題情境中巧用物理方法，引導學生通過分析、抽象、比較、推理等思維加工客觀現象與事物，可以幫助學生充分理解知識.

例如 以選擇性必修三“熱力學第一定律”教學為例，為了讓學生推理、歸納、概括出熱力學第一定律內容，理解內能改變過程中轉化與轉移的規律，設置壓縮汽缸內一定質量氣體且同時為汽缸加熱情境，提出問題：為什么汽缸內氣體變化比單一做功或單一傳熱時的變化更明顯？面對問題，指導學生將情境中的現象轉化為物理問題，在多個小的問題情境下引導學生推理.

當汽缸氣體沒有吸收熱量、沒有放出熱量時進行壓縮，內能變化如何？有什么變化？氣體做功時，內能變化如何？有什么變化？

汽缸氣體沒有被壓縮時，外界不對氣體做功，氣體也不對外界作用，那么進行加熱時內能變化如何？有什么變化？氣體釋放出熱量，內能變化如何？有什么變化？

在壓縮與加熱同時進行時，說明氣體與外界同時發生做功與熱傳遞，此時內能變化如何？熱量與做功之間有怎樣的關系？

按照上述問題引領學生推理、歸納，厘清做功、熱傳遞、內能變化之間的關系，進而概括出內能變化量是外界對熱力學系統做功、對其傳遞熱量的和，由此得到熱力學第一定律.

在定律、概念等理論性知識學習中，將物理學思維方法蘊含于問題情境中，使學生親身感受推理、歸納、概括等，豐富方法運用經驗，發展科學思維能力.

7 結語

總之，情境化教學理念引導下，高中物理以問題情境展開教學，在啟發學生思考、鼓勵學生質疑、引導學生探究方面發揮著重要作用.但應科學創設情境，確保情境的多元性、生動性、豐富性、引導性，以及問題的靈活性、開放性、創新性，能夠切實對促進物理學習、學生能力素養發展產生實際意義.因此，要不斷探究，積累創設經驗，合理拓展問題情境創設維度，有效實現問題情境價值.

參考文獻：

[1]張蕓楓.高中物理課堂中有效問題情境的創設之道[J].中學課程資源，2022，18（12）：15-17+14.

[2]侯辰虎，范青林.高中物理情境教學實踐研究——以“電能的輸送”為例[J].物理之友，2022，38（12）：58-60.

[3]華樺.高中物理教學中問題情境創設研究[J].中國多媒體與網絡教學學報（下旬刊），2022（11）：231-234.

[4]朱崇山.問題情境在高中物理教學中的創設方法探究[J].數理化解題研究，2022（27）：110-112.