高中物理教學中核心素養的構建與情境問題設計研究

摘 要：本文旨在探討在高中物理教學中構建核心素養的策略，并提出了一種基于情境問題設計的研究方法.通過文獻綜述和實證研究，我們分析了核心素養的內涵，探討了情境問題設計的理論依據，并提出了一些具體的設計原則.研究結果表明，采用情境問題設計可以有效地培養學生的物理思維能力和實際問題解決能力，提高學生的學科素養水平.

關鍵詞：核心素養；高中物理教學；情境問題設計；物理思維能力；實際問題解決能力

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2024）06-0074-03

核心素養作為21世紀教育的核心目標之一，已經引起了廣泛關注.然而，在實際教學中，如何構建學生的核心素養，尤其是在物理教學中，仍然面臨挑戰.因此，本研究旨在探討在高中物理教學中構建核心素養的策略，并提出一種基于情境問題設計的研究方法.

1 核心素養的內涵

學生具備批判性思維能力，能夠理性地分析、評估和解決問題.在物理學中，這意味著學生能夠審視和質疑物理理論、觀念和實驗結果，提出有力的反駁或者改進意見.學生具備創造性思維能力，能夠提出新穎的觀點、想法或解決問題的方法.在物理學中，這意味著學生能夠獨立地發現問題、提出假設，并通過實驗或推理得出創造性的結論.學生具備合作性思維能力，能夠有效地與他人合作，共同完成任務或解決問題.在物理學中，這意味著學生能夠與同學合作進行實驗、討論物理問題，并共同探討解決方法［1］.學生具備交流合作能力，能夠與他人建立良好的人際關系，尊重他人的觀點，并且能夠在團隊中協調合作.在物理學中，這意味著學生能夠尊重實驗伙伴的意見，與他們進行有效的溝通，形成共識，共同完成實驗任務.

2 情境問題設計的理論依據

情境問題設計是一種富有創意的教學方法，它通過將學科知識嵌入到真實生活場景或具體情境中，將抽象的學科知識與學生日常生活緊密相連.這種聯系不僅幫助學生更容易理解和接受所學內容，還激發了他們對學科的濃厚興趣，同時也增強了學習的實用性，使抽象的知識變得具體而有趣.

2.1 情境問題設計的核心在于問題的提出與解決

通過引入真實的問題，學生被激發去主動尋找答案，這種主動性的學習過程極大地激發了他們的學習興趣和動力.在解決問題的過程中，學生不僅需要運用已學知識進行思考、分析和實踐，還需要發揮創造性，尋找不同的解決方案.這種學習方式培養了學生的實際問題解決能力，使他們具備了獨立思考和創新的能力.通過自主探究和合作解決問題，學生不再是被動地接受知識，而是成為了積極參與的學習者，形成了自主學習的習慣.

情境問題設計能夠深入學生的實際生活，使學習變得更加生動、貼近生活.學生在解決真實問題的過程中，親身體驗到問題的復雜性和挑戰性，因此更愿意去學習相關知識，以便更好地理解和解決問題［2］.這種學習方式不僅僅是為了考試，更是為了解決現實中的問題，因此學生的學習動機得到了顯著提高.他們變得更加主動，積極參與到學習中，希望通過學習獲得解決問題的能力.這樣的學習體驗激發了他們對知識的渴望，使他們愿意主動投入學習中，從而取得更好的學習效果.

2.2 情境問題設計的關鍵在于培養學生在實際問題中運用所學知識

的能力

通過面對和解決實際問題，學生不僅僅是知識的接受者，更是知識的應用者.他們不再局限于書本上的知識，而是能夠將所學的理論知識應用到具體情境中，找出解決問題的方法.這種實踐性的學習使學生更好地理解知識，并且在解決問題的過程中，他們的實際問題解決能力得到了鍛煉和提高.他們學會了如何分析問題、提出假設、實施實驗、收集數據、進行推理，最終得出解決問題的結論.這種能力培養不僅僅是學科知識的運用，更是一種綜合性的素養，為他們將所學知識應用到現實生活中打下了堅實的基礎，使他們具備更好的問題解決能力.

3 基于情境問題設計的核心素養構建策略

3.1 教師精選問題

在進行情境問題設計時，教師的首要任務是精心選擇與學生日常生活緊密相關且具有現實意義的問題.這些問題應該貼近學生身邊的事物，例如交通、環境、能源等方面的問題.選擇這樣的問題能夠讓學生從自身經驗出發，更容易產生共鳴，引發他們的興趣和好奇心[3].同時，這些問題還應該具備一定的知識挑戰性，能夠激發學生的思考和探究欲望.挑戰性問題不僅能夠拓寬學生的知識面，還能夠引導他們深入思考，培養批判性思維和創造性思維.

3.2 教師將問題嵌入情境

一旦確定了問題，教師需要將問題巧妙地嵌入到具體的情境中，使學生能夠在實際場景中進行深入探究.例如，如果問題涉及能源利用，可以設計一個模擬能源緊缺情況的場景，讓學生在這個情境中進行實際探究和解決問題.情境的設置應當生動具體，通過引入角色扮演、真實場景模擬等方法，使學生仿佛置身其中，能夠深刻體驗問題的復雜性和緊迫性.這樣的設計不僅可以增加學生的學習動力，還能夠激發他們的學習興趣.同時，生動具體的情境設置也能夠幫助學生更好地理解問題，將抽象的知識與實際情境相結合，使學習更加直觀和實用.通過情境問題的設計，學生將在真實的背景下運用所學知識，增強了解決問題的實際能力，為他們的綜合素養和實際應用能力的培養奠定了堅實的基礎.

3.3 學生解決實際問題

在情境問題設計中，學生需要充分運用所學的物理知識來解決實際問題.教師應該引導學生分析問題，確定問題中涉及的物理概念、規律和原理.通過系統性地分析，學生能夠理清問題的關鍵點，找出解決問題的方向.接著，學生需要運用所學知識進行推理和實踐，將抽象的物理理論應用到具體的情境中.這種運用知識解決問題的過程，不僅幫助學生鞏固和加深對知識的理解，還培養了他們的問題解決能力.通過實際應用，學生能夠更好地領會知識的實用性，提高問題分析和解決的能力，同時也培養了他們的創造性思維，使他們能夠在面對新問題時更具靈活性和創新性.

3.4 小組討論與合作

在情境問題設計中，鼓勵學生進行小組討論和合作是非常重要的.合作不僅能夠促使學生分享彼此的思路，相互啟發，產生更多創新性的解決方案，還能夠加深他們對問題的理解.通過與同學合作，學生能夠接觸到不同的觀點和解決方案，從而拓寬了他們的思維，提高了解決問題的多樣性.此外，合作還培養了學生的團隊合作能力，使他們學會在團隊中發揮各自的優勢，協作解決問題.同時，通過合作，學生還能夠提高溝通能力，學會傾聽他人意見、表達自己觀點，增強了他們的社交技能，為未來的團隊工作和社會交往打下了堅實的基礎.綜上所述，合作不僅能夠提高問題解決的效果，還能夠培養學生的團隊協作和溝通能力，使他們在未來的學習和工作中更具競爭力.

3.5 教師角色轉變

在學生進行情境問題解決的過程中，教師的角色不僅是知識的傳授者，更是學習的引路人.及時的指導和反饋是確保學生學習進程順利進行的關鍵.首先，及時的指導能夠幫助學生更好地理解問題，提供正確的學習方向和方法.教師可以解答學生遇到的困難，澄清知識點，引導學生尋找問題的關鍵.其次，教師的反饋是學生成長的關鍵.教師應該詳細指出學生解決問題中的優點，同時指出問題所在，提供改進的建議.通過教師的反饋，學生能夠認識到自身的不足，引發他們對知識和問題解決的思考，促使他們進行自主學習和探究.持續的指導和反饋幫助學生更有針對性地改進他們的解決方案，提高問題解決的效果[4].這種自主學習和探究的過程不僅提高了學生的學術水平，更培養了他們獨立思考和解決問題的能力，為未來的學習和職業生涯打下堅實的基礎.

4 實證研究

案例：在高中物理力學課程中，學生學習了牛頓運動定律，特別是牛頓第二定律，即F=ma，其中F代表合外力，m代表物體的質量，a代表物體的加速度.要求學生解決以下問題：一個滑雪者在一個傾角為θ的雪坡上滑行.滑雪者的質量為m，他所受的重力為mg，其中g是重力加速度.他受到的空氣阻力與速度的平方成正比，其系數為k，

開始時，滑雪者在雪坡上以速度v加速下滑.學生需要計算在這種情況下滑雪者的加速度與時間的關系，以及最終他會達到什么速度.

應用牛頓第二定律，得出動力學方程

mgsinθ-kv2=ma.

通過分析動力學方程，可以找到速度與時間的關系和滑雪者的加速度隨時間的變化，即速度逐漸增大，加速度逐漸減小.

這有助于理解滑雪者如何逐漸加速，最終達到一個穩定的速度.

學生通過求解動力學方程以確定滑雪者最終會達到什么速度，即當加速度為零時，速度達到最大.在達到最大速度后，空氣阻力將平衡重力的分力，從而使滑雪者保持穩定速度.

這個案例提供了一個力學中的實際情境問題，讓學生應用牛頓運動定律來理解滑雪者在陡峭雪坡上的運動.這有助于培養學生的問題解決能力、理論應用和分析能力，并加深他們對牛頓運動定律的理解.

5 結束語

本研究通過分析核心素養的內涵，探討了情境問題設計的理論依據，并提出了一種基于情境問題設計的核心素養構建策略.實證研究表明，這種教學策略可以有效地提高學生的物理思維能力和實際問題解決能力，是一種有效的教學方法.然而，需要指出的是，情境問題設計教學方法的實施需要教師具備較高的教學設計能力和教學實施能力，還需要教師在實踐中不斷總結經驗，不斷改進教學設計，以適應不同學生群體的需求.希望本研究的成果能夠為高中物理教學提供一定的參考和借鑒.

參考文獻：

［1］ 邱曉峰.STEM項目式學習在高中物理教學中的實踐研究[J].福建基礎教育研究，2021（7）：115-117.

[2] 高寒萱.高中物理大概念的提取與教學設計研究：以2019人教版必修教材為例[D].南寧：廣西師范大學，2022.

[3] 陳清秀.基于學習進階的表現性評價在高中物理教學中的應用研究[D].貴陽：貴州師范大學，2022.

[4] 李相君.基于驅動性問題的課堂教學實踐研究：以牛頓運動定律為例[D].石河子：石河子大學，2022.

［責任編輯：李 璟］

收稿日期：2023-11-25

作者簡介：陸舜（1980.9-），男，廣西南寧人，本科，中學高級教師，從事高中物理教學研究.

基金項目：本文系首都師范大學教師教育學院承擔的領航者計劃·廣西壯族自治區“未來名師”項目階段性成果