高中物理教學中問題解決能力培養的策略研究

摘 要：隨著教育改革的不斷深化，高中物理教學的重點已經由單純的知識灌輸轉變為著重培養學生的問題解決能力.文章深入探討了高中物理教學中問題解決能力培養的重要性，并提出了一系列針對性的培養策略，包括啟發式教學、傳授解題技巧、引入實際案例、設計挑戰項目以及合作學習等.這些策略旨在激發學生的物理學習興趣，鍛煉他們的邏輯思維和推理能力，并培養他們將物理知識靈活應用于實際問題的能力.

關鍵詞：高中；物理教學；問題解決能力；培養策略

中圖分類號：G632

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0333（2024）33-0077-03

收稿日期：2024-08-25

作者簡介：張磊（1984.2—），男，吉林省輝南人，本科，中學一級教師，從事高中物理教學研究.

高中物理作為一門集理論與實踐于一體的學科，是培養學生問題解決能力的理想平臺.通過高中物理的學習，學生不僅能夠系統地掌握物理學的核心概念和原理，還能夠學會如何將這些知識靈活應用于實際問題中，實現知識的轉化和運用.這種學習體驗對于提升學生的綜合素質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中的問題解決能力培養策略，對于促進學生全面發展、培養具有創新精神和實踐能力的新時代人才具有重要的意義.

1 高中物理教學中培養學生問題解決能力的必要性

1.1 增強理解，深化物理知識內涵

物理作為一門基礎科學，其概念和原理的掌握對于培養學生的科學素養非常重要.通過問題解決的方式，學生能夠更加積極地參與到知識的構建過程中，從而更加深刻地理解物理概念和原理^[1].一方面，物理知識的內涵，往往隱藏在概念和原理的深處，需要學生深入地思考和細致地挖掘.而問題解決的過程，正是學生深入探索物理知識內涵的絕佳途徑，這能夠使他們真正理解物理概念和原理的本質.另一方面，問題解決的過程也要求學生將所學的物理知識進行整合和運用，通過分析和推理，建立起知識之間的聯系和體系，進而找到問題的解決方案.這種多角度、全方位的思考方式，不僅能夠幫助學生更加全面地理解物理知識，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點和概念眾多，需要學生具備扎實的理論基礎和靈活的應用能力.在面對物理問題時，學生要靈活運用所學的物理知識，結合實際情況進行深入地分析和推理.這種過程不僅能夠鞏固和拓展學生的物理知識，更能夠鍛煉他們的思維靈活性、批判性和創造性.而在解決物理問題的過程中，學生需要根據已知條件進行邏輯推導和演繹，得出合理的結論.這種過程要求學生具備清晰的邏輯思維和推理能力，能夠按照邏輯順序進行有條不紊地思考和判斷.通過不斷地實踐，學生可以逐漸掌握各種邏輯規則和方法，從而提升自己的邏輯推理能力.

1.3 實踐探索，培養解決問題能力

高中物理教學中的問題解決能力培養，是一種極具實踐性的探索過程，它鼓勵學生將所學的物理知識靈活應用于真實情境中.通過實驗、觀察、模擬等實踐活動，學生能夠更直觀地感受物理學的實用性和趣味性，進而加深對物理知識的理解與掌握.同時，這些問題解決活動往往具有一定的復雜性和挑戰性，要求學生綜合運用各種知識和技能來尋找解決方案^[2].在這一過程中，學生需要不斷嘗試、反思和完善，根據問題的性質和要求，科學合理地設計實驗方案，并進行實驗操作.這樣的實踐探索不僅培養了學生的實驗設計和操作能力，還讓他們學會了如何以科學的方法論為指導，有效地解決實際問題.2 高中物理教學中的問題解決能力培養策略

2.1 啟發思維火花，挖掘思考潛能

在高中物理教學中，為了培養學生的問題解決能力，教師需要精心設計教學活動，激發學生對物理知識的探索欲望，點燃他們的思維火花，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驗的方式，讓學生直觀感知牛頓第二定律的基本原理.例如，利用小車、斜面、傳感器等實驗設備，展示不同質量的小車在不同外力作用下的運動狀態，并實時測量其加速度.緊接著，教師可以引導學生進行理論探討，運用數學工具推導牛頓第二定律的表達式，即F=ma，從而幫助學生深入理解其物理意義和應用方法.在這個過程中，教師可以設計一些啟發性問題，如為何質量越大的物體需要更大的力才能產生相同的加速度？以激發學生的好奇心，引導他們深入思考和探索.

為了進一步挖掘學生的思考潛能，教師可以布置一些拓展性的作業或實驗項目.如，設計一個簡單的實驗裝置來驗證牛頓第二定律的正確性，或者分析一個實際運動過程中物體的加速度與力、質量之間的關系等，讓學生在實踐中進一步探索物理知識的奧秘，并培養他們的實踐能力和創新精神.

2.2 傳授解題技巧，強化解題能力

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

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

2.3 引入實際案例，深化理論應用

在高中物理教學中培養學生的問題解決能力時，教師可以采用“引入實際案例，深化理論應用”這一策略，通過將抽象的物理理論與現實生活或實際應用場景相結合，幫助學生更好地理解和應用物理知識.以“拋體運動”為例，教師可以先向學生介紹拋體運動的基本概念，即物體在初速度不為零的條件下，在重力作用下的運動.隨后，教師可以引入一個實際案例，如足球運動員踢出的弧線球.在這個案例中，教師需要詳細解釋弧線球產生的原理，即足球在受到運動員的踢力和重力的共同作用下，產生了水平和豎直兩個方向的分運動.其中，水平方向為勻速直線運動，豎直方向為自由落體運動.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，因此足球的運動軌跡呈現為一條拋物線.

教師可以通過動畫演示或實驗展示的方式，讓學生直觀地觀察到弧線球的運動軌跡和受力情況，同時引導學生運用所學的拋體運動規律，分析弧線球的運動特點和影響因素，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，學生可以更加深入地理解拋體運動的原理和應用，提高他們的問題解決能力.當然，在引入實際案例的過程中，教師需要注意案例的針對性和代表性，確保案例與教學內容緊密相關，能夠引發學生的興趣和思考；還需要注重學生的參與度和體驗感，鼓勵學生積極思考和提問，培養他們的探究精神和創新能力.

2.4 設計挑戰項目，拓寬實踐領域

為了在高中物理教學中培養學生的問題解決能力，教師可以采用“設計挑戰項目，拓寬實踐領域”的策略.這一策略通過引入具有挑戰性和實踐性的項目，使學生能將所學的物理知識應用于實際情境中，從而深化對知識的理解^[4]，并提升解決問題的能力.以“電路分析”為例，教師可以設計一個名為“智能家居電路設計”的挑戰項目.在這個項目中，學生需要運用所學的電路分析知識，如歐姆定律、基爾霍夫定律、串聯與并聯電路的特性等，設計一個能夠根據環境光線自動調節亮度的智能照明系統.

為此，學生要明確系統的功能需求，包括光線感應、亮度調節、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，并設計電路圖.在設計過程中，學生要考慮到電路的穩定性、安全性以及成本效益等因素.完成初步設計后，學生還要通過仿真軟件或實際搭建電路來驗證設計的正確性.在驗證過程中，學生可能會遇到各種問題，如電路不工作、設備控制不準確等.這時，需要運用所學的故障排除技巧，分析問題的原因并找出解決方案.通過不斷地修改和優化，學生最終能夠完成一個功能完善、穩定可靠的智能家居電路系統.通過這一挑戰項目，學生不僅能夠將所學的電路分析知識應用于實際情境中，還能夠鍛煉自己的創新思維和實踐能力，提高問題解決能力.

2.5 倡導合作學習，促進能力進階

合作學習是一種有效的教學方法，可以促進學生之間的交流與協作，共同解決問題，并在過程中提升問題解決能力^[5].在高中物理教學中，教師通過倡導合作學習，可以幫助學生更好地理解和應用物理知識，實現能力的進階.以“牛頓第三定律”為例，教師可以設計一個實驗項目，讓學生分組合作，探究作用力與反作用力的關系.

具體來說，教師簡要介紹牛頓第三定律的基本概念，即對于每一個作用，總有一個相等的反作用，且這兩個作用同時產生，方向相反，作用在不同的物體上.然后，教師將學生分成若干小組，并為每個小組提供必要的實驗器材，如彈簧秤、小車、細繩等.在實驗開始前，教師應明確實驗目的和步驟，并指導學生如何操作實驗器材和記錄數據.在實驗過程中，學生需要共同討論實驗方案，明確各自的分工.例如，有的學生負責操作實驗器材，有的學生負責記錄數據，有的學生負責觀察實驗現象，等等.通過合作，學生可以在實際操作中發現問題、解決問題，從而加深對牛頓第三定律的理解.

在實驗過程中，教師應引導學生運用牛頓第三定律的知識來分析實驗現象，解釋實驗結果.例如，當小車在彈簧秤的拉力下移動時，彈簧秤的示數即為小車受到的作用力，同時小車也會對彈簧秤產生反作用力，使彈簧秤產生形變.實驗結束后，教師可以組織學生進行小組匯報，讓他們分享實驗過程和結果.通過小組間的交流和討論，學生可以互相學習、借鑒經驗，從而提升自己的問題解決能力.

3 結束語

綜上所述，高中物理教學在培養學生問題解決能力方面具有重要作用.教師通過實施啟發式教學、傳授解題技巧、引入實際案例、設計挑戰項目以及倡導合作學習等策略，不僅能夠激發學生的學習熱情，更能夠幫助他們建立系統的物理知識體系，提升解決實際問題的能力.這些策略的實施不僅對學生的全面發展大有裨益，同時也為高中物理教學注入了新的活力，提供了更加科學有效的教學方法.在未來的教學實踐中，高中物理教師應繼續探索和完善這些策略，以適應不斷變化的教育需求和社會環境.

參考文獻：

[1] 李夢瑤.深度學習下高中生物理問題解決能力的培養[D].石河子：石河子大學，2023.

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

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

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

[5] 肖景養.問題解決能力培養在高中物理課堂中的實施與評估[J].數理天地（高中版），2024（02）：116-118.

[責任編輯：李 璟]