問題鏈教學方法在高中物理教學中的應用研究

高考物理解題過程中面臨著學生思路不清晰、表達不規范與分析不系統等現實問題。傳統解題方法常局限于公式套用和數字計算，忽視物理概念的理解和語言表達的訓練。問題鏈教學作為一種以問題為引導、以思維發展為核心的教學方法，強調通過有序設計的解題步驟引導學生建構完整的解題思維體系。牛頓第二定律作為高中物理力學中的重要內容，涉及力與加速度與質量等基本概念，是文字解題的重點和難點。

一、問題鏈教學方法的理論依據

（一）問題鏈教學方法的內涵

問題鏈教學方法是一種系統性的教學設計范式，其核心在于構建邏輯關聯與梯度遞進的問題序列，引導學生沿著認知發展路徑主動建構知識體系，問題鏈教學方法蘊含兩個關鍵維度：結構維度與功能維度。結構維度體現為問題間的縱向遞進性與橫向關聯性，形成完整的認知支架；功能維度則表現為知識建構、思維發展與能力培養的整合。作為教學方法論的重要分支，問題鏈教學植根于建構主義學習理論與認知心理學原理，強調學生作為認知主體的能動性，教師則轉變為思維引導者與問題設計者，問題鏈教學方法的理論依據涵蓋維果茨基的最近發展區理論、奧蘇伯爾的有意義學習理論及布魯納的發現學習理論，這些理論支撐了問題鏈教學中的遞進性問題設計與知識內在聯系的建立以及思維發展路徑的規劃[1]。

（二）問題鏈教學在物理教學中的應用價值

問題鏈教學在高三物理復習課中具有多維價值系統。在概念建構層面，物理學概念體系抽象且內涵豐富，問題鏈教學通過設置概念生成與發展、應用的問題序列，引導學生在解決問題過程中實現概念的深度理解與內化，尤其對牛頓第二定律中涉及力與加速度、質量等基本物理量的關系認識和定量分析的建構更具顯著效果，在思維培養層面，物理學科思維具有多元性，包括分析歸納、抽象概括與模型構建等維度，問題鏈教學通過精心設計的思維發展路徑，促進學生在解決連貫性問題過程中經歷完整的物理思維訓練，在知識整合層面，問題鏈教學注重知識點間的內在邏輯聯系，通過問題的關聯性設計，引導學生建構系統化知識網絡，克服高三復習階段知識碎片化現象，形成結構化認知體系，提升復習效率與知識轉化能力[2]

二、基于牛頓第二定律的問題鏈教學設計

在牛頓第二定律的問題鏈教學設計中，需要遵循“由易到難、循序漸進”的原則，構建系統化的教學體系。教師首先要從最基礎的水平面運動分析入手，通過精心設計的問題序列，引導學生掌握力的分析方法。然后逐步過渡到加速參考系等較為復雜的問題，幫助學生建立起完整的力學分析框架。

（一）水平面上合力運動分析的問題鏈教學設計

在水平面運動問題的教學中，以“一個10千克的物體在水平面上受到20牛頓的水平推力，摩擦系數為0.2”為例，教師設計如下問題鏈進行教學：

首先，啟發學生思考“這個物體受到哪些力的作用？”，引導學生列舉出豎直向下的重力、豎直向上的支持力、水平向右的推力，以及與運動方向相反的摩擦力。

接著追問“豎直方向上的力是否平衡？”，引導學生分析：由于物體沒有豎直方向的運動，因此重力等于支持力，都為100牛頓（F=mg）。

隨后，設問“如何確定摩擦力的大小？”，幫助學生理解：摩擦力等于摩擦系數乘以壓力（100牛頓），即 0.2×100=20 牛頓，方向與推力相反。

最后，引導分析“水平方向上的合力是多少？物體將如何運動？”推導結論：水平方向上，20牛頓的推力與20牛頓的摩擦力相互抵消，合力為零，根據牛頓第二定律，物體將保持勻速運動或靜止狀態。為了進一步深化學生的理解，教師還可以設計變式問題，如“如果物體原本就在運動，推力突然撤去會怎樣？”，引導學生思考摩擦力的變化規律。同時，可以通過“如果地面傾斜會有什么不同？”等問題，幫助學生理解重力分解的概念。通過這樣的問題鏈設計，學生在回答每一個問題的過程中，不僅理解了解題的思路，還掌握了完整的分析方法：先分析各個力的存在及方向，再分析豎直方向的平衡得出支持力，然后利用壓力求出摩擦力，最后分析水平方向合力確定運動狀態。這種方法既培養了學生的物理思維能力，也幫助他們形成了系統的解題思路。當遇到類似題目時，學生能夠自主運用這種分析方法解決問題[3]。

（二）加速參考系中平衡問題的問題鏈教學設計

在處理加速參考系中的平衡問題時，以“電梯加速上升時懸掛物體的受力分析”為例，教師設計如下問題鏈進行教學：

首先，讓學生思考“電梯靜止時物體的受力情況是怎樣的？”，引導分析：物體受到向下的重力mg和向上的繩子拉力T，兩者大小相等，都為10牛頓（假設質量為1kg）。

接著提問“電梯開始加速上升時，物體會發生什么變化？”引導認識：由于電梯加速上升，物體會有向下的趨勢，此時拉力會大于重力，差值產生向上的加速度，使物體跟隨電梯上升。

然后，追問“如何利用拉力與重力的關系求加速度？”幫助推導：根據牛頓第二定律，拉力減去重力等于物體質量乘以加速度（T-mg-ma），若拉力為12牛頓，則加速度為（12-10）/1=2米／秒2。

最后，設問“反過來，如果知道電梯加速度為2米／秒2，如何求拉力？”引導應用：根據公式 T=m（g+a） ，代入質量1kg和加速度2米／秒2，可求得拉力為12牛頓。

為了加深學生對加速參考系的理解，教師可以設計相關的對比性問題，如“電梯向下加速運動時拉力會如何變化？”，引導學生理解不同運動狀態下的力學分析。通過這種貼近生活的教學設計，學生不僅能夠掌握計算方法，還能真正理解加速運動中的物理本質，提高了知識的遷移能力。這種問題鏈設計有效地將復雜的加速參考系問題分解成學生容易理解的小問題。從靜止狀態分析開始，逐步過渡到加速狀態，既保持了思維的連續性，又突出了重點和難點。學生在回答問題的過程中，逐步掌握了分析加速參考系問題的方法先分析靜止狀態，再考慮加速影響，最后進行定量分析。這種方法不僅幫助學生理解了物理概念，還培養了他們分析問題的能力[4]

三、問題鏈教學方法在牛頓第二定律解題中的實施過程

問題鏈教學方法在牛頓第二定律解題中的實施是一個循序漸進的過程。首先進行學生解題能力的診斷，重點關注水平面運動和加速參考系問題的掌握情況。然后通過四步解題法進行訓練：受力分析與建立參考系與力的分解和運動狀態分析。在實施過程中，特別注重培養學生用準確的物理語言描述解題思路，從而建立完整的解題思維體系。

（一）教學準備階段

在進行牛頓第二定律解題教學過程中，我們首先要系統分析學生在解題過程中的典型問題。通過大量習題練習觀察發現，雖然學生能理解基本概念，但在兩類題目中表現欠佳：一類是水平面上物體受多個力作用的問題，學生常常搞錯摩擦力的方向，尤其是當物體改變運動方向時；另一類是加速參考系中的平衡問題，如車廂內懸掛小球的運動分析，學生難以理解小球為什么會偏離豎直方向。針對這些具體解題問題，我們精心設計了一系列由簡到難的解題訓練，包括水平面上物體的受力分析、電梯內物體的受力變化與車廂加速時懸掛物體的運動分析等，這些訓練題目都經過細致的設計和篩選，確保能夠覆蓋到牛頓第二定律解題中的各種關鍵點。

（二）問題鏈實施過程

在實際教學與指導過程中，我們按照“四步解題法”進行系統化訓練。第一步是受力分析訓練，以水平面運動為例，引導學生分析物體受到的所有力：重力與支持力與摩擦力與推力等。特別要求學生理解摩擦力方向的判斷依據，即摩擦力總是與物體運動方向相反；第二步是建立合適的參考系，尤其是在加速運動問題中，要教會學生選擇合適的參考系進行分析。比如，在分析電梯內物體重力感變化時，要明確是選擇地面參考系還是電梯參考系；第三步是力的分解，重點訓練學生在斜面運動和擺動問題中的力分解能力，要求學生能夠正確判斷各個分力的方向和大小；第四步是運動狀態分析，通過合力的分析得出加速度的大小和方向，進而判斷物體的運動情況。這個過程中要特別強調每個步驟的因果關系，幫助學生形成系統的物理思維[5]。

（三）教學評價設計

在具體操作中，我們以典型例題為載體開展訓練。如在分析水平面運動時，以“一個10千克的物體在水平面上受到20牛頓的水平推力，摩擦系數為0.2”這樣的例題為基礎，引導學生完整表述解題思路：首先，分析豎直方向上的重力和支持力，然后計算摩擦力大小，最后，分析水平方向上的合力得出加速度。再如分析車廂內懸掛小球的問題時，引導學生理解：“當車廂加速時，小球會偏離豎直位置，形成一定的夾角，這時小球受到重力和懸線拉力的作用，通過分析力的平衡可以求出車廂的加速度和懸線的拉力。”這樣的訓練不僅要求學生掌握解題方法，更要求他們能用準確的物理語言描述整個分析過程，在每次訓練后，還要進行錯誤分析和總結，對常見的表述不當之處進行重點糾正，幫助學生建立起完整的解題思維體系，形成規范的物理語言表達習慣。

四、問題鏈教學方法在牛頓第二定律解題中的效果分析

問題鏈教學方法在牛頓第二定律解題中顯現出明顯效果。學生的解題思路更加清晰，能夠有序地進行受力分析，準確理解力與運動的關系。在水平面運動和加速參考系等問題的解答中，學生不再局限于簡單套用公式，而是能通過分析物理過程建立解題思路。特別是在文字表達方面，學生能用專業準確的物理語言描述解題過程，這對高考答題尤為重要。

（一）知識理解層面的效果

知識應用層面，問題鏈解題教學取得了顯著成效。通過系統化的解題訓練，學生從最初簡單套用公式計算，發展到能夠深入理解物理概念并靈活運用。特別是在處理水平面運動問題時，學生能夠準確分析物體所受的重力、支持力、摩擦力和外力，并且理解這些力如何影響物體的運動狀態，在求解加速參考系問題時，學生不再局限于機械記憶，而是能夠通過分析物體在不同參考系中的運動特征，建立起清晰的解題思路。從最近的測試數據來看，在需要詳細解題過程的題目中，學生的得分明顯提升，受力分析題與運動分析題和綜合應用題的得分都有顯著提高，這些進步充分證明，問題鏈教學方法有效提升了學生的物理解題能力。更值得注意的是，學生在解答物理題時的邏輯性和條理性都有明顯進步，能夠按照受力分析與運動分析與結論推導的順序進行有序思考。

（二）思維能力層面的效果

在思維能力方面，學生展現出更強的物理分析和推理能力。他們不再依賴題型的表象特征，而是能夠透過現象抓住問題的物理本質，例如，在分析牛頓第二定律相關的復雜問題時，學生會首先厘清已知條件，然后建立適當的參考系，分析各個物體的受力情況，最后通過嚴密的推理得出結論。這種系統的思維方式不僅提高了解題的準確率，也培養了學生的科學思維能力，在遇到新穎的題型時，學生能夠通過類比已學過的典型例題，找到合適的解題突破口，特別值得一提的是，學生的物理語言表達能力顯著提升，能夠用專業準確的物理術語描述解題過程，這對于高考中的主觀題作答尤為重要。

此外，學生在解決實際物理問題時表現出更強的創造性思維，能夠將物理原理與現實生活緊密結合，展現出較強的物理思維能力[]。

（三）學習態度層面的效果

從學習態度來看，問題鏈解題教學極大地激發了學生的學習熱情。學生不再懼怕復雜的物理題目，而是表現出濃厚的探究興趣和鉆研精神。在課堂討論中，他們能夠積極提出自己的解題思路，并熱衷于探討不同的解題方法，更可喜的是，學生開始養成良好的解題習慣，在答題過程中注重過程的完整性和邏輯性，這不僅提高了解題效率，也增強了答題的規范性。通過問題鏈教學，學生形成了自主思考與勤于實踐的學習態度，建立起解決物理問題的自信心，特別是在小組討論環節，學生之間的互動更加頻繁，經常自發組織討論，相互切磋解題技巧，形成了良好的學習氛圍。觀察發現，學生主動鉆研物理題目的時間明顯增加，課后自主練習的積極性顯著提高，這種良好的學習習慣為他們在高考中取得優異成績奠定堅實基礎。

結束語

問題鏈教學方法在高考物理解題中具有重要應用價值。以牛頓第二定律為例的研究表明，通過系統設計的解題思路，引導學生從受力分析到運動狀態的判斷，最終形成規范的文字表述。該方法解決了傳統解題方式中存在的表達混亂與邏輯不清等問題，培養了學生的物理分析能力和語言表達能力。問題鏈教學立足于解題思維的培養，通過層進性與關聯性的訓練，為高考物理解題提供了有效的方法指導。通過實踐證明，這種教學方法不僅提高了學生的解題準確率，還培養了規范的解題習慣，對提升物理學科核心素養具有積極意義。

參考文獻

[1]賀世榮.基于批判思維的問題鏈教學模式在高中物理教學中的應用研究[D].岳陽：湖南理工學院，2024.

[2]楊柳.基于SOLO分類理論的問題鏈在高中物理教學中的應用研究[D].牡丹江：牡丹江師范學院，2024.

[3]馬紹玲.問題鏈教學方法在高中物理教學中的應用研究[D].重慶：西南大學，2023.

[4]顏仁澤.基于“問題鏈教學”在高三物理一輪復習中的實踐與研究[D].銀川：寧夏大學，2023.

[5]羅麗.高三化學復習課問題鏈教學設計與實施研究[D].重慶：西南大學，2022.

[6]陳健翔.問題式教學在高三物理復習中的實踐研究[D].南昌：江西師范大學，2023.