问题情境在高中物理大概念教学中的路径分析

引言

在高中物理大概念教学中，“问题情境教学”的应用将呈现出更多、更智能的发展趋势。随着信息技术的快速发展，虚拟现实、增强现实等先进技术将逐步融入问题情境创设中，使学生获得更多的沉浸感、互动性。“问题情境教学”是今后“问题情境教学”发展的一个重要方向。借助大数据分析与人工智能技术，教师可根据学生的学习特征与学习进度，定制问题情境，达到精准教学的目的。这种个性化的教学方法，既能满足学生多样化的需要，又能提高学生的学习效率与满意度。同时，在“问题情境”教学中，应更多地关注学科间的融合。

1 创设开放式问题情境

创设开放式问题情境是一种具有重要教育价值的教学策略。它能引导学生走出传统的知识接受者角色，成为主动探究、分析和解决问题的学习者。这既能帮助学生更好地了解物理的基本概念和规律，又能培养学生的自主归纳能力，也就是从具体现象中提取出一般规律和本质特征的能力，这对学生理解“大概念”起到了重要作用。开放问题情境的核心是为学生提供一个开阔的思维平台，使学生不再依靠教师的讲解和书本上的知识，而是在自主探究中自己建立起自己的知识体系。这种探索过程强调学生的主体性，鼓励学生提出问题，查找资料，开展实验和讨论，最后得出自己的结论。在这一过程中学生逐渐学会了把零散的知识点联系在一起，形成一个有机的整体，这是物理“大概念”归纳的有效途径。

例如，在《确定导体电阻率》这节课的教学中，用生活中的东西给学生创造问题情境：在规划和建设电力供应和配电线路时，要选择电阻率较小的材料，以减少线路损耗；而在电器生产过程中，为保证电气设备的使用安全性，必须选择电阻率较高的材料作为绝缘材料 . 通过这一问题，引出了本课的主题，学生们通过复习导体电阻和电阻率、长度、横截面等知识，开始对电阻率的测量方法进行思考，自己设计实验方案，组装实验仪器，按照要求连接电路，在实验过程中将实验现象和数据记录下来。在实施实验时，老师可以设置一些问题，循序渐进地引导，例如，想要测出金属丝的电阻率，需要什么样的仪器？用什么工具来测量长度？实验中应该使用什么样的电路图？什么原因？试验中有哪些错误源？通过设置一系列联系密切的实验环节，引导学生逐步深入地了解并掌握实验的目标、原则与方法。“如何做 ?”。这种开放的问题情境对于培养学生的归纳能力有很大的帮助。学生们需要仔细地观察、搜集资料，深入地分析现象，然后将这些信息进行对比与联系，发现其中的规律，直接锻炼学生的归纳能力. 同时，将所搜集到的信息加以整理归纳，以形成清晰的思路，同时也可以锻炼其逻辑思维能力 . 再者，开放问题情境能激发学生的创新思维，以新颖独特的方式解决问题，同时也要有较强的归纳能力，这样才能从已有的信息中提取出新的思想和方法。在这种情境中，教师的作用不是直接告诉学生答案，而是要鼓励学生提出自己的想法，并给予必要的指导与帮助，让学生自己去寻找解决问题的途径。创设这种情境，让学生自主探究，彰显学生的主体地位，激发学生的主体意识。

2 创设“阶梯性”问题情境

这一策略的目的是通过精心设计的问题情境，循序渐进地引导学生由基础到高级的认识，注重知识间的内在联系，由下而上，促进学生“大概念”的思维生成。设置“阶梯性”的问题，使知识的广度与深度逐渐扩大。" 阶梯性 " 问题情境的设计遵循由浅入深，由易到难的原则。在学习的最初阶段，教师设置的问题比较简单，以保证学生能掌握基本的概念和技能。随着学习的进行，问题越来越复杂，不仅涉及到更高层次的知识点，也需要学生综合运用已学知识进行分析、判断和解决问题。这样的设计如同搭建阶梯，每一步都为学生提供了一个向上攀登的支点，让他们一步一步地攀登知识的高峰。在教学过程中，教师要利用问题情境，把知识之间的逻辑关系和结构框架清楚地展现出来，这既有助于学生了解各知识点之间的内在联系，也有助于学生对知识体系的整体理解.

例如，在学习《直线运动的描述和规律》时，以短跑素材作为载体，老师可以设置这样的问题，情景 1 ：在 100 米比赛中，什么问题可以被看作是质点？在研究什么问题的时候，我们不能把它看作一个质点？情景问题 2 ：将运动员的运动状态分别用起点和终点线作为参考系来描述，并且思考在何种情况下，参照系可以将运动员看作是静止的。情景 3 ：一名运动员在半决赛中跑出了 9 秒 83，那么这个“9.83 秒”是时间还是时间呢？情景 4:100 米赛跑中，运动员跑出的距离是一个距离还是一个位移？距离与位移幅值相等的条件是什么？情境 5 ：一位选手在半决赛中以 9 秒 83的成绩获得了一个很好的成绩，那么苏炳添的起步速度能有多快呢？

上述情况下能得到多大的速度？情景 6:100 米比赛分四个部分，分别是起跑，加速，中途，冲刺，请问最大加速度和最小加速度可能出现在哪一个环节？情境问题7 ：请用位移- 时间图和速度- 时间图来描述运动员百米比赛过程。情景问题八：如何描述宏观物体的运动？这些问题情境有的是针对单个知识点设置的，有的是综合情境，体现出了“阶梯性”，实现了由简入繁，由单向综合的转变和递进，帮助学生认识到知识间的结构关系。

3 创造横向和纵向问题情境

已有的问题情境主要是针对具体知识点而创设，学生在学习过程中常常只学到一些零散的知识点，完全背离了“大概念”应有的“系统性”，如果以“已学知识”为载体，创设问题情境，会极大地提高问题情境的效果，使学生在学习过程中，既能对新知识进行回顾与整合，又能加深对知识体系的理解。这种整合式的学习方法，有利于学生对知识有一个系统的认识，使其能看到各点间的内在联系，加深对“大概念”的理解。在课堂上，教师可将不同知识点进行组合与整合，创设出横向与纵向联系的问题情境，使学生在解决问题时，能将不同的知识点有机地融合在一起，或是在问题情境中设置一些需要利用已学知识点才能解决的问题，激发学生的思维与创造力，使知识运用到实际情境中去。

参考文献

[1] 陈坚. 高中物理大概念及其教学实施路径探析——以物理必修一为例 [J]. 湖南中学物理 ,2022,37(03):1-4.

[2] 焦振兰 . 基于物理核心素养的高中物理概念教学设计研究 [D]. 西北师范大学 ,2020.

[3] 李昕玲 . 高中物理概念教学中情境创设的研究 [D]. 湖南师范大学 ,2013.