浅议高中物理教学中问题情境的设计与研究
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[摘 要]物理是一门逻辑紧密、思维抽象、理论性强的学科，高中物理教师应当在课堂中恰当创设问题情境，帮助学生将物理课堂变得更加直观、有趣。以问题情境的设计原则为切入点，以学生的认知特征为核心提出有效的问题情境设计策略，通过问题情境的有效设计激发学生兴趣、发掘学科思维、加强深化理解，以此推进学生物理成绩的提升。
[关键词] 高中物理;问题情境;有效设计
[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2019）15-0061-02
问题情境的创设是一个连续衔接的过程，它并不是单一存在的设定情境，需要依赖于生活经验、实验现象、认知冲突等贯穿物理教学整个过程的因素。问题情境的创设，实际上就是通过引发认知或矛盾冲突激发学生的兴趣，层次性的问题情境可推动学生主动寻求解决问题的策略，真正实现自主学习的目的。
一、问题情境的设计原则
（一）符合学生认知
三维目标要求教师关注学生的情感与价值观目标，问题情境也应结合学生的认知特征进行设计。有效的问题情境需要符合学生的最近发展区范围，潜在发展区的问题情境对学生的认知发展来讲是无效的。因此，教师需要结合教材的课程内容与目标，根据学生当前的认知水平与存储知识，设计生动合理的问题情境。
（二）贴近生活情境
问题情境的设计应当将学生置于真实情境中，教师需要提取教材关键信息，结合生活中有关的实际案例，引导学生在真实情境中捕捉物理知识的重要因素。通过贴近生活的问题情境设计，可以强化理论与现实之间的联系，逐步培养学生有效实现学科知识迁移的能力。
（三）层次衔接完整
物理课堂是一个动态变化的教学过程，问题情境的设计应当层层递进，教师需要依据学生对知识的理解逐渐深化问题的层次。具体进行问题情境设计时，教师应该针对一个知识点，依据逻辑变化规律设计出一系列具有递进关系的问题串，以此发掘学生的学科思维。
二、创设趣味问题情境，激发学生兴趣
基于高中物理课程思维抽象、理论性强的特点，学生很容易因为复杂的概念与原理对物理学习产生恐惧心理。课堂导入阶段，教师需要创设具有趣味的典型现象，通过活泼有趣的情境创设适时提出问题，引导学生自主概括物理概念与规律。
以《向心力》的课堂导入片断为例，人教版教材的内容为一系列的书面语与向心力表达式，学生很难依赖教材内容完全理解向心力的概念、原理与现象。在此背景下，教师在课堂上要为学生展示一个“小魔术”，与一般的魔术流程类似。教师首先在课堂上拿出一个装水的杯子，提问学生：“同学们，这个杯子里面有水，接下来我要把杯口朝下，会发生什么现象呢？”学生回答：“老师，如果您把杯口倒过来，水就撒出来了！”这时教师继续演示，首先手持水杯在竖直面上做圆周运动，持续操作十几秒后，快速将杯口朝下，这时并没有发生学生之前预想的现象，水并未倾撒出来。学生对这种现象感到十分惊奇，想要揭开“魔术”奥秘的欲望更加强烈。此时教师需要抓住时机，结合《向心力》的物理原理展开教学，以此引出本课的重点知识与向心力公式，在趣味问题情境的背景下，学生对“向心力”现象与原理的印象也将更加深刻。
通过创设趣味问题情境，学生可以直观看到教师演示的“魔术”现象，在感性认识的基础上会消除对抽象物理概念的恐惧，激发学习欲望，使严肃、紧张的物理课堂变得更加活泼有趣。
三、创设冲突问题情境，设疑驱动探究
固化的思维定式会限制学生对新知识或物理规律的认识。高中物理教学中的许多概念与原理都会与学生的日常经验与认知产生冲突，教师需要协调好两者之间的矛盾关系。教师可利用思维定式与物理事实的认知冲突创设问题情境，在课堂中设置悬念，驱动学生主动探究问题的矛盾点。
以《自由落体运动》的教学为例，教师可以为学生演示不同物体的落体运动对比实验，要求学生通过观察实验现象自主得出结论，以此构成学生既定思维的认知冲突。课堂上，教师首先可准备一张卡片和一张纸片，卡片的质量大于纸片的质量。将实验环境尽量保持在一个没有风等外界动态变化因素的状态下，把卡片和纸片从同一高度同时自由放落，结果显示：纸片的下落速度稍慢。学生由此得出结论“质量大的物体下降的速度快”，认为该结论与自身的日常经验一致。接着，教师开始做对比实验，这时将纸片揉成纸团，纸片与纸团的质量相同，此时将纸团与卡片同时从同一高度放落，最终结果令人诧异：虽然纸团的质量依然小于卡片，但是两者的落地时间基本一致。这个结论与学生之前所得出的结论冲突。在此冲突现象下，教师可以将相关知识告诉学生：“自由落体运动下，物体下落的速度与质量无关。”但是这一结论又与第一个实验现象产生冲突，为了培养学生的学科思维能力，教师进一步提问：“那么，你们是否应该思考一下，第一个实验现象为什么和结论不同呢？”
对于教师的提问，学生可以通过合作交流共同探究矛盾的产生原因。学生在探究过程中，其心态类似于侦探解密，通过研究影响下落速度的因素找到关键点，在解决问题时体验自主探究的乐趣。
四、创设生活问题情境，深化理解
问题情境的设计原则重点说明贴近生活的重要性，物理知识源于生活，其现象在生活中大都有迹可循。为了让课堂变得生动，教师可将微观抽象层面上或学生难以理解的物理原理通过迁移进行解释，利用日常生活场景帮助学生更容易地理解课堂中的物理知识。
以《能量守恒定律》的教学片断为例，学生对守恒量的认识不够清晰，书本上所举实例多与光能、热能、机械能、动能等有关，在无法触摸、观察的无形能量转换背景下，学生更难理解这些物理知识。教师在课堂中通过引入生活中的可视化、可量化情景，引导学生用“能量守恒定律”解释生活现象。首先，教师提问：“小明拿30元到便利店买文具，他买了5元的笔记本、16元的钢笔，最终找回5元，小明觉得这个数字是不对的。同学们，你们能否尝试用物理知识解释小明发现问题的依据？”学生回答：“小明所购买物品的价格与余下的钱之和是26元，根据守恒定律，虽然他经历了购买物品的动态发展过程，但是最终的总量应当保持不变，这种现象就叫作守恒现象。”教师对学生的回答表示认可，进一步对学生提出要求：“刚刚这个案例说明，守恒现象也可应用在社会生活中。事实亦是如此，守恒定律适用于任何领域。那么大家再开动脑筋，思考一下生活、生产或自然界中还有哪些守恒现象。”
迁移理论是物理课堂中适用的教学理论，教师通过生活问题情境的创设，培养学生学习物理的兴趣，帮助学生深化物理知识与原理，以此完成学科理论在现实生活中的应用。
总而言之，基于问题情境的教学方式是帮助学生提升学科素养的有效策略。在高中物理教学中，设计有效的问题情境需要准确捕捉教学目标，通过设疑、思考、实践、解疑一系列过程驱动学生主动探索，以此帮助学生建构认知、深化理解。设计物理课堂中的问题情境时，教师需要严格遵循问题情境设计原则，突出物理学科的特点，通过创设趣味、矛盾与生活类问题情境简化的问题，引导学生利用原有认知结构解释物理现象，发掘学生的科学思维，促使其主动构建知识，深化学生对抽象、复杂物理知识的理解。
[ 参 考 文 献 ]
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[2] 刘思文. 问题情境设置在高中物理課堂教学中应用研究[J]. 教育现代化，2017（34）：351-352.
[3] 张朝良. 高中物理教学中如何创设有效问题情境[J]. 中学物理教学参考，2016（14）：65.
[4] 代敬. 高中物理问题情境的创设与实践[J]. 中学物理教学参考，2017（16）：7.
（责任编辑 斯 陌）
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