基于问题驱动的高中物理教学探究

期刊: 素质教育 DOI: PDF下载

张金峰

柳河县第八中学,吉林通化135300

摘要

在新课程改革背景下,高中物理教学亟需突破传统讲授式模式的局限,转向以学生发展为核心的素养导向教学。问题驱动教学法通过设计具有启发性、层次性和探究性的问题链,有效激发学生思维主动性,促进其在真实情境中建构物理概念、理解规律本质。本文系统阐述问题驱动教学法的理论内涵,结合高中物理学科特点,提出悬念式引入、自主构建、分层递进与课题延伸四项教学策略,并探讨其在提升学生科学思维、实践能力与创新意识方面的实践路径,为深化物理课堂教学改革提供可操作的理论参考与实践范式。


关键词

问题驱动;高中物理;教学策略;科学探究;核心素养

正文


引言

随着《普通高中物理课程标准》对学科核心素养要求的明确,物理教学的目标已从知识传授转向能力培养与思维发展。传统课堂中教师主导、学生被动接受的模式难以满足学生深度理解物理规律、提升科学探究能力的需求。在此背景下,问题驱动教学法(Problem-Driven Instruction)作为一种以问题为核心组织教学活动的教学模式,逐渐受到教育研究者的关注。该方法强调以真实、复杂的问题情境为起点,引导学生在解决问题的过程中主动调用已有知识、建构新知,并发展批判性思维与创新能力。高中物理知识体系逻辑严密、抽象性强,学生常因缺乏直观体验而产生理解障碍。因此,如何科学设计问题链,使学生在持续探究中实现知识的内化与迁移,成为当前物理教学改革的关键课题。本文旨在探讨问题驱动教学法在高中物理课堂中的系统化应用路径,构建具有可操作性的教学策略体系。

一、问题驱动教学法概述

问题驱动教学法的起源是建构主义学习理论和杜威的“做中学”思想,其核心是把学习过程当作学生在解决问题时主动建构知识的过程。在这种模式之下,教师不再是知识的单向传递者,而是学习活动的设计者与引导者,会通过精心设计的问题激发学生的认知冲突,促使学生进入深度思考的状态。和传统教学里“先讲后练”的线性结构相比,问题驱动教学采用“以问促学、以探促思”的循环模式,让学习过程更具动态性与生成性。在高中物理教学当中,问题驱动不只是指向具体知识点的理解,还更注重学生对物理模型的建立、科学方法的掌握以及科学态度的养成。例如,在“牛顿第二定律”的教学中,如果直接给出公式F=ma,学生往往只会停留在记忆层面,要是以“不同质量的小车在相同拉力下加速度为何不同”作为问题起点,就能引发学生对力、质量与加速度关系的主动探究,进而深化对定律本质的理解。由此可以看出,问题驱动教学法在激发学习动机、促进概念转变与提升高阶思维方面有着显著的优势。

二、基于问题驱动的高中物理教学策略

(一)悬念式引入:创设物理问题情境

有效的教学始于能够引发学生认知兴趣的问题情境。悬念式引入通过设置与学生生活经验或已有知识相悖的现象,制造认知失衡,从而激发探究欲望。例如,在“机械能守恒”教学中,可演示“铁球碰鼻”实验:教师将摆球从鼻尖释放,球摆回时并未击中面部。学生基于直觉可能认为球会回击,但实验结果与预期不符,由此产生强烈认知冲突。此时提出问题:“为何球不会打到老师的脸?能量在其中是如何转化的?”这一情境不仅直观生动,且蕴含深刻的物理原理,促使学生主动思考能量守恒的条件与表现形式。在设计此类问题时,教师应注重情境的真实性与思维的挑战性,避免问题流于表面或过于简单。同时,问题应具有开放性,允许学生从不同角度提出假设,为后续探究奠定基础。通过悬念式引入,学生从被动听讲者转变为积极的问题发现者,学习动机得以有效激活。

(二)“破冰”探索:引导学生自主构建知识框架

在问题情境成功激发学生兴趣之后,教学就进入到“破冰”阶段,这个阶段主要是引导学生通过实验、讨论或者模型推演等方式来自主探索问题的解决方案,此阶段的关键之处在于要赋予学生充分的探究空间,让他们在动手与动脑相结合的过程中逐步构建知识网络。以“闭合电路欧姆定律”的教学为例,可以设计如下的探究任务,为学生提供电源、滑动变阻器、电压表与电流表,要求他们测量不同外电阻下的路端电压与电流,并且绘制U-I图像,学生在操作过程中会发现,随着外电阻不断减小,路端电压并非保持恒定,而是呈现出逐渐下降的趋势,这一现象与他们此前认为“电源电压不变”的前概念产生了矛盾,进而促使他们去思考电源内部是否存在能量损耗,通过数据分析以及小组讨论,学生能够逐步意识到电动势、内阻与外电压之间的关系,最终自主归纳出闭合电路欧姆定律的表达式,其过程不仅强化了学生的实验技能,更让学生经历了“现象观察,数据分析,规律提炼”的完整科学探究流程,从而实现知识的深度建构。

(三)步步为营:分层递进设置教学问题

物理知识有着严密的逻辑递进性,所以问题设计需要遵循由浅入深、由表及里的原则,进而形成层次分明的问题链。在“动量守恒定律”教学当中,可以设置如下递进式问题序列,首先提出问题“两辆小车碰撞前后速度如何变化。”以此引导学生关注碰撞过程中的速度关系,接着进一步追问“是否存在某个物理量在碰撞前后保持不变。”促使学生尝试去计算mv的乘积,随后再提出“若系统不受外力,该量是否恒定。”引导学生思考守恒条件,最后拓展到“火箭升空、反冲运动等实际应用中如何体现该规律。”通过这一系列问题,学生从具体现象出发,逐步抽象出动量概念,理解守恒条件,并且实现知识迁移。分层问题的设计需要精准把握学生的“最近发展区”,每一环节的问题既不能过于简单从而导致思维停滞,也不能过于艰深进而造成认知阻塞。教师应该根据课堂反馈动态调整问题难度,以此确保学生在适度挑战中实现思维跃迁。

(四)延伸创新:驱动学生从问题到课题的研究转变

问题驱动教学的最终目标是培养学生独立提出问题、解决问题的能力。为此,教师应鼓励学生将课堂中的问题延伸为课外研究课题,实现从“解题”到“研究”的跨越。例如,在学习“光的干涉”后,可引导学生思考:“如何利用干涉原理测量头发丝的直径?”学生需自主查阅资料、设计实验方案、选择测量工具并进行误差分析。此类课题研究不仅巩固了课堂所学,更锻炼了学生的工程思维与创新能力。教师可组织课题展示与答辩活动,促进学生间的交流与反思。此外,还可结合现代技术,如使用手机传感器测量加速度、利用编程模拟物理过程等,拓宽探究边界。通过课题化延伸,学生在真实科研体验中深化对科学本质的理解,逐步形成严谨求实的科学态度。

三、结语

问题驱动教学法为高中物理教学提供了新的范式,其核心价值在于将知识学习转化为思维发展的过程。通过悬念式引入激发兴趣,借助“破冰”探索实现知识自主建构,依托分层问题推动思维深化,最终通过课题延伸培养创新能力,形成完整的教学闭环。在实施过程中,教师需具备较强的教学设计能力与课堂调控能力,确保问题的有效性与探究的深度。未来,可进一步探索信息技术与问题驱动教学的深度融合,如利用虚拟实验平台拓展探究场景,或借助数据分析工具提升科学论证水平。

参考文献

[1]高中物理实施“问题驱动课堂”的教学方式实践研究[J].黄金辉.数理化解题研究,2021(09)

[2]以问促思,以思促学——高中物理实施“问题驱动课堂”的教学实践[J].仲维秀.考试周刊,2016(A3)

[3]高中物理“问题驱动课堂”的有效建构——以“功”的教学实践为例[J].李威.物理通报,2016(09)


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