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核心素养导向下在高中物理教学中培养学生问题解决能力的路径探索论文

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2026-01-20 14:45:23    来源:    作者:xuling

摘要:物理课程是高中自然科学领域的基础课程,致力于落实立德树人的根本任务,通过系统性的教学活动提升学生的物理学科核心素养,为社会培养具有科学素养的现代人才。

  摘要:物理课程是高中自然科学领域的基础课程,致力于落实立德树人的根本任务,通过系统性的教学活动提升学生的物理学科核心素养,为社会培养具有科学素养的现代人才。文章以核心素养导向下在高中物理教学中培养学生的问题解决能力为主题展开探究,先阐述了高中物理学科核心素养与问题解决能力的内涵,然后结合实践案例从构建物理观念、培养科学思维、开展科学探究、塑造科学态度与责任四方面提出了培养学生物理问题解决能力的路径,旨在为高中物理教师提供教学参考。

  关键词:高中物理;核心素养;问题解决能力

  在新课程改革过程中,核心素养培养已经成为教育领域的关键任务。在此背景下,高中物理课程不仅承担着传授物理知识的任务,还肩负着提升学生核心素养的使命。问题解决能力作为学生综合素养的重要组成部分,越来越受到教育者的广泛关注。然而,由于物理学科知识具有较强的逻辑性、抽象性和综合性,且概念繁多、公式复杂,许多学生在面对物理问题时常常表现出解题困难、思维局限等问题。因此,如何在核心素养导向下培养学生的物理问题解决能力,成为亟待探究的重要课题。

  一、高中物理学科核心素养与问题解决能力的内涵

  (一)高中物理学科核心素养的内涵

  高中物理学科核心素养是高中物理学科育人价值的集中体现,主要是指学生在物理课程中通过知识学习的过程逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。具体而言,高中物理学科核心素养涵盖物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面[1]。其中,物理观念是学生从物理学视角对物质、运动与相互作用、能量等模块专业知识的基本认知,如理解物质的微观结构、物体运动的规律以及能量的转化与守恒,是学生解释自然现象和解决物理问题的基石。科学思维体现为学生对客观事物本质属性和内在规律的认知方式,包括物理模型构建、科学推理与论证、质疑创新等方面。科学探究要求学生具备提出问题、设计实验、获取并处理信息、得出结论并反思交流的能力,可以通过实验探究的过程深入理解物理知识。科学态度与责任则强调学生在物理学习过程中能形成严谨认真、实事求是的科学态度以及关注科学与社会、环境关系的责任感。

  (二)问题解决能力的内涵

  问题解决能力是指学生运用已掌握的知识、技能和思维方法处理各类问题的综合能力。在高中物理学习中,问题解决能力表现在理解问题、分析推理、实践操作、总结反思等多个维度[2]。(1)理解问题:学生能精准剖析物理问题的本质,从题目复杂的文字或情境描述中快速识别关键信息,且能判断该问题涉及的物理概念、规律。(2)分析推理:学生能够运用科学思维方法对问题进行系统分析与逻辑推理,并依据已知条件构建合理的物理模型,而后结合相关知识进行逐步推导,从而得出结论。(3)实践操作:在实验类物理问题中,学生能具备设计实验、选择器材、规范操作的综合能力,从而通过实践操作的过程解决实际物理问题。(4)总结反思:在解决问题后,学生能对解题过程进行全面反思,思考解题方法是否最优,是否还有其他可行思路,进而总结出解题过程中运用的知识和技巧,分析自己遇到的解题困难和错误原因,积累丰富的解题经验,提升应对同类问题的能力。

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  二、核心素养导向下在高中物理教学中培养学生问题解决能力的路径分析

  (一)构建物理观念,奠定解题根基

  引导学生构建物理观念是高中物理教学的重要目标,也是提升学生问题解决能力的基石。在实践中,教师需从深度剖析物理概念、串联整合物理知识和借助实例巩固观念三方面着手,引导学生从本质上理解物理问题,在面对各类物理问题时能找到解题的关键和方向,为提升核心素养提供有力支撑[3]。

  在概念讲解过程中,教师需对物理概念进行全方位解读,不仅要讲解其定义、公式,还要引导学生深入挖掘概念背后的物理意义、适用条件和局限性,帮助学生理解概念的内涵与外延,清晰把握概念之间的区别与联系,逐步构建起完整的概念体系,为解题奠定基础。例如,对于鲁科版高中物理必修第一册“加速度”这一概念的讲解,教师不仅要让学生记住其定义和公式,还要引导学生理解加速度与速度、速度变化量之间的关系,通过对比、分析让学生明确加速度是描述速度变化快慢的物理量,而非速度变化的大小。

  同时,教师应引导学生学会梳理知识脉络,将碎片化的知识进行系统化整理,使学生在解题时能迅速调用相关知识,提高解题的准确性和效率。例如,在鲁科版高中物理必修第一册“牛顿运动定律”的教学中,教师可引导学生将牛顿运动定律、功和能、动量等知识联系起来,理解它们之间的逻辑关系,通过绘制思维导图、知识脉络图等方式让学生直观地看到各知识点间的联系,从而在解题时快速调用相关知识。

  此外,教师还应借助实例帮助学生巩固物理观念,使其能用物理观念解释现象、解决问题,从而在实践过程中深化对物理观念的理解,体会物理知识的实用性。例如,在鲁科版高中物理必修第三册“电磁感应现象及其应用”的教学中,教师可让学生思考发电机、电磁炉等电器的工作原理,以加深学生对物理知识的理解,进一步强化物理观念,提升解决实际问题的能力。

  (二)强化科学思维,提升解题能力

  科学思维是高中物理学科核心素养之一。强化科学思维有助于学生突破思维局限,提升解决物理问题的能力,进而更好地理解和应用物理知识[4]。

  教师需重视模型建构训练,在教学过程中引导学生根据物理问题的特点对实际对象或过程进行简化和抽象,从而建立恰当的物理模型。在此过程中,教师需详细讲解不同物理模型的构建方法与适用场景,并通过针对性练习让学生熟练掌握各类模型的运用,学会将复杂的实际问题转化为熟悉的物理模型,从而降低解题难度。例如,在讲解鲁科版高中物理必修第一册“质点”概念时,教师可引入研究地球公转的案例。在研究地球绕太阳公转的轨迹等问题时,由于地球与太阳的距离远大于地球自身尺寸,教师可将地球简化为质点模型。通过这样的练习,学生能理解模型构建在简化问题中的作用,学会根据问题特点选择合适的模型。

  同时,教师要培养学生运用逻辑推理解决物理问题的能力。教师可从基础的推理方法入手,如归纳推理、演绎推理等,引导学生逐步掌握正确的推理步骤和思维方式。比如,教师可在解题训练中要求学生写出详细的推理过程,通过分析题目条件,依据物理规律进行严谨推导,逐步得出结论,以提升学生逻辑思维的严密性和解题的准确性。例如,在鲁科版高中物理必修第一册“科学探究:加速度与力、质量的关系”的解题训练中,教师可引导学生依据实验数据进行逻辑推理,从实验中记录的不同力作用下物体的加速度和质量数据出发,运用控制变量法进行思考,先分析质量不变时力与加速度的关系,再分析力不变时质量与加速度的关系,从而逐步推导出牛顿第二定律。

  此外,为提高学生主动思考的积极性,教师应积极营造开放的课堂氛围,鼓励学生突破常规思维,从不同角度思考物理问题,如设置一些具有挑战性的问题,引导学生大胆质疑、积极探索,尝试用新的方法、思路解决问题,培养学生的创新意识和创新能力,使学生在解题过程中展现出独特的思维优势,提高解决复杂问题的能力。例如,在鲁科版高中物理必修第一册“共点力的平衡”实验探究后,教师可组织学生交流分享,让小组代表向全班展示实验过程,总结实验得出的平衡条件结论,反思在实验中遇到的问题和解决方法。通过交流,学生能拓宽思维,深化对共点力平衡知识的理解,完善解题思维。

  (三)开展科学探究,培养解题思维

  教师培养学生的科学探究能力,可以使学生亲身体验知识的形成过程,从而培养其科学的解题思维,提升其核心素养和问题解决能力[5]。

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  教师应根据教学内容的特点和学生的认知水平精心设计具有启发性和探究性特点的问题情境。例如,在鲁科版高中物理必修第一册“自由落体运动”的教学中,教师可结合生活经验创设问题情境“在有空气阻力的情况下,两个质量不同的物体(如铁球和羽毛)从同一高度同时下落,铁球先落地”,进而提出问题:物体下落的快慢与质量有关吗?这一问题紧密围绕物理核心知识,既符合学生的现有知识基础,又具有一定的挑战性,能激发学生的探究欲,引导学生主动思考。

  在探究过程中,教师要给予学生充分的自主空间,引导学生独立思考、自主设计探究方案、选择实验器材、实施实验操作、收集和分析数据,并在学生遇到困难时给予适当的引导和帮助,以培养学生的自主探究能力和实践操作能力,让学生在探究过程中学会解决问题的方法。例如,在鲁科版高中物理必修第一册“科学探究:加速度与力、质量的关系”的实验教学中,教师可引导学生自主设计实验方案,让学生先根据实验目的选择合适的实验器材(如小车、砝码、打点计时器等),接着进行实验操作并记录数据,最后分析数据,得出加速度与力、质量的关系。在遇到数据偏差较大等困难时,教师可适当引导,帮助学生学会解决问题的方法。

  (四)培养科学态度与责任,提高解题效率

  培养科学态度与责任不仅能使学生在解题过程中更加严谨、认真,减少失误,从而提高解题效率,还可促进其核心素养的发展。

  一方面,教师应严格规范学生的解题过程。在日常教学中,教师要强调解题规范的重要性,从书写格式、步骤完整性、物理符号的使用等方面提出具体要求。例如,在鲁科版高中物理必修第一册“牛顿第二运动定律”的习题练习过程中,教师应要求学生严格按照规范解题,先明确已知条件,再写出解题依据,最后进行推理计算,培养学生严谨认真的学习习惯,提高解题的准确性和规范性。

  另一方面,教师要重点培养学生耐心专注的学习品质。物理问题往往较为复杂,需要学生具备一定的耐心和专注力。对此,教师可在日常教学中组织专注力训练活动,如布置难度适中的综合性作业或组织限时解题训练活动,引导学生保持专注、克服困难,逐步提高解决复杂问题的能力,形成坚韧不拔的意志品质。例如,在鲁科版高中物理必修第一册“匀变速直线运动”章节的复习中,教师可布置一道综合性作业:已知物体在不同时刻的速度,求物体的加速度、位移、运动时间等多个物理量。

  此题目涉及多个公式的运用和复杂的计算,需要学生耐心专注地分析和解答,提升解决复杂问题的能力。

  此外,教师还应培养学生实事求是的科学态度。教师应引导学生尊重实验数据和物理事实,在解题过程中如果发现与预期不符的情况,则需认真分析原因,重新审视解题过程,培养学生严谨治学的态度。例如,在鲁科版高中物理必修第一册“科学探究:加速度与力、质量的关系”的实验中,学生得到的数据与理论值存在一定偏差。此时,教师需引导学生认真分析原因,通过重新检查实验步骤、校准器材等方式找出问题,以培养学生实事求是的科学态度,确保实验结果和解题结果的可靠性。

  三、结束语

  综上所述,在核心素养导向下的高中物理教学中,培养学生的问题解决能力是一项长期且意义深远的教育任务,教师应从构建物理观念、强化科学思维、开展科学探究、培养科学态度与责任四个方面着手,在传授物理知识的同时让学生在实践中不断锻炼和提升自己的问题解决能力。随着问题解决能力的不断增强,学生将更有信心和能力应对未来社会的各种挑战,成为具备科学素养、创新精神和社会责任感的优秀人才。

参考文献

  [1]王振华.核心素养视角下高中物理教学中“陷阱”问题的解决方法研究:以“力的分解”为例[J].安徽教育科研,2024(32):24-26.

  [2]董洪福,朱传苏.高中物理教学中培养学生问题解决能力的实践研究[J].考试周刊,2024(45):123-126.

  [3]胡归.核心素养视角下高一学生物理问题解决能力的培养路径[J].数理天地(高中版),2024(10):112-114.

  [4]谢丽平.基于核心素养培养学生问题解决能力的教学探究:以“力的合成与分解”为例[J].理科考试研究,2023,30(17):42-45.

  [5]宋传奇,张文艳.在常规教学中渗透核心素养,培养学生解决物理问题的能力[J].新课程,2020(52):25.