高中生解决相对运动类问题的现状研究——基于兰州市某中学的调查问卷

吴天山，孙晓洁

(兰州市第二十七中学， 甘肃 兰州 730030)

一、调查目的

为研究高中学生物理学科学习中相对运动类问题的学习现状，笔者设计了调查问卷，以期了解学生对相对运动类问题的认知情况、基本知识的掌握程度和解题能力的关键所在，分析学生对该类知识学习困难的原因，并提出相应的教学策略。

二、调查对象

调查问卷的对象为兰州市某高级中学高三年级4个班的学生。学生所在学校为省级示范性高中。本次问卷共发放调查问卷表181份，收回有效问卷172份，回收率为95.02%，其中男生91人，女生81人。

三、调查问卷设计

本次调查问卷共有30道题目。其中，第2-29道题目的选项从“完全符合”“基本符合”“一般”“基本不符合”“完全不符合”五个选项中做出唯一选择，分别赋值为1、2、3、4、5分，第30题为多项选择题。

笔者参考张杨阳的《高中生解决动力学问题的现状调查研究》[1]，结合多年实际教学经验，从三个维度展开调研：解决相对运动类问题的学习动机调查分析；基本知识掌握程度调查分析；解决相对运动类问题的过程调查分析。其中，解决相对运动类问题的过程调查分析又包含四个部分，即阅读能力、模型掌握、多过程分段，以及反思和检验相关能力，具体内容见表1。

四、调查结果分析

收回172份有效问卷，使用SPSS 25.0软件进行统计学分析。

(一)解决相对运动类问题的学习动机调查分析

问卷2-5题主要研究学生对相对运动类问题的重要性认识、兴趣和自信程度。调查结果如表2和表3所示。

表1 高三学生相对运动类问题学习情况调查维度及题型分布

表2 学生解决相对运动类问题的学习动机统计量分析

数据显示，学生在相对运动类问题的重要性认识上，均值为1.45，标准差为0.687。这表明学生普遍认为该类问题比较重要，需要在高中学习阶段重点掌握。结合表3数据分析，发现在兴趣和自信程度方面，男生的均值普遍低于女生，说明男生在解决相对运动类问题时，兴趣和成功率普遍高于女生。产生这种现象的原因是：高中阶段男生的想象能力、逻辑能力要略高于女生，能够比女生更快捷地建立合适的物理模型，因此，教师在教学中要优化教学逻辑[2-3]，注重培养学生的想象能力、逻辑思维能力，以及模型构建能力，才能有效地帮助学生解决相对运动类问题。

表3性别在解决相对运动类问题学习动机上的差异统计量分析

(二)基本知识掌握程度调查分析

问卷6-8题主要分析学生对于相对运动类问题的知识储备情况。调查结果如表4所示。从均值上比较，学生更擅长运用牛顿运动定律解决单个物体的运动问题，而从能量角度解决运动类问题的能力还有待提升。因此，教师在教学过程中要有意识地强化学生的能量观点，加强此类题型练习。

表4 学生对于相对运动类问题的知识储备统计量分析

(三)解决相对运动类问题的过程调查分析

问卷第9-29题主要是对学生解决相对运动类问题的过程进行调查分析，分四个部分。

1.解决相对运动类问题时学生阅读能力研究

如表5所示。数据显示，学生基本可以通过画图的方式帮助自己掌握题目中的已知条件、未知条件、待求问题等信息，但寻找隐含条件的能力明显较弱，做题过程中需要不停回头去研究题目的相关条件。因此，教学过程中，教师要坚持培养学生画图时标出条件的习惯，加强隐含条件分析，帮助学生寻求解题突破口。

表5 解决相对运动类问题时学生阅读能力研究

2.解决相对运动类问题时，学生对物理基本模型的掌握情况

如表6所示。其中，作图制定解题计划，快速找到临界条件，与学过的物理模型结合起来三个题目，均值都达到2.73。这表明学生对物理基本模型只能做到基本把握，能有一个大致解题思路，但是没有明确的解题计划，不能迅速找到解题的关键条件。教学时可以按照“基于科学论证”和“基于解决问题”两类物理模型[4]分类指导，同时引导学生合理使用相对运动的变换式[5]来处理问题，要求学生再现解题方法和思路也是非常必要的。

表6 解决相对运动类问题时学生物理基本模型的掌握情况

3.相对运动类问题多段过程的分段研究

如表7所示。5道题目均值集中分布在2.67-2.72，较之前数值普遍增大。这表明这部分内容对学生能力有更高要求，需要学生耐心、仔细分析每一个过程，明确解题方法，合理选择和组织有关信息，抓住主要因素，建立正确的物理模型，做到数理结合，灵活解决实际问题。笔者认为，在教学中要合理地强化习题练习，将物理模型的构建与应用能力的培养结合起来[6]。

表7 对于相对运动类问题多段过程的分段研究

4.对于相对运动类问题的反思和检验

如表8所示。统计显示，学生对于解题过程中出现的问题，有进行查漏补缺的意愿，但是意愿程度不高，反思和检验也明显变少。第29题“解决完相对运动类问题后，我会考虑该题目可以如何变形，我将如何应对”的均值达到本文最大值2.87，表明学生缺乏主动思考的意识和反思行动。因此，教师在教学过程中必须要求学生规范表达，及时调整和修正解题步骤，总结和归纳解题方法，并及时查漏补缺，主动深入思考对比题型差异。

表8 对于相对运动类问题的反思和检验

(四)解题困难的原因分析

调查问卷最后设置了一道多项选择题。目的主要是分析相对运动类问题不能顺利解决的主观原因，结果如表9所示。

表9 调查相对运动类问题不能顺利解决的主观原因

70.35%的学生认为，自己不能很好地掌握物理模型和临界条件，这是造成解题困难的主要原因；其次，超过40%的学生在阅读题目的过程中，不能很好地掌握题目所含的信息，不能区分各个运动过程，基本概念、相关公式掌握理解不到位；最后，29.07%的学生在数学演算方面能力薄弱，导致解题困难。总体来看，学生的自我分析与2-29题目的调查结果基本一致。

五、结语

综上所述，相对运动类问题是高中阶段物理学中比较重要的内容。调查问卷的平均得分为2.49，表明学生解决相对运动类问题是有一定困难的。结合自我原因分析，笔者认为，学生相对运动知识的掌握情况一般，从能量角度解决运动学问题的能力还有待提升。从细化的二级指标来看，学生对相对运动类问题题目的阅读分析能力一般，建立物理模型能力较为薄弱，多段过程的分段研究思路不够清晰，更是缺乏主动思考的意识和反思行动。因此，建议教学过程中，首先，教师要着重培养学生的逻辑分析能力和建立物理模型的能力，强化牛顿力学知识和功能关系的应用；其次，要帮助学生学会阅读，从题目中掌握信息，养成画图分析此类问题的习惯，通过临界条件和隐含条件的分析，寻求解题突破口；最后，确定合理的方案决策、制定正确的解题计划，实施准确规范的数学运算，并要求学生对整个解题过程能够做到回顾、反思和总结。