高中生解決相對運動類問題的現狀研究
——基于蘭州市某中學的調查問卷

吳天山，孫曉潔

(蘭州市第二十七中學， 甘肅 蘭州 730030)

一、調查目的

為研究高中學生物理學科學習中相對運動類問題的學習現狀，筆者設計了調查問卷，以期了解學生對相對運動類問題的認知情況、基本知識的掌握程度和解題能力的關鍵所在，分析學生對該類知識學習困難的原因，并提出相應的教學策略。

二、調查對象

調查問卷的對象為蘭州市某高級中學高三年級4個班的學生。學生所在學校為省級示范性高中。本次問卷共發放調查問卷表181份，收回有效問卷172份，回收率為95.02%，其中男生91人，女生81人。

三、調查問卷設計

本次調查問卷共有30道題目。其中，第2-29道題目的選項從“完全符合”“基本符合”“一般”“基本不符合”“完全不符合”五個選項中做出唯一選擇，分別賦值為1、2、3、4、5分，第30題為多項選擇題。

筆者參考張楊陽的《高中生解決動力學問題的現狀調查研究》[1]，結合多年實際教學經驗，從三個維度展開調研：解決相對運動類問題的學習動機調查分析；基本知識掌握程度調查分析；解決相對運動類問題的過程調查分析。其中，解決相對運動類問題的過程調查分析又包含四個部分，即閱讀能力、模型掌握、多過程分段，以及反思和檢驗相關能力，具體內容見表1。

四、調查結果分析

收回172份有效問卷，使用SPSS 25.0軟件進行統計學分析。

(一)解決相對運動類問題的學習動機調查分析

問卷2-5題主要研究學生對相對運動類問題的重要性認識、興趣和自信程度。調查結果如表2和表3所示。

表1 高三學生相對運動類問題學習情況調查維度及題型分布

表2 學生解決相對運動類問題的學習動機統計量分析

數據顯示，學生在相對運動類問題的重要性認識上，均值為1.45，標準差為0.687。這表明學生普遍認為該類問題比較重要，需要在高中學習階段重點掌握。結合表3數據分析，發現在興趣和自信程度方面，男生的均值普遍低于女生，說明男生在解決相對運動類問題時，興趣和成功率普遍高于女生。產生這種現象的原因是：高中階段男生的想象能力、邏輯能力要略高于女生，能夠比女生更快捷地建立合適的物理模型，因此，教師在教學中要優化教學邏輯[2-3]，注重培養學生的想象能力、邏輯思維能力，以及模型構建能力，才能有效地幫助學生解決相對運動類問題。

表3性別在解決相對運動類問題學習動機上的差異統計量分析

(二)基本知識掌握程度調查分析

問卷6-8題主要分析學生對于相對運動類問題的知識儲備情況。調查結果如表4所示。從均值上比較，學生更擅長運用牛頓運動定律解決單個物體的運動問題，而從能量角度解決運動類問題的能力還有待提升。因此，教師在教學過程中要有意識地強化學生的能量觀點，加強此類題型練習。

表4 學生對于相對運動類問題的知識儲備統計量分析

(三)解決相對運動類問題的過程調查分析

問卷第9-29題主要是對學生解決相對運動類問題的過程進行調查分析，分四個部分。

1.解決相對運動類問題時學生閱讀能力研究

如表5所示。數據顯示，學生基本可以通過畫圖的方式幫助自己掌握題目中的已知條件、未知條件、待求問題等信息，但尋找隱含條件的能力明顯較弱，做題過程中需要不停回頭去研究題目的相關條件。因此，教學過程中，教師要堅持培養學生畫圖時標出條件的習慣，加強隱含條件分析，幫助學生尋求解題突破口。

表5 解決相對運動類問題時學生閱讀能力研究

2.解決相對運動類問題時，學生對物理基本模型的掌握情況

如表6所示。其中，作圖制定解題計劃，快速找到臨界條件，與學過的物理模型結合起來三個題目，均值都達到2.73。這表明學生對物理基本模型只能做到基本把握，能有一個大致解題思路，但是沒有明確的解題計劃，不能迅速找到解題的關鍵條件。教學時可以按照“基于科學論證”和“基于解決問題”兩類物理模型[4]分類指導，同時引導學生合理使用相對運動的變換式[5]來處理問題，要求學生再現解題方法和思路也是非常必要的。

表6 解決相對運動類問題時學生物理基本模型的掌握情況

3.相對運動類問題多段過程的分段研究

如表7所示。5道題目均值集中分布在2.67-2.72，較之前數值普遍增大。這表明這部分內容對學生能力有更高要求，需要學生耐心、仔細分析每一個過程，明確解題方法，合理選擇和組織有關信息，抓住主要因素，建立正確的物理模型，做到數理結合，靈活解決實際問題。筆者認為，在教學中要合理地強化習題練習，將物理模型的構建與應用能力的培養結合起來[6]。

表7 對于相對運動類問題多段過程的分段研究

4.對于相對運動類問題的反思和檢驗

如表8所示。統計顯示，學生對于解題過程中出現的問題，有進行查漏補缺的意愿，但是意愿程度不高，反思和檢驗也明顯變少。第29題“解決完相對運動類問題后，我會考慮該題目可以如何變形，我將如何應對”的均值達到本文最大值2.87，表明學生缺乏主動思考的意識和反思行動。因此，教師在教學過程中必須要求學生規范表達，及時調整和修正解題步驟，總結和歸納解題方法，并及時查漏補缺，主動深入思考對比題型差異。

表8 對于相對運動類問題的反思和檢驗

(四)解題困難的原因分析

調查問卷最后設置了一道多項選擇題。目的主要是分析相對運動類問題不能順利解決的主觀原因，結果如表9所示。

表9 調查相對運動類問題不能順利解決的主觀原因

70.35%的學生認為，自己不能很好地掌握物理模型和臨界條件，這是造成解題困難的主要原因；其次，超過40%的學生在閱讀題目的過程中，不能很好地掌握題目所含的信息，不能區分各個運動過程，基本概念、相關公式掌握理解不到位；最后，29.07%的學生在數學演算方面能力薄弱，導致解題困難。總體來看，學生的自我分析與2-29題目的調查結果基本一致。

五、結語

綜上所述，相對運動類問題是高中階段物理學中比較重要的內容。調查問卷的平均得分為2.49，表明學生解決相對運動類問題是有一定困難的。結合自我原因分析，筆者認為，學生相對運動知識的掌握情況一般，從能量角度解決運動學問題的能力還有待提升。從細化的二級指標來看，學生對相對運動類問題題目的閱讀分析能力一般，建立物理模型能力較為薄弱，多段過程的分段研究思路不夠清晰，更是缺乏主動思考的意識和反思行動。因此，建議教學過程中，首先，教師要著重培養學生的邏輯分析能力和建立物理模型的能力，強化牛頓力學知識和功能關系的應用；其次，要幫助學生學會閱讀，從題目中掌握信息，養成畫圖分析此類問題的習慣，通過臨界條件和隱含條件的分析，尋求解題突破口；最后，確定合理的方案決策、制定正確的解題計劃，實施準確規范的數學運算，并要求學生對整個解題過程能夠做到回顧、反思和總結。