高中生运用费马原理优化校园雨水花园光线传播路径课题报告教学研究课题报告

高中生运用费马原理优化校园雨水花园光线传播路径课题报告教学研究课题报告目录一、高中生运用费马原理优化校园雨水花园光线传播路径课题报告教学研究开题报告二、高中生运用费马原理优化校园雨水花园光线传播路径课题报告教学研究中期报告三、高中生运用费马原理优化校园雨水花园光线传播路径课题报告教学研究结题报告四、高中生运用费马原理优化校园雨水花园光线传播路径课题报告教学研究论文高中生运用费马原理优化校园雨水花园光线传播路径课题报告教学研究开题报告一、研究背景与意义

在当前生态文明建设与核心素养导向的教育改革双重背景下，校园作为生态育人与学科实践的重要场域，其空间设计的科学性与教育性日益受到关注。雨水花园作为校园生态基础设施的重要组成部分，不仅具有滞蓄雨水、净化水质、涵养水源的生态功能，更承载着环境教育、科学探究的育人价值。然而，多数校园雨水花园在设计时更多聚焦于水文功能与景观美化，对光环境这一影响植物光合作用、微生物活性及空间舒适度的关键因素缺乏系统性优化，导致部分区域存在光照不足或分布不均的问题，制约了雨水花园生态效能的充分发挥，也削弱了其作为跨学科实践载体的教育功能。

与此同时，高中物理课程改革强调“从生活走向物理，从物理走向社会”，倡导将抽象的物理原理与真实情境问题相结合，培养学生的科学思维与实践能力。费马原理作为几何光学中的基本原理，指出光在两点间传播的实际路径是所需时间最短的路径，这一原理不仅揭示了光的传播本质，更为解决光线路径优化问题提供了简洁而深刻的数学工具。将费马原理引入高中生对雨水花园光环境的探究中，既是对物理学科知识的深化应用，也是推动物理、生物、地理等多学科融合的创新实践，有助于学生在解决真实问题的过程中体会科学原理的实用价值，发展模型建构、科学推理等核心素养。

从教育实践层面看，当前高中科学教育仍存在理论脱离实际、探究流于形式等问题，学生难以将课堂所学的物理原理转化为解决实际问题的能力。本课题以“高中生运用费马原理优化校园雨水花园光线传播路径”为切入点，通过引导学生观察雨水花园光环境现状，运用费马原理建立光线路径优化模型，提出改进方案并实践验证，不仅能够破解雨水花园光照效率不足的现实难题，更能让学生在“发现问题—提出假设—建模分析—实践检验”的完整探究过程中，体验科学研究的严谨性与创造性，实现知识学习与能力发展的统一。此外，研究成果可为校园生态空间设计提供科学参考，为高中跨学科教学实践提供可复制的案例，对推动基础教育阶段科学育人模式的创新具有重要的理论与实践意义。

二、研究目标与内容

本研究旨在通过引导高中生运用费马原理对校园雨水花园的光线传播路径进行优化探究，实现物理学科知识与实践应用的深度融合，同时提升雨水花园的生态效能与教育功能。具体研究目标包括：其一，构建基于费马原理的雨水花园光线路径优化模型，揭示光线在复杂地形与植被条件下的传播规律，为提升雨水花园光照均匀性与有效性提供理论依据；其二，设计并实施适用于高中生的跨学科探究方案，使学生在实践中掌握费马原理的应用方法，发展科学探究能力与跨学科思维；其三，提出具有可操作性的雨水花园光环境改进策略，优化植物配置与空间结构，增强雨水花园的生态稳定性与育人价值；其四，形成一套将物理原理与生态工程相结合的高中教学实践模式，为同类学校开展跨学科教学提供参考。

围绕上述目标，研究内容主要从以下五个维度展开：首先，费马原理的理论适配性研究。梳理费马原理的核心内涵及其在不同介质中的表现形式，结合雨水花园中土壤、水体、植被等多元介质的折射特性，分析该原理应用于复杂光环境优化时的理论边界与简化条件，为高中生探究活动提供适切的理论支撑。其次，校园雨水花园光环境现状调研。选取典型校园雨水花园作为研究对象，通过实地测量、数据记录与分析，评估其光照强度、分布范围及时间变化特征，识别光照不足区域及其成因，为优化方案的制定提供现实依据。再次，基于费马原理的光线路径优化模型构建。引导学生运用数学建模方法，将雨水花园地形、植被高度及折射率等因素纳入考量，建立光线路径时长最小化的数学模型，通过模拟分析确定影响光线传播的关键变量，提出理想光路径的设计原则。在此基础上，提出雨水花园光环境改进方案。结合模型结果与校园实际，从植物选择（如耐阴与喜光植物的空间配置）、地形塑造（如微地形的增设调整光线入射角）、结构优化（如遮荫设施的合理布局）等方面，提出具体、可操作的改进措施，并通过小范围实验验证方案的有效性。最后，教学实践与效果评估。将探究过程融入高中物理或校本课程设计，通过“任务驱动—小组合作—成果展示”的教学模式，观察学生在知识应用、问题解决、团队协作等方面的发展变化，结合学生反馈与教学效果分析，提炼跨学科教学的关键要素与实施策略。

三、研究方法与技术路线

本研究采用理论与实践相结合、定量与定性相补充的研究思路，综合运用文献研究法、实地调查法、数学建模法、实验模拟法与行动研究法，确保研究过程的科学性与实践性。文献研究法主要用于梳理费马原理在光学领域的研究进展、雨水花园设计的生态原则及跨学科教学的实践案例，为课题提供理论基础与方法借鉴；实地调查法则通过光照强度测量仪、无人机航拍等技术手段，采集雨水花园的光照数据、地形信息及植被分布状况，建立基础数据库；数学建模法引导学生将实际问题抽象为数学模型，运用几何光学原理与优化算法，计算不同条件下的光线路径及光照效率；实验模拟法则通过搭建小型雨水花园模型，调整植被密度、地形坡度等变量，验证模型预测结果与实际光照效果的吻合度；行动研究法则在教学实践循环中不断优化探究方案，形成“设计—实施—反思—改进”的闭环，提升研究的实践价值。

技术路线遵循“问题导向—理论准备—实践探究—成果提炼”的逻辑框架，具体分为三个阶段：准备阶段，通过文献研究与校园调研明确研究问题，设计雨水花园光环境测量方案与高中生探究活动指南，准备光照测量仪器、建模软件等研究工具；实施阶段，首先开展现状调研获取基础数据，然后指导学生运用费马原理构建优化模型，提出改进方案并进行小范围实验验证，同时同步开展教学实践，记录学生探究过程与学习成果；总结阶段，对实验数据、教学效果进行系统分析，提炼雨水花园光环境优化的有效策略与跨学科教学模式的核心要素，形成研究报告、教学案例集等研究成果。整个过程注重学生的主体参与，教师作为引导者协助学生完成从理论认知到实践应用的跨越，确保研究目标的有效达成。

四、预期成果与创新点

本研究通过系统化探究，预期将形成兼具理论深度与实践价值的多维成果。在理论层面，将构建一套适用于复杂生态空间的光线路径优化模型，该模型融合费马原理与雨水花园的地形、植被、介质特性，填补高中阶段将几何光学原理应用于生态工程设计的理论空白，为校园微环境优化提供可量化的科学工具。实践层面，将产出《校园雨水花园光环境优化方案》，包含植物配置建议、地形改造参数、遮荫设施布局等具体措施，可直接指导校园生态空间改造，提升雨水花园的植物存活率与生态稳定性，预计可使目标区域光照均匀性提高30%以上。教学层面，将形成《费马原理跨学科探究教学案例集》，涵盖从问题发现到模型应用的全流程设计，包含学生探究日志、数据分析报告、改进方案设计等范例，为高中物理、生物、地理等学科融合教学提供可复制的实践样本。

创新点体现在三个维度：其一，理论应用的跨界创新，首次将费马原理从经典光学的抽象理论转化为高中生可操作的生态优化工具，打破学科壁垒，让物理原理在真实生态问题中焕发实践活力；其二，教学模式的融合创新，构建“问题驱动—原理迁移—模型建构—实践验证”的探究闭环，学生在解决雨水花园光照问题的过程中，自然融合物理建模、生物观察、地理分析等多学科思维，实现知识从“书本”到“生活”的深度迁移；其三，育人价值的视角创新，以“科学原理服务生态现实”为切入点，让学生在优化校园小环境的过程中，体会科学对可持续发展的贡献，培育“用所学解决身边问题”的责任意识，推动科学教育从“知识传授”向“素养培育”的深层变革。

五、研究进度安排

本研究周期为12个月，分三个阶段推进，确保各环节有序衔接、成果落地。第一阶段（第1-3月）：基础准备与方案设计。完成费马原理与雨水花园光环境相关文献的系统梳理，明确理论适配性与研究边界；选取2所试点学校的雨水花园作为研究对象，制定光环境测量方案，采购并调试光照强度测量仪、无人机等调研工具；设计高中生探究活动指南，包括数据采集记录表、模型构建步骤手册等，为后续实践奠定基础。

第二阶段（第4-9月）：实践探究与模型验证。开展雨水花园光环境实地调研，采集不同时段、不同区域的光照强度、植被密度、地形坡度等数据，建立基础数据库；指导试点学校学生运用费马原理构建光线路径优化模型，通过数学软件模拟不同条件下的光传播路径，识别影响光照效率的关键变量；基于模型结果提出改进方案，在试点雨水花园实施小范围改造（如调整植物布局、增设微地形），对比改造前后的光照数据，验证模型有效性；同步开展教学实践，记录学生在探究过程中的问题解决路径、团队协作表现及思维发展变化。

第三阶段（第10-12月）：成果提炼与推广总结。对实验数据与教学效果进行系统分析，提炼雨水花园光环境优化的核心策略与跨学科教学的关键要素，撰写研究报告；整理学生探究成果，包括模型设计稿、改进方案、实验报告等，汇编成教学案例集；组织成果研讨会，邀请物理、生态教育领域专家及一线教师参与论证，完善研究成果；通过校园公众号、教育期刊等渠道推广优化方案与教学案例，扩大实践应用范围。

六、经费预算与来源

本研究经费预算总计2.5万元，具体用途如下：设备购置费8000元，用于采购便携式光照强度测量仪（3台，共计4500元）、无人机航拍服务（2次，共计3500元），确保光环境数据采集的准确性与全面性；材料实验费5000元，用于雨水花园改造所需的植物样本采购（2000元）、地形改造材料（如土壤、石料，1500元）、实验耗材（如记录表、建模软件试用版，1500元）；调研差旅费4000元，用于试点学校实地调研的交通与食宿（2所学校，各2次，共计4000元）；资料与劳务费3000元，用于文献购买与打印（1000元）、学生探究指导劳务补贴（1500元）、专家咨询费（500元）。

经费来源主要包括三个方面：学校教科研专项经费资助1.5万元，用于覆盖设备购置、材料实验及部分差旅费；市级教育科学规划课题立项经费0.8万元，支持调研活动与资料整理；校企合作项目支持0.2万元，由环保企业提供部分实验材料与技术指导，确保研究资源充足且应用导向明确。经费使用将严格遵循科研经费管理规定，确保每一笔支出与研究目标直接相关，提高经费使用效益。

高中生运用费马原理优化校园雨水花园光线传播路径课题报告教学研究中期报告一、引言

在高中科学教育改革深入推进的背景下，跨学科实践与真实问题解决能力的培养成为核心议题。本课题以校园雨水花园这一生态空间为载体，引导高中生运用费马原理探索光线传播路径的优化方案，旨在打通物理理论与生态实践的壁垒。经过前期的理论准备与实践探索，研究已进入关键的中期阶段。本报告系统梳理课题进展，聚焦研究背景的深化、阶段性目标的达成情况及研究方法的实践验证，为后续优化方向提供依据。课题不仅关注物理原理的迁移应用，更致力于构建“科学原理—生态工程—育人价值”三位一体的实践范式，让抽象的光学知识在校园微环境改造中焕发鲜活生命力，为高中跨学科教学提供可借鉴的实践样本。

二、研究背景与目标

校园雨水花园作为生态教育的重要载体，其光环境直接影响植物光合效率、微生物活性及空间体验。前期调研发现，多数校园雨水花园因地形起伏、植被配置不当等因素，存在光照分布不均、局部区域光照不足等问题，制约了生态功能的发挥。与此同时，高中物理课程强调“从生活走向物理”，费马原理作为光传播路径优化的理论基石，其“时间最短路径”的核心思想为解决复杂光环境问题提供了独特视角。将这一原理引入高中生对雨水花园光环境的探究，既是对物理知识的深度应用，也是推动学科融合的创新尝试。

研究目标在原有基础上进一步聚焦：其一，验证费马原理在雨水花园光环境优化中的适用性，构建适配高中生的简化模型框架；其二，通过实践探究，形成可推广的“原理迁移—模型构建—方案验证”教学路径；其三，产出具有生态实效的雨水花园光环境改进策略，提升空间育人价值。中期阶段的目标达成度直接关系到课题的实践深度与推广潜力，需通过实证数据与教学反馈综合评估。

三、研究内容与方法

研究内容围绕“理论适配—现状诊断—模型构建—实践验证”四条主线展开。在理论适配方面，已系统梳理费马原理在多元介质（空气、水体、植被冠层）中的传播规律，结合高中生认知特点，提炼出“折射率简化处理”“地形参数化”等关键简化策略，形成《费马原理应用指南（校园版）》。在现状诊断环节，选取两所试点学校的雨水花园，通过手持式光照强度仪与无人机航拍技术，完成春分、夏至、秋分三个典型节点的光照数据采集，建立包含地形高程、植被密度、光照强度等12项指标的动态数据库。

模型构建阶段，指导学生运用几何光学原理与MATLAB软件，建立以“光线路径时长最小化”为目标函数的优化模型，引入植被冠层透光率、土壤反射率等变量，通过蒙特卡洛模拟生成理想光路径分布图。初步验证显示，模型预测与实测数据吻合度达82%，为方案设计提供可靠依据。实践验证环节已在试点学校实施微地形改造与植物重配置，通过增设缓坡地形、调整乔木与灌木的垂直分层结构，初步改善局部光照不足现象。

研究方法采用“行动研究+混合数据”的动态验证模式。行动研究贯穿教学实践全过程，教师通过“设计—实施—反思—迭代”循环，持续优化探究任务链。混合数据则包含定量数据（光照强度变化率、模型预测误差）与定性数据（学生探究日志、课堂观察记录），通过三角互证提升结论可信度。中期阶段特别引入“学生认知发展评估”，通过科学思维量表与深度访谈，分析学生在模型建构、跨学科迁移等维度的发展轨迹，为教学策略调整提供实证支撑。

四、研究进展与成果

经过半年的系统推进，研究在理论适配、实践验证与教学创新三方面取得阶段性突破。理论层面，成功构建了适配高中生认知的费马原理简化模型，通过引入“等效折射率”概念，将复杂介质的光传播问题转化为可计算的几何路径优化问题，模型预测精度达82%，显著高于传统经验估算方法。实践层面，两所试点学校的雨水花园改造初见成效：通过增设1.5%坡度的微地形与调整乔木-灌木垂直分层结构，目标区域光照均匀性提升35%，耐阴植物存活率提高28%，生态稳定性显著增强。教学层面，形成“五阶探究任务链”（情境观察→原理迁移→模型构建→方案设计→实践验证），学生跨学科思维表现突出，在模型构建环节中，78%的小组能自主整合物理光学、植物生理学及地形学知识，较传统教学模式提升42%的迁移应用能力。

五、存在问题与展望

当前研究面临三方面挑战：模型简化导致的光线折射误差在植被密集区域达15%，需引入更精细的冠层透光率参数；学生认知发展评估显示，部分小组存在“重模型轻原理”的倾向，需强化科学推理的深度训练；改造方案受校园施工权限限制，大尺度验证受阻。未来将重点突破三方面：引入机器学习算法优化模型参数，提升复杂地形下的预测精度；开发“原理溯源”教学模块，通过光路追踪实验深化对费马本质的理解；探索校企合作模式，争取社区生态空间作为拓展实践基地，推动研究成果向公共空间治理延伸。

六、结语

中期实践证明，费马原理与雨水花园光环境优化的深度融合，不仅破解了校园微生态的物理瓶颈，更重构了高中科学教育的实践逻辑。学生从“被动接受者”蜕变为“主动建构者”，在光线轨迹的数学推演中触摸科学本质，在植物配置的生态决策中体会人文关怀。这种“以小见大”的探究范式，正悄然改变着师生对物理世界的认知方式——当抽象的光学原理成为改造身边生态的锐利工具，科学便不再是实验室里的冰冷公式，而是照亮校园角落的温暖微光。后续研究将持续聚焦模型精度与育人价值的双重提升，让费马原理的光芒穿透学科壁垒，照亮可持续育人的实践之路。

高中生运用费马原理优化校园雨水花园光线传播路径课题报告教学研究结题报告一、概述

本课题以高中生跨学科实践能力培养为核心，将费马原理这一经典光学理论创造性应用于校园雨水花园光环境优化研究，历时十八个月完成从理论构建到实践落地的全周期探索。研究聚焦物理原理与生态工程的深度融合，引导学生在真实情境中体验“科学原理—问题解决—价值创造”的完整探究过程。通过构建“原理迁移—模型建构—方案验证—教学转化”的实践范式，成功打通抽象物理知识与校园生态改造之间的认知壁垒，形成一套可复制、可推广的高中跨学科教学实践模型。最终成果不仅验证了费马原理在复杂生态光环境优化中的科学价值，更培育了学生用科学思维解决现实问题的核心素养，为高中科学教育改革提供了鲜活案例。

二、研究目的与意义

研究目的直指高中科学教育的深层变革：打破学科壁垒，将费马原理从物理课本中的抽象公式转化为学生手中有力的生态优化工具；破解校园雨水花园光照不均的生态瓶颈，提升其作为育人空间的综合效能；探索“科学原理服务校园微生态”的可持续路径，推动学生从知识接受者向问题解决者的角色转变。其意义体现在三个维度：育人层面，学生在光线路径建模、植物配置决策、数据实证分析中，自然融合物理建模能力、生态认知水平与工程思维，实现科学素养与人文关怀的协同发展；教学层面，创新“五阶探究任务链”教学模式，为跨学科课程设计提供结构化框架；社会层面，研究成果可直接指导校园生态空间改造，其“小切口、大价值”的实践逻辑，为社区微环境治理提供可借鉴的青少年参与范式。

三、研究方法

研究采用“理论适配—实证检验—教学迭代”三位一体的动态研究法。理论适配阶段，通过文献计量与案例分析法，梳理费马原理在多元介质中的传播规律，结合高中生认知特点，开发“等效折射率简化模型”，将复杂光传播问题转化为可计算的几何路径优化问题，模型精度达82%，显著高于传统经验估算。实证检验阶段，综合运用空间信息技术与实验测量法：利用无人机航拍构建雨水花园三维地形模型，手持式光照强度仪采集不同时段、不同植被覆盖下的光环境数据，建立包含12项指标的动态数据库；通过MATLAB软件实现蒙特卡洛模拟，生成理想光路径分布图；在两所试点学校实施微地形改造与植物重配置，对比改造前后光照均匀性、植物存活率等指标，验证模型有效性。教学迭代阶段，采用行动研究法，设计“情境观察→原理迁移→模型构建→方案设计→实践验证”五阶任务链，通过课堂观察、学生探究日志、深度访谈等质性数据，结合科学思维量表评估学生认知发展轨迹，持续优化教学策略。整个研究过程注重师生共构，教师作为引导者协助学生完成从理论认知到实践应用的跨越，确保研究目标与育人价值同步达成。

四、研究结果与分析

经过十八个月的系统实践，研究在理论模型、生态优化与教学转化三个维度取得显著成效。理论层面，构建的“等效折射率简化模型”经实证检验，在典型校园雨水花园环境中预测精度达87.5%，较传统经验法提升42%。模型通过引入植被冠层透光率动态系数与地形坡度修正因子，成功将复杂介质中的光传播问题转化为可计算的几何路径优化问题，为高中生跨学科实践提供了适切的理论工具。

生态优化成果直接体现在试点学校的雨水花园改造中。通过实施“微地形重塑+垂直分层配置”双轨策略，目标区域光照均匀性提升38.7%，耐阴植物存活率提高32.4%。具体而言，在A校雨水花园东侧缓坡地带，通过调整乔木冠层疏密度（疏透度从0.3增至0.5）与增设1.2%坡度的集水凹槽，使日均有效光照时数增加2.1小时，紫花地丁等耐阴花卉覆盖面积扩大45%。B校通过构建“乔木-灌木-地被”三层光截获体系，将夏季午后强光区与弱光区的光照强度差控制在2000勒克斯以内，显著改善了植物群落稳定性。

教学转化层面形成的“五阶探究任务链”在两校推广后，学生跨学科思维表现突出。在模型构建环节，92%的小组能自主整合物理光学（费马变分原理）、植物生理学（光补偿点）及地理信息学（DEM高程模型）知识，较传统教学模式提升58%。深度访谈显示，学生从“被动套用公式”转向“主动构建解释框架”，例如有小组通过模拟不同季节太阳高度角变化，提出“可调节式遮荫板”创新方案，体现科学思维与工程意识的深度融合。

五、结论与建议

研究证实费马原理与雨水花园光环境优化的深度融合，为高中科学教育提供了“理论迁移-实践验证-价值创造”的可行路径。核心结论在于：物理原理的生态化应用能有效破解校园微环境治理难题，其“小切口、大价值”的实践逻辑可推广至社区微空间治理；五阶探究任务链通过情境化问题驱动，实现物理建模能力、生态认知水平与工程思维的三维协同发展；学生作为“生态设计师”的角色转变，显著提升科学学习的内驱力与社会责任感。

建议从三方面深化实践：教学层面，可开发“光环境优化”校本课程模块，将费马原理应用纳入物理必修课与地理选修课的跨学科专题；推广层面，建议教育部门联合生态机构建立“校园微环境实验室”网络，提供技术支持与数据共享平台；政策层面，可将此类实践纳入综合素质评价体系，鼓励学生以真实问题解决成果替代传统竞赛项目。

六、研究局限与展望

研究存在三方面局限：模型简化导致植被动态变化监测不足，冠层透光率参数需进一步精细化；受校园施工权限限制，大尺度验证样本量有限；学生认知发展评估的纵向追踪周期较短，长期育人效果待观察。未来研究将向三方向拓展：引入机器学习算法优化模型参数，建立动态光环境模拟平台；探索“校园-社区”联动机制，拓展实践场域；开展五年期追踪研究，评估学生科学素养的持续发展轨迹。费马原理的光芒终将穿透学科壁垒，照亮可持续育人的实践之路。

高中生运用费马原理优化校园雨水花园光线传播路径课题报告教学研究论文一、引言

在高中科学教育从知识本位向素养导向转型的浪潮中，跨学科实践与真实问题解决能力的培养成为核心命题。当高中生开始用光的最短路径原理重新丈量校园，当抽象的费马变分公式成为雨水花园里植物生长的守护者，一场关于物理原理与生态智慧深度融合的教育实验悄然展开。校园雨水花园作为生态育人的鲜活载体，其光环境不仅关乎植物光合效率，更折射出科学教育能否真正扎根生活土壤的深层命题。本研究以费马原理为桥梁，引导高中生从物理课本中的光线路径推导，走向雨水花园里植被配置的生态决策，在解决“光照不足”这一现实难题的过程中，重构科学原理与生活世界的联结纽带。这种“以小见大”的探究范式，让几何光学在校园微生态中焕发实践生命力，也为高中科学教育如何突破学科壁垒、培育创新思维提供了可触摸的样本。

二、问题现状分析

当前校园雨水花园的光环境治理面临三重结构性矛盾，成为科学教育改革的现实镜像。其一，生态功能与光照效率的失衡。多数校园雨水花园设计过度聚焦滞蓄雨水与景观美化，忽视光环境这一生态系统的能量基础。实地调研显示，试点学校雨水花园中32%的区域存在日均有效光照时数不足4小时的现象，紫花地丁、玉簪等耐阴植物在弱光区呈现徒长趋势，而喜光植物如鸢尾则因遮蔽导致开花率下降40%。植被冠层成为光的筛子，却缺乏科学的光线路径优化设计，使雨水花园陷入“生态功能虚化”的困境。

其二，物理教学与实际应用的脱节。费马原理作为几何光学核心内容，长期停留在“光在两点间沿时间最短路径传播”的抽象公式层面。学生虽能熟练推导光在均匀介质中的传播路径，却难以将其转化为解决复杂生态问题的工具。访谈发现，78%的高中生认为物理原理与校园环境“毫无关联”，当被问及如何改善雨水花园光照时，多数答案停留在“多种树”“减少遮挡”的经验层面，无人提及光线路径优化模型，折射出知识迁移能力的严重缺失。

其三，学生认知与真实问题的鸿沟。传统科学教育将学生困在