大學物理“基于問題的交互式教學”探討

[摘要]根據建構主義的學習理論，闡述了一種行之有效的課堂教學方法：設計一系列相對獨立而又彼此關聯的問題，層層遞進，相互滲透，引導學生借助于情境中的各種物理圖像去發現問題，形成問題，并解決問題。提高了學生的參與度，實現了學生的自主學習。

[關鍵詞]大學物理 交互式教學 自主學習

針對物理學的特點和教學目標，根據教學實踐，筆者總結出了基于問題的交互式課堂教學模式，較好地解決物理難學的問題，提高了學生自主學習的主動性。

一、理論基礎

交互式教學最早由Palincsar(1982)提出，之后又得到了進一步的研究和發展。它是一種以支架式教學思想為基礎來訓練學生的閱讀策略的教學模式。這種教學有兩個特點：（1）著眼于培養學生以特定的、具體的用以促進理解的策略。（2）這種教學以教師和學生之間的對話為背景。在交互式教學的開始，教師是教學的主導，而隨著教學的進行，教師便逐漸更多地引導學生來使用學習策略，直到他們能獨立地運用這些策略，體現了教學控制由教師向學生的動態轉移。后來國內教育界引入這種教學模式，并進一步研究于各學科門類的教學中。

究其核心思想，很好地符合“教師主導，學生主體”的現代教育思想。也就是在教學中針對學習活動的主體—學生，激發其學習熱情，全面參與教師教學過程，教師進行指導性教、學生進行主動性學，師生之間、同學之間互動合作，進行知識的探索和建構。

二、基于問題的交互式教學

大學物理由力、熱、光、電、近代物理基礎等部分構成，每部分有相對獨立自成體系的知識體系，但又都具有相似之處。研究方法，從特殊到一般，從理論到應用；所用理論，牛頓經典理論和現代物理理論相結合；研究手段，先建立模型，然后用數學知識建立方程或進行數學表推導，最后給出結論和討論。但每部分所用到的物理理論以及物理、數學方面的結論多，且需要進行嚴謹的數學推導，學生學習起來備感吃力、抽象。在教學實踐中，筆者提出了基于問題的交互式教學，收到較好的效果。

基于問題，就是首先明確課堂教學目標，然后根據具體問題設計一系列相對獨立而又彼此關聯的問題，這些問題層層遞進，相互滲透，逐步向要解決的問題逼近。交互式，也就是學生在問題的引導和在教師的指導下，主動借助于情境中的各種物理圖像去發現問題，形成問題，并解決問題，進行知識意義構建。

需要注意的是，這里的基于問題，并不是簡單的老師問、學生答的提問式教學。“學起于思，思源于疑”，這里設計的問題可以是一種思路，引導學生積極思考，主動質疑問難；也可以是一些預備知識，讓學生作為工具去解決問題。

三、基于問題交互式教學的一般步驟和注意的問題

1.一般步驟

（1）教學定標，也就是確定每堂課讓學生學習的主要教學目標，以便有針對地進行問題設計，展開教學。

（2）課前“問診”。一是分析學習新內容必備的預備知識或鋪墊。二是充分了解學生對預備知識的掌握情況，甚至聽取學生的意見，做到對癥下藥。三是準備所需要的輔助教學手段、教具等。

（3）問題設計。在前兩步的基礎上圍繞教學目標進行問題設計。

（4）展示目標。也就是課堂開始就讓學生明確本節課學習什么，學到什么程度，有何應用，從而進行定向學習。

（5）合作互動。在學生提出問題、分析問題、解決問題的過程中，教師緊扣教學目標，在新舊知識的聯系或沖突中，誘發學生的學習動機，給出學生的需求，引導學生質疑問難，最后解決問題，完成知識建構。

（6）課堂評價。通過練習、總結、討論等了解課堂教學效果，掌握教學目標完成情況。

2.注意的問題

在使用交互式教學時也不能完成摒棄傳統的課程講授，要具體問題具體分析，多種教學方法、教學手段以及教學媒體相結合。在教學過程應注意以下問題。

（1）教學內容的選擇。大學物理涵蓋的內容多，且自成體系，各具特點，因此要根據不同的教學內容選擇不同的教學模式，具體問題具體分析，應該根據教學需要靈活選用。

（2）教學方法的選擇。課堂教學的目的是讓學生學習相關知識的同時培養他們獨立工作的能力和科學素質。要根據教學內容靈活采用多種教學方法和手段，發揮學生主觀能動性，使學生真正參與到教學過程當中，認真領悟、獨立思考、共同探討、主動實踐，最終獲取知識和能力，同時在對知識的探究過程中培養學生良好的人格。

（3）教學評價的選擇。教學評價應注重學生學習的整個過程，不應只看重卷面分數，采取綜合評價體系。也就是說，對學生的學習評價應綜合考慮出勤率、課堂表現、平日作業等諸方面的因素，既客觀反映學生的真實情況，又盡可能調動學生的學習積極性。

四、基于問題的交互式教學實踐

《氣體分子運動論》一章，在大學物理課程中，就研究對象而言，首次從宏觀領域轉向微觀領域；就所用理論而言，首次從經典力學轉向統計物理，學生無法直接運用已有的理論和方法去分析問題、解決問題，因此給學生的學習帶來很大的困難，也成為教學的難點。而“理想氣體的壓強”是該部分內容的第一個教學知識點，要用微觀物理量來反映宏觀物理量，必須運用統計方法，即對微觀量求統計平均值的方法，這對學生來說是一個全新的思想和理論。教學中，筆者運用基于問題的交互式教學實踐，科學設置問題為學生創設自主學習的情境，進行“教師主導—學生主體”的交互式課堂教學，較好地解決了上述問題，收到良好的教學效果。

對于理想氣體對器壁的壓強，伯努力認為，氣體作用于器壁的壓力是氣體中大量分子對器壁碰撞的結果，碰撞時氣體分子對器壁作用以沖量，從而使器壁受到幾乎不變的氣體壓強的作用。基于這里的理論基礎，設計圖1所示的思路求解理想氣體的壓強公式。

通過圖1可以看出，要想求解理想氣體的壓強，既要研究單個分子對器壁的作用，又要研究一類分子對器壁的作用，還要考慮所有能與器壁碰撞的全部分子的作用；理論上既要用完全彈性碰撞，又要用統計力學規律。因此按這樣的思路設計如下問題。

（1）解決問題的理論基礎。伯努力對氣體壓強的微觀解釋。（2）研究方法。對單個氣體分子用牛頓力學，對大量氣體分子運用統計力學規律。（3）研究思路。圖1所示思路。（4）所用理論和公式。完全彈性碰撞，作用于反作用，統計平均。（5）選取什么作為研究對象？全部器壁？還是一小部分器壁？結論是否一樣？（6）分別求出一個速度為vi的分子對dS的沖量△Ii，dt時間內vi的分子對dS的合沖量dIi，dt時間內所有分子對dS的總沖量dI。求出壓強P的表達式。（7）運用統計平均化簡。（8）對壓強公式分析討論。

在這些問題環環相扣，給出了思路和需要的工具，也建構了一系列清晰的物理圖像，大部分同學在教師的引導和提示下能夠獨立得到結果，充分體現了師生互動，學生自主學習、主動進行知識意義建構的特點。

參考文獻：

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基金項目：校級教研課題（2007）、校級教研課題（XJG0810）。

（作者單位：山東青島農業大學理學院）