“基于問題的學習”理論在物理教學中的應用與研究

賴金董

摘要：“基于問題的學習”理論與我國當前的教學改革所提倡的諸多模式如研究性學習、發現式學習以及啟發式教學在基本理念上具有極大的相似性， 與當前的教育改革趨勢具有一致性，因此對物理教學改革具有很大啟迪意義。本文以問題的學習理論為指導，結合自己物理教學實踐，從新授課、習題課、實驗課三個方面的教學案例進行分析，然后提出物理教學中運用問題學習理論的建議。

關鍵詞：物理教學;基于問題的學習;問題;

一、引言

（一）問題提出

“基于問題的學習”不僅能夠促成學生學好一門課程，更重要的是鍛煉了學生的綜合素質，有效地提高他們的發現、分析、解決問題的能力。

（二）研究現狀

“基于問題的學習”理論的研究。主要有以下兩個方面：

1.理論層面的研究

王較過，范范指出：“基于問題的學習”是指以問題為核心，借此過程發展高層次的思維技能、培養學生解決問題的能力、自主學習能力與合作能力的教學方法[1]。楊為民，楊改學指出：“基于問題的學習”的探究教學，改變了傳統的課堂教學將知識從現實分離出來的弊端，使學習從此變得有意義[2]。”

2.實踐層面的研究

徐海洪指出：“基于問題學習是問題為核心，讓學生圍繞問題展開知識的建構，籍此過程促進學生靈活掌握基礎知識和發展高層次的思維、解決問題能力以及自主學習的能力[3]”。

（三）研究思路

依據“基于問題的學習”理論對本人在教學實踐中典型案例進行分析，提出在教學設計中如何利用“基于問題的學習”理論進行教學，以提高教學的效果。

二、“基于問題的學習”理論概述

（一）產生背景

籍新課程的要求，物理教學引入“基于問題的學習”理論的教學模式來順應物理學科的現狀和發展趨勢，完成新課改的要求。

（二）基本觀點

“基于問題的學習”是一種教育途徑，組織課程與教學的過程中，教師需要精心設計一個接近學生生活的問題情境、為學生提供適當的指導幫助。

（三）運用于教學的意義

“基于問題的學習”教學很好的滿足師生之間交流的需求，是學生通過問題的思考與解決，不僅學習了知識而且學到了解決問題的方法，學習興趣得到了激發，邏輯思維、解決問題的技能得以培養。

三、“基于問題的學習”理論視角下的教學案例分析

（一）新授課中的問題設計

新授課就是建立概念、規律的課，由于物理概念、規律都是觀察實驗與抽象思維相結合的產物，因此教學中要重視通過實驗觀察豐富學生的感性認識，更要重視啟發學生利用科學的思維方法對物理現象進行分析，在此基礎上完成概念與規律的建立，由此可以看教學中的分析環節正是我們設計問題的最佳時段。

案例1：自由落體概念的建立

自由落體指的是在不計空氣阻力的情況下，初速度為零的物體沿豎直方向向下的運動。建立這個概念需要科學方法的指導。教師進行如下的設計：

1.問題（1）：落體運動很常見，我們應當選擇哪種情景作為研究對象？

2.實驗：

（1）同時釋放硬幣和白紙，發現硬幣先落地，即質量大的先落地。

（2）同時釋放紙張和紙團，發現紙團先落地，即質量相同的物體落地的快慢不一樣。

（3）同時釋放金屬板與紙團，發現紙團先落地，即質量小的先落地。

3.問題（2）：是什么原因造成落體的運動出現如此復雜的現象？我們應該選擇怎樣的研究對象進行落體運動的研究？

4.發言：學生討論，代表發言。

5啟發：教師在學生發言的基礎上，分析說明如果我們考慮空氣阻力的影響，物體運動情況十分復雜，無法進行研究。選擇哪種情形的落體運動才有利于我們的研究？

6.討論：學生再次討論，一致認為應選擇不計空氣阻力的情形才有利于問題的研究。

7.總結：教師歸納學生意見，指出落體運動的研究對象應當是初速度為零不計空氣阻力的影響，沿豎直方向下落的運動，從而建立自由落體運動的概念。

分析：教師不是采用灌輸式的方法直接給出自由落體運動概念，而是在提出問題的基礎上，通過演示實驗展示一般情形下落物體的運動現象，讓學生發現在空氣阻力因素的影響下，物體的下落情形十分復雜，并提出問題讓學生分析原因，思考研究對象的選擇，啟發學生找出問題的答案，激發了學生的求知欲，培養了學生的思維能力。

（二）習題課中的問題設計

在物理習題教學中，問題串的習題教學方法，將改善一些現存的教學缺點。在教師展示題目之后，通過教師針對題目所設計好的問題，有層次、有順序的的將題目逐一引給學生，使學生在教師引導下，帶著逐個問題，由表及里、逐步深入直至解答出題目，甚至引申于同類題目，或更深層的題目。

案例2：摩擦力的綜合問題分析

如圖所示，物體P靜止于固定的斜面上，P的上表面水平。現把物體Q輕輕地疊放在P上，則（ ）

A.P向下滑動

B.P靜止不動

C.P所受的和外力增大

D.P與斜面間的靜摩擦力增大

1.問題：物體P在放物體Q之前各個力的方向如何？

2.討論：物體P靜止于固定的斜面上，處于平衡態，受豎直向下的重力，垂直斜面的支持力，沿斜面向上的靜摩擦力。

3.分析：沿斜面向上的靜摩擦力等于重力沿斜面向下的分力即：，得。

4.問題：物體P在放物體Q之后各個力的方向如何？

5.討論：物體P受豎直向下的重力，垂直斜面的支持力，沿斜面向上的靜摩擦力，物體Q對上表面的壓力。

6.分析：疊放后對P，Q整體受力分析，，故P仍靜止不動，P所受合外力，所以A，錯誤，B正確。開始時，放上Q后，靜摩擦力增大，D正確。

分析：教師不是采用灌輸式的方法直接給出正確答案，而是在展示題目的基礎上，通過提出問題，啟發引導學生受力分析，在教學過程中逐步帶領學生分析得出結論，培養學生解題的思維習慣和思維能力。

（三）實驗課中的問題的設計

要讓學生成為課堂的推進，要以問題為引導，使實驗課成為“探究性”實驗課。

案例3：探究機械能守恒定律

布置學生課前認真預習實驗目的、器材、原理、步驟。

1.問題（1）：什么是機械能守恒定律？

2.回答：在只有重力或彈力做功的物體系內，動能和勢能可以相互轉化，而總的機械能不變。

3.問題（2）：如何驗證機械能定律？

4.回答：利用自由落體運動，物體的重力勢能和動能相互轉化，總的機械能守恒來驗證。利用打點計時器在紙帶上記錄下物體自由下落的高度h及計算出瞬時速度v，從而驗證物體在自由下落過程中重力勢能的減少量與物體動能的增量之間的關系。

5.問題（3）：實驗時，接通電源和釋放紙帶的順序是怎樣的？為什么？

6.回答：先接通電源后釋放紙帶，這樣可以節約紙帶。

7.實驗：教師先演示，然后指導每個學生親自動手完成實驗，并完成報告。

8.處理：利用學生實驗得到的數據進行驗證。

9.問題（4）：為什么動能的增加量始終小于重力勢能的減少量？

10：討論：學生分組討論，代表發言。

11：啟發：在發言的基礎上啟發，物體下落過程受哪些力？紙帶和限位空間有沒有摩擦？

12：總結：引起實驗誤差的主要原因是，物體受空氣阻力，紙帶受摩擦力，均做了負功。

分析：整個課堂過程，很多時候都是由教師提出引導問題來推動進行，教師先演示，后讓每個學生都動手做實驗，增強了每個學生的動手能力。

四、“基于問題的學習”理論的教學建議

（一）如何進行理論教學

在新授課的教學過程中教師要在提出問題的基礎上，通過演示實驗展示現象，啟發引導學生得出的概念、規律，在此過程中培養學生的思維能力，分析和解決問題能力。

（二）如何進行習題教學

在習題課的教學中教師應在展示題目的基礎上，通過提出問題，啟發引導學生分析，得出結論;要注意對學生進行及時的引導啟發，培養學生的“問題意識”，問題也可以在課堂上讓學生自己提出。

（三）如何進行實驗教學

在實驗課的教學過程中教師要通過提問題來更好地了解實驗目的、理解實驗原理、完成實驗操作、處理實驗報告。通過基于問題學習模式的教學，讓學生逐步形成一種以學生為主體的有效學習方式，促進發現問題、解決問題能力的提高和可持續發展。