基于思維導(dǎo)圖的PBL教學(xué)模式在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究*

陳 麗 孔紅艷

(陜西師范大學(xué) 物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710119)

2017年版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》提出培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，核心素養(yǎng)最終指向?qū)W生在學(xué)習(xí)生活中能有效調(diào)動(dòng)學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題的能力[1]。教育家陶行知曾說：“發(fā)明千千萬，起點(diǎn)是一問”。問題，是思維的開端，是創(chuàng)新的源泉。正是由于問題在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面的重要地位，有關(guān)問題式教學(xué)創(chuàng)新的討論開始升溫。PBL教學(xué)模式和思維導(dǎo)圖在培養(yǎng)學(xué)生能力方面已得到有效論證[2]，PBL和思維導(dǎo)圖在理論課程教學(xué)中是有效提高教學(xué)效果的手段。

PBL(Problem Based Learning)即問題式學(xué)習(xí)，正是一種用問題作切入，實(shí)現(xiàn)教師主導(dǎo)下的小組合作教學(xué)模式，其力圖將課堂交還給學(xué)生，重視培養(yǎng)學(xué)生解決問題、自主學(xué)習(xí)和小組合作的能力[3,4]，是近年來教育工作者關(guān)注的熱點(diǎn)。

思維導(dǎo)圖(Mind map)也稱心智導(dǎo)圖[5]，是一種用圖文結(jié)合的技巧將大腦自然思考的過程和結(jié)果可視化的思維工具，其鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散性思維、邏輯化思考，對(duì)學(xué)科知識(shí)合理有序的整理儲(chǔ)放，以達(dá)到在緊張的學(xué)習(xí)時(shí)間里學(xué)得快又記得牢的效果，目前廣泛應(yīng)用在學(xué)科教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

1.基于思維導(dǎo)圖的PBL教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)

PBL關(guān)注單個(gè)問題、開放式教學(xué)的特點(diǎn)使其能在實(shí)踐和項(xiàng)目式教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，但在學(xué)科教學(xué)方面，存在難以聚集，難以形成學(xué)科知識(shí)體系的缺陷。因此，這里嘗試將思維導(dǎo)圖聯(lián)合PBL教學(xué)模式以融合進(jìn)高中物理的教學(xué)中。

基于思維導(dǎo)圖的PBL教學(xué)模式是以思維導(dǎo)圖作為思維發(fā)散的有效工具和方式，將思維導(dǎo)圖的關(guān)鍵想法、聯(lián)想發(fā)散、圖形繪制、調(diào)整分析滲透到PBL教學(xué)模式的各個(gè)環(huán)節(jié)[6,7]。以促進(jìn)學(xué)生能力提升、思維拓展，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，摒除傳統(tǒng)課堂教師滿堂灌、學(xué)生被動(dòng)接受的缺點(diǎn)，有助于教師自身素質(zhì)和教學(xué)質(zhì)量的提高。

1.1 對(duì)學(xué)生：培養(yǎng)學(xué)生終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需的必備品格與關(guān)鍵能力。

(1)促進(jìn)學(xué)生角色轉(zhuǎn)變。基于思維導(dǎo)圖的PBL教學(xué)模式讓學(xué)生親歷探索與研究的全過程，學(xué)生是問題的發(fā)現(xiàn)者與解決者，是學(xué)習(xí)的主體，是合作的伙伴，是問題的質(zhì)疑者。讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，不是“要你學(xué)”，而是“我要學(xué)”。

(2)有利于學(xué)生個(gè)性成長和能力提升。這種通過自主學(xué)習(xí)、小組討論、信息分享合力解決真實(shí)物理問題的教學(xué)模式，促進(jìn)學(xué)生不斷地思考，自主學(xué)習(xí)過程與制作獨(dú)特的思維導(dǎo)圖滿足學(xué)習(xí)的個(gè)性發(fā)展，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、綜合分析能力、創(chuàng)新創(chuàng)造意識(shí)，為學(xué)生的個(gè)性化成長奠定基礎(chǔ)；通過自主學(xué)習(xí)，合作學(xué)習(xí)、取長補(bǔ)短，對(duì)學(xué)生處理人際關(guān)系的能力是一個(gè)鍛煉，建立協(xié)調(diào)、積極、相互尊重而充滿競(jìng)爭(zhēng)氣氛的學(xué)習(xí)關(guān)系。

1.2 對(duì)教師：有效落實(shí)“立德樹人”的根本任務(wù)。

(1)賦予教師多重角色。在這種教學(xué)模式中，教師的角色豐富多樣，但教師更多承擔(dān)的是組織者、參與者與主持人等主導(dǎo)類的工作，關(guān)注學(xué)生個(gè)人發(fā)展，有助于教師從繁重的教學(xué)任務(wù)中脫離，實(shí)現(xiàn)教學(xué)中心到教育中心的轉(zhuǎn)化。

(2)有利于教師自身教育教學(xué)技能的提高。相比于傳統(tǒng)課堂，小組合作的教學(xué)模式對(duì)教師提出了更高要求。PBL教學(xué)模式直指知識(shí)的應(yīng)用，教師不僅要有過硬的教學(xué)技能，更要能融入時(shí)代，投入學(xué)生工作，明社會(huì)所需，知學(xué)生所思，解學(xué)生所惑，對(duì)課題要有充分的準(zhǔn)備，而不是倉促的“背課”而是精心的“備課”。

1.3 對(duì)學(xué)科教學(xué)：有利于提高教學(xué)質(zhì)量。物理教學(xué)過程與PBL基于實(shí)際問題并解決問題的特性不謀而合。真實(shí)鮮活的問題情境來源于生活問題并力圖解決應(yīng)用在生活中的過程，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍課堂氛圍，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

2.基于思維導(dǎo)圖的PBL教學(xué)過程

根據(jù)高中物理教學(xué)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)如圖1所示的基于思維導(dǎo)圖的PBL教學(xué)模式在高中物理教學(xué)中的流程，形成教師引領(lǐng)的問題式教學(xué)，學(xué)生主導(dǎo)的開放性學(xué)習(xí)探究、合作交流、展示與評(píng)價(jià)過程。下面用實(shí)例《牛頓第一定律》具體說明。

圖1 基于思維導(dǎo)圖的PBL教學(xué)模式在高中物理教學(xué)中的流程圖

第一步：創(chuàng)設(shè)情境，提出中心問題。

問題情境：設(shè)想有一個(gè)靜止的物體，沒有任何運(yùn)動(dòng)，要改變這個(gè)物體的空間位置，必須使它受力，如推、拉、提它，當(dāng)不再施加力的作用時(shí)，物體就會(huì)停止下來。我們的直覺認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)總是與力相關(guān)的，有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)。在日常生活中，要想使一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的更快，就必須用更大的力推它。多次實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)暗示我們：物體的運(yùn)動(dòng)速率跟作用的力有關(guān)。

生成問題：以上描述中的“直覺”“生活經(jīng)驗(yàn)”正確嗎？物體運(yùn)動(dòng)的原因究竟是不是力？如果不是，給物體施加更大的推力會(huì)讓物體運(yùn)動(dòng)的更快難道會(huì)有錯(cuò)嗎？[8,9]

教師在認(rèn)識(shí)學(xué)生原有認(rèn)知水平基礎(chǔ)上，為學(xué)生闡述一個(gè)真實(shí)的、看似合理的物理情境，提出劣構(gòu)問題，引導(dǎo)學(xué)生回憶初中所學(xué)知識(shí)，領(lǐng)悟亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)延續(xù)兩千多年的原因，體會(huì)直接觀察得出結(jié)論并不總是可靠的，由此感受到科學(xué)研究在物理學(xué)習(xí)中的重要性。

第二步：自主學(xué)習(xí)，開放性學(xué)習(xí)探究。

思維總是從疑問開始的。學(xué)生從PBL問題中獲取學(xué)習(xí)任務(wù)，即物體的運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系。教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，要求小組成員以自學(xué)或多人協(xié)作形式，查找文獻(xiàn)資料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究等，分析比較亞里士多德和伽利略等人在研究運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系問題上的觀點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生思維的充分發(fā)散，教學(xué)資源的有效整理利用，繪制思維導(dǎo)圖的子節(jié)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，資料收集能力，解決問題的能力。

第三步：小組合作交流，完善思維導(dǎo)圖。

合作是社會(huì)生活中解決問題的重要方法。教師在以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)發(fā)揮先行指導(dǎo)作用，隨時(shí)為學(xué)生提供幫助，對(duì)需討論的問題層層分級(jí)，步步引導(dǎo)，在課前對(duì)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)和合作交流階段遇到的思維障礙進(jìn)行預(yù)測(cè)并提出引導(dǎo)措施。

第四步：小組匯報(bào)，教師點(diǎn)評(píng)。

組員代表將本組討論結(jié)果以一張思維導(dǎo)圖的形式進(jìn)行匯報(bào)，教師和學(xué)生都是匯報(bào)的點(diǎn)評(píng)者與總結(jié)者，教師對(duì)成果點(diǎn)評(píng)、修正并提示下一步的學(xué)習(xí)。如圖2所示，是本節(jié)課在經(jīng)由3次開放性學(xué)習(xí)探究、討論合作、展示與評(píng)價(jià)后形成的完整的思維導(dǎo)圖。教師每一部分總結(jié)的過程需要幫助學(xué)生抓住重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，讓學(xué)生深刻體會(huì)到牛頓第一定律的內(nèi)涵及其發(fā)現(xiàn)過程背后的思想方法。

4.教學(xué)建議

基于思維導(dǎo)圖的PBL教學(xué)模式優(yōu)勢(shì)明顯，效果顯著，在教學(xué)時(shí)需要注意下面幾點(diǎn)。

4.1 為學(xué)生提供教學(xué)資源并進(jìn)行預(yù)測(cè)。教師需要在課前進(jìn)行充分的準(zhǔn)備和預(yù)測(cè)。為學(xué)生提供額外的學(xué)習(xí)資料，如文獻(xiàn)、視頻甚至開放實(shí)驗(yàn)室等。對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測(cè)并提供預(yù)案，如學(xué)生討論中可能會(huì)出現(xiàn)的觀點(diǎn)和現(xiàn)象，如何激發(fā)學(xué)生對(duì)問題的思考，如何扭轉(zhuǎn)不良的討論等。

4.2 選取真實(shí)、有趣，且具有思考性的問題。問題是學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，問題情境必須與學(xué)生基礎(chǔ)相適應(yīng)。問題的選取過于簡(jiǎn)單，無法引起學(xué)生求知討論的興趣；情境的設(shè)計(jì)過于抽象復(fù)雜，學(xué)生不知如何下手而達(dá)不到教學(xué)的效果，問題的選取和設(shè)計(jì)應(yīng)是學(xué)生具有一定的知識(shí)基礎(chǔ)且有操作學(xué)習(xí)的空間。

4.3 發(fā)揮導(dǎo)師作用，靈活選取教學(xué)方式。高中學(xué)生在物理學(xué)習(xí)能力和思維能力方面存在缺陷不足，教師在PBL教學(xué)過程中不宜過分強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)自主性，讓學(xué)生從始到終自主討論、自主探究、自主講解、自主歸納。應(yīng)視問題難易程度、學(xué)生的認(rèn)知水平，以學(xué)定教，靈活選取自主型教學(xué)、共同解決問題型教學(xué)、提示型教學(xué)等教學(xué)方式[12]。

4.4 鼓勵(lì)教師以思維導(dǎo)圖的形式形成課件。傳統(tǒng)課件以線性呈現(xiàn)，與思維導(dǎo)圖結(jié)構(gòu)式框架式特點(diǎn)相悖，易造成學(xué)生思維單一混亂。用思維導(dǎo)圖制作課件、制作導(dǎo)學(xué)案等，推動(dòng)教師的備課過程，且匹配學(xué)生的思維過程，從而提高教學(xué)的靈活性。

4.5 課堂氛圍與師生關(guān)系。學(xué)生的全過程參與是PBL教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式的最大區(qū)別之一，在此過程中，學(xué)生角色由被動(dòng)的參與者變?yōu)榉e極主動(dòng)的參與者，角色的轉(zhuǎn)變可能會(huì)讓學(xué)生存在不適應(yīng)。因而，構(gòu)建輕松、活躍的課堂氛圍和平等、民主的師生關(guān)系將有利于學(xué)生的課堂參與、師生間的合作。

基于思維導(dǎo)圖的PBL教學(xué)模式符合物理學(xué)習(xí)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的理念，有效調(diào)動(dòng)問題、指導(dǎo)者與問題解決者，尤其在學(xué)生的核心品質(zhì)與關(guān)鍵能力培養(yǎng)上有顯著效果。相信經(jīng)過不斷的調(diào)整與細(xì)節(jié)豐富，這種教學(xué)模式將會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用。