基于PBL教學模式的質量守恒定律教學設計

尹依娜 魏建業 莊德剛

摘要：結合問題導向學習的特點，進行“質量守恒定律”內容的教學設計。將問題作為情境貫穿始終，開展以學生為中心的PBL教學。

關鍵詞：初中化學；PBL；質量守恒定律

文章編號：1008-0546（ 2022 ）11x-0047-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.11x.012

一、問題的提出

問題導向學習（Problem- Based Learning，簡稱PBL）是一種以學生為主體的教學方法，一般以非結構化的真實問題為起點，學生通過小組合作的方式圍繞問題進行學習。最先發起于國外醫學教育的PBL，受到科學哲學家波普爾問題觀的影響，被認為是一種可以應用于任何領域、任何內容的教學方法。[1]PBL在幫助學生掌握基本概念以及培養高階思維能力方面比傳統教學更具成效。[2，3]

但是幫助教師實踐的相關指導多是基于國外環境，如何在這些研究成果之上，形成適應我國教育體制的PBL教學模式，為我們進一步研究提出了需求。本文以“化學反應中的質量關系”為教學載體，探討如何在初中化學課堂進行PBL教學設計與實踐。

二、教學設計

PBL并沒有固定的教學模式，教師可以根據所教授的學科體系、學習對象、學習內容等進行調整。[4]在問題導向的前提下，從問題設計、教學流程、學習形式和教學評估等環節考慮本節內容的教學設計。

1．問題設計

真實的、現實世界的、非結構化的問題是PBL實踐的核心。它將內容知識情境化，不僅觸發學習，而且承擔整個學習過程。問題應具有挑戰性和激勵性，能吸引學生的興趣，適應學生先驗知識，并為學生認知發展做準備。[5]根據問題結構化程度的差異，PBL教學中的問題可分為十種類型，設計類問題是高度非結構化和中、高等復雜程度的問題，不太適用于PBL。[6]但是，筆者經過幾次實踐發現，教師可以在初中化學課堂中，通過更加詳細的問題陳述，通過在一定范圍內限制學生自由度的基礎上，減小問題難度。總之，問題設計需要結合學習對象已有知識、經驗、能力以及教學目標審慎思考，在問題難度與學生能力之間找到平衡。

結合《義務教育化學課程標準》[7]中的要求，確定本節課主要內容：通過實驗和探究活動，引導學生從定量角度研究、提出化學反應的客觀規律——質量守恒定律，結合宏微視角認識和應用這一定律。在實現概念建構的同時，培養學生科學探究能力以及嚴謹求真的科學精神。學生在課前已認識到化學反應前后質量相等，但是對化學反應中質量變化的研究手段缺乏了解。他們不清楚應該選擇什么樣的反應體系、如何分析實驗現象獲得有關證據，以及如何基于證據得出結論。因此選擇“化學反應前后質量是否守恒？如何驗證你的猜想？”為本節課的核心問題。

2．教學流程

許多學者從不同教學領域和教學對象出發，提出不同教學流程，但也有其相似性。比如，首先都要經過提出與分析問題階段，再經過自主學習階段，最后評價學習成效。這與Lubienski所提出的實施步驟，包括“問題啟動、問題探索、問題總結”相吻合。[8]將上述流程與概念教學四個重要步驟——“創設情境”“運用科學方法建立科學概念”“闡述化學概念的本質”“應用化學概念”相結合，依據前文分析確定本節課主要教學環節，內容見表1。各環節中教師與學生的活動要點見表2。

3．學習形式

PBL是以學生為中心的自我導向學習。學生在小組中一起工作，分享他們的知識、經驗和想法。受限于學生自身經驗、教學內容、教學環境等因素的影響，這一過程很難脫離教師的介入。教師在其中的角色是通過討論推動學生學習，提供必要支持以促進和管理小組工作。在PBL中，教師的“支持”主要有兩個作用：一方面，教師可以引導學生完成復雜任務，從而有助于他們有效地解決問題；另一方面教師幫助學生專注于學習過程中容易忽視的部分。[9]前者與“最近發展區”相關，后者則是為了給學生提供進行深層分析或反思性工作的機會。教師應搭建合適的腳手架，以支持不同水平學生保持探究興趣和學習自主性。在教學設計前，教師可以通過了解學生在學習過程中應該解決的內容，預測學生會遇到什么困難，有意設計腳手架以滿足學生需要。除此之外，教師要及時響應課堂上學生的新需求，注意腳手架的動態生成。

腳手架策略一般指腳手架類型以及承載腳手架方式的組合。[10]筆者參考其他學者觀點確定本次實踐的四種腳手架類型及六種腳手架方式。[11-13]腳手架類型包括“動機腳手架——引起學習動機，確保學習的進行”“信息腳手架——提供更多信息，促進與問題的連接”“策略腳手架——協助學生思考下一步的行動”，以及“元認知腳手架——支持學生反思學習過程”。腳手架方式包括“反饋——向學生提供有關其表現的信息”“提示——提供線索或建議以幫助學生繼續學習”“指導——告訴學生該做什么事”“解釋——向學生提供更詳細的信息”“示范——進行演示或提供模型示范”“提問——向學生提出需要積極回答的問題”。

本研究將視學生與學習情境當下的需求，來決定腳手架支持提供的類型與方式。表3列出“化學反應中的質量關系”一課中部分腳手架策略示例。

4．教學評估原則

評估是教學中必不可少的部分，PBL不應只用標準化測驗評估概念的形成，更重要的是針對關鍵學習成果來評估，并找出高質量評價工具以檢驗學習歷程與結果。一些學者提出以下評估原則：（1）PBL應將促進自我反思作為主要評估工具；（2）每節課結束時進行自我和同伴評估；（3）必須衡量學生在實現PBL目標方面的進展。[14]在本節課中主要以實驗報告作為評估工具，用于考查學生的學習歷程和學習結果。

三、學生反饋

在實施PBL教學后，利用問卷了解學生對“PBL教學”的感受與意見及學生分組討論時的情況。主要考查學生在課堂討論中是否積極參與討論過程或完成小組任務、PBL課堂是否對學生有幫助、學生對該類型課堂的接受程度。將調查結果整理為表4。

從以上資料可以發現，學生能積極參與小組討論，絕大多數人覺得能運用自己的知識解決問題，提升對知識的理解；將它視為一種新的學習方式。小組討論的模式促進了同學之間的討論，能溝通同學間的感情。大部分學生能接受這種教學模式，并且表達了希望老師經常采用這種模式的意愿。問卷調查結果顯示，學生對于PBL課堂的評價大多數是積極正向的。

四、教學反思

PBL教學過程強調學生合作與主動學習，教師負責引導問題討論與探究過程。在教學中，需幫助學生樹立正確的學習觀念，給予合適的引導，培養其自主學習能力。對于初次接觸PBL的學生，他們尚無法用專業的角度來思考問題。因此教師在教學設計時應針對教學目標、教學對象及教學內容進行安排，提供必要的腳手架以支持學生學習。在問題啟動階段，帶領學生一起分析問題，并提供結構化思路，以便在后續學習時能有所依據。在問題探索階段，教師應隨時掌握學生的學習狀況，適時介入，提供必要支持。同時，面對學生較負面的學習行為時，教師可以通過言語互動來協助學生認識學習任務的意義與價值，并給予正向積極的回饋，幫助其建立學習信心，正確面對挫折。在問題總結階段，教師需提供學生表達交流的機會，注重自評與同學互評，并給予及時反饋。另外，整個教學中要注意學生反思能力與意識的培養，個體可以通過反思的歷程，發現自我想法中的問題所在，進而主動調整原先的想法。

參考文獻

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