基于問題的學習模式在物理教學中的應用
——以《空氣的“力量”》為例

韓 萍

（海口市秀峰實驗學校 海南海口 570100）

當前，我國基礎教育面臨著以下困境：教學方法單一、學生機械地背誦知識點、沒有足夠的時間思考和提問、沒有自主學習的意識、對物理學習的興趣較低[1]。為了解決這些問題，我國于2001年開始實施新的課程改革，強調教育應回歸現實生活，承擔傳播生活經驗的責任；提倡積極探索的學習方法，使學生明確學習的意義所在[2]。而采用新的適用于學生發展需要的教學模式，不受以往傳統模式的約束，這成為21世紀新時代課程改革需要重點解決的問題。

“基于問題的學習”（Problem-Based Learning，簡稱“PBL”），是一種圍繞真實的世界、把學生作為主體的教學模式[3]，這一模式由美國的內科醫生Howard Barrows在麥可馬斯特大學（McMaster University）于1969年開創[4]。該教學模式看重學生對現實復雜的問題進行自主學習，以此來提高學生較的學習品質。與此同時，真實的問題使學生進一步增加學習物理的興致[5]。這對解決基礎教育的困境提供了幫助。因此，本課題對基于問題學習模式設計進行了探討。

一、基于問題學習在中學物理課堂改革中的應用

1.基于問題的學習模式課堂教學流程

該模式勇于探索新的教學過程，教師可根據提前設置好的情境提出一些問題，緊接著學生們共同收集能解決問題的相關素材，感悟內化問題來進行學習。參考現有文獻，提出基于問題學習的教學流程，如圖1所示。

（1）創設情境，產生問題

結合情境學習知識的理論提出，知識之所以能夠長久發展，歸根于與知識密切相關的情境及活動，學習知識與創設的情境緊密相連，學習只有在真實場景中，才是真正有意義的[6]。這樣才能讓學習者運用所學知識，像專家一樣去思考和實踐。

圖1 基于問題的學習模式流程圖

在課堂開始時，為了讓學生對“物理源于生活”有更深入的理解，教師可以從以下方面選擇特定的問題情境：

①科學前沿中的物理知識

在物理教學中，教師可以根據實際情況酌情增加關于較前沿的一些物理知識，以此來提升學生學習興趣，同時也開闊了學生的眼界。比如，在開始學習聲學前，教師先講解與聲學相關的海洋聲學的知識，鼓勵學生們思考聲音是如何反射的，以及聲音的速度是如何變化等相關問題，并盡自己的努力找出問題解決的措施。

②日常生活中的物理知識

物理在日常生活中隨處可見。教師應該積極引導學生發現生活中常見的物理現象，找出生活中的物理問題。例如，問學生為什么在使用電器時時常跳閘，后果如何，怎么解決等，并逐步指導學生在該過程中獲取知識。

③教科書中的物理知識

教師可結合某個概念，把教科書中關于該概念的某單元開頭或結尾的問題融入到教學情景中。例如，阿基米德利用一個支點“撬”地球的小故事，能夠激發學生學習的興趣。

（2）根據情境，分析問題

教師需要引導學生根據情境分析問題。首先，鼓勵學生提出解決問題的方案，倡導學生發散思維，表達自己的意見，營造開放的課堂氛圍。其次，幫助學生激活現有知識并建立聯系。在學生整理出已知知識之后，老師將指導學生將問題轉換為可探究的學習議題，也就是將情境中的問題細化為很多小問題，在解決小問題的過程中，新的小問題將繼續產生，直至問題達到解決為止。該過程將學生分成各個學習小組，小組根據學習議題確定行動計劃。為了給小組其他成員提供有意義的信息及詳細的解決方案，小組成員需要在課后進行獨立學習，包括：搜索信息、篩選信息、以及對信息進行分析。

（3）科學探究，解決問題

蘇霍姆林斯基說過：“人的內心渴望成為一個發現者和探索者，而對兒童而言更為強烈”[7]。為了能夠讓學生有動力探索科學知識，我們要盡最大努力給學生營造科學探究的環境。不僅如此，《物理課程標準》也指出，經歷基本的科學探究活動是我們學習物理的重要途徑，而物理實驗是人類認識世界的重要活動，也是科學探究的基礎。

在解決問題的階段，為了提高學生探究科學的能力及素養，教師應以實驗為載體，讓學生體會科學探究的過程，鼓勵學生大膽猜測，加強實驗的設計、加強實驗操作、組織學生進行交流與討論。其科學探究過程如下：

①生成新假設

課堂上個人將自己搜集到的有價值的信息與小組成員分享和討論，得出小組的研究成果，小組將其研究成果在班級中進行展示。

在學生匯報的過程中，學生會得到新的信息，從而獲得啟發，生成新的疑問，從而形成新的假設。新形成的假設可能經過探究是行得通的，也可能是行不通的，無論結果如何，都提升了學生的分析思維能力。

②設計實驗

在學生設計實驗之前，教師需要對學生進行引導，提問元認知問題，使學生的思維更加嚴謹，實驗方案更加有效。

每個小組根據自己選擇的課題進行實驗設計，并把步驟投影到班級里進行完善，設計實驗數據記錄表并進行交流，最后進行實驗的探究。

③進行實驗，收集證據

學生分組進行實驗，在學生做實驗的過程中，教師要在各組之間進行巡邏，組織學生有序進行實驗，同時對于學生不正確的實驗操作進行指導。

④得出結論，展示成果

學生根據實驗數據得出實驗結論，并上臺展示其實驗數據與成果。在展示過程中，學生要展示的內容不僅包括成果，還應包括小組成員間是如何開展協作的。

（4）評價反思，感悟問題

杜威認為，反省思維是指對事物的存在和發展的反思。反思是最精髓的一種思維，也是思維的最高等級。不斷反思有助于提高思維能力[8]。

在感悟問題時，教師可引導學生全面評估自己。自我評估的內容包含：學習的態度、各方面能力的提升、知識獲得的程度和作品的評估。評估的目的不僅是評價學生的學習成果，更重要的是獲取反饋的信息，以此幫助學生對學習行為進行監控跟調整，使學生達成學習的目標。

2.基于問題的學習模式課堂教學設計案例

《空氣的“力量”》選自初中物理滬科版八年級下冊第八章第三節，在學習本節課內容之前，學生已經學習了固體壓強、液體壓強等知識。

在本節課的教學中，教師創設“沒有風擋玻璃的四川航空3U8633的飛行”的情境，提出“分析副駕駛被吸出艙外的原因”的問題，讓學生在解決問題的過程中獲取知識。具體教學設計如表1所示。

本課程的核心問題是大氣壓強相關內容。初始研究問題是：結合事件發生時的環境，對玻璃破裂后副駕駛“吸”出艙外的現象進行解釋。學生們的自主學習專注于飛機飛行高度、速度、機艙溫度和機艙內失壓等環境問題。當教師在整合學生自主學習所搜集的信息并組織學生討論失壓對機組人員的影響時，學生需要解決大氣壓強的問題，教師借此機會詢問學生：什么是大氣壓強？如何證明大氣壓強的存在？于是，我們試圖解決的問題上升為“理解大氣壓強是什么”的問題。

在了解大氣壓強的存在之后，學生會進一步思考：副駕駛“吸”出去是因為機艙內外大氣壓強的大小不一樣嗎？大氣壓強到底有多大？于是，需要解決的問題便上升為大氣壓強大小的問題，為了解決這個問題，需要用多媒體演示托里拆利實驗，通過觀察與思考，理解大氣壓強的測量與標準大小的計算。并鼓勵學生討論：機艙內外大氣壓強為什么不一樣？飛機上升艙內為什么要加壓？如此，學生關注的焦點便轉變為大氣壓與高度的關系的問題。

表1 《空氣的“力量”》教學設計

經過前面問題的分析和解決，學生可得知，副駕駛“吸”出艙外的原因是機艙內外存在壓力差，此時，有的學生會進一步深究存在的壓力差的大小，即風擋玻璃所承受的壓力，為了解決這個問題，需要學生搜集一定的信息，自主得出風擋玻璃所承受的壓力。在問題的最后，教師再鼓勵學生思考：此時應對機艙氣壓下降的有效方法？如此，在解決問題——提出問題的循環往復中，問題的學習研究得以越來越深入。師生就這樣以問題為媒介不斷思考，不斷培養和發展我們的問題意識、研究能力，基于問題的學習也就這樣不斷生成、發展和豐富。

結語

筆者通過研究發現，在走出傳統的講授式教學模式，用基于問題學習的模式進行教學，引導學生獨立探索和解決問題的過程中，學生通常處于積極思考的狀態，大膽猜測、分析和與他人合作，從而得出結論。在這種親身實踐中獲得的知識可以使他們真正感覺到物理源于生活，并被應用到生活中，進而激發他們學習物理的興趣。這樣，學生不僅可以在這種教學模式中獲得靈活的知識，而且可以培養學習興趣，這符合學生的心理認知特點。

但同時也發現，一些學生對該模式不適應，存在“水土不服”的現象。因此，教師有必要不斷加強理念更新，運用多種教學方式來靈活設計課程，使學生逐漸適應，達到全面提高教學質量和學生能力的目的。