PBL教學模式在物理實驗教學中的應用

高婧　韓海生

【摘要】PBL教學模式是以問題為導向的學習方式，旨在通過團隊合作和交流，引導學生自主學習并找到問題的答案（1）.本文通過綜述PBL教學模式在物理教學中的實踐經驗和研究成果，探討了PBL教學模式在物理實驗中的應用，以及對學生學習主動性和合作性的培養.在本文中，我們將以探究動摩擦因數的測量為例，促進學生對問題處理思維角度的轉換以及合作交流與學習主動性的發展.

【關鍵詞】實驗教學；PBL教學模式；合作與交流；問題導向

1 引言

物理核心素養是指學生經過物理學科的學習逐步形成的適應個人終身發展以及社會和時代發展的正確的價值觀、必備品格和關鍵能力，是學生在物理學習的過程中形成的帶有物理學科性質的品質.而PBL教學模式則通過引入真實世界的問題和情境，使學生能夠將物理知識應用于實際情境中，培養學生的實踐能力和問題解決能力，教師為學生提供真實的與日常生活貼合的問題情境，問題要由易到難，步步深入，讓學生自行討論、分析和解決，有助于培養學生形成科學思維，更好地應對各種問題和挑戰，同時也增強了學生的團隊意識和合作交流能力.

2 PBL教學模式的應用探析

2.1 引入真實問題，改進教學方式，激發學生好奇心

PBL教學模式以問題為核心，在教學過程中，教師將一個與課程內容相關的實際問題呈現給學生.這個問題應該是開放的，允許多種可能的解決方案，學生在解決問題的過程中，能夠感受到學習的實際意義，在面對問題時，會產生思考和探索的動機，從而更加主動地學習和探索知識，激發學生的學習興趣和主動性.除此之外，在PBL模式中，教師應全面掌控整個過程以促進學習活動的有效開展，教師是課堂的引導者而不是決策者，應發揮出學生的主體性和主動性.

例如 本次的作業要探究動摩擦因素的測量實驗，這是一個有趣且具有實際意義的實驗.教師將為我們播放冰壺比賽的視頻，并簡要介紹2022北京冬奧會的相關比賽.通過觀看視頻，學生能夠仔細觀察，并思考出其中的摩擦力知識，尤其是為什么需要提前刷冰面.尋找實驗方案的過程中，可以想到學過的初中物理知識.知道刷冰面可以改變冰面的粗糙程度，進而影響冰壺的摩擦力.于是，學生得出一個初步的探究方案：學生可以在實驗室里用不同的材料對冰面進行不同的處理，然后測量放在不同冰面上的物體在施加一定的力之后所產生的運動狀態.這樣就可以對不同情況下摩擦力的大小進行測量和比較.

更重要的是，這次實驗不僅可以提高學生的實驗技能和科學思維，更能激發起學生的興趣，以及學生的民族自豪感和自信心.作為未來的青年學子，我們應該積極關注和參與到科學實驗當中，用自己的聰明才智為祖國的科技發展做出貢獻.

2.2 深化探究問題，小組合作交流，培養科學思維

當遇到復雜的現實問題，僅靠單個人難以解決.為了增強同學們的合作能力，需改變思維方式，實踐小組合作.（2）? .因此，分組合作探究是PBL模式教學中不可或缺的部分.根據維果茨基的最近發展區理論，由于學生的知識基礎和能力等方面的差異，小組中會形成多個最近發展區（3），因此，學生可以從不同的角度和經驗中獲取新的見解和知識，總的來說，物理實驗小組討論可以提供一個互相學習和支持的環境，促進合作和團隊精神，提高學習效果，并幫助解決問題和困難.

例如 學生面對如何定量探究摩擦力大小的問題時，會思考探究摩擦力大小和壓力、接觸面粗糙程度之間的關系.在此階段，同學們需要在自己的小組中分享自己對問題的見解，這也是一個互相啟發，思維碰撞的重要階段；接下來小組根據討論的結果，依據本組的實驗方案，借助摩擦力實驗器，進行小組合作探究.

學生1：通過測量重物的重力，我們可以得知所受的壓力大小.為了改變壓力的大小，可以通過增加砝碼來進行.

學生2：實驗過程需要保持接觸面的粗糙程度穩定，以探究壓力和滑動摩擦力之間的關系.連接儀器，記錄數據并作圖以進行實驗.注意實驗時的細節，確保準確記錄數據.

教師要引導探究過程，實現師生合作，生生合作，師生共同探究，教師只有參與到學生的學習中去，成為學生的“學習伙伴”，才能更好的傳授知識.實現教學相長的共同發展，最終達到學習效果的最優化.

學生3：由實驗得出的圖表而知，壓力和摩擦力之間存在線性關系，即壓力增大時，摩擦力也會相應地增大.

學生4：這說明滑動摩擦力的大小跟壓力的大小成正比.

同學們，老師提醒你們換一個角度，繼續探究課題.別忘了抓緊時間，同時做好上臺的準備哦！

學生3：我們更換接觸面重新實驗，并記錄數據以制作圖表.

學生2：通過觀察圖像，我們可以發現，斜率越大，滑動摩擦力就越大.

教師應該在學生完成探究任務時，給予充分的肯定，也為學生數理結合的適時應用給予高度表揚，從而使得成就動機能動地與物理環境發生作用，從物理環境中獲得感知，通過思維加工活動使學生的認知結構發生改變，然后再給物理環境以反作用.在探究過程中，教師應當隨時關注每個小組的進展，以保證每個小組都能按時完成任務（4）；在學生分組探究的過程中，教師應該給予充足的思考和討論時間.學生需要時間來思考、辯駁和分析.同時，教師也要給學生更多的時間來完善和修正自己的結論，從而獲得更深入的理解.

2.3 回顧問題情境，學生成果展示，完成知識整合

在PBL教學模式的推動下，學生需要更加積極地探索和建構相關的物理學科知識結構，深入探究其本質和規律，而不是僅僅簡單背誦和記憶表面現象.通過實際研討、修正和再研討的過程，學生才能夠真正掌握物理學，并在今后的學習和工作中取得成功.因此，保持好奇心、積極思考和不斷探索各種知識來源至關重要.在所有小組完成實驗后，教師應該鼓勵自由探討的學術氛圍，隨機抽取組內成員進行成果匯報，并對其中蘊含的重點知識進行強調.不同小組的探究成果可能會有所不同，但教師應該欣賞不同聲音的存在，并鼓勵學生們思考和互相學習.通過這種方式，學生們能夠更加清晰地回憶起自己整個思考的過程，總結運用的方法和知識，在今后面對物理問題時保持靈活和敏銳.

學生1：滑動摩擦力的大小跟壓力的大小成正比.

學生2： 斜率的大小代表滑動摩擦力與壓力成正比例關系的常數大小.因此，從實驗結果來看，接觸面越粗糙，成比例的常數也越大.這說明了在實際生活中，當兩個接觸面越粗糙時，它們之間的相對運動會導致更大的滑動摩擦力.

教師點評學生的探究成果，并完善動摩擦因數實驗，達到知識整合的目的.

例如 動摩擦因數的測量可以依據滑動摩擦力公式，利用常用的實驗器材設計實驗進行測量，也可以利用牛頓運動定律和動能定理利用打點計時器、光電門、斜面等器材設計實驗進行測量.測定動摩擦因數實驗一般結合在“測量做直線運動物體的瞬時速度”，“探究加速度與物體受力、物體質量的關系”等實驗中考查.實驗的原理是：用打點計時器等裝置測出物體以勻速或變速運動的加速度，再借助牛頓第二定律計算動摩擦因數；或利用平衡條件、動能定理或能量守恒定律等方法來計算動摩擦因數.

2.4 檢驗實驗成果，提高應用能力，實現知行合一

PBL教學法相比于傳統教學法，更加看重知識獲取后的應用情況，該方法的教學效果常常根據學生能否解決現實問題來檢驗，在學生匯報實驗成果后，教師要引導學生利用實驗結論回答情境問題.將所學知識進行整合和內化，形成一套能夠靈活運用的知識體系.在實驗結束時，給學生布置開放性任務，再次對學習成果進行運用，加深學生對新知識的理解，提高應用能力.

例如 《摩擦力》是高中物理教學中考點較高的一節，在日常生活中有著不可替代的作用.在實驗結束后布置問題：分析在滑輪系統中，完成吊裝任務的工作原理，通過問題檢驗學生的學習成果，深化其對滑動摩擦力的理解.在組織學生從定義，特點，作用效果，表達形式及應用等對本節課的內容進行梳理，形成直觀清晰的認識.在對知識進行總結時，也要對學生的課堂表現進行總結，利用提前設計好的自評表組織學生進行自評，小組討論開展互評.

3 結論

PBL教學模式與傳統的教學模式相比，通過生活中的物理現象，提出一系列問題來探究物理問題，以此來激發學生的物理學習興趣.學生不僅掌握了實驗的內涵，而且加深了對實驗的理解，解決生活情境中的物理問題，加強學生對其的應用；以問題驅動進行教學，能培養學生解決問題的能力，幫助學生樹立自信；通過小組交流合作的方式來解決問題，營造愉快和諧的氛圍.學生作為課堂的主人，要積極參與課堂，發揚主體精神，通過自主學習，不斷培養自己的學習興趣，提高學習效果.同時，PBL教學模式對學生學習能力的提升有著顯著的影響.PBL不僅僅是知識的傳授，更是學生自主學習和解決問題的過程.在這個過程中，學生需要充分利用團隊合作和個人思考能力才能夠掌握知識和技能，并解決實際問題.然而，PBL也對教師的要求更高了.教師需要不斷提升自己的專業素質，充分發揮自己的主導作用，對學生進行及時的引導和提醒.對于課堂上積極性不高和學習能力較弱的學生，教師需要特別關注，并采取有效的措施幫助他們.例如，可以提供更多的實例和輔導材料來幫助他們掌握知識點.對于積極性較高的學生，教師也需要督促他們及時鞏固所學的概念.

參考文獻：

［1］杜翔云，鐘秉林，Anette Kolmos.以問題為基礎的學習理念及其啟示[J].中國高等教育，2008（02）：20-24.

［2］張婷焰.論高中物理教學中合作學習模式的效果[J].教育研究，2021，3（9）.

［3］李剛，侯恕，唐恩輝，最近發展區理論指導下的中學物理實驗追問式教學[J].物理教師，2015，36（07）：24-27+30.

［4］匡莉，吳廣國，鄒斌.基于分組討論式教學法的高中物理習題教學[J].教學與管理，2017（09）：116-118.

［5］馬曉霞.問題教學法在高中物理教學中的應用[J].考試周刊，2022（03）：119-122.

（通訊作者：韓海生）