教育信息化背景下PBL教學模式在高中物理中的運用

葉長盛

摘? 要：高中物理學習不僅知識范圍較廣，而且難度較大。在教育信息化的背景下，教師需要緊跟時代發(fā)展，依據(jù)新課程標準，在物理教學中由淺入深地幫助學生解決物理問題。基于PBL的教學模式，教師需要對問題進行分析和設計，通過創(chuàng)設問題情境，巧妙設疑；設置合理問題，鼓勵學生合作探究；對學生進行點撥、鞏固，讓學生通過問題升華知識；最后讓學生通過問題進行歸納總結、遷移運用，從而使學生掌握物理的相關知識和規(guī)律，提升物理學科的綜合素養(yǎng)。

關鍵詞：高中物理；PBL教學模式；教學策略；教育信息化

一、創(chuàng)設情境，巧妙設疑

基于問題的教學最重要的是教師要在課堂教學開始創(chuàng)設一個巧妙的問題情境，通過設置問題引導學生進行思考，從而激發(fā)學生的學習興趣。通過運用信息技術手段，教師可以創(chuàng)設出一個獨特、新穎的教學情境，在課堂開始的時候就吸引學生的注意力，讓學生跟隨多媒體的情境思索問題，自然而然進入學習狀態(tài)，這能夠為學生的學習打下堅實基礎，也能為學生后續(xù)的探究性學習提供幫助。

教師利用信息技術創(chuàng)設情境，能夠讓學生根據(jù)提出的問題層層深入。具體而言，在巧妙設疑中，一般包括：教師通過創(chuàng)設實際問題、拋出問題，引導學生討論、觀摩物理實驗，從而引入新課。針對不同的教學內(nèi)容，課堂教學的導入環(huán)節(jié)也要靈活，教師要結合學生實際的認知水平，通過獨特、新穎的方式引導學生思考問題，從而激發(fā)學生對高中物理課學習的興趣和積極性。在問題導學教學模式中，教師的作用是引導學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，同時也要注意培養(yǎng)學生的自主學習能力。因此，開場白的設置要注重學生的參與和互動，讓學生感受到自己是學習的主人，從而激發(fā)他們學習的興趣和主動性。

例如，高中物理學中的《萬有引力定律》教學，教師可以創(chuàng)設如下引導性問題，讓學生緊跟教師的思維進行層層思考：

問題1：“根據(jù)地理所學，我們知道，太陽系的行星都是圍繞著太陽這顆恒星運動的，那么為什么它們會圍繞太陽做橢圓形的圓周運動，而不是飛離太陽系呢？”

學生：“太陽具有巨大的引力，能夠吸引周圍的行星圍繞它運動，這個引力為行星提供了一個做橢圓圓周運動的向心力；這個吸引力不僅與它們之間的距離有關系，還與它們的質(zhì)量大小有關系。”

問題2：“太陽和行星之間萬有引力的大小如何推導呢？”

學生：“根據(jù)之前所學習的牛頓運動定律，包括牛頓第二定律和第三定律，以及開普勒第一定律和第二定律，可以推導出太陽對行星的萬有引力的計算公式：F=。”

問題3：“那么繼續(xù)思考，為什么地球表面的物體總是向著地球的方向運動，而不是遠離地球呢？”

教師可以利用信息技術創(chuàng)設牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力的過程，讓學生更加形象、直觀地感受到萬有引力的探究，以此引導學生推導出萬有引力定律的計算公式。教師可以引導學生通過各種方式，如閱讀、演示、討論等了解牛頓是如何通過觀察、實驗和理論推導出萬有引力定律的。這個過程可以讓學生了解科學家的知識探究過程，體驗科學發(fā)現(xiàn)的艱辛和樂趣，培養(yǎng)學生的科學思維能力和科學素養(yǎng)。

二、設置問題，探究合作

問題驅(qū)動下的高中物理教學，問題設計非常關鍵。一個好的問題不僅可以激發(fā)學生的學習興趣和動力，還可以幫助學生更好地理解和掌握物理知識。為了設計出有效的物理問題，教師需要緊扣教學內(nèi)容。在設計問題時，教師首先要確保問題與當前教學內(nèi)容的密切聯(lián)系，問題能夠涵蓋教學的重點和難點，以幫助學生掌握課程的核心內(nèi)容。為了激發(fā)學生的興趣和參與度，教師需要設計出有趣、具有挑戰(zhàn)性的問題，這樣的問題可以引發(fā)學生的好奇心，促使他們積極思考和討論。教師還要考慮問題的難度，難度要適合學生的能力水平。過于簡單的問題無法引發(fā)學生的思考，而過于復雜的問題可能會讓學生感到困惑和沮喪，只有合適的難度問題可以讓學生感到挑戰(zhàn)性，也能讓他們在解決問題后獲得成就感。同時問題設計要具有開放性，能夠引發(fā)學生的多角度思考，這樣的問題可以促使學生進行深入討論，拓寬他們的思維視野。并且在解決問題的過程中，學生能夠進行合作交流，并通過小組成員的共同努力，互相學習、互相幫助，實現(xiàn)共同進步。

同樣以《萬有引力定律》為例。“假設一個質(zhì)量為m的物體，放在月球上的萬有引力為F1，放在地球表面受到的地球重力為F2，那么放在月球的引力F1與放在地球的引力F2的比是多少？在月球的重力加速度a是地球表面重力加速度g的多少分之一？”

第一問的解法相對簡單，根據(jù)萬有引力定律可以得出，受到地球引力的F1=；物體在地球表面的引力F2=，因此==。第二問主要根據(jù)牛頓第二定律F=ma，物體所在月球軌道處的加速度a=，物體在地面的重力加速度g=，由此可知==。

再如，“已知月球圍繞地球的周期是T=27.3天，g=9.8m/s2，另已知月球的軌道半徑是地球半徑的60倍，求月球的重力加速度與地球重力加速度的比。”教師引導學生根據(jù)上述例題進行計算：

這兩道題都是學生自行探究，由學生分組合作完成的。經(jīng)過討論，學生總結出：根據(jù)萬有引力定律，能夠計算出地球與地球表面物體之間的萬有引力，計算出月球與地球之間的萬有引力；根據(jù)上述的計算過程和結果，可以得出：月球重力加速度與地球重力加速度的比與距離的二次方成反比，與它們的質(zhì)量的乘積成正比。

三、點撥鞏固，類比升華

教師通過類比已學知識來教授新知識，這種方法在很多學科中都有應用，尤其是在物理這種需要抽象思維的學科中更為常見。如果能將新知識和已學知識進行類比，那么學生可以更容易地理解和掌握新知識。在具體的教學策略上，教師可以以高中物理中的《電勢和電勢能》教學為例。如果教師還是沿用傳統(tǒng)的教學模式，生搬硬套公式講解知識，學生可能會聽不懂，甚至會厭惡物理。因此，教師可以通過類比已學的知識引導學生理解新知識，這種方式能夠讓本身就很抽象的電磁學知識更容易被學生接受和理解。類比學習是一種有效的教學方法，它可以引導學生將新知識和已學知識進行比較和聯(lián)系，幫助他們更好地理解和掌握新知識。同時這種教學方法也可以提高學生的學習興趣和積極性，使他們更加主動地參與到學習中。

如圖1所示，電荷q在電場中從A點移動到B點，已知電場是均勻強度電場，根據(jù)甲、乙、丙不同的運動情況，分別計算電荷q做的功。

在這道題中，教師可以引導學生回憶之前所學的重力做功與重力勢能的關系，學生都知道，重力做功與物體的運動路徑?jīng)]有關系，只與物體始末位置的高度的差有關系。對同一個物體而言，無論是做自由落體運動，還是做平拋運動，其運動路徑不同，但高度差相同，那么重力做功就相同。由于重力作用的這個特點，因此物理學中將重力稱為保守力。根據(jù)保守力的特點可以知道，重力做的功等于重力勢能的減少量，這也是重力這種保守力所特有的。重力做功越多，重力勢能減少量越多，重力勢能越小；反之重力做功越少，重力勢能減少量越少，重力勢能就比較大。

根據(jù)類比方法，檢驗電荷q不同的路徑從A到B。先看圖1中的甲，電荷q沿著直線從A到B，靜電力F=qE，位移AB與力F形成的夾角為θ，所以電荷q在靜電力下做功為W1=F·cosθAB=qE·AB。圖1中，電荷q沿著折線運動，從A到M再到B，那么電荷q在AM段的做功為W2=qE·AB。圖1中，電荷q還可以沿著曲線運動，從A到N再到B，因為q的移動方向為平行電場線，則電場力做功，q移動方向垂直于電場線，電場力不做功；平行電場線的位移之和等于AB，所以沿著曲線移動到B點，電荷q做功為W3=qE·AB。由此可以得出，在云強電場中，電荷q無論如何移動，電場力做功都是不變的，因此電場力做功與電荷所在的起始位置和終點位置有關，與運動路徑無關。

因為電場力做功與重力做功的特點一樣，那么同樣類比下，電勢能和電場力做功又有什么關系呢？根據(jù)電勢能EPA=WA∞，電場力和電勢能的關系為WAB=EPA-EPB，當W電>0，EP減少；當W電<0，EP增加。教師通過類比方法，可以讓學生掌握電勢能，學生聽得懂、易于接受，因此對抽象內(nèi)容就更能形象地掌握了。由此教師引入新的物理量，將電勢能與電荷的比值稱為電勢，即φ=。同樣，類比于重力勢能，在同一個高度下不同物體的重力勢能是不同的，可以得出，在同一個電勢的位置，不同電荷的電勢能也是不相同的，所以，電勢能還可以表示成：EP=qφ。

四、歸納總結，遷移反饋

教師生動地引導問題可以幫助學生更好地理解和應用物理知識。通過解決實際問題，學生可以更好地理解物理知識的本質(zhì)和應用價值，從而提高他們的應用能力。在小組合作學習后，教師可以通過展示問題的方式引導學生進入新一輪的小組合作，通過不斷質(zhì)疑和探究討論，學生可以加深對物理知識的理解，提高應用能力。在物理教學中，教師也應該注重學生的自我感悟和歸納總結。學生通過自我感悟和對物理概念、規(guī)律的深刻理解，可以形成自己的學習方法和解題思維。而歸納總結則可以幫助學生提高對知識的認識水平。

高中階段的“電流、電阻”教學與生活息息相關。教師將物理知識與生活實踐緊密結合，可以讓學生更好地理解物理原理和概念，并感受到物理知識在生活中的實際應用。通過解決這些問題，學生可以更好地理解物理知識，感受到物理知識在生活中的實際應用，從而達到更好的教學效果。

首先，教師要求學生進行思考，形成持續(xù)電流的條件是什么。學生都知道，形成持續(xù)電流要滿足兩個條件，一個是有電壓，一個是有自由電荷，缺一不可。同時學生需要思考，計算電流的公式都有哪些。學生總結出：1. 值定義式：I=；2. 電流決定式：I=；3. 電流微觀表達式：I=nsqv。然后，教師給出實際應用題目，讓學生進行遷移運用。例如，在相距40km的A、B兩地架兩條輸電線，電阻共為800Ω，如果在A、B間的某處發(fā)生短路，這時接在A處的電壓表示數(shù)為10V，電流表的示數(shù)為40mA，求發(fā)生短路處距A處有多遠？要想解決這道問題，可以先簡易地畫出電路圖，如圖2所示。

根據(jù)題意可知，AB兩地相距l(xiāng)=40km，U=10V，I=40mA=40×10-3A，R=800Ω。假設發(fā)生短路的地點距離A地有xm遠，A到短路距離的電阻為Rx，根據(jù)歐姆定律，I=，Rx===250Ω，根據(jù)電阻定律，可知Rx=ρ ，那么AB兩地距離的電阻Rx=ρ，=，由此可以解得x=，l=×40=12.5km。

教師和學生進行互動，通過引導學生自行歸納總結出本節(jié)所學的物理知識點、學習技巧和解題思維方法，從而幫助學生將零散的知識點整合成一個系統(tǒng)的知識體系，加深了學生對物理概念和規(guī)律的理解。同時教師拋出實際生活中的問題，讓學生將所學的知識、原理等進行遷移運用。應用所學知識解決實際問題，可以培養(yǎng)學生的應用能力和創(chuàng)新能力，讓他們感受到物理知識的實際應用價值。

參考文獻：

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（責任編輯：鄒宇銘）