基于PBL教學法的課堂教學改革嘗試*
——以“牛頓引力定律的失效”為例

王 俊

(云南大學物理與天文學院 云南 昆明 650091)

1 引言

關于本科教育質量的話題,自20世紀末本科生開始擴招以來就不絕于耳.通過“211工程”“985工程”和“優勢學科創新平臺”等舉措的實施,我國高等教育的整體水平得到了提升.隨著辦學實力和科研水平的進一步提升,我國高等教育卻出現了“教學邊緣化”的現象.高校教師不再愿意把時間和精力“浪費”在教學工作方面,轉而“全身心”地投入到科研工作中.由此引發了本科教育質量的下滑.“平時度假,期末趕考”成為本科生的學習常態.以至于坊間出現“現在的本科生還不如原來的高中生”的傳言.

2018年6月,時任教育部部長的陳寶生在新時代全國高等學校本科教育工作會議上表示:“‘玩命的中學、快樂的大學’這一現象必須扭轉”[1].為加快振興本科教育,充分認識本科教育在人才培養中的核心地位、在教育教學中的基礎地位、在新時代教育發展中的前沿地位,2018年8月,教育部專門印發了《關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》(教高函〔2018〕8號),提出“各高校要全面梳理各門課程的教學內容,淘汰‘水課’、打造‘金課’,合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度,切實提高課程教學質量”[2].

課堂是課程教學的主戰場,課堂教學的效果對課程教學質量具有直接的影響,而課堂教學效果的關鍵在于教學方法的選擇.長期以來,在本科課堂教學中,教學方法的通用模式是講授,即教師占據課堂教學的主導地位,學生只能被動地接受教師講授的知識.由于忽視學生在課堂教學中的主體地位,加上教師教學方法的單一化、機械化,造成本科生課堂學習的積極性普遍不佳.課堂教學的效果也就可想而知.“金課”基本內涵中的創新性要求教學形式要體現先進性和互動性,將學生由被動接受轉變為主動學習,在課堂上能夠與教師和同學進行良性互動,通過探究發現學習結果[2].

為打造“金課”,并踐行以學生為中心的教育理念,筆者在本科課程“物理宇宙學”的課堂教學中引入PBL(problem based learning)教學法,以此引導學生轉變學習方式,增強學生學習的獲得感,達成課程教學質量的提升.

2 課堂教學改革嘗試

2.1 PBL教學法

Problem based learning(PBL)教學法是以學生為中心,以問題為導向的教學方法.教師通過問題的設置引導學生進行自主探究,并在自主探究的過程中獲取知識,以此培養學生自主學習的能力.顯然,PBL教學法要求課堂教學的主體是學生.PBL教學法最早出現在20世紀60年代的醫學教育中.當時,加拿大麥克馬斯特大學的教師們發現,傳統教學并未教會學生如何運用基礎醫學知識解決臨床問題[3].通過PBL教學法的引入,問題得到了解決.時至今日,PBL教學法已在各級各類學校教育中得到了廣泛的應用.

在課堂教學中,PBL教學法常以小組討論的形式來實施.教師組織學生圍繞某個具體問題開展小組討論,引導學生在查閱資料、交流討論和探究思辨等經歷和體驗中獲取知識.與傳統講授教學法不同,PBL教學法使學生能夠深度參與到課堂的教學活動中,激發學生課堂學習的積極性,促使學生從知識的被動接收者轉變為知識的主動獲取者.PBL教學法有利于給學生帶來全新的課堂體驗.

2.2 改革嘗試

下面以本科課程“物理宇宙學”中的教學節段“牛頓引力定律的失效”為例,介紹PBL教學法在課堂教學中的改革嘗試.本教學節段含有兩個教學環節,每個教學環節各設置兩個問題.在復習導入環節中,設置的問題如下.

問題1:牛頓的萬有引力定律的內容是什么?它的適用范圍如何?

問題2:牛頓萬有引力定律的意義何在?

在新課教學環節中,設置的兩個問題如下.

問題3:牛頓萬有引力定律在宇觀尺度上是否適用?

問題4:牛頓萬有引力定律失效的原因是什么?

4個問題均采用分組討論的模式進行教學.前兩個問題的教學時間分配相對較短,后兩個的相對較長.

對于問題1和2,分別組織學生進行5 min的小組討論,通過組內合作探究的方式形成答案.然后,每組隨機抽點一名學生作為代表介紹本組對相關問題討論的結果.對于同一問題不同小組給出的不同答案,引導學生通過生生互評達成共識.復習導入環節的目的是讓學生在以問題為基礎的討論中對牛頓萬有引力定律的基本內容建立起清晰的認知.

對于問題3和4,在學生進行分組討論的過程中,教師輪流到各組進行引導,重點關注學生對問題討論的方向性,同時協調爭議,確保每個學生都有效地參與到小組討論中.討論結束后,每組隨機抽點一名學生作為代表展示本組討論的結果.新課教學環節的教學目標是讓學生在討論的過程中由表及里地認識牛頓萬有引力定律在宇觀尺度上失效的原因.

由于問題3涉及的內容是本教學節段的重點內容,在小組討論結果展示完畢后,需要進一步分別從定性和定量兩個方面引導學生對問題3進行剖析.最后,結合兩方面的分析引導學生得出結論:牛頓的萬有引力定律在宇觀尺度上不適用.在定性討論中,宇宙學原理和哈勃定律是引導的關鍵點.在定量討論中,提示學生注意牛頓的無限宇宙觀,以及由此導致的Seelinger佯謬.

問題4涉及的內容是本教學節段的難點.在分組討論中,重點引導學生從背景時空的角度入手來分析、討論和尋找牛頓萬有引力定律在宇觀尺度上失效的原因.

3 效果與分析

在課堂教學中引入PBL教學法后,最顯著的變化是學生“動”了起來.這讓課堂教學的氛圍比以往活躍不少.無論是自愿還是被迫,選課學生都要參與分組討論.在討論過程中,學生不僅要動腦,還要動口,有時還需要動手(推演、作圖).在這樣的課堂氛圍中學習,學生能夠保持較高的學習積極性.另外,討論過程中思想火花的碰撞,使學生發現問題和解決問題的能力得到提升.特別是部分學生在討論過程中,能從他人分享的信息中快速捕獲要點,進而迅速找到問題解決的關鍵和突破口.相較于講授教學法,學生的課堂獲得感更強,課堂學習效率更高.分組討論結束后,學生還要再次動口,以此展示小組討論的結果.這不僅使學生鍛煉了膽量,而且還鍛煉了口頭表達能力.

在合作與分享的過程中,學生之間存在分歧是在所難免的.如何通過求同存異實現合作共贏是學生們面臨的共同問題.這對教師協調應變的能力提出了更高的要求.在達成共識的過程中,師生雙方的綜合能力都得到了提升.

雖然PBL教學法對課堂教學效果的改善有著積極的作用,但它并非萬能的良方.筆者在課堂討論環節,也曾遇到過生生互動冷場,或只有個別學生活躍,而師生互動則存在學生明知不答,避重就輕,不敢質疑等場景.生生之間以及師生之間的互動不暢導致課堂討論的效果大打折扣,甚至失效.這對課堂教學效果的提升不僅沒有起到促進作用,反而誤傷了學生課堂學習的積極性.導致上述情況出現的主要原因,筆者認為可以歸結為如下幾個方面.

第一,傳統“滿堂灌”的教學方法對學生的學習習慣影響較深.在高等教育階段的課堂教學中,講授教學法是學生接觸到的主要,甚至是唯一的教學方法.在講授教學法的課堂教學中,教師只管講,學生只管聽,兩者之間基本沒有互動.月積年累,學生已經被成功地塑造成為課堂教學活動中的聽眾,而課堂就是聽講的場所.在學生毫無準備的情況下,突然改變教學方法,強行將臺下的聽眾變成臺上的演員,結果是可想而知的.

第二,以學業成績論成敗的單一評價導向導致生生之間的合作難見實效.考考考,老師的法寶;分分分,學生的命根.這在當下依然有效.學業成績與學生的切身利益息息相關.例如,在獎學金的評定、保研資格的確定以及各種榮譽的評審中,學業成績均起著決定性的作用.在生生之間的合作中,學生既期望獲得好成績,以此保持學業成績方面的優勢,同時又擔憂個人的意愿會成為合作成績不理想的“原因”,于是往往采取保守姿態,不求立功,但保無過.在這樣的局面下,生生合作自然難見實效.

第三,思維模式的差異.由于學生之間成長環境的不同,造成學生個體之間在認知水平方面表現出差異,進而影響個體思考問題的方式.因此,在課堂討論中,對同一個問題的回答,會出現“百花齊放”的場景.另外,師生之間由于生活的時代背景不同,造成兩者之間思維模式存在代溝.因此,在課堂討論中,教師有時會踩不到學生的“點”,造成兩者失聯.教師精心設計的問題,學生毫無體感,造成有問無答的尷尬局面.師生之間和生生之間思維模式的差異,對教師引導課堂討論的能力提出了挑戰.

此外,由于每學期選課學生的人數不同,導致分組問題的出現.分組過少,學生個體的參與度顯著降低.分組過多,在相對有限的時間內,教師很難實現引導的全覆蓋.在選課人數較多的學期,這是一個比較突出的矛盾.

4 結束語

教與學是相互的,恰當地選取教學方法對課堂教學的效果和質量將會產生直接的影響.PBL教學法的使用雖然對學生課堂角色的轉變、課堂學習積極性的提升有一定的促進作用,但它不是萬能的.如何對課堂討論中的學生進行有效引導,是達成學生自主釋疑目標的關鍵.這既是對教師引導能力的挑戰,也是PBL教學法的核心關鍵.為此,在課堂教學中必需以學生為主體,積極主動探索符合學生身心規律的引導策略,并在實踐中不斷改進、完善,循序漸進地讓學生逐步轉變固有的學習習慣,適應新的教學方法,努力營造使學生敢問、敢答、敢質疑的課堂氛圍,同時給予學生更多的鼓勵,以此達成預期的教學效果.同時,應該避免教學方法從“滿堂灌”走向“滿堂問”的情況.不能為了提問而提問.討論該有就有,莫要強求.實事求是地設置問題,積極合理地引導學生才能發揮出PBL教學法的最大效益.

冰凍三尺非一日之寒,課堂教學的改革是一個長期的過程,不是一朝一夕就能夠完成的.PBL教學法僅為課堂教學改革的一條途徑.如何更好地培養學生自主學習的能力,促進本科教育質量的提升,我們還需要進行更多的探索與嘗試.