PBL教學模式下初中物理“壓強”單元教學設計研究

摘 要：PBL（問題導向學習）教學模式強調通過引導學生主動探索、研究，將理論知識與實際問題相結合，有效提升學生的學習興趣和自主學習能力.在單元教學設計中，教師根據PBL教學理念，精心構建以問題為中心的學習情境，引導學生通過小組合作、信息搜集、實驗操作等方式，深入探討物理現象與規(guī)律，使學生能夠在解決具體問題的過程中，深化對物理知識的理解和應用.基于此，筆者通過文獻分析法與案例分析法，旨在加深學生對物理知識的掌握，從而培養(yǎng)學生終身學習和科學探究的能力.

關鍵詞：PBL教學；初中物理；壓強；單元設計

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2024）32-0075-04

收稿日期：2024-08-15

作者簡介：吳璘（1985.12—），女，江蘇省如皋人，本科，中學一級教師，從事中學物理教學研究.

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《新課標》）提出，在教學活動中以問題為線索，讓學生在問題情境中探索和發(fā)現知識，掌握技能，發(fā)展創(chuàng)新思維.教師要有意識地創(chuàng)設問題情境，引導學生發(fā)現問題、提出問題，促進學生主動學習，不斷增強學生運用物理知識解決實際問題的意識和能力^[1].PBL教學模式通過設置實際問題情境，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生主動探索、合作交流，以問題的發(fā)現和解決為核心，有效促進學生綜合素質的提升.在初中物理單元設計中，PBL模式的引入不僅改變傳統(tǒng)教學的師生角色，更重要的是促使學生從被動接受知識轉變?yōu)橹鲃犹骄繉W習，從而深化對物理概念和規(guī)律的理解.基于此，通過以學生為中心的教學模式，初中物理教學能夠更好地滿足個體學習差異，實現教學內容與學生實際需求的有效對接，為學生的終身學習和適應未來社會提供有力支持.

1 基于PBL教學的初中物理教學原則

PBL教學著重于構建以學生為中心的學習環(huán)境，激發(fā)學生的學習興趣和探究潛能，培養(yǎng)解決問題的能力.在PBL教學下的初中物理教學中，必須密切圍繞系統(tǒng)性原則、情境生活化原則以及問題導向性原則這三大核心進行.系統(tǒng)性原則要求教師在整個教學設計過程中，確保各個教學環(huán)節(jié)不僅相互獨立、完整，同時緊密相連，形成互補互助的學習體系^[2].這種設計不僅涉及知識點的系統(tǒng)安排，更重要的是要在學習活動中體現出物理學科的邏輯結構和概念體系，使學生能夠在探究過程中理解物理學的基本方法和思想，實現從具體現象到抽象概念的轉化，從而在解決問題的過程中形成系統(tǒng)的知識結構.情境生活化原則要求教師深入挖掘物理與日常生活的聯(lián)系，創(chuàng)設貼近學生生活經驗的學習情境，使學生在解決與生活緊密相關的物理問題中找到學習的樂趣，增加學生的參與度和學習動機.該原則的關鍵在于如何巧妙地將抽象的物理概念和規(guī)律通過具體、生動的情境呈現給學生，使學生在日常生活中觀察、思考，進而應用所學知識解決問題，實現學以致用.問題導向性原則貫穿PBL教學模式的全過程，要求教學活動必須圍繞核心問題展開.問題的設計既能激發(fā)學生的興趣，又能挑戰(zhàn)學生的思維，促使學生主動尋找解決方案.教師需要精心設計與學生知識水平相匹配的問題，使學生在探索答案的過程中，深入理解物理概念和規(guī)律，發(fā)展科學探究能力.通過以問題為核心的學習方式，學生能夠在實踐中學會如何應用物理知識解決實際問題，提高解決問題的能力和創(chuàng)新意識^[3].

2 基于PBL教學的初中物理“壓強”單元教學設計

2.1 單元教學任務分析

2.1.1 單元內容分析

本單元教學內容選自上海教育出版社出版的九年級物理第一學期（試用本）第六章《壓力與壓強》，主要內容有壓強、液體內部的壓強、液體對壓強的傳遞和大氣壓強.在本單元中，壓強是核心概念，不僅整合了先前學習的質量、密度等概念，也是理解液體壓強、大氣壓強以及后續(xù)學習浮力的關鍵，起著承上啟下的重要作用.單元內容的結構如圖1所示.

壓強知識與人類生活密切相關，如利用增大和減小壓強方法的各種工具，深潛器、連通器，血壓計等.U形管水銀血壓計的使用包含本單元各部分知識，解釋其工作原理可以激發(fā)學生的探究欲望，體現對知識的理解深度，建構壓強的知識體系，提升綜合運用壓強知識的能力.

2.1.2 單元學習價值分析

單元內容與核心素養(yǎng)如表1所示.

學生能自主提出解決本質問題需學習的知識，自發(fā)組成研究小組；能基于觀察生活現象和生活經驗，提出影響壓力作用效果、影響液體內部壓強因素等相關科學探究問題，在教師的引導下設計實驗方案、選擇合適的器材進行實驗，獲取并分析實驗現象和數據，建立壓強概念，得出液體內部壓強規(guī)律；能運用壓強、液體內部壓強知識學習連通器、帕斯卡定律和大氣壓強，解釋相關現象背后蘊藏的物理原理，逐步解決本質問題下的相關驅動性問題.

2.1.3 學情分析

本單元涵蓋的知識點多，內容復雜，要求學生不僅要具備實驗探究能力，還要有較強的邏輯思維能力.基于生活經驗，學生知道受力面積對壓力作用效果的影響，也知道液體內部壓強與深度的關系，但對這些概念以及影響它們的因素缺乏系統(tǒng)性認識.對于大氣壓強，學生往往對由大氣壓強產生的現象不理解或一知半解，加之液體壓強和氣體壓強也較為抽象，理解存在困難.

2.2 單元核心任務分析

在單元內容分析中已經提到，U形管水銀血壓與生活密切相關，解釋其工作原理可以加強學生應用知識解釋現象的能力，幫助學生系統(tǒng)理解本單元的知識，故將解釋U形管水銀血壓計的工作原理作為本單元的核心任務（本質問題）.

2.3 單元教學目標分析

單元教學目標構成教學實施過程的中心軸線，是基于教師對課程標準的解析、對教材內容的深入閱讀和對學生情況的分析之后所設定的，在教學過程中起著重要的作用.具體而言，教學目標不僅指導著教學活動的設計和單元核心問題的提出，還影響著教學評價體系的構建和教學資源的有效整合.基于以上理論要求，PBL教學的“壓強”單元目標如下.

2.3.1 物理觀念

通過實驗建立壓強概念，知道壓強單位以及壓強和液體內部壓強的計算公式；能應用壓強、液體內部壓強和大氣壓強知識解決真實情境中的問題，解釋本質問題下相關課時的驅動問題.

2.3.2 科學思維

能在探究液體內部壓強與深度關系時建構模型，應用壓強公式推導得出液體內部壓強計算公式；能應用壓強相關知識分析解釋諸如圖釘針尖較小、大壩上窄下寬、液位計、真空吸盤等設計或工作的原理，并能引用證據獲得結論，具有使用科學證據的意識；能在猜想問題、設計實驗方案等過程中大膽提出疑問或指出說法中的不當之處，并能提出自己的見解，運用科學思維解決問題，進而提升學生的思維品質和水平^[4].

2.3.3 科學探究

基于生活中關于壓強現象的觀察，鼓勵學生主動尋找問題，提出有依據的猜想和假設.設計實驗方案，選擇合適的器材進行實驗，獲取實驗現象和數據，通過數據分析得出結論，建立壓強概念，得出液體內部壓強規(guī)律，理解托里拆利實驗測定大氣壓強的原理等.

2.3.4 科學態(tài)度與責任

通過PBL教學模式真實問題解決的過程，體會物理學對人類生活和發(fā)展的影響.在此過程中，能保持對物理學的好奇心、耐心和合作精神，具有實事求是的科學態(tài)度.能理解作為科學探究者應有的責任感和倫理觀.在學習過程中，初步了解科學、技術、社會和環(huán)境之間的關系，為未來成為負責任的公民奠定基礎.

2.4 單元教學結構創(chuàng)建分析

2.4.1 單元教學結構

“壓強”單元教學結構如表2所示.

2.4.2 單元重點活動及問題舉例

PBL教學模式強調問題驅動和引導，逐步遞進的問題鏈可以激發(fā)學生思考，鼓勵學生探究，在由淺入深、由簡至繁的學習過程中不斷形成科學思維.本單元部分課時中的活動內容（相關問題）及活動（問題）說明舉例如下表3所示.

在整個教學過程中，教師的角色轉變?yōu)橹笇д吆蛥f(xié)助者，不斷提供反饋，鼓勵學生間的討論和合作，確保學生能夠在探究過程中主動學習和思考.同時，定期開展驅動性任務或課時任務的討論和展示，讓學生有機會分享自己的發(fā)現和解決方案，不僅促進知識的深化，也提高學生的溝通能力和團隊合作能力.教學過程以項目報告或展示作為結束，學生需要總結自己在解決問題過程中的發(fā)現、理解和創(chuàng)新，反思整個學習過程中的收獲和遇到的挑戰(zhàn).據此，學生在掌握物理知識的同時，也學會了如何應用知識解決實際問題，培養(yǎng)了科學探究和終身學習的能力.

2.5 教學評價分析

“壓強”單元教學主要通過診斷性評價、形成性評價以及終結性評價三個維度，深入分析學生在學習過程中的表現以及PBL教學模式的有效性.教學評價從傳統(tǒng)的知識記憶導向轉向對學生探究和實際操作能力的評估.評價體系不僅關注學生的最終成果，更注重學習過程中的各個環(huán)節(jié)，助力教師更好地理解學生的學習狀態(tài)，優(yōu)化教學策略，以提高教學質量.

診斷性評價主要在學習單元開始前進行，目的是評估學生對壓強知識的已有認知和已掌握的技能，了解學生在原有知識上的空缺和誤區(qū).教師可設計相關的基礎題目或小型實驗，為后續(xù)的個性化教學和小組分配提供依據.在此階段，反饋的即時性和針對性至關重要，能夠幫助學生在進入更深層次探究之前，建立穩(wěn)固的知識基礎.

形成性評價穿插在整個單元的教學過程中，教師通過持續(xù)觀察和評價學生的學習進度，及時調整教學策略，提供適時的指導和支持.形成性評價的方法多樣，如小組討論的觀察記錄、學生日志、同伴評價以及師生之間的一對一訪談等，它有助于教師即時捕捉學生的學習反饋，進而促進學生學習過程的深化.

終結性評價在單元學習結束時進行，目的是綜合評價學生在“壓強”單元中的學習成果，包括學生對壓強概念的理解、運用知識解決問題的能力等.終結性評價以項目報告、實驗結果展示形式進行，重點評估學生是否能將學習到的知識靈活運用到新的情境中.通過此評價，教師能夠全面了解學生的單元學習成效，為學生提供反饋.

3 結束語

綜上所述，PBL教學模式不僅能夠促進學生對物理知識的深入理解，更能夠培養(yǎng)學生的質疑能力、問題解決能力及團隊協(xié)作等綜合能力.PBL教學模式的核心在于激發(fā)學生的探究欲望，通過解決實際問題來驅動知識的學習與應用，該模式突破傳統(tǒng)教學的局限，促進學生能力的全面發(fā)展.未來，PBL教學模式的深入研究與應用，將為構建更加開放、互動和高效的學習環(huán)境開辟新的道路，為培養(yǎng)適應未來社會需要的創(chuàng)新型人才奠定堅實的基礎.

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2] 沈晴.PBL教學模式在初中物理教學中的應用研究[J].數理化解題研究，2023（32）：110-112.

[3] 楊洪云，李秀燕.基于科學探究能力培養(yǎng)的初中物理PBL教學模式初探：以“空氣的‘力量’”為例[J].中學理科園地，2022，18（3）：4-5，29.

[4] 彭羿.基于線上PBL模式的初中物理教學研究：以“我是節(jié)能電器推薦師”為例[J].教育信息化論壇，2022（20）：45-47.

[責任編輯：李 璟]