基于問題的學(xué)習(xí)在高中物理習(xí)題課教學(xué)的應(yīng)用

邱春燕

摘? ?要：以2019版魯科版必修一第二章的“勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律及應(yīng)用”一課為例，討論了如何在習(xí)題課教學(xué)應(yīng)用PBL，從而探索習(xí)題課教學(xué)模式的升級轉(zhuǎn)型，通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，喚醒學(xué)生學(xué)習(xí)的主體意識，提升學(xué)生構(gòu)建模型分析解決實(shí)際問題的能力，落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：PBL 基于問題的學(xué)習(xí);習(xí)題課教學(xué);勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律及應(yīng)用

在傳統(tǒng)的習(xí)題課教學(xué)中，我們選取的問題常常是理想化的、簡單化的模型，教師扮演著權(quán)威的傳授者的角色，而學(xué)生則處于被動、單方面接收的狀態(tài)。這就極大地削弱了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，降低了教與學(xué)的效率，給老師和學(xué)生都帶來了“教不下去、聽不進(jìn)去、物理好無趣”的困擾。而基于問題的學(xué)習(xí)（Problem Based Learning以下簡稱PBL）則是以學(xué)生為主，在教師的參與和引導(dǎo)下，圍繞某一問題按“生活實(shí)際——物理建?！咐治觥懻摻涣鳌?dú)w納總結(jié)”進(jìn)行學(xué)習(xí)。這一教學(xué)程序最大限度地促使學(xué)生積極參與教學(xué)活動，并最終解決問題，讓學(xué)生變被動為主動，做到真正的學(xué)習(xí)。以“勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律及應(yīng)用”習(xí)題課為例，討論一線教學(xué)過程中如何以應(yīng)用PBL理念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

1? 組建小組，提出問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲

PBL的一般過程是：組織一個新的學(xué)習(xí)小組——開始一個新的問題——后續(xù)行動——展示成果——解決問題之后進(jìn)行反思。我在進(jìn)行本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)時先做了以下幾個課前準(zhǔn)備：①根據(jù)學(xué)生情況和所要研究的問題確立學(xué)習(xí)小組。 ②通過希沃知識膠囊向?qū)W生推送國民交通安全宣傳教育片，讓他們深刻感受到交通事故的危害并樹立交通安全意識，緊接著提出本節(jié)課的問題“如何有效避免交通事故的發(fā)生”，讓學(xué)生帶著這樣一個非常生活化且有實(shí)際意義的問題進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能夠充分激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。③通過問卷星向?qū)W生發(fā)布問卷，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生對于“如何有效避免交通事故的發(fā)生”這一方案的提出仍停留在用生活化語言的描述，不能很好地用運(yùn)動學(xué)規(guī)律進(jìn)行解釋說明。而幾道選擇題的準(zhǔn)確率都能高達(dá)85%以上，綜上說明學(xué)生們對于應(yīng)用公式直接解題掌握較好，但把現(xiàn)實(shí)問題抽象成物理模型進(jìn)行分析計(jì)算的能力較弱，為此在教學(xué)設(shè)計(jì)時側(cè)重于要提高學(xué)生把現(xiàn)實(shí)問題抽象成物理模型進(jìn)行分析計(jì)算的能力。

2? 構(gòu)建模型，實(shí)例分析，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維

生活實(shí)際：圖片1展示生活中常見的限速標(biāo)志。

問題1：不同路段路況不同限速要求不同，為什么同一路段不同類型的車輛限速要求也不同？

學(xué)生：質(zhì)量越大，慣性越大，遇到緊急情況時就越難停下來。

教師：也就是生活中常說的剎車性能不同，從運(yùn)動學(xué)的角度講就是剎車時的加速度不同。

生活實(shí)際：圖2展示機(jī)動車運(yùn)行安全國家標(biāo)準(zhǔn)。

問題2：你能根據(jù)圖片信息算一算小汽車和大貨車剎車時的加速度分別是多少嗎？

學(xué)生：剎車過程可看成勻減速直線運(yùn)動，而制動所隱藏的條件是末速度為0，再加上表格中所給的初速度和位移就有了三個已知條件，代入公式vt2-v02=2as就可以算出結(jié)果。

教師拍照上傳學(xué)生的解題過程并小結(jié)提問：大貨車的制動加速度比小汽車的小，若大貨車和小汽車以同樣的車速100 km/h行駛，則它們的制動距離分別為多少？請大家估算一下。

視頻展示貨車超速追尾后果嚴(yán)重，結(jié)合計(jì)算結(jié)果強(qiáng)調(diào)要避免車禍的發(fā)生，限速和保持車距都非常重要。

在PBL中，強(qiáng)調(diào)使用真實(shí)問題，或者盡可能擬真的問題，來作為學(xué)生學(xué)習(xí)的背景。其目標(biāo)是讓學(xué)生學(xué)會處理真實(shí)環(huán)境的復(fù)雜問題。這有助于學(xué)生知識基礎(chǔ)的構(gòu)建以及多項(xiàng)思維技能的培養(yǎng)[ 1 ]。本環(huán)節(jié)承接課前提出的“如何避免交通事故的發(fā)生”這一問題，從生活實(shí)際中常見的限速標(biāo)志入手，引導(dǎo)學(xué)生積極構(gòu)建模型，并將問題演化成更為具體的知三求二模型，培養(yǎng)學(xué)生的分析計(jì)算能力、表達(dá)能力，增強(qiáng)安全意識，而這種來源于學(xué)生生活中的物理問題，能增加學(xué)生對物理知識的親切感，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣。

生活實(shí)際：圖3、圖4展示車距確認(rèn)標(biāo)志及法律規(guī)定：時速為100 km/h，行車間距為100 m以上。

問題3：通過剛才的計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)時速為100 km/h時小汽車的剎車距離為80 m，為什么行車間距為100 m以上？

學(xué)生：因?yàn)槿藦目吹接星闆r到做出反應(yīng)是需要時間的。

教師：是的，這就是反應(yīng)時間，那么反應(yīng)時間內(nèi)車做什么運(yùn)動呢？

學(xué)生：繼續(xù)以原來的速度做勻速直線運(yùn)動。

案例分析：反應(yīng)時間是指駕駛員發(fā)現(xiàn)情況到采取制動的時間.酒后駕駛存在許多安全隱患，原因在于酒后駕駛員的反應(yīng)時間變長.表中思考距離是指駕駛員從發(fā)現(xiàn)情況到采取制動的時間內(nèi)汽車行駛的距離。

（1）請你根據(jù)表1回答，司機(jī)酒后駕駛的反應(yīng)時間要比司機(jī)正常駕駛的反應(yīng)時間多多少？

（2）某路段限速要求為120 km/h。如果該司機(jī)酒后以126 km/h的速度駕駛小汽車在該路段上行駛，突然發(fā)現(xiàn)在其前方50 m處有一輛貨車正以54 km/h的速度勻速行駛，小汽車司機(jī)馬上進(jìn)行了剎車，請問是否安全？

有了前面的鋪墊，第一問對學(xué)生來說比較簡單，可以用希沃易課堂的抽選功能隨機(jī)抽取同學(xué)回答即可，重點(diǎn)要根據(jù)計(jì)算結(jié)果強(qiáng)調(diào)喝酒對反應(yīng)時間的影響。第二問是典型的追及相遇問題，較綜合有一定的難度， 為解決這一問題我安排了以下幾個步驟：①討論是否安全的定義。②動畫（圖5）展示兩個基本常識：前者速度大，二者距離逐漸增大，安全 ;后者速度大，二者距離逐漸減小，不安全。③交流討論如何判斷題干中的情形是否安全——計(jì)算速度相同時的位移關(guān)系。④拍照上傳同學(xué)們的解答過程，梳理解題方法（公式法和圖像法），展示解題規(guī)范。⑤討論若未酒駕是否安全，鞏固解題方法，強(qiáng)調(diào)酒駕的危害。

教師小結(jié)：判斷是否安全一定要計(jì)算清楚速度相同時的位移關(guān)系，酒后駕駛會大大延長人的反應(yīng)時間增加發(fā)生交通事故危險，為避免該情況的發(fā)生除了要加大宣傳力度更需要有相關(guān)法律法規(guī)的約束。

圖片展示關(guān)于醉駕入刑的法律法規(guī)。

PBL強(qiáng)調(diào)小組的合作和學(xué)習(xí)評價的改革。學(xué)習(xí)小組在PBL環(huán)節(jié)中具有十分重要的地位，問題的分析和解決需要小組成員進(jìn)行充分的討論，讓所有的學(xué)生都有參與探索的機(jī)會，每個成員都在貢獻(xiàn)思想而不是借用思想。而與傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)評價不同，在PBL中，評價的主體是多元的。學(xué)生的學(xué)習(xí)評價由教師評價、自我評價、小組的同伴評價共同構(gòu)成[ 1 ]。在本環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過對具體的案例的分析，以小組討論交流的方式，來尋找解決“較復(fù)雜的追擊相遇問題”的方法。在討論過程中，以口頭闡述、拍照上傳的形式展示他們的方案，然后進(jìn)行同學(xué)互評和教師點(diǎn)評，以此來深化對知識的理解和提高對知識的靈活應(yīng)用。把酒駕的結(jié)果和非酒駕的結(jié)果進(jìn)行對比，感受酒駕的危害，樹立安全駕駛的意識。

問題4：以上方案都是從人的角度考慮，你能否從車的角度思考規(guī)避交通事故的方法呢？

通過希沃易課堂的搶答功能進(jìn)行提問。

學(xué)生1：提高剎車性能。

學(xué)生2：提高防撞性能。

………

播放人工智能輔助駕駛視頻。

PBL過程中，學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生，在充分激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的前提下，學(xué)生可以通過自主學(xué)習(xí)來提升多方面的能力[ 1 ]。本環(huán)節(jié)通過設(shè)置一個開放性的問題并以搶答模式進(jìn)行提問鼓勵同學(xué)們多角度思考問題，大膽發(fā)表觀點(diǎn)。而在此處播放人工智能輔助駕駛視頻，更讓學(xué)生直觀感受到科技改變生活，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

3? 討論交流，歸納總結(jié)，概括提煉新知識

教師：請各小組對本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容以及生成的“如何避免交通事故的發(fā)生”的方案進(jìn)行總結(jié)。

小組1：剎車過程可看作勻減速直線運(yùn)動，反應(yīng)時間內(nèi)則看作勻速直線運(yùn)動。

小組2：判斷前后行駛的兩車是否有追尾的風(fēng)險就是要找到兩車從一開始到速度相同時這一個過程內(nèi)的位移關(guān)系。若該過程內(nèi)s后+Δs>s前則會追尾，若s后+Δs

小組3：分析判斷的過程除了可以用公式法還可以用v-t圖像法，讓過程更清晰，位移則用圖像所圍成的面表示。

小組4：為了避免交通事故的發(fā)生，我們小組認(rèn)為可以從以下幾個方面入手：

①限速行駛

②保持車距

③法律法規(guī)

④人工智能

…………

教師拍照上傳他們的方案并進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評。

PBL重視展示成果和在問題解決之后進(jìn)行總結(jié)反思，在展示的過程中，鼓勵學(xué)生通過多種方式來展示他們的成果，包括并不限于使用圖表、口頭、文字、表演等方式來展現(xiàn)他們對問題的理解或者學(xué)習(xí)的成果。這有助學(xué)生溝通交流能力的培養(yǎng) [ 2 ]。而在問題解決后進(jìn)行總結(jié)反思可以幫助學(xué)生對新知識進(jìn)行提煉概括，并與舊知識進(jìn)行聯(lián)系，形成知識體系，從而明確新知識的適用場景。為此在本環(huán)節(jié)中給了學(xué)生充裕的時間對追擊相遇模型進(jìn)行歸納總結(jié)，對所生成的避免交通事故的發(fā)生的方案進(jìn)行展示，除了落實(shí)以上功能還讓學(xué)生深刻體會到物理來源于生活又服務(wù)于生活。

4? 總結(jié)與反思

4.1? 用好PBL模式就是要設(shè)計(jì)好問題串

在PBL模式中，問題是整個學(xué)習(xí)的出發(fā)點(diǎn)，為了激發(fā)學(xué)生興趣，應(yīng)盡可能使用真實(shí)問題或者接近現(xiàn)實(shí)的問題作為學(xué)生學(xué)習(xí)背景，這就要求教師在設(shè)計(jì)問題時盡量選擇能夠把生活實(shí)際和所學(xué)內(nèi)容密切關(guān)聯(lián)的主題，并要考慮到問題的演化。比如本節(jié)課從如何避免交通事故的發(fā)生到構(gòu)建模型變成典型的知三求二問題，而后進(jìn)一步升級為追擊相遇問題。在解決問題的過程中，問題不是靜態(tài)的，單一的，而是不斷動態(tài)變化，且逐步擴(kuò)展出諸多子問題。最初給出的真實(shí)情景或者擬真情景問題，其關(guān)鍵作用在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。而最終演化出來的問題，則更適合學(xué)生通過小組合作探究來發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)[ 3 ]。

4.2? 用好PBL要求教師實(shí)現(xiàn)自身角色的轉(zhuǎn)換

在PBL過程中，學(xué)生的主體性貫穿始終。這是培養(yǎng)學(xué)生各項(xiàng)能力的基礎(chǔ)。而傳統(tǒng)的教學(xué)則以教師為中心，教師對整個教學(xué)過程有著絕對的掌控地位，我們很多教師也習(xí)慣于通過這種掌控來完成教學(xué)任務(wù)。但是這對于學(xué)生明確自身的學(xué)習(xí)主體性是不利的，因此作為教師，應(yīng)該努力進(jìn)行自身角色的轉(zhuǎn)換，將自身定位為學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中的幫助者和引導(dǎo)者，而非學(xué)習(xí)過程的掌控者。同時也應(yīng)該幫助學(xué)生明確：“自己要為學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)從而獲取自己的知識”[ 4 ]。教師應(yīng)敢于放手讓學(xué)生通過自己或者小組合作分析解決問題，而教師則負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)問題，引導(dǎo)思考，及時提供幫助，鼓勵和肯定學(xué)生。

5? 結(jié)束語

高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)容上注重和社會生活的聯(lián)系，在過程中注重培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，而PBL所強(qiáng)調(diào)的擬真問題情境、小組討論交流等要素讓其在落實(shí)高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念方面有著較大的優(yōu)勢。在實(shí)踐中，如何發(fā)掘更多滿足課程目標(biāo)要求的PBL教學(xué)課例，讓PBL成為物理教學(xué)的一項(xiàng)常規(guī)模式，能與物理課程系統(tǒng)地結(jié)合，需要我們一線教師依托對新教育理念的主動積極學(xué)習(xí)進(jìn)行不斷的探索與嘗試。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 范范.“基于問題的學(xué)習(xí)”在物理教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2012.