核心素養(yǎng)視域下PBL教學模式中的問題情境設計研究

尹燚彬 趙振宇 馮立峰

摘 要：PBL教學模式的核心在于教師通過創(chuàng)設真實的問題情境，讓學生在解決實際問題的過程中逐步提升獨立獲取知識的能力并培養(yǎng)學生的團隊合作意識.目前我國有關PBL教學模式的研究很多，但關于如何創(chuàng)設問題情境的研究相對較少，作為PBL教學模式中的重要環(huán)節(jié)，如何合理地創(chuàng)設問題情境應是教師在物理課堂教學中采用PBL教學模式首要考慮的問題.本文從PBL教學模式的內涵出發(fā)探討創(chuàng)設問題情境的策略.

關鍵詞：PBL教學模式;物理教學;問題設計

中圖分類號：G633.7???? 文獻標識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）19-0023-03

基金項目：哈爾濱師范大學研究生培養(yǎng)質量提升工程項目“學科教學（物理）專業(yè)碩士研究生教學能力提升模式研究”.

作者簡介：尹燚彬（1998-），男，黑龍江齊齊哈爾人，碩士研究生，研究方向：中學物理學科教學;

馮立峰（1973-），男，黑龍江哈爾濱人，碩士，副教授，研究方向：物理學科教學.

通訊作者：趙振宇（1968-），女，黑龍江哈爾濱人，本科，教授，碩士生導師，研究方向：中學物理學科教學、卓越教師培養(yǎng).

隨著新課程改革的不斷落實推進，我國中學物理教學已經(jīng)在一定程度上摒棄了傳統(tǒng)“填鴨式”教學模式，并以發(fā)展學生的核心素養(yǎng)為教學目標，以期讓學生具備適應未來社會發(fā)展需求與科技發(fā)展所具備的關鍵能力.但當前我國物理教學仍存在一些不足，例如教師過于注重知識的系統(tǒng)傳授，而忽視學生自主學習能力的培養(yǎng);學生認為所學知識與現(xiàn)實生活相差甚遠，無法利用所學知識解決實際問題;教師對于學生科學思維的培養(yǎng)有所欠缺等問題.針對上述問題，筆者認為，“基于問題的學習”（Problem-Based Learning，簡稱PBL）便是值得教師采取的教學模式.在本文中，筆者將主要闡述PBL教學模式的內涵、作用和問題的構成要素以及如何創(chuàng)設問題情境的策略，以期為一線教師提供參考.

1 PBL教學模式

1.1 PBL教學模式內涵

“基于問題的學習”一詞是由加拿大麥克馬斯特大學的Don Woods在工作時最先提出的.最早起源于醫(yī)學領域，于20世紀90年代延伸至教育領域.PBL教學模式的核心在于教師通過創(chuàng)設真實的問題情境，讓學生在解決實際問題的過程中逐步提升獨立獲取知識的能力并培養(yǎng)學生的團隊合作意識.教師若要在物理課堂教學中成功實施PBL教學模式，首先便要理解PBL的內涵.PBL中的“P”即為problem，牛津詞典對其解釋為：可以用邏輯思維或數(shù)學來回答的問題.這就說明PBL教學模式并非簡單的問答式教學，因此，教師在創(chuàng)設問題情境時需要注意問題情境的廣度與深度.

1.2 PBL教學模式的作用

1.2.1 激發(fā)學生的學習動機、轉變學習方式

在傳統(tǒng)教學模式下，學生感到物理枯燥難學，究其原因在于學生的學習動機、興趣沒有被充分調動，但PBL教學模式致力于創(chuàng)設真實的問題情境，讓學生在解決實際問題的過程中逐步提升獨立獲取知識的能力并培養(yǎng)學生的團隊合作意識.學生在解決問題的過程中，不僅可以感受到物理知識在生活中的應用，而且在團隊合作的過程中，可以不斷養(yǎng)成團隊的合作意識以適應社會的發(fā)展趨勢.因此，筆者認為，PBL教學模式對于激發(fā)學生的學習動機、轉變學生學習方式具有至關重要的意義.

1.2.2 增強學生的問題意識

物理教學不僅要“深”下去，而且要“放眼未來”.PBL教學模式通過引導學生解決實際問題，讓學生明確物理知識能夠應用于何處，如此以往，學生便會成為生活中的“有心人”，便能夠通過物理現(xiàn)象看到事物的本質，在掌握知識、形成技能的同時，不斷提升思想境界、問題意識，成為未來社會實踐的主體.

2 問題構成要素

一個真正的問題絕非像教師在講解“牛頓第一定律”時，向學生提問“轉動的物體是否具有慣性？如何體現(xiàn)？”這樣簡單.如圖1所示，一個真正的問題應當包含“問題空間”“初始階段”“目標階段”以及“遷移階段”四個要素.

2.1 問題空間

問題空間是指結構不完整、有殘缺的問題，即需要學生思考理解的問題情境.例如，教師在進行“自由落體運動”的教學時，便可創(chuàng)設如下問題情境：一跳水運動員在訓練時從高臺跳起，離開臺面時運動員向上舉直雙臂并且身體保持豎直狀態(tài);進入水面時，身體同樣保持豎直狀態(tài)并且手先進入水中.

問題：運動員可以用多長時間在空中完成規(guī)定的動作？

2.2 初始階段

初始階段即為學生在解決此問題時所具有的知識水平.以上述問題為例，學生此時已經(jīng)初步掌握了勻變速直線運動的相關知識，但不了解自由落體運動、豎直上拋以及豎直下拋的相關概念，而本節(jié)課知識相當于對本章知識的總結、歸納，對于新入學不久的高中生而言，自學相關知識并非難事.因此，學生能夠通過小組合作的方式完成相關知識的學習.

2.3 目標階段

目標狀態(tài)即為問題解決狀態(tài)，小組成員之間通過交流、討論以及教師指導完成本節(jié)課相關內容的學習，并解決上述問題.而此問題較為特殊，問題情境中并未涉及相關的物理量，屬于原始物理問題，因此，學生在解決問題時需要根據(jù)題目已有條件創(chuàng)設物理量才能解決相應問題.在這一過程中，學生的科學思維、物理觀念均得到相應發(fā)展.

2.4 遷移階段

遷移階段即學生將解決問題情境所涉及到的知識運用于其他問題情境，從而培養(yǎng)學生解決實際問題的能力的過程.

3 問題設計策略

基于上述分析，筆者認為，教師在采用PBL教學模式進行物理教學的過程中，若想激發(fā)學生學習興趣，首先需要創(chuàng)設好問題情境.物理知識源于生活，服務于社會，因此，合理利用生活現(xiàn)象創(chuàng)設問題情境至關重要，隨著手機、電腦的普及，影視資源同樣可以成為教師創(chuàng)設問題情境的手段.

3.1 利用生活經(jīng)驗創(chuàng)設問題情境

情境1：在進行“牛頓第一定律”的教學時，教師便可利用學生常見的生活現(xiàn)象創(chuàng)設問題情境：同學A在暑假時想要乘坐火車外出游玩，但該同學在乘坐火車時恰巧趕上天降大雨，從而使得車窗的雙層玻璃內部出現(xiàn)積水現(xiàn)象.

問題：嘗試畫出列車進站過程中以及列車出站過程中雙層玻璃內積水的水面形狀.

再如，電磁學部分知識對于學生而言較難理解，同時，很多學生也不能夠將所學電磁學知識應用于生活實際.基于此問題，教師便可創(chuàng)設如下問題情境（如情境2），讓學生感受到知識的實用性，從而培養(yǎng)學生做生活中的有心人.

情境2：現(xiàn)在，隨著社會以及人們生活水平的不斷提高，在小區(qū)內基本每棟單元樓以及每戶人家都會安裝防盜門，當有客人來訪時，主人在樓上按下房門開關便可將防盜門打開.

問題：畫出防盜門工作原理的電路圖，并給出具體的解釋說明.

比如，在必修三“電路”部分進行章末復習總結時，教師便可以利用學生的生活經(jīng)驗創(chuàng)設問題情境，幫助學生鞏固知識，提升學生應用知識解決問題的能力.

情境：

A、B兩人對話內容如下：

A：你究竟要花費多長時間打游戲？你一直敲鍵盤的聲音讓我無法順利完成作業(yè).

B：你是否想知道我每天打游戲的時間在一年中所占比例是多少？在教材后面附錄部分印有轉換方法，你可以查查并計算一下.

A：你每次打游戲至少花費30分鐘，一天用將近三四個小時的時間在打游戲，你應該為一個月多出的電費買單.

B：你的臺燈在晚上睡覺的時候從來沒關過，你用的電一定更多.

A：盡管我每天晚上都不熄燈，但是你的電腦有時候一整晚都在播放電影、電視劇，肯定比我用的電更多.

B：這只是極個別現(xiàn)象，你的臺燈每天晚上都不關，而且你洗浴的時間也要比我多一個小時左右，你還會說你用的電費一定比我少？

問題：誰用的電更多？應多付多少電費？

上述問題情境均與學生的生活實際緊密相連，教師通過設置此類問題情境，不僅可以降低物理學對學生的神秘感，讓學生不再認為物理學習遙不可及，而且對于培養(yǎng)學生的問題意識具有十分重要的作用，讓學生從物理學視角分析生活中的問題，從而發(fā)展學生的核心素養(yǎng).

3.2 利用影視資源創(chuàng)設問題情境

現(xiàn)如今，隨著抖音、快手等APP的火爆發(fā)展以及電腦、電視在各家各戶的普及，教師便可以利用影視資源創(chuàng)設問題情境，在一定程度上減少物理對于學生的神秘感.

比如，教師在進行“應用牛頓第一定律解決實際問題”的教學中，便可利用西瓜視頻上小貓抓桌布的視頻創(chuàng)設問題情境.

情境3：當前使用手機刷短視頻已經(jīng)成為人們消遣娛樂常用的一種方式，在一段視頻中我們可以看到（如圖2所示），一只小貓非常淘氣，站在地面上用爪子將桌面上的桌布從魚缸下抽出，但魚缸仍穩(wěn)穩(wěn)地停留在桌面上.

問題：魚缸在桌布和桌面上的運動時間以及在二者上所受的摩擦力的方向如何？魚缸為什么能穩(wěn)穩(wěn)地停留在桌面上？

教師在課堂教學中設置視頻中這種輕松幽默的情境，不僅可以有效地緩解物理課堂的緊張氛圍，激發(fā)學生的學習興趣，而且對培養(yǎng)學生用物理視角看待周圍的事物具有重要作用.

再如，教師在進行“平拋運動”的教學時，便可向學生創(chuàng)設以下問題情境：

情境：《紅番區(qū)》是成龍進軍好萊塢的第一部電影，而敢拼、敢闖的性格也為成龍大哥日后成為首位華人奧斯卡終身成就獎獲得者奠定基礎，如圖3所示，為電影《紅番區(qū)》中成龍為躲避敵人追擊從一棟樓跳到另一棟樓的場景.

問題：成龍起跳躍起速度至少為多少，才能到達對面樓的陽臺？

教師在設置此問題時，可以仿照原始物理問題的思路，即問題中不包含任何物理量，僅為對物理現(xiàn)象的簡單描述，學生在解決問題時需要重新設置所需物理量，排除無關因素干擾，更易發(fā)展學生科學思維.同時，教師還可以借助這個片段向學生進行思想教育：我們可能無法復制成龍的成功，但我們可以復制成龍在成功道路上所付出的汗水.成龍在剛開始拍電影時，只是跑龍?zhí)椎慕巧怯捎谒麍猿植恍?、敢闖敢拼的精神，才會取得現(xiàn)在的輝煌.我們在學習過程中也應當如此，面對困難不退縮，只有這樣才能一往直前，取得自己滿意的成績.

4 結束語

培養(yǎng)獨立的、發(fā)展的個性既是課程改革的重要目標，也是物理教學所要培養(yǎng)人的迫切要求.教師在實施PBL教學模式的過程中，在創(chuàng)設問題情境時應注重以學生現(xiàn)實生活背景為條件、以影視資源為依托，通過多種方式創(chuàng)設問題情境.只有這樣，才能引導學生在分析、解決實際物理問題的過程中活化對物理學核心概念的理解，并能運用物理學的方法和原理參與日常生活和社會生活中問題的討論并能做出相關科學決策，以此提升學生的核心素養(yǎng).

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（收稿日期：2021-08-04）