問題導(dǎo)向教學(xué)模式下自然科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)設(shè)計(jì)與探究

摘?要：針對自然科學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容繁多，知識(shí)面廣而不深的特點(diǎn)，圍繞以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)的雙主教學(xué)理念，以《牛頓第一定律》內(nèi)容為例實(shí)施問題導(dǎo)向的教學(xué)模式，將課程的“知識(shí)點(diǎn)”問題化，再將問題“方法化”，最后將方法轉(zhuǎn)化為“教學(xué)形態(tài)”，使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程中，掌握基本理論、培養(yǎng)創(chuàng)新思維、提高創(chuàng)新能力、提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：問題導(dǎo)向;核心素養(yǎng);自然科學(xué)基礎(chǔ);教學(xué)設(shè)計(jì)

一、研究背景

我校2018年被廣東省教育廳遴選為世行貸款農(nóng)村小學(xué)教育全科師資培養(yǎng)項(xiàng)目的承辦單位，該培訓(xùn)項(xiàng)目側(cè)重于教師發(fā)展與保障，培養(yǎng)一批德智體美勞全面發(fā)展，并能勝任小學(xué)多學(xué)科教育教學(xué)人才。自然科學(xué)基礎(chǔ)是小學(xué)全科教育專業(yè)的基礎(chǔ)課，主要用來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。科學(xué)素養(yǎng)是指了解必要的科學(xué)技術(shù)知識(shí)及其對社會(huì)與個(gè)人的影響，知道基本的科學(xué)方法、認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)、樹立科學(xué)思想、崇尚科學(xué)精神，為畢業(yè)后能承擔(dān)起培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)啟蒙的責(zé)任，能夠使學(xué)生保持好奇心和旺盛的求知欲。

二、問題導(dǎo)向式教學(xué)方法概述

問題導(dǎo)向式教學(xué)模式就是以問題導(dǎo)向的教學(xué)方法（Problembased?learning），簡稱PBL，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，將知識(shí)點(diǎn)提煉為關(guān)鍵的問題，并設(shè)計(jì)真實(shí)性任務(wù)，把學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)置到問題情境中去，進(jìn)而將“問題形態(tài)”轉(zhuǎn)化為“方法形態(tài)”，通過學(xué)習(xí)者的自主探究和團(tuán)隊(duì)協(xié)作來解決問題，最后將“方法形態(tài)”轉(zhuǎn)化為“教學(xué)形態(tài)”，使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程中，掌握基本理論，形成解決問題的能力和自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，提高創(chuàng)新能力，提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、問題導(dǎo)向教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

首先，針對傳統(tǒng)課堂教學(xué)中存在的理論與實(shí)踐銜接不夠，學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，創(chuàng)新意識(shí)不強(qiáng)等問題，探索理論與實(shí)踐相融合的綜合實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、團(tuán)隊(duì)精神和合作意識(shí)，為學(xué)生未來從事教育教學(xué)以及教研打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程團(tuán)隊(duì)為課程的開展進(jìn)行了系統(tǒng)研究和實(shí)踐，實(shí)施了問題導(dǎo)向式課堂教學(xué)模式改革。構(gòu)建教學(xué)模式，改變教育觀念，以小組討論和教師指導(dǎo)的形式，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力;其次，改革教學(xué)內(nèi)容，以問題為導(dǎo)向，圍繞自然科學(xué)問題開展教學(xué)，著力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng);最后改革教學(xué)手段，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)學(xué)生交流能力，訓(xùn)練傾聽和合作能力，強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

（一）自然科學(xué)基礎(chǔ)課程特點(diǎn)

本課程選用的是高等教育出版社教育部教師工作司審定的高等院校小學(xué)教育專業(yè)教材。該課程對應(yīng)義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，包含自然科學(xué)4個(gè)領(lǐng)域：物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與空間科學(xué)以及工程、技術(shù)和科學(xué)的應(yīng)用。從自然科學(xué)發(fā)展的歷史和方法、自然界的基本屬性、資源與環(huán)境的角度闡述自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，思考人類與自然的關(guān)系;從了解自然科學(xué)技術(shù)的發(fā)展角度闡述科學(xué)技術(shù)對人類生活的影響，強(qiáng)調(diào)知識(shí)體系的科學(xué)性和系統(tǒng)性，適應(yīng)小學(xué)教育專業(yè)要求的專業(yè)性和綜合性，體現(xiàn)理論與實(shí)踐聯(lián)系的應(yīng)用性和針對性，同時(shí)融入了新時(shí)期教育改革對教師的新要求及科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的新成果及其應(yīng)用。通過本課程學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生了解自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)以及當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展及其與社會(huì)進(jìn)步的關(guān)系，從而打下良好的科學(xué)素養(yǎng)及科學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)。

（二）學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)

我校世行貸款培養(yǎng)農(nóng)村小學(xué)全科教師項(xiàng)目招收的對象是2019年和2020年內(nèi)的羅定、化州、電白三地的初中應(yīng)屆畢業(yè)生，學(xué)生五年學(xué)費(fèi)全免，每年發(fā)放八千生活費(fèi)，通過認(rèn)定方式取得教師資格證，學(xué)成畢業(yè)后，直接分配上崗，這一系列優(yōu)惠政策吸引了不少優(yōu)質(zhì)生源。因此這批學(xué)生具有較高的文化素質(zhì)，自律性高，學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性很強(qiáng)，有強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)愿望。

（三）教學(xué)設(shè)計(jì)原則

教學(xué)活動(dòng)的開展應(yīng)該遵循教學(xué)設(shè)計(jì)的原則。首先教學(xué)設(shè)計(jì)需要符合教學(xué)目標(biāo)，其次要符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，除了要求掌握到學(xué)科的知識(shí)，更重要的是能夠培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和思維能力。教學(xué)設(shè)計(jì)還需要能發(fā)揮學(xué)生的主體性，體現(xiàn)課程的趣味性以及開放性。例如可以適當(dāng)?shù)脑O(shè)置一些開放式的問題，有助于學(xué)生構(gòu)建新知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（四）問題導(dǎo)向自然科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式的設(shè)計(jì)流程

考慮到科學(xué)問題的分類、課程的特點(diǎn)及學(xué)生學(xué)情，并結(jié)合教學(xué)設(shè)計(jì)原則，構(gòu)建了如圖1所示的教學(xué)過程。

四、基于問題導(dǎo)向的教學(xué)模式的實(shí)施案例

實(shí)施案例選自《自然科學(xué)基礎(chǔ)》課程的第三章自然界的運(yùn)動(dòng)性的《牛頓第一定律》，根據(jù)內(nèi)容的知識(shí)特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)情分析，制定的教學(xué)目標(biāo)為：了解牛頓第一定律發(fā)展歷史背景知識(shí);重點(diǎn)掌握牛頓第一定律的內(nèi)容;了解伽利略關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的認(rèn)識(shí)，了解理想實(shí)驗(yàn)和相應(yīng)的推理過程;能舉例說明質(zhì)量是物體慣性大小的量度。具體實(shí)施分為三步，課前、課中和課后。

（一）課前基于問題和資源自主學(xué)習(xí)

課前，教師準(zhǔn)備相關(guān)前置理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)演示等內(nèi)容，通過動(dòng)畫、視頻的方式發(fā)放給學(xué)生，設(shè)置了兩個(gè)問題，分別是“回憶初中學(xué)習(xí)的牛頓第一定律的基本內(nèi)容，說說它揭示了物體運(yùn)動(dòng)遵循怎樣的規(guī)律”和“滑冰運(yùn)動(dòng)員如果不用力，他會(huì)慢慢停下來，這是否與牛頓第一定律矛盾呢”。該環(huán)節(jié)拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)空，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、差異化的學(xué)習(xí)。

（二）課中基于問題和探究性實(shí)驗(yàn)互動(dòng)學(xué)

1.新課導(dǎo)入

首先給學(xué)生觀看天問一號探測器發(fā)射升空的視頻，并提出：“物體運(yùn)動(dòng)的原因是什么？”該環(huán)節(jié)是問題導(dǎo)入新課，主要是為了引起學(xué)生興趣，烘托課堂氣氛，同時(shí)融入課程思政的元素。

學(xué)習(xí)任務(wù)一：亞里士多德的運(yùn)動(dòng)觀。闡述亞里士多德的相關(guān)知識(shí)，然后提出問題“亞里士多德對力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的認(rèn)識(shí)是什么？”引導(dǎo)學(xué)生歸納亞里士多德的運(yùn)動(dòng)觀。

學(xué)習(xí)任務(wù)二：伽利略的研究。該環(huán)節(jié)首先展示伽利略的研究，利用遞進(jìn)關(guān)系的問題，例如：“根據(jù)伽利略的觀察，在什么條件下物體的運(yùn)動(dòng)快慢是不變的？”“推動(dòng)一下放在水平桌面上的物理課本，觀察：它永久運(yùn)動(dòng)下去了嗎？”“最后停止的原因是什么呢？”“如果沒有摩擦作用，物體將怎樣運(yùn)動(dòng)？”鼓勵(lì)學(xué)生積極思考、討論。

學(xué)習(xí)任務(wù)三：伽利略理想實(shí)驗(yàn)的魅力。該環(huán)節(jié)是兩個(gè)探究實(shí)驗(yàn)的開展，學(xué)生分小組進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并進(jìn)行記錄。斜面對接實(shí)驗(yàn)，探究摩擦力對運(yùn)動(dòng)的影響。設(shè)置的問題是：“通過實(shí)驗(yàn)對比：我們發(fā)現(xiàn)，隨著摩擦影響逐漸減小，小球上升的高度越來越高，越來越接近釋放點(diǎn)的高度。但總是差一點(diǎn)，這是什么原因呢？”引導(dǎo)總結(jié)規(guī)律，并找出與亞里士多德運(yùn)動(dòng)觀存在矛盾的地方。理想斜面實(shí)驗(yàn)，探究斜面傾角大小對運(yùn)動(dòng)的影響，提問：“當(dāng)斜面最終變?yōu)樗矫鏁r(shí)，小球要到達(dá)原有高度將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，這時(shí)小球并沒有受到推或拉的作用！這說明什么？”這是為了引導(dǎo)學(xué)生猜想，并得出“如果沒有摩擦作用的影響，在水平面上運(yùn)動(dòng)的物體將會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去”的結(jié)論。該環(huán)節(jié)的設(shè)置符合現(xiàn)象—規(guī)律—理論—驗(yàn)證這個(gè)科學(xué)發(fā)展過程，給學(xué)生滲透科學(xué)思想，提升個(gè)人的科學(xué)素養(yǎng)。

此外為了加深學(xué)生對該實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步理解與思考，再次提出“伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)為什么是一個(gè)‘理想實(shí)驗(yàn)’”“你覺得其研究方法和亞里士多德什么不同”以及“對比笛卡兒和伽利略的表述，有什么不同之處”三個(gè)問題來啟發(fā)學(xué)生。

學(xué)習(xí)任務(wù)四：牛頓第一定律。這個(gè)環(huán)節(jié)是本節(jié)課的重點(diǎn)，通過一環(huán)扣一環(huán)的問題，帶動(dòng)學(xué)生積極思考討論。如“牛頓第一定律的內(nèi)容是什么？說明‘力’和‘運(yùn)動(dòng)’的關(guān)系是什么？”這兩個(gè)問題就是考查學(xué)生歸納總結(jié)的能力;“如何比較兩個(gè)物體的慣性大??？”“對質(zhì)量有什么深入的認(rèn)識(shí)？”“我們用哪個(gè)物理概念描述物體的運(yùn)動(dòng)？”“牛頓第一定律能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證嗎？如果不能，我們憑什么相信它呢？”這些問題都是幫助學(xué)生進(jìn)一步理解和鞏固的內(nèi)容。

2.歸納總結(jié)

本環(huán)節(jié)是歸納總結(jié)環(huán)節(jié)，回顧本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，加深學(xué)生對定律的理解與記憶，此外在課程結(jié)束時(shí)“物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變的與力、質(zhì)量有關(guān)，有什么樣的定量關(guān)系呢？”提問是為了下一次課做鋪墊。

（三）課后活動(dòng)，完成作業(yè)與評價(jià)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)化，自我提升

該環(huán)節(jié)主要是學(xué)生完成作業(yè)并分享交流小組結(jié)論，相互評價(jià)，進(jìn)行自我提升。

這三個(gè)部分的教學(xué)活動(dòng)就是基于問題導(dǎo)向教學(xué)模式的開展，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，通過創(chuàng)設(shè)情境將問題引導(dǎo)出來，將知識(shí)點(diǎn)問題化，共設(shè)置了15個(gè)問題，有引入新課講解的，有為后續(xù)內(nèi)容做鋪墊的，但大部分內(nèi)容是為了啟發(fā)學(xué)生，以小組討論的形式進(jìn)行歸納總結(jié)。在實(shí)驗(yàn)探究過程中，讓學(xué)生帶著問題根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證猜想，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用求同的方法得出結(jié)論，按照科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

五、問題導(dǎo)向式教學(xué)方法的實(shí)踐效果分析

在經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐之后，我們利用問卷星對參與教學(xué)的學(xué)生進(jìn)行了無記名的問卷調(diào)查，其相關(guān)分析如下表所示。

通過問卷結(jié)果，超過一半的同學(xué)表示問題導(dǎo)向教學(xué)方法適合在理論或?qū)嵺`課程中推廣使用，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性有所提高，學(xué)習(xí)興趣也有所提升，課堂氣氛活躍。學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、協(xié)作交流、合作探究的能力都得到了一定的提升。該教學(xué)法的應(yīng)用能在課堂教學(xué)中起到積極作用，在一定程度上，效果優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式，如圖2和圖3所示。

六、結(jié)論

問題導(dǎo)向教學(xué)法在自然科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)踐中取得了一定的教學(xué)效果，得到了大部分學(xué)生的認(rèn)可。在實(shí)踐中課堂氣氛活躍，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程中，掌握基本理論，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，提高創(chuàng)新能力，提升學(xué)科核心素養(yǎng)。該教法對教師要求高，需要教師團(tuán)隊(duì)前期做好充分的準(zhǔn)備工作，尤其是在將知識(shí)點(diǎn)問題化的這個(gè)環(huán)節(jié)，問題的設(shè)置既要蘊(yùn)含科學(xué)知識(shí)又要符合學(xué)生認(rèn)知，還要能啟發(fā)學(xué)生思考，因此這種教學(xué)方法的實(shí)施在一定程度上有助于實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長。

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作者簡介：蘇紅梅（1979—?），女，湖北公安人，碩士，講師，研究方向：高職師范教育教學(xué)改革。