PBL教學(xué)模式在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

高婧　韓海生

【摘要】PBL教學(xué)模式是以問(wèn)題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式，旨在通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作和交流，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)并找到問(wèn)題的答案（1）.本文通過(guò)綜述PBL教學(xué)模式在物理教學(xué)中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和研究成果，探討了PBL教學(xué)模式在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，以及對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和合作性的培養(yǎng).在本文中，我們將以探究動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量為例，促進(jìn)學(xué)生對(duì)問(wèn)題處理思維角度的轉(zhuǎn)換以及合作交流與學(xué)習(xí)主動(dòng)性的發(fā)展.

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)教學(xué)；PBL教學(xué)模式；合作與交流；問(wèn)題導(dǎo)向

1 引言

物理核心素養(yǎng)是指學(xué)生經(jīng)過(guò)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展以及社會(huì)和時(shí)代發(fā)展的正確的價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)的過(guò)程中形成的帶有物理學(xué)科性質(zhì)的品質(zhì).而PBL教學(xué)模式則通過(guò)引入真實(shí)世界的問(wèn)題和情境，使學(xué)生能夠?qū)⑽锢碇R(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境中，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和問(wèn)題解決能力，教師為學(xué)生提供真實(shí)的與日常生活貼合的問(wèn)題情境，問(wèn)題要由易到難，步步深入，讓學(xué)生自行討論、分析和解決，有助于培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)思維，更好地應(yīng)對(duì)各種問(wèn)題和挑戰(zhàn)，同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作交流能力.

2 PBL教學(xué)模式的應(yīng)用探析

2.1 引入真實(shí)問(wèn)題，改進(jìn)教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生好奇心

PBL教學(xué)模式以問(wèn)題為核心，在教學(xué)過(guò)程中，教師將一個(gè)與課程內(nèi)容相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題呈現(xiàn)給學(xué)生.這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該是開(kāi)放的，允許多種可能的解決方案，學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中，能夠感受到學(xué)習(xí)的實(shí)際意義，在面對(duì)問(wèn)題時(shí)，會(huì)產(chǎn)生思考和探索的動(dòng)機(jī)，從而更加主動(dòng)地學(xué)習(xí)和探索知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性.除此之外，在PBL模式中，教師應(yīng)全面掌控整個(gè)過(guò)程以促進(jìn)學(xué)習(xí)活動(dòng)的有效開(kāi)展，教師是課堂的引導(dǎo)者而不是決策者，應(yīng)發(fā)揮出學(xué)生的主體性和主動(dòng)性.

例如 本次的作業(yè)要探究動(dòng)摩擦因素的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，這是一個(gè)有趣且具有實(shí)際意義的實(shí)驗(yàn).教師將為我們播放冰壺比賽的視頻，并簡(jiǎn)要介紹2022北京冬奧會(huì)的相關(guān)比賽.通過(guò)觀看視頻，學(xué)生能夠仔細(xì)觀察，并思考出其中的摩擦力知識(shí)，尤其是為什么需要提前刷冰面.尋找實(shí)驗(yàn)方案的過(guò)程中，可以想到學(xué)過(guò)的初中物理知識(shí).知道刷冰面可以改變冰面的粗糙程度，進(jìn)而影響冰壺的摩擦力.于是，學(xué)生得出一個(gè)初步的探究方案：學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室里用不同的材料對(duì)冰面進(jìn)行不同的處理，然后測(cè)量放在不同冰面上的物體在施加一定的力之后所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).這樣就可以對(duì)不同情況下摩擦力的大小進(jìn)行測(cè)量和比較.

更重要的是，這次實(shí)驗(yàn)不僅可以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)思維，更能激發(fā)起學(xué)生的興趣，以及學(xué)生的民族自豪感和自信心.作為未來(lái)的青年學(xué)子，我們應(yīng)該積極關(guān)注和參與到科學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，用自己的聰明才智為祖國(guó)的科技發(fā)展做出貢獻(xiàn).

2.2 深化探究問(wèn)題，小組合作交流，培養(yǎng)科學(xué)思維

當(dāng)遇到復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，僅靠單個(gè)人難以解決.為了增強(qiáng)同學(xué)們的合作能力，需改變思維方式，實(shí)踐小組合作.（2）? .因此，分組合作探究是PBL模式教學(xué)中不可或缺的部分.根據(jù)維果茨基的最近發(fā)展區(qū)理論，由于學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和能力等方面的差異，小組中會(huì)形成多個(gè)最近發(fā)展區(qū)（3），因此，學(xué)生可以從不同的角度和經(jīng)驗(yàn)中獲取新的見(jiàn)解和知識(shí)，總的來(lái)說(shuō)，物理實(shí)驗(yàn)小組討論可以提供一個(gè)互相學(xué)習(xí)和支持的環(huán)境，促進(jìn)合作和團(tuán)隊(duì)精神，提高學(xué)習(xí)效果，并幫助解決問(wèn)題和困難.

例如 學(xué)生面對(duì)如何定量探究摩擦力大小的問(wèn)題時(shí)，會(huì)思考探究摩擦力大小和壓力、接觸面粗糙程度之間的關(guān)系.在此階段，同學(xué)們需要在自己的小組中分享自己對(duì)問(wèn)題的見(jiàn)解，這也是一個(gè)互相啟發(fā)，思維碰撞的重要階段；接下來(lái)小組根據(jù)討論的結(jié)果，依據(jù)本組的實(shí)驗(yàn)方案，借助摩擦力實(shí)驗(yàn)器，進(jìn)行小組合作探究.

學(xué)生1：通過(guò)測(cè)量重物的重力，我們可以得知所受的壓力大小.為了改變壓力的大小，可以通過(guò)增加砝碼來(lái)進(jìn)行.

學(xué)生2：實(shí)驗(yàn)過(guò)程需要保持接觸面的粗糙程度穩(wěn)定，以探究壓力和滑動(dòng)摩擦力之間的關(guān)系.連接儀器，記錄數(shù)據(jù)并作圖以進(jìn)行實(shí)驗(yàn).注意實(shí)驗(yàn)時(shí)的細(xì)節(jié)，確保準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù).

教師要引導(dǎo)探究過(guò)程，實(shí)現(xiàn)師生合作，生生合作，師生共同探究，教師只有參與到學(xué)生的學(xué)習(xí)中去，成為學(xué)生的“學(xué)習(xí)伙伴”，才能更好的傳授知識(shí).實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)的共同發(fā)展，最終達(dá)到學(xué)習(xí)效果的最優(yōu)化.

學(xué)生3：由實(shí)驗(yàn)得出的圖表而知，壓力和摩擦力之間存在線性關(guān)系，即壓力增大時(shí)，摩擦力也會(huì)相應(yīng)地增大.

學(xué)生4：這說(shuō)明滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力的大小成正比.

同學(xué)們，老師提醒你們換一個(gè)角度，繼續(xù)探究課題.別忘了抓緊時(shí)間，同時(shí)做好上臺(tái)的準(zhǔn)備哦！

學(xué)生3：我們更換接觸面重新實(shí)驗(yàn)，并記錄數(shù)據(jù)以制作圖表.

學(xué)生2：通過(guò)觀察圖像，我們可以發(fā)現(xiàn)，斜率越大，滑動(dòng)摩擦力就越大.

教師應(yīng)該在學(xué)生完成探究任務(wù)時(shí)，給予充分的肯定，也為學(xué)生數(shù)理結(jié)合的適時(shí)應(yīng)用給予高度表?yè)P(yáng)，從而使得成就動(dòng)機(jī)能動(dòng)地與物理環(huán)境發(fā)生作用，從物理環(huán)境中獲得感知，通過(guò)思維加工活動(dòng)使學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，然后再給物理環(huán)境以反作用.在探究過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)隨時(shí)關(guān)注每個(gè)小組的進(jìn)展，以保證每個(gè)小組都能按時(shí)完成任務(wù)（4）；在學(xué)生分組探究的過(guò)程中，教師應(yīng)該給予充足的思考和討論時(shí)間.學(xué)生需要時(shí)間來(lái)思考、辯駁和分析.同時(shí)，教師也要給學(xué)生更多的時(shí)間來(lái)完善和修正自己的結(jié)論，從而獲得更深入的理解.

2.3 回顧問(wèn)題情境，學(xué)生成果展示，完成知識(shí)整合

在PBL教學(xué)模式的推動(dòng)下，學(xué)生需要更加積極地探索和建構(gòu)相關(guān)的物理學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)，深入探究其本質(zhì)和規(guī)律，而不是僅僅簡(jiǎn)單背誦和記憶表面現(xiàn)象.通過(guò)實(shí)際研討、修正和再研討的過(guò)程，學(xué)生才能夠真正掌握物理學(xué)，并在今后的學(xué)習(xí)和工作中取得成功.因此，保持好奇心、積極思考和不斷探索各種知識(shí)來(lái)源至關(guān)重要.在所有小組完成實(shí)驗(yàn)后，教師應(yīng)該鼓勵(lì)自由探討的學(xué)術(shù)氛圍，隨機(jī)抽取組內(nèi)成員進(jìn)行成果匯報(bào)，并對(duì)其中蘊(yùn)含的重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)調(diào).不同小組的探究成果可能會(huì)有所不同，但教師應(yīng)該欣賞不同聲音的存在，并鼓勵(lì)學(xué)生們思考和互相學(xué)習(xí).通過(guò)這種方式，學(xué)生們能夠更加清晰地回憶起自己整個(gè)思考的過(guò)程，總結(jié)運(yùn)用的方法和知識(shí)，在今后面對(duì)物理問(wèn)題時(shí)保持靈活和敏銳.

學(xué)生1：滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力的大小成正比.

學(xué)生2： 斜率的大小代表滑動(dòng)摩擦力與壓力成正比例關(guān)系的常數(shù)大小.因此，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，接觸面越粗糙，成比例的常數(shù)也越大.這說(shuō)明了在實(shí)際生活中，當(dāng)兩個(gè)接觸面越粗糙時(shí)，它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致更大的滑動(dòng)摩擦力.

教師點(diǎn)評(píng)學(xué)生的探究成果，并完善動(dòng)摩擦因數(shù)實(shí)驗(yàn)，達(dá)到知識(shí)整合的目的.

例如 動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量可以依據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式，利用常用的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量，也可以利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)能定理利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、光電門(mén)、斜面等器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量.測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)實(shí)驗(yàn)一般結(jié)合在“測(cè)量做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度”，“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”等實(shí)驗(yàn)中考查.實(shí)驗(yàn)的原理是：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等裝置測(cè)出物體以勻速或變速運(yùn)動(dòng)的加速度，再借助牛頓第二定律計(jì)算動(dòng)摩擦因數(shù)；或利用平衡條件、動(dòng)能定理或能量守恒定律等方法來(lái)計(jì)算動(dòng)摩擦因數(shù).

2.4 檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)成果，提高應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)知行合一

PBL教學(xué)法相比于傳統(tǒng)教學(xué)法，更加看重知識(shí)獲取后的應(yīng)用情況，該方法的教學(xué)效果常常根據(jù)學(xué)生能否解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題來(lái)檢驗(yàn)，在學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)成果后，教師要引導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)結(jié)論回答情境問(wèn)題.將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合和內(nèi)化，形成一套能夠靈活運(yùn)用的知識(shí)體系.在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，給學(xué)生布置開(kāi)放性任務(wù)，再次對(duì)學(xué)習(xí)成果進(jìn)行運(yùn)用，加深學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解，提高應(yīng)用能力.

例如 《摩擦力》是高中物理教學(xué)中考點(diǎn)較高的一節(jié)，在日常生活中有著不可替代的作用.在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后布置問(wèn)題：分析在滑輪系統(tǒng)中，完成吊裝任務(wù)的工作原理，通過(guò)問(wèn)題檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，深化其對(duì)滑動(dòng)摩擦力的理解.在組織學(xué)生從定義，特點(diǎn)，作用效果，表達(dá)形式及應(yīng)用等對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行梳理，形成直觀清晰的認(rèn)識(shí).在對(duì)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)時(shí)，也要對(duì)學(xué)生的課堂表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)，利用提前設(shè)計(jì)好的自評(píng)表組織學(xué)生進(jìn)行自評(píng)，小組討論開(kāi)展互評(píng).

3 結(jié)論

PBL教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，通過(guò)生活中的物理現(xiàn)象，提出一系列問(wèn)題來(lái)探究物理問(wèn)題，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣.學(xué)生不僅掌握了實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，而且加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，解決生活情境中的物理問(wèn)題，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)其的應(yīng)用；以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)進(jìn)行教學(xué)，能培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，幫助學(xué)生樹(shù)立自信；通過(guò)小組交流合作的方式來(lái)解決問(wèn)題，營(yíng)造愉快和諧的氛圍.學(xué)生作為課堂的主人，要積極參與課堂，發(fā)揚(yáng)主體精神，通過(guò)自主學(xué)習(xí)，不斷培養(yǎng)自己的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果.同時(shí)，PBL教學(xué)模式對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升有著顯著的影響.PBL不僅僅是知識(shí)的傳授，更是學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的過(guò)程.在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要充分利用團(tuán)隊(duì)合作和個(gè)人思考能力才能夠掌握知識(shí)和技能，并解決實(shí)際問(wèn)題.然而，PBL也對(duì)教師的要求更高了.教師需要不斷提升自己的專業(yè)素質(zhì)，充分發(fā)揮自己的主導(dǎo)作用，對(duì)學(xué)生進(jìn)行及時(shí)的引導(dǎo)和提醒.對(duì)于課堂上積極性不高和學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生，教師需要特別關(guān)注，并采取有效的措施幫助他們.例如，可以提供更多的實(shí)例和輔導(dǎo)材料來(lái)幫助他們掌握知識(shí)點(diǎn).對(duì)于積極性較高的學(xué)生，教師也需要督促他們及時(shí)鞏固所學(xué)的概念.

參考文獻(xiàn)：

［1］杜翔云，鐘秉林，Anette Kolmos.以問(wèn)題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)理念及其啟示[J].中國(guó)高等教育，2008（02）：20-24.

［2］張婷焰.論高中物理教學(xué)中合作學(xué)習(xí)模式的效果[J].教育研究，2021，3（9）.

［3］李剛，侯恕，唐恩輝，最近發(fā)展區(qū)理論指導(dǎo)下的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)追問(wèn)式教學(xué)[J].物理教師，2015，36（07）：24-27+30.

［4］匡莉，吳廣國(guó)，鄒斌.基于分組討論式教學(xué)法的高中物理習(xí)題教學(xué)[J].教學(xué)與管理，2017（09）：116-118.

［5］馬曉霞.問(wèn)題教學(xué)法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用[J].考試周刊，2022（03）：119-122.

（通訊作者：韓海生）