教育信息化背景下PBL教學(xué)模式在高中物理中的運(yùn)用

葉長盛

摘? 要：高中物理學(xué)習(xí)不僅知識范圍較廣，而且難度較大。在教育信息化的背景下，教師需要緊跟時代發(fā)展，依據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)，在物理教學(xué)中由淺入深地幫助學(xué)生解決物理問題?；赑BL的教學(xué)模式，教師需要對問題進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，巧妙設(shè)疑；設(shè)置合理問題，鼓勵學(xué)生合作探究；對學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)撥、鞏固，讓學(xué)生通過問題升華知識；最后讓學(xué)生通過問題進(jìn)行歸納總結(jié)、遷移運(yùn)用，從而使學(xué)生掌握物理的相關(guān)知識和規(guī)律，提升物理學(xué)科的綜合素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高中物理；PBL教學(xué)模式；教學(xué)策略；教育信息化

一、創(chuàng)設(shè)情境，巧妙設(shè)疑

基于問題的教學(xué)最重要的是教師要在課堂教學(xué)開始創(chuàng)設(shè)一個巧妙的問題情境，通過設(shè)置問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過運(yùn)用信息技術(shù)手段，教師可以創(chuàng)設(shè)出一個獨(dú)特、新穎的教學(xué)情境，在課堂開始的時候就吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生跟隨多媒體的情境思索問題，自然而然進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，這能夠?yàn)閷W(xué)生的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也能為學(xué)生后續(xù)的探究性學(xué)習(xí)提供幫助。

教師利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境，能夠讓學(xué)生根據(jù)提出的問題層層深入。具體而言，在巧妙設(shè)疑中，一般包括：教師通過創(chuàng)設(shè)實(shí)際問題、拋出問題，引導(dǎo)學(xué)生討論、觀摩物理實(shí)驗(yàn)，從而引入新課。針對不同的教學(xué)內(nèi)容，課堂教學(xué)的導(dǎo)入環(huán)節(jié)也要靈活，教師要結(jié)合學(xué)生實(shí)際的認(rèn)知水平，通過獨(dú)特、新穎的方式引導(dǎo)學(xué)生思考問題，從而激發(fā)學(xué)生對高中物理課學(xué)習(xí)的興趣和積極性。在問題導(dǎo)學(xué)教學(xué)模式中，教師的作用是引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，同時也要注意培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。因此，開場白的設(shè)置要注重學(xué)生的參與和互動，讓學(xué)生感受到自己是學(xué)習(xí)的主人，從而激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣和主動性。

例如，高中物理學(xué)中的《萬有引力定律》教學(xué)，教師可以創(chuàng)設(shè)如下引導(dǎo)性問題，讓學(xué)生緊跟教師的思維進(jìn)行層層思考：

問題1：“根據(jù)地理所學(xué)，我們知道，太陽系的行星都是圍繞著太陽這顆恒星運(yùn)動的，那么為什么它們會圍繞太陽做橢圓形的圓周運(yùn)動，而不是飛離太陽系呢？”

學(xué)生：“太陽具有巨大的引力，能夠吸引周圍的行星圍繞它運(yùn)動，這個引力為行星提供了一個做橢圓圓周運(yùn)動的向心力；這個吸引力不僅與它們之間的距離有關(guān)系，還與它們的質(zhì)量大小有關(guān)系。”

問題2：“太陽和行星之間萬有引力的大小如何推導(dǎo)呢？”

學(xué)生：“根據(jù)之前所學(xué)習(xí)的牛頓運(yùn)動定律，包括牛頓第二定律和第三定律，以及開普勒第一定律和第二定律，可以推導(dǎo)出太陽對行星的萬有引力的計(jì)算公式：F=?！?/p>

問題3：“那么繼續(xù)思考，為什么地球表面的物體總是向著地球的方向運(yùn)動，而不是遠(yuǎn)離地球呢？”

教師可以利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力的過程，讓學(xué)生更加形象、直觀地感受到萬有引力的探究，以此引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出萬有引力定律的計(jì)算公式。教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過各種方式，如閱讀、演示、討論等了解牛頓是如何通過觀察、實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)出萬有引力定律的。這個過程可以讓學(xué)生了解科學(xué)家的知識探究過程，體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱辛和樂趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)素養(yǎng)。

二、設(shè)置問題，探究合作

問題驅(qū)動下的高中物理教學(xué)，問題設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。一個好的問題不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力，還可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握物理知識。為了設(shè)計(jì)出有效的物理問題，教師需要緊扣教學(xué)內(nèi)容。在設(shè)計(jì)問題時，教師首先要確保問題與當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容的密切聯(lián)系，問題能夠涵蓋教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，以幫助學(xué)生掌握課程的核心內(nèi)容。為了激發(fā)學(xué)生的興趣和參與度，教師需要設(shè)計(jì)出有趣、具有挑戰(zhàn)性的問題，這樣的問題可以引發(fā)學(xué)生的好奇心，促使他們積極思考和討論。教師還要考慮問題的難度，難度要適合學(xué)生的能力水平。過于簡單的問題無法引發(fā)學(xué)生的思考，而過于復(fù)雜的問題可能會讓學(xué)生感到困惑和沮喪，只有合適的難度問題可以讓學(xué)生感到挑戰(zhàn)性，也能讓他們在解決問題后獲得成就感。同時問題設(shè)計(jì)要具有開放性，能夠引發(fā)學(xué)生的多角度思考，這樣的問題可以促使學(xué)生進(jìn)行深入討論，拓寬他們的思維視野。并且在解決問題的過程中，學(xué)生能夠進(jìn)行合作交流，并通過小組成員的共同努力，互相學(xué)習(xí)、互相幫助，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步。

同樣以《萬有引力定律》為例?！凹僭O(shè)一個質(zhì)量為m的物體，放在月球上的萬有引力為F1，放在地球表面受到的地球重力為F2，那么放在月球的引力F1與放在地球的引力F2的比是多少？在月球的重力加速度a是地球表面重力加速度g的多少分之一？”

第一問的解法相對簡單，根據(jù)萬有引力定律可以得出，受到地球引力的F1=；物體在地球表面的引力F2=，因此==。第二問主要根據(jù)牛頓第二定律F=ma，物體所在月球軌道處的加速度a=，物體在地面的重力加速度g=，由此可知==。

再如，“已知月球圍繞地球的周期是T=27.3天，g=9.8m/s2，另已知月球的軌道半徑是地球半徑的60倍，求月球的重力加速度與地球重力加速度的比?！苯處熞龑?dǎo)學(xué)生根據(jù)上述例題進(jìn)行計(jì)算：

這兩道題都是學(xué)生自行探究，由學(xué)生分組合作完成的。經(jīng)過討論，學(xué)生總結(jié)出：根據(jù)萬有引力定律，能夠計(jì)算出地球與地球表面物體之間的萬有引力，計(jì)算出月球與地球之間的萬有引力；根據(jù)上述的計(jì)算過程和結(jié)果，可以得出：月球重力加速度與地球重力加速度的比與距離的二次方成反比，與它們的質(zhì)量的乘積成正比。

三、點(diǎn)撥鞏固，類比升華

教師通過類比已學(xué)知識來教授新知識，這種方法在很多學(xué)科中都有應(yīng)用，尤其是在物理這種需要抽象思維的學(xué)科中更為常見。如果能將新知識和已學(xué)知識進(jìn)行類比，那么學(xué)生可以更容易地理解和掌握新知識。在具體的教學(xué)策略上，教師可以以高中物理中的《電勢和電勢能》教學(xué)為例。如果教師還是沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，生搬硬套公式講解知識，學(xué)生可能會聽不懂，甚至?xí)拹何锢?。因此，教師可以通過類比已學(xué)的知識引導(dǎo)學(xué)生理解新知識，這種方式能夠讓本身就很抽象的電磁學(xué)知識更容易被學(xué)生接受和理解。類比學(xué)習(xí)是一種有效的教學(xué)方法，它可以引導(dǎo)學(xué)生將新知識和已學(xué)知識進(jìn)行比較和聯(lián)系，幫助他們更好地理解和掌握新知識。同時這種教學(xué)方法也可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，使他們更加主動地參與到學(xué)習(xí)中。

如圖1所示，電荷q在電場中從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，已知電場是均勻強(qiáng)度電場，根據(jù)甲、乙、丙不同的運(yùn)動情況，分別計(jì)算電荷q做的功。

在這道題中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生回憶之前所學(xué)的重力做功與重力勢能的關(guān)系，學(xué)生都知道，重力做功與物體的運(yùn)動路徑?jīng)]有關(guān)系，只與物體始末位置的高度的差有關(guān)系。對同一個物體而言，無論是做自由落體運(yùn)動，還是做平拋運(yùn)動，其運(yùn)動路徑不同，但高度差相同，那么重力做功就相同。由于重力作用的這個特點(diǎn)，因此物理學(xué)中將重力稱為保守力。根據(jù)保守力的特點(diǎn)可以知道，重力做的功等于重力勢能的減少量，這也是重力這種保守力所特有的。重力做功越多，重力勢能減少量越多，重力勢能越小；反之重力做功越少，重力勢能減少量越少，重力勢能就比較大。

根據(jù)類比方法，檢驗(yàn)電荷q不同的路徑從A到B。先看圖1中的甲，電荷q沿著直線從A到B，靜電力F=qE，位移AB與力F形成的夾角為θ，所以電荷q在靜電力下做功為W1=F·cosθAB=qE·AB。圖1中，電荷q沿著折線運(yùn)動，從A到M再到B，那么電荷q在AM段的做功為W2=qE·AB。圖1中，電荷q還可以沿著曲線運(yùn)動，從A到N再到B，因?yàn)閝的移動方向?yàn)槠叫须妶鼍€，則電場力做功，q移動方向垂直于電場線，電場力不做功；平行電場線的位移之和等于AB，所以沿著曲線移動到B點(diǎn)，電荷q做功為W3=qE·AB。由此可以得出，在云強(qiáng)電場中，電荷q無論如何移動，電場力做功都是不變的，因此電場力做功與電荷所在的起始位置和終點(diǎn)位置有關(guān)，與運(yùn)動路徑無關(guān)。

因?yàn)殡妶隽ψ龉εc重力做功的特點(diǎn)一樣，那么同樣類比下，電勢能和電場力做功又有什么關(guān)系呢？根據(jù)電勢能EPA=WA∞，電場力和電勢能的關(guān)系為WAB=EPA-EPB，當(dāng)W電>0，EP減少；當(dāng)W電<0，EP增加。教師通過類比方法，可以讓學(xué)生掌握電勢能，學(xué)生聽得懂、易于接受，因此對抽象內(nèi)容就更能形象地掌握了。由此教師引入新的物理量，將電勢能與電荷的比值稱為電勢，即φ=。同樣，類比于重力勢能，在同一個高度下不同物體的重力勢能是不同的，可以得出，在同一個電勢的位置，不同電荷的電勢能也是不相同的，所以，電勢能還可以表示成：EP=qφ。

四、歸納總結(jié)，遷移反饋

教師生動地引導(dǎo)問題可以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用物理知識。通過解決實(shí)際問題，學(xué)生可以更好地理解物理知識的本質(zhì)和應(yīng)用價值，從而提高他們的應(yīng)用能力。在小組合作學(xué)習(xí)后，教師可以通過展示問題的方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入新一輪的小組合作，通過不斷質(zhì)疑和探究討論，學(xué)生可以加深對物理知識的理解，提高應(yīng)用能力。在物理教學(xué)中，教師也應(yīng)該注重學(xué)生的自我感悟和歸納總結(jié)。學(xué)生通過自我感悟和對物理概念、規(guī)律的深刻理解，可以形成自己的學(xué)習(xí)方法和解題思維。而歸納總結(jié)則可以幫助學(xué)生提高對知識的認(rèn)識水平。

高中階段的“電流、電阻”教學(xué)與生活息息相關(guān)。教師將物理知識與生活實(shí)踐緊密結(jié)合，可以讓學(xué)生更好地理解物理原理和概念，并感受到物理知識在生活中的實(shí)際應(yīng)用。通過解決這些問題，學(xué)生可以更好地理解物理知識，感受到物理知識在生活中的實(shí)際應(yīng)用，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。

首先，教師要求學(xué)生進(jìn)行思考，形成持續(xù)電流的條件是什么。學(xué)生都知道，形成持續(xù)電流要滿足兩個條件，一個是有電壓，一個是有自由電荷，缺一不可。同時學(xué)生需要思考，計(jì)算電流的公式都有哪些。學(xué)生總結(jié)出：1. 值定義式：I=；2. 電流決定式：I=；3. 電流微觀表達(dá)式：I=nsqv。然后，教師給出實(shí)際應(yīng)用題目，讓學(xué)生進(jìn)行遷移運(yùn)用。例如，在相距40km的A、B兩地架兩條輸電線，電阻共為800Ω，如果在A、B間的某處發(fā)生短路，這時接在A處的電壓表示數(shù)為10V，電流表的示數(shù)為40mA，求發(fā)生短路處距A處有多遠(yuǎn)？要想解決這道問題，可以先簡易地畫出電路圖，如圖2所示。

根據(jù)題意可知，AB兩地相距l(xiāng)=40km，U=10V，I=40mA=40×10-3A，R=800Ω。假設(shè)發(fā)生短路的地點(diǎn)距離A地有xm遠(yuǎn)，A到短路距離的電阻為Rx，根據(jù)歐姆定律，I=，Rx===250Ω，根據(jù)電阻定律，可知Rx=ρ ，那么AB兩地距離的電阻Rx=ρ，=，由此可以解得x=，l=×40=12.5km。

教師和學(xué)生進(jìn)行互動，通過引導(dǎo)學(xué)生自行歸納總結(jié)出本節(jié)所學(xué)的物理知識點(diǎn)、學(xué)習(xí)技巧和解題思維方法，從而幫助學(xué)生將零散的知識點(diǎn)整合成一個系統(tǒng)的知識體系，加深了學(xué)生對物理概念和規(guī)律的理解。同時教師拋出實(shí)際生活中的問題，讓學(xué)生將所學(xué)的知識、原理等進(jìn)行遷移運(yùn)用。應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題，可以培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，讓他們感受到物理知識的實(shí)際應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：鄒宇銘）