問題驅動式教學法在大學物理教學中的應用

陳亞琦，蔣純志，黃鐵鐵

（湘南學院 電子信息與電氣工程學院，湖南 郴州 423000）

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問題驅動式教學法在大學物理教學中的應用

陳亞琦，蔣純志，黃鐵鐵

（湘南學院 電子信息與電氣工程學院，湖南 郴州 423000）

摘要：研究了問題驅動式教學法的內涵及設計基本原則，并在此基礎上，結合課堂教學的基本環節，從問題的設計、問題的解決等方面探索了如何將問題驅動式教學法融入到大學物理課堂教學中，以提高學生的學習興趣，培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力.

關鍵詞：問題驅動式教學法；大學物理；課堂教學

物理學是研究物質的基本結構、運動形式、相互作用和轉化規律的學科，其基本理論和方法滲透在諸多自然科學領域，也有力地推動科學技術的發展和創新［1］.大學物理以物理學知識為載體，內容涵蓋力學、電磁學、光學、熱學及近代物理學等，是高校各理工科專業一門重要的必修公共基礎課，它在培養和提高學生的科學素養、思維能力和創新能力方面，具有不可替代的作用［2-3］.相比中學物理，大學物理以微積分和矢量為數學工具，討論變量物理問題，學生普遍反映難學、甚至厭學.為了提高教學效果，激發學生學習大學物理的興趣，探索與研究問題驅動式教學法在大學物理課堂中的應用是十分必要的.

1　問題驅動式教學法內涵及實施原則

1.1問題驅動式教學法內涵

問題驅動式教學法是指依據教學目的和要求，由教師創設問題情境，以問題的提出、探究和解決來引導學生思考，激發學生的求知欲、創造欲和主體意識.問題驅動式教學法的淵源可以追溯到19世紀后期美國實用主義教育家杜威提出的“情境、問題、假設、推理和驗證”的教學模式，其強調“從做中學”的思想對整個教育界產生了很大影響［4］.1960年，Barrows和Tamblyn在醫學教育領域提出了問題驅動式學習（Problem-Based Learning，PBL）教學法［5］，以克服剛畢業的醫科學生雖有大量專業知識卻缺乏臨床應用能力的缺點.后來，以PBL為主的教育策略，逐步推廣到了商學、教育學等學科的教學活動中，對于培養學生自主創新和解決問題的能力具有明顯效果.問題驅動式教學法不像傳統的教學那樣先學習理論知識再解決實際問題，而是以引導學生自主探索分析問題、解決問題為核心來開展教學，教師設計問題是其中心環節［6］.教學過程中學生是主體，學生的學習活動與具體的問題相結合，學生經過思考，發表見解，展開討論，在教師指導和幫助下，分析解決問題，并最終形成對知識的理解和接受.問題的設計以激發學生的求知欲為中心，增加物理知識產生的背景、形成過程和實際應用的教學，力求師生互動，激發學生興趣，促使學生主動探索、積極思維，從而提高分析問題和解決問題的能力.

問題驅動式教學法強調以問題為驅動力，以問題解決為主線，激發學生學習興趣，培養學生解決問題的實踐能力和創新能力.在課堂教學中，一切學習都圍繞問題而展開，教師通過刺激學生問題意識，調動學生學習興趣，激發學生積極思考，將被動學習轉化為主動學習，在分析解決問題的過程中提高實踐能力和創新能力.

問題驅動式教學法強調以學生為主體，教師在教學過程中主要起引導促進作用.教師根據教學內容和要求，精心策劃，準備問題，創設師生平等互動交流的教學環境，培養學生自主學習能力.

1.2 問題驅動式教學法的設計原則

（1）設計的問題必須緊緊圍繞課堂教學內容，以激發學生的求知欲為中心.聯系生產生活中的物理現象，適時增加物理知識產生的背景，介紹物理學史，促使學生主動探索，積極思維，讓學生在解決問題過程中逐步理解掌握教學內容.

（2）設計問題要基于學生的物理基礎，遵循學生的認知過程.大部分理工科學生在中學時，都接觸過物理知識，有物理基礎，如果設計問題過于簡單，難以調動學生參與到討論中來；設計問題過于復雜，又容易打擊學生的學習興趣.在地方本科院校中，一些工科專業的學生是從職高升上來的，物理基礎薄弱，在設計問題時也要兼顧這部分學生的實際情況.

2　問題驅動式教學法在物理課堂教學中應用

2.1 以問題方式引入課堂教學內容

中國著名教育家陶行知說過：“創造始于問題，有了問題才會思考，有了思考，才有解決問題的方法，才有找到獨立思路的可能.課堂伊始，圍繞教學內容，從回顧復習與課堂相關內容、物理學史、生活物理和現代科技等角度，創設問題情境.可以有效地提起學生探究的心理，點燃學生思維的火花，從而形成問題意識，激發學生解決問題的動機和學習興趣.如靜電場的第一堂課，可以從列舉生活中的靜電現象開始，通過引導學生自發地描述的各種形形色色的靜電現象，引出本堂課的主要內容：靜電現象背后的本質是什么，怎么研究靜電現象.靜電場中的第一節——電荷的基本性質、庫侖定律，中學物理有比較詳盡的講解，如此設問以后，再從物理學史的角度介紹這些知識點.這樣不僅可以避免知識點重復講授，還可以有效提升學生的物理思維能力，加深學生對知識點的理解.

2.2 設計問題鏈，循序漸進推進課堂教學

立足于對學生已有的物理知識和教材內容的全面而科學的分析，將所學習的重點難點分解為一個個小問題，使問題像階梯一樣由低到高、由難到易逐步遞進，引導學生的思維步步深化，讓學生在思考問題、探究問題和解決問題的過程中自主構建物理知識框架.教學實踐中，教師可根據實際情況，對設計的問題鏈可以自問自答，或是延遲回答，也可以讓學生思考討論后回答，搭建平等的師生互動交流平臺.如講授高斯定理時，可以設計問題鏈：點電荷激發的靜電場中通過以點電荷為中心的任意球面的電通量是多少，通過包圍點電荷的任意閉合曲面的電通量是多少，通過不包圍點電荷的任意閉合曲面的電通量是多少，點電荷系激發的電場中通過任意閉合曲面的電通量是多少.學生基于電通量概念的理解，通過對上述問題鏈的思考，層層遞進，最后歸納得出靜電場基本規律之一——高斯定理.以問題層層驅動學生主動分析思考，這樣不僅可以提高學生自主學習能力，還可以加深學生對高斯定理的理解.

2.3 設計應用問題，加強物理知識點的理解

從生產生活中提煉物理問題，讓學生基于課堂所學新知識的理解，通過獨立思考或小組討論的方式嘗試對問題進行解決.然后教師對學生所提出的解決方案進行總結評價，對正確的加以肯定，對錯誤的及時糾正.如學習動量定理時，可以結合高空墜物的新聞，提出問題：一顆雞蛋是否能砸碎5 mm厚的玻璃，然后請學生估算雞蛋從30 m靜止墜下會對地面上的玻璃產生多大的沖擊力.讓學生通過分析生活中的現象，加深對動量定理的理解.講授電磁感應定律時，可以介紹生活中大大小小的發電機，不管是水力發電機，還是風力發電機，其基本原理都是利用法拉第電磁感應定律.世界上第一臺發電機是法拉第圓盤發電機，以法拉第圓盤發電機為模型，假若圓盤半徑為R，圓盤的軸線與均勻外磁場平行，當圓盤繞軸線以角速度ω轉動時，發電機產生的感應電動勢是多少.從實際例子引發學生思考.

2.4 預留課后問題，引導學生課外學習

目前，因教學改革需要，大學物理課時被壓縮.然而物理學內容廣泛深刻，如果只通過課堂學習，很難比較好地掌握大學物理各個知識內容.因此，根據教學內容，選擇難度適中、適量的物理問題作為課外作業是十分必要的.預留課后問題，讓學生以小組為單位，通過查閱資料、文獻或相互討論，定性或定量研究分析解決物理問題，可以有效引導學生課外學習.如在學習完角動量守恒定律后，可以預留課后問題：回轉儀的工作原理是什么，可以應用在哪些方面.面對這個問題，就學生而言，也很想了解其中的緣由.同時，問題難度適中，通過查閱資料，相互討論，學生容易得到比較全面的答案.這樣不僅可以幫助學生更好地消化吸收課堂教學內容，還可以提升學生學習物理的興趣.

3　結論

大學物理課程的教學不僅要注重知識的傳授，更要培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力.在大學物理課堂教學中適時采用問題驅動式教學法，能夠有效活躍課堂氣氛，提高學生的學習興趣，發揮學生自主學習的積極性，培養學生質疑和自我研究的良好習慣.

參考文獻：

［1］ 程守珠，江之永.普通物理學（上、下冊）［M］.北京：高等教育出版社，2013

［2］ 饒黃云，符五久.大學物理教學中物理思想和方法的滲透［J］.東華理工學院學報：社會科學版，2007，26（1）：80-83

［3］ 厚宇德.物理文化的內涵及教育意義［J］.臺州學院學報，2009，31（3）：23-28

［4］ 杜威.學校與社會·明日之學校［M］.趙祥麟，譯.北京：人民教育出版社，1994

［5］ Burrows H S，Tamblyn R M.Problem-Based Learning：An Approach to Medical Education［M］.New York：Springer Verlag，1980

［6］ 吳光超.物理問題設計在電磁學課程中的應用研究［D］.揚州：揚州大學，2006

The application of problem-driven teaching mode in the lecture of college physics

CHEN Ya-qi，JIANG Chun-zhi，HUANG Tie-tie
（School of Electronic Information and Electrical Engineering，Xiangnan University，Chenzhou 423000，China）

Abstract：Studies the principles and characteristics of problem-driven teaching mode，and discusses the application of problem-driven teaching mode in the lecture of college physics to improve the students′ interest in learning physics and develop the students' ability to analyze and solve problems.

Key words：problem-driven teaching mode；college physics；lecture

中圖分類號：O4∶G642.0

文獻標識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2016.05.027

文章編號：1007-9831（2016）05-0095-03

收稿日期：2016-04-10

基金項目：湖南省教改項目（湘教通［2015］291-487）；湖南省教育廳教改項目（2013-223-452）

作者簡介：陳亞琦（1980-），女，湖南衡陽人，講師，碩士，從事物理教學研究.E-mail：chenyaqi_0@163.com