高中物理教學中應用PBL教學法的幾點看法

李作平 蔡麗珍

摘 要：本文以《伽利略對自由落體運動的研究》一課為案例，從設置合理有效的問題、組織學生高效合作學習、適時給予學生必要的指導、充分開發利用課程資源四個方面談談高中物理教學中應用PBL教學法的幾點看法。

關鍵詞：高中物理教學；應用PBL教學法

1 PBL教學法概述

PBL（Problem-Based Learning）教學法是以問題為基礎，以教師為導向，學生通過查找資料、分組合作學習、實驗探究等多種形式進行學習的一種教學方法。PBL教學法區別于傳統的教學方法，傳統的教學以教師的講授為主，而PBL教學法強調學生的自主學習和主動參與，把學習置于復雜的、有意義的問題情境中，讓學生在教師的引導下通過自主探究解決教師提出的問題。PBL教學法在20世紀60年代由美國的神經病學教授 Barrows 在加拿大的麥克馬斯特大學首創，在2000年左右才引入國內。盡管PBL教學技術還不夠完善，存在一些問題，但是在高中物理課堂中實施這種教學方法能激發學生的學習興趣，幫助學生更好地理解所學知識，同時促進學生探究式學習能力的發展。

2015年10月，筆者在《伽利略對自由落體運動的研究》一節市級公開課中嘗試運用PBL教學法，以物理學史為主線，讓學生在問題思考，查找資料，尋找答案，解決問題的過程中感受伽利略研究自然規律的科學方法。本文將以此為案例，談談高中物理教學中應用PBL教學法的幾點看法。

2 課堂教學概況及總體評價

2.1 課堂教學概況

2.1.1 創設生活情境，形成主題問題

教師通過多媒體播放蘋果下落的視頻，展示秋葉飄落和秋雨綿綿的圖片，讓學生感受美妙的秋景。蘋果的下落、秋天落葉和雨滴的運動都是一種落體運動。關于落體運動的研究，早在2000多年前就引起人們的關注，直到500多年前伽利略進行深入研究，發現落體運動的規律。物理知識源于生活，從學生熟悉的生活現象出發，引導學生從物理的視角觀察、分析生活中的現象，讓物理課堂成為學習與生活銜接的場所。

2.1.2 閱讀教材資料，自主探究問題

學生通過閱讀教材資料，共同探究以下問題：

①亞里士多德的觀點及當時人們的認識是怎樣的？

②他們為什么會有錯誤的認識呢？亞里士多德的理論在那個時代有什么意義？

③隨著人類認識能力的不斷提高，有人對亞里士多德的觀點提出了懷疑，其中包括了伽利略，對于亞里士多德的觀點，伽利略的看法是什么呢？

④伽利略是怎樣研究自由落體運動規律的？他遇到了哪些困難？伽利略是如何解決這些困難的？他作出了怎樣的猜想？

⑤伽利略認為自然界的規律是簡潔明了的，猜想落體運動是一種最簡單的變速運動——勻變速直線運動。他用什么方案去驗證自己的猜想？

⑥物體做自由落體運動的速度很快，在當時的條件下很難測量時間，伽利略采用什么方法處理這個問題？

⑦伽利略從直接探究自由落體運動轉向探究物體在斜面上的運動問題，伽利略的實驗方法是什么？伽利略是怎樣間接驗證自由落體運動是勻變速直線運動的 [1 ]？

2.1.3 利用現有器材，體驗科學探究

伽利略在當時有限的實驗條件下，利用斜面來“沖淡重力”，研究出斜面上初速度為零的勻加速直線運動中位移與時間的平方成正比，并采用合理外推的方法獲得實驗數據范圍之外的物理數據。學生可以利用現有的實驗器材——數字傳感器來經歷伽利略當時的研究過程。教師引導學生討論設計實驗方案，進行分組實驗，并對學生在實驗過程中遇到的問題進行指導與解答。

2.1.4 展示實驗成果，學生交流討論

生1：讓小車沿傾角不太大，阻力很小的傾斜軌道上滾下，測得■=■=■=……，證明小車在斜面上的運動是勻變速直線運動。

生2：換用不同質量的小車從傾斜軌道的不同高度滾下，測得■=■=■=……。

生3：增大斜面傾角，重復上述實驗，同樣測得■=■=■=……，而且小車的加速度隨斜面傾角的增大而增大。如果傾角增大到90°，這時的運動就是自由落體運動，并且所有物體下落的加速度都相同。

2.1.5 回顧研究歷程，師生共同總結

伽利略對自由落體運動的研究，開創了運用數學推理和實驗研究相結合探索自然規律的科學方法，即“實驗觀察——假設猜想——數學推理——實驗驗證——合理外推”，對科學研究起到了重大的啟蒙作用，是人類思想史上最偉大的成就之一。

回顧伽利略的研究歷程，師生共同總結出“伽利略能夠將觀察、實驗與邏輯思維相聯系進行科學研究的思想，是他取得巨大成就的重要原因” [1 ]。

2.2 課堂教學總體評價

本節課嘗試運用PBL教學法，以問題為導向，通過閱讀材料、問題討論、實驗探究、展示實驗成果的教學方法，讓學生置身于當時的科學背景下，體會伽利略在研究自由落體運動中呈現出的科學思想、研究方法和科學精神，在很大程度上激發了學生的學習興趣，討論設計實驗方案、動手實驗操作等過程有利于學生探究式學習能力的培養，同時培養了學生的自學能力和團隊精神。但是課堂教學整個過程顯得較為緊迫，學生分組實驗的時間不足。

3 高中物理教學中應用PBL教學法的幾點看法

3.1 設置合理有效的問題

PBL教學法是以問題為學習起點的教學方法，學生在課堂中圍繞著問題思考，查找資料，尋找答案，解決問題，問題本身的質量和水平影響著學生的學習結果。教師不能盲目地將問題拋給學生，若所提出的問題沒有針對具體的內容，也沒有考慮到學生的認知規律，這樣的問題就不是合理有效的問題，那么PBL教學法只是流于形式而無法獲得應有的教學效果。首先，問題應緊扣教學的重點和難點，以物理課程標準的要求為核心，從教學目標的要求出發，把一個個知識要點問題化逐漸展開。其次，問題要有層次性，提出的問題要考慮學生的現有水平和認知能力，問題的難度呈現階梯狀，由易到難。教師還可以跟隨學生學習的進展不斷調整跟進，靈活多變。

3.2 組織學生高效合作學習

PBL教學法強調學生的自主學習，通過學生自學或通過小組討論探究出問題的答案。為了便于小組的討論與交流，教師將學生編排成小組的形式。由于課堂中學生需要討論問題，在合作學習中，以具體的問題為載體，提高學生小組討論的效率。在實驗探究中，教師還要設計不同的任務，使每個學生在進行實驗時都有明確的任務分工，這樣學生在探究學習中才能更好地開展合作學習[2 ]。例如，學生利用數字傳感器來經歷伽利略當時研究的過程，即研究斜面上初速度為零的勻加速直線運動中位移與時間的關系時，小組同學應互相配合，分工具體、明確，有動手操作實驗的，有記錄實驗數據的，有分析研究實驗數據的，各個成員還可以互相交換操作任務。

3.3 適時給予學生必要的指導

PBL教學法是一種以學習者為中心的教學方式，學生是問題的解決者。在物理教學中應用PBL 教學法，課堂上最大的變化就是學生通過自主學習來完成教學目標。雖然PBL教學法能更好地促進學生對物理概念和規律的學習與理解，但采用這種方法進行教學需要學生的自學、討論、探究、交流等過程，占用課堂較多的時間，而學生在課堂上的學習時間較緊迫，這就需要教師能適時、有效地引導學生。所以，PBL教學法對教師自身的素質和教學技巧都有很高的要求，教師不但要熟練掌握教材內容，還要具備良好的管理組織能力和控制課堂的節奏等技巧，通過把握整個學習過程來提高學生學習的進度，對于學生自學、討論、探究過程中得到的觀點適時進行引導、提升和總結。

3.4 充分開發利用課程資源

傳統物理教學所需師資、教學設備少，PBL 教學法所需師資、教學設備較多。在有效的課堂教學時間內，合理地選擇利用切合教學內容的課程資源很重要。教材是重要的課程資源，此外，教師可以收集學生難以見到的視頻、錄像等資料，還可以充分利用學校實驗室提供的實驗器材。如在研究斜面上初速度為零的勻加速直線運動中位移與時間的關系時，教師可以選擇小車和打點計時器來做實驗，如果僅通過簡單的演示實驗就把結論呈現給學生，這樣的教學不利于學生創新能力的培養。考慮到時間、位移測量的精確性，筆者讓學生通過位移傳感器來研究斜面上初速度為零的勻加速直線運動中位移與時間的關系。物理教師應積極發揮學校現有條件的作用，創造性地利用一切可用的資源，讓學生能夠有機會自主進行探究活動，以使物理課堂教學更加新穎、富有吸引力。

4 結語

PBL教學法應用于高中物理教學中，有助于學生更好地理解所學知識，但是需要學生有很好的自覺性，否則將達不到預期的教學目標。由于物理是一門以觀察和實驗為基礎的學科，高中物理教學中應用PBL教學法可操作性強。如何將PBL教學法與傳統教學方法及探究教學有機結合，取得更好的教學效果，有待于物理教師在未來的教學實踐中進一步探索與實踐。

參考文獻：

[1]王治國.讓美在物理教學中徜徉——關于“伽利略對自由落體運動的研究”的教學設計[J].物理通報，2015（5）：33-36.

[2]張嵐.物理教學中促進學生學習方式多樣化探究[J].中學物理教學參考，2014（7）：19-21.