PBL教學法對科學推理能力培養的實踐研究

黃賦堃

摘要：科學推理能力是物理核心素養中科學思維的核心部分，是進行科學研究的必備能力。然而，通過文獻調研發現探究式教學中的PBL教學法對科學推理能力培養更有指向性，也更具操作性。針對貴州省貴陽市地區高中學生的特點，在不斷的實踐和改進后，本文就PBL教學法的問題設置以及教學實際給出了相應的建議。

關鍵詞：科學推理能力、PBL教學法、高中物理教學

引言：基于新形勢下教育改革發展的現狀，隨著課程標準新一輪的修訂，科學素養的培養成了教育教學的導向。其中，科學思維作為物理核心素養的重要組成部分，貫穿物理學習的全過程。許多研究也表明，科學思維的發展與物理學業水平呈較高的相關性[1]。此外，科學思維的發展也有利于學生積極分析、解決生活中的問題，是學生敢于探索，勇于創新的前提。然而，研究表明，現階段的科學思維培養是有所缺失的[2][3][4][5][6]。同時，科學推理作為科學思維的核心部分更應該備受關注，這也是學生亟待發展的能力。

根據文獻調研可以得出探究式教學有利于科學推理能力的培養，本文選擇了一個對發展科學推理能力更具指向性和操作性的探究式教學模式——PBL教學法。

一、PBL教學法問題設置

課堂中的問題按照其功能大致分為以下三種：驅動問題、梯度問題、評價性問題。

1.驅動問題

以PBL教學法的特點而言，驅動問題即有意義、有可討論性的情境設置。開放性話題是最理想的驅動問題，但是在時間和資源的限制下，教師設計問題時可以有意識地引導學生回答的方向。例如，在進行角速度和線速度的教學時，可以提問：時針和分針誰走得快？再進一步建立如下情境：在跑道上，分別站在內外圈的同學同時出發同時回到原點，誰又跑得快？這一組問題基于學生的生活經驗提出，在進一步的交流中學生自然而然就會發現兩種“快慢”的區別繼而引入本節課的重點。

然而，與以上這種較為獨立的課時不同，當涉及到規律教學或者某些概念教學時，知識和能力基礎不可或缺。所以，在構造情境時也可以根據之前所學內容進行設計，甚至可以直接以課后作業引入，以保證每節課的連貫性。

2.梯度問題

梯度問題主要起到腳手架的作用，幫助學生理解和深入。這一部分的靈活度相較前一種問題會更高。梯度問題的提出手段可有類比、對比、沖突等，但是具體選哪種方法不僅跟知識點的難度有關，更與學生的學情有關。例如，在電場強度的教學中，要讓學生理解電場強度這個抽象的概念存在一定困難。同樣的類比法，面對學業水平較低的學生，更需要教師引入生活經驗。在“搭梯子”時可將場源電荷類比為光源，光源周圍的光類比為場源電荷周圍的電場。這樣學生能更容易理解場的強度只和源頭有關，跟“觀測者”即試探電荷無關。而對于基礎比較好的同學，除了引入這種說法之外還可提出更抽象的類比，如引力場。同樣都是場，電場強度可以用電場力表示，引力場的強度也可以用這種類比方法表示出來。在同學們進行猜測和思考的時候，場的概念自然就更加深入了。

3.評價性問題

評價性問題的作用往往是通過提出問題來了解學生對知識點的理解和應用程度。可以是完整的試題，可以是一個簡單的判斷，甚至還可以是為了引入下一課而提出的話題。這一環節是一個實現在課堂中得到即時反饋和評價的重要環節。所以，在設計這一部分的時候必須明確，問題的提出只是為了得到學生對學習的反饋，并不是單純的訓練。故而，評價性問題也可以具有一定的開放性。

二、教學建議

1.基于學生的能力水平設置問題

PBL教學法的優勢在于教師以問題為教學載體，學生以問題為學習導向。但是本質上這種教學法是以學生為主導的教學模式。所以，問題的設置要符合學生的能力水平和知識基礎，根本上要通過“提問—回答”的不斷反復，幫助學生完成“自學”。教師的作用僅僅是為學生搭建臺階，提供更多學習途徑。所以，針對不同層次的學生，問題的設置也要相應調整。針對學生沒有辦法在短時間內完成的學習任務，不妨考慮師生合作完成，這也是一種過程性的評價。

2.問題的設置要符合科學研究的邏輯

針對于科學推理能力的培養，問題的設計不僅要讓學生理解知識，還要讓學生經歷科學研究的思維過程。教師可通過材料、情境或者設問，在給出一定科學證據的前提下，讓學生通過對科學證據的邏輯分析和推理得出結論。在此過程中，學生可能會遇到障礙，教師在給出指導的時候也需滿足邏輯上的連貫性，這樣才能盡量避免學生在學習時過于依賴自己原有的理論基礎，忽視科學證據的重要性。

3.根據教學的具體內容進行教學環節的調整

針對知識量大、學生數多、時間有限的中國傳統課堂，要在課堂中完全照搬PBL教學法的各個環節是不現實，也沒有必要的。優化教學是我們的根本目的，生搬硬套可能會適得其反。例如在復習課教學中就可以弱化集體交流評價的環節，課堂中知識點密集，連貫性強，節奏較快，相較于新課而言更加強調知識點之間的聯系和整合。教師在有限的時間內可輔以例題完成知識點的梳理以及解題技巧的講解。其中每一個環節都是一個不斷遷移的過程，學生的解答就是一種優質的反饋。

三、結語

綜上所述，PBL教學法是一種以問題為載體，以問題為導向的教學模式。PBL教學法的核心在于如何設計核心問題。尤其在課堂中，問題本身就是思維活動的一種顯著體現，高質量的問題更有利于幫助學生科學思維的發展。由此，可以將PBL教學法與科學推理能力的培養相結合，以科學推理能力的幾大組成部分為指導，運用PBL教學法，通過在高中物理的教學中針對性地設計一系列問題，激發學生思考，促進自主探究，從而實現科學推理能力的培養。

參考文獻：

[1]嚴文法，胡衛平. 國外青少年科學推理能力研究綜述.《外國中小學教育》，2009年第5期

[2]郭玉英，姚建欣等. 基于學生核心素養的物理學科能力研究. 北京師范大學出版社，2017.9

[3]嚴文法，胡衛平. 國外青少年科學推理能力研究綜述.《外國中小學教育》，2009年第5期

[4]郭玉英，魏昕，仲扣莊等. 高師物理專業本科生科學推理能力研究[J]. 物理教師，2011（1）：1-6.