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PBL教学模式下中学物理教学探究

摘要:PBL教学模式立足于真实情境,强调将传统教学中的以教师主讲转换为以学生的主动学习作为课堂教学的主体,通过采用小组合作学习为载体,发现并探讨问题和解决问题,最终使学生的物理知识水平和综合能力均得到提升。文章在阐明PBL教学模式的要素和体系的基础上,进行初中物理电学部分的教学设计。

关键词:PBL教学模式;初中物理;教学设计

1引言

自《义务教育物理课程标准(2011版)》颁布以来,我国基础教育领域一直在呼吁课程改革与教育改革,逐渐重视受教育者诸方面素质的全面培养,自主学习与终身学习等概念也渐渐深入人心。“新课标”明确指出课程与教学不但是传授学科知识与解题技能,而且应注重学生的兴趣发展以及探究能力、创新能力等方面能力的培养。PBL(Problem-Based-Learning)译为“基于问题的学习”,获得学科基础知识的同时可以拓宽知识外延,面向真实情境与实际问题,提高分析问题能力和处理问题的能力,由教师讲授转化为学生主动学习与教授分析方法,在解决问题的过程中培养自主学习能力与创新能力,因此PBL教学模式的理论优势与教育改革的新要求不谋而合。PBL教学模式的理论基础是建构主义理论、支架式教学和维果茨基的最近发展区理论。此教学模式起源于美国,首次实践于加拿大的医学生的培养,取得了非常好的效果。有教育者将PBL模式引入各阶段的基础教育中。郝亚丽[1]将PBL教学模式引入中小学美术教学,马丽梅[2]将其引入小学语文教学,游树斌[3]将其引入初中历史教学,于霜[4]将其引入初中数学教学中,滕佳盈[5]将其引高中数学教学中,吕露[6]将其引入大学物理教学,诸多探索成果中理论研究是可行性分析占多数,应用研究与课程设计较少。还有一部分初中教育者做了初中物理教学设计的研究工作,章晶晶[7]使用PBL教学模式设计了高中物理圆周运动、能量守恒定律,陈韵玉[8]使用PBL教学模式设计了密度、噪音的危害与控制、压强,牛立新[9]使用PBL教学模式设计了浮力和压强,万新月[10]使用PBL教学模式设计的浮力等教学案例设计,还有其他学者研究的教学设计,但无论从数量还是深度上看都仍有大量工作需要做。本文拟在PBL教学模式理论与“新课标”下进行宏观角度的课程安排,探究以初中物理电学部分为例,进行详细的教学内容设计并给出教学评价方法。

2PBL教学模式

2.1PBL教学模式的实施要素

(1)创设情境。与传统教学模式的创设情境不同,PBL教学模式创设的情境要求贴近学生的生活经验,是学生经历过的或者一定会经历的现实社会生活中的情境,要有足够的现实意义。(2)提出问题。PBL教学模式是以解决实际问题为目标进行的学习,学生为了解决问题而开展知识学习,基于此原则,就要提出一个可以激发学生学习兴趣的问题,这个问题要有不良结果与一定的挖掘空间。(3)自主学习。学生在解决问题的驱动下进行的学习,本质上是学生的自主学习,学生以自身已有前概念与通过各种渠道收集到的新资料,分析归纳新知识,基于此原则,教师要把握问题的难度,保证解决问题过程中探索的知识在学生的最近发展区域内,出于兴趣的自主学习产生的效果往往要优于被动学习。(4)合作学习。由于学生个人的时间精力有限,要完成对问题的浅层探索以及深层探索,工作量很大,这就需要组建学习小组,在分析、界定问题之后,组内分工合作学习或者班级全体学习小组之间合作学习,分享学习成果[11]。(5)总结反思。学而不思则罔,在进行大量的自主学习与合作学习之后,需要及时进行对知识与技能的总结以及对学习行为与学习过程中暴露出的薄弱环节进行反思,以大量的总结和反思推进知识积累与能力成长。基于此原则,教师要引导学生及时作出总结反思[12]。

2.2PBL教学模式的体系构建

根据PBL教学模式归纳出简化的PBL教学模式体系,如图1所示。第一个学习步骤是合作学习,载体为正式课,是学习小组内部或者全部学习小组的创设情境、分析界定问题、分工合作与成果共享;第二个学习步骤是自主学习,是课下每个学生的学习,解决问题并获取知识;第三个学习步骤是技能训练,载体为技能训练课,向学生教授学习方法、专项技能和带练,授人以渔;第四个学习步骤是总结反思,构建知识体系,归纳问题解决方法,在归纳基础上获得深化问题,进而开启第二轮合作学习。四个学习步骤循环进行,四种课程夯实基础,强化能力。素质培养课和习题课作为正式课的夯实和补充,进一步补强学生的物理素养与综合素质。

3基于PBL教学模式的教学设计

3.1技术支持

在物质条件层面上,首先要有无线网络,每组应配备至少一台可以上网的设备,平板电脑或者智能手机,创造学生上网收集新资料的条件。其次,采取圆桌会议的学习小组座位模式,方便进行合作学习,有助于创造良好舒适的讨论环境以及学习环境。再次,需要给每个学习小组配备充足的实验器材,支持学生的实验操作,创造良好的探索环境,当有必要的时候需要启用实验室。在非物质条件层面,首先需要提供教科书、教学参考书、十万个为什么、大百科全书等文本资料,方便学生搜集资料。其次,准备多媒体材料,在创设情境、教学跟进等时机使用。再次,教师要营造拼搏进取的学习氛围以调动学生的学习欲望,激励学生思考与讨论。

3.2教学设计内容分析

本论文以人教版第十五章中的“两种电荷”“电流和电路”这两节内容为例,详细叙述PBL教学模式下的初中物理教学设计。“两种电荷”的学习内容,有摩擦起电现象、两种电荷及其作用规律、验电器、电量及其单位、原子及其结构、导体和绝缘体。其中两种电荷及其相互作用规律是教学重点,而认识自然界只有两种电荷同时又是教学难点。摩擦起电是人类最早发现的电现象,两种电荷及其相互作用规律是进一步深入学习电学、理解许多电现象的基础,电量的概念是后面理解电流概念的关键,因此本节课作为初中电学起始课,具有很重要的地位。而电流与电荷这节课又是这章的重点教学内容。在本节课中学生第一次接触电路元件,第一次学习连接电路,第一次学习画电路图,同时还学习了电学中很重要的一个电学物理量—电流,通过本节课的学习知道电流的形成条件。知道电流方向的规定,通过实验认识断路通路短路,知道电路的组成,认识电源和用电器,能用电路元件符号画简单的电路图,能连接简单的电路。本节课的教学重点是学生能认识简单电路,能动手连接简单电路,能画简单的电路图,并要从一开始就培养学生良好的电学实验习惯,良好的画电路图的习惯。

3.3学情分析

初中生年龄大多15-16岁,根据皮亚杰的认知发展观分类,处于形式运算阶段,个体推理能力得到极大提高,能从多角度对抽象性质进行思维。能够进行假设性思维,采用逻辑推理、归纳或演绎的方式来解决问题。此阶段学生的身心处于持续的成长过程。根据埃里克森的社会化发展理论,此阶段学生出于角色同一性对角色混乱状态,性格和人生观等观念都在形成中,容易受外界因素的影响而改变。因此,初中生可以较轻松的接受PBL教学模式的引导。

3.4教学过程

教学过程由先导课、正式课和习题课三种类型的课程组成。第一种课程是先导课,首先要向学生阐述课程设置的目的以及理念,其次要明确课堂、讨论、汇报纪律,明确组间竞争、成绩认定机制。再次要完成学习小组划分、选举组长等教学辅助性质工作。最后再趁热打铁开始PBL教学模式下的第一课。主要目的是带领学生体验新学习模式,与学生一同摸索总结PBL教学模式下的学习成果与学习经验;第二种课程是正式课。在PBL教学模式的教学体系建构下开展的课堂合作学习。首先,创设情境,发现并提出问题,完成对问题的分析与学习任务的分工。其次,在课堂上分享通过自主学习解决的问题成果,引导学生完成总结与反思。再次,在课堂的问题解决成果基础上,进行问题再探,进而开启第二轮自主学习,获得深层次的成果;第三种课程是习题课。PBL教学模式本身没有习题课,但是为了保证教学质量,帮助学生巩固学习成果与进一步提高解决问题能力,本论文以人教版第十五章中的“两种电荷”“电流和电路”这两节内容为例,详细叙述PBL教学模式下的初中物理教学设计。“两种电荷”先导课的教师活动由四个环节构成:(1)创设真实情境,演示“静电章鱼”实验。(2)引导小组浅层次讨论,为什么摩擦过的尺子会带电?吸附原因?带电的方法?(3)引导小组进行深层次讨论,电荷的大小、多少、种类?如何检验电荷存在?电荷是怎么出现的?(4)组织汇报,视情况发出质询,适当引带深层次问题分析,例如为什么金属能导电?原子的结构等。相对应的学生活动也由四个环节构成:(1)观察思考并进行实验探究。(2)明确问题后讨论答案。(3)组间评比,小组讨论后抢答。(4)分组向全班汇报问题的解决情况,设计深层次探究方案。设计意图:(1)激发学习兴趣,渗透物理与生活紧密相关的观念。(2)刺激思考,激发兴趣。(3)培养团队协作能力。(4)培养实验探究能力和实验总结能力。伴随着PBL教学的进行,学生自主学习能力、沟通交流能力、合作创新能力等各方面都在得到相应的锻炼与提升,提升物理学科素养。“电流和电路”正式课由情境创设、实验探究、交流讨论和总结提升四个环节构成。教师活动包括:(1)从生活实例出发提出问题。例如:家里的耗能电器是怎样工作的呢?(2)提前准备好实验器材,布置探究内容;视频演示电源短路,进行用电安全教育;进行实验指导。(3)启发引导学生进行积极讨论,关键处进行提示和引导,及时给予点拨与评价。(4)对小组活动给予积极评价并布置探究并联电路特点为后续课程留下伏笔。相应的学生活动包括:(1)开动脑筋,积极抢答。(2)任意组装电路分别实现只让小喇叭响;只让小灯泡亮;只让小风扇转;在一个电路中同时让两个用电器工作。(3)小组讨论。电路的组成成分和各部分的作用;讨论串联电路的特性;讨论二极管的导电特性;如何画电路图。(4)小组汇报讨论结果并总结不足。设计意图:(1)从真实情境引出问题,激发学生的探索欲。(2)培养动手能力,提高物理核心素养。(3)充分发挥学生主观能动性,体现教师主导学生主体地位。(4)提高学生思维水平完善学生认知结构。物理是实验科学,物理也是观察科学,同样需要大量的观察与分析,某一天会发现,整个世界每时每刻都可见物理在发光。电学部分是初中物理中实验气氛最为浓烈的一部分,导入部分使用实验法,让学生更直观、更清晰的理解电路知识,对比传统教学法中的演示法,教师在讲台上电路实验,即要担心学生看不清楚,又操作极为不便,课堂低效。此方法课堂高效,但时间稍难把控。习题课的所有题目都是学生小组先讨论,全班80%的同学做对的题目,不对的同学组内解决,针对组内与组间答案不能统一或统一但不能合理解教育教学改革论坛释的问题做好标记待师生一起攻破。实验操作题,学生都不能给出规范答案的,教师再对学生的易混点进行规范统一。计算题,先带领学生梳理考查的知识体系,引导学生选择适当的公式,最终学生整理写出标准答案。这样即能避免学生出于自尊心,害怕当着全班同学的面说自己不会这个很简单的题的抵触情况,又能增强学生的自信心和语言表达能力。这种教学方式也存在明显的缺点,就是时间上不好拿捏,时间短效果不好,时间长,任务做不完。所以使用前应确认好题量,做出合理的时间分配计划。除了以上教学过程,可以通过进行主题辩论、看物理学的纪录片、半命题设计比赛等有意思又有意义的教学活动,进一步培养学生的各项素质。还可以通过开设专项能力训练教给学生相关专项的学习方法与分析技能,并进行一定量的带练,授人以渔,平缓过渡学生的茫然期,从方法论层面帮助学生降低自主学习台阶,同时对后续的教学起到促进效果。3.5教学评价与用一张百分制的试卷作为成绩的课程评价不同,PBL教学模式采用多元化教学评价体系进行成绩评定。评价方式:纸化测试(60%)+实验操作(25%)+平时表现(10%)+积分奖励(5%)。设置意图:(1)检验物理概念、基础知识的理解、运用与迁移。(2)检验实验设计、实施、数据测量、结论分析。(3)基于教师对学生的伴学记录,反映卷子上体现不出的成长收获。(4)对最积极参与课程的二个小组的全体成员进行表奖。测试范围:(1)课标要求掌握的知识以及实际问题的解决。(2)课标中要求必须掌握的二十个实验中的电学部分实验。(3)从学生的参与学习的心态、情感、态度、价值观进行评价。(4)教学期间各小组的积分奖励,每周做一次统计,评出两个优秀小组。综合所有教学周,获得优秀小组次数最多的两个组获得此部分分数。评价形式:试卷+实验+评价+评优。

4总结

本文从教学改革和新课标对中学物理课程的要求出发,阐述了PBL教学模式的理论优势、实施要素及体系构建,最后基于PBL教学模式进行了初中物理课程教学设计探究。PBL教学模式有诸多理论优势,尤其适合对实验气息浓的部分进行教学(例如力学部分,电学部分)。但PBL教学模式也存在着不足,由于PBL教学过程普遍耗时较长,不能在整个初中物理阶段应用该模式教学,因此为保证PBL教学的教学质量,教师应充分分析教材,选择合适章节应用PBL教学模式进行授课。随着教育改革的不断推进,在专家和教师的不懈完善、推广之下,PBL教学模式终会真正走进初中教学,拥有属于自己的席位。

作者:李红娟 田靖 吕立君 单位:赤峰学院物理与智能制造工程学院 赤峰二中国际实验学校

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