高秀麗

摘 要：本文針對高中物理教學中如何激發(fā)學生的求知欲和好奇心，調(diào)動學生的積極性，讓學生主動建構(gòu)自身知識體系等問題，在教學實踐中探討了“問題驅(qū)動教學法”的應用，并通過案例說明如何圍繞教學內(nèi)容設(shè)計問題，并在問題驅(qū)動下層層推進，讓學生在參與問題的分析、解決中獲取物理知識，領(lǐng)悟物理思想和方法。

關(guān)鍵詞：問題驅(qū)動教學法；高中物理；案例

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）11（S）-0006-3

1 引 言

問題驅(qū)動教學法即基于問題的教學方法（Problem-Based Learning，PBL），這種方法不像傳統(tǒng)教學那樣先學習理論知識再解決問題。問題驅(qū)動教學法是一種以學生為主體，以專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的各種問題為學習起點，以問題為核心規(guī)劃學習內(nèi)容，讓學生圍繞問題尋求解決方案的一種學習方法。

中國著名教育家陶行知說過：“創(chuàng)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。”英國科學家波普爾認為，科學的第一特征就是“它始于問題——實踐及理論的問題”。他甚至認為：“科學與知識的增長永遠始于問題，終于問題——越來越深化問題，越來越能啟發(fā)新問題的問題。”思維從問題開始，在問題驅(qū)動的課堂中，通過教師巧妙設(shè)計的“問題鏈”，充分激活學生思維，培養(yǎng)學生的思維能力，既能發(fā)揮教師的主導作用，又能發(fā)揮學生的主體作用，讓學生在經(jīng)歷和體驗問題的分析、解決過程中自主建構(gòu)知識。

為此，筆者組織了研究團體，重點研究如何將“問題驅(qū)動教學法”有效應用于高中物理教學中，經(jīng)過近兩年的教學探索和實踐，初見成效。以下是筆者的一些初步研究結(jié)論和實踐案例，希望能拋磚引玉，與同行共同交流。

2 問題設(shè)計的一般原則

問題是指“需要研究討論并加以解決的矛盾、疑難”，在教學中是指教師為了實現(xiàn)一定的教學目標，根據(jù)學生已有的知識和經(jīng)驗，針對教學中將要產(chǎn)生或可能產(chǎn)生的困惑，將教材知識轉(zhuǎn)化之后成為教學問題，它是師生互動的載體。問題設(shè)計是問題驅(qū)動教學法的基礎(chǔ)，問題設(shè)計得科學與否直接關(guān)系到教學的成敗。一般來說，問題設(shè)計應當遵循以下幾個原則：

（1）目的性。教師要盡量了解教材和學生的具體情況，設(shè)計的問題必須緊緊圍繞教學目標。

（2）層次性。在設(shè)計問題時，要給學生以清晰的層次感，由易到難，以便增強學生的自信心，激發(fā)學生的學習興趣，促使學生積極思考。

（3）適切性。設(shè)置的問題要符合教學目標和教學內(nèi)容要求，更要與學生的知識儲備、能力基礎(chǔ)、認知程度相一致，即要符合所任教學生的最近發(fā)展區(qū)，保證大多數(shù)學生在課堂上都處于思維興奮狀態(tài)。

（4）啟發(fā)性。設(shè)計的問題應能起到啟發(fā)學生思維的作用，可以有知識聯(lián)系性和思想方法類比的引導，但是不能限制學生的思維。

（5）全面性。在設(shè)計問題時，要注意調(diào)動每一個學生的學習積極性，力爭讓每個人都有發(fā)揮和表現(xiàn)的機會，做到人人參與，人人有收獲。

3 實踐案例

以高一物理必修二（粵教版）第三章第二節(jié)《萬有引力定律的應用》作為案例進行說明。

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，激趣引入

師：我們是怎么稱量物體的質(zhì)量的？

生1：初中的時候我們用天平秤量物體的質(zhì)量。

生2：可以用磅秤稱人體的體重或者物體的質(zhì)量。

生3：一些質(zhì)量比較大的物體，我們可以用曹沖稱象的辦法。

師：如果要測量天體的質(zhì)量，還能用曹沖稱象的辦法嗎？

生齊說：不行。

教師自然引出問題1，過渡到新課的學習。

3.2 問題驅(qū)動，層層推進

3.2.1計算天體的質(zhì)量

問題1 若月球繞地球做勻速圓周運動，其周期為T，已知月球到地心距離為r。請你根據(jù)這些條件，計算地球的質(zhì)量M。

教師提示：月球繞地球做勻速圓周運動的向心力由它們之間的萬有引力提供。

學生獨立思考和分析3分鐘后，教師讓兩位同學板演，同時在全班巡視，發(fā)現(xiàn)多數(shù)學生能正確建立物理模型，列出萬有引力提供向心力的等式，但不少學生運算出錯。師生通過點評兩位同學的解答過程，進一步鞏固天體勻速圓周運動模型，指出運算的易錯點和注意點。

接著要求學生以四人為一個小組，對下述三個問題進行討論和交流，小組代表匯報討論結(jié)果。

問題2 利用上述條件，你能算出月球的質(zhì)量嗎？為什么？

問題3 要算出月球的質(zhì)量，你需要什么？要算出太陽的質(zhì)量，你需要什么？

問題4 利用這種方法，是否可以計算不帶衛(wèi)星的天體的質(zhì)量？為什么？

通過對上述三個問題的探討，讓學生總結(jié)出一個計算天體質(zhì)量的模型。指出需要知道哪些物理量，能求出哪些物理量，不能求出哪些物理量。

為了培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維能力，教師順勢提出第五個問題。

問題5 不帶衛(wèi)星的行星的質(zhì)量又如何計算呢？

學生面面相覷，見此情景，教師提示：地球上的物體，其受到的萬有引力和重力是什么關(guān)系？

生：二者大約相等。

師：大家可以往這個方向想，設(shè)地球表面的重力加速度g，地球半徑R。

完成上述5個問題后，學生已經(jīng)經(jīng)歷了兩個計算天體質(zhì)量的推導分析過程，師生共同總結(jié)和比較兩種方法，既能加深和鞏固學生對知識的理解，又讓學生感到知識的奇妙，引起學生情感的共鳴。

3.2.2預測未知天體

要求學生閱讀教材，獨立思考以下問題：

問題6 怎樣理解“天王星的實際軌道與理論計算出的軌道存在著偏差”這句話？

問題7 根據(jù)當時的情況，你還能提出其他的一些猜想嗎？

問題8 雖然海王星和冥王星都是用同樣的方法發(fā)現(xiàn)的，但卻相隔了80多年，這是因為什么？由此，你能體會到科學探究的艱辛嗎？

問題9 根據(jù)海王星的發(fā)現(xiàn)過程，請你總結(jié)未知天體發(fā)現(xiàn)的一般思路和過程。

通過上述四個問題引導學生體驗探索的艱辛和喜悅，同時結(jié)合播放海王星發(fā)現(xiàn)過程的視頻，總結(jié)未知天體發(fā)現(xiàn)的一般思路和過程。

3.2.3人造衛(wèi)星和宇宙速度

教師提出：當我們仰望天空的時候，在滿天的星斗中，你也許會看到我們?nèi)祟愃蜕咸炜盏摹靶切恰薄嗽煨l(wèi)星。那么，人造衛(wèi)星是怎樣飛上天的呢？它又為什么不會掉下來呢？要求學生閱讀教材和圖3-2-5，思考問題10。

問題10 牛頓對于衛(wèi)星的設(shè)想是怎樣的？將物體以多大的速度拋出，才可使它沿著地球的表面飛行呢？

要求學生畫出衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的模型圖，找出其運動的圓心和向心力來源。據(jù)此教師提出以下兩個問題，要求學生獨立思考和推演。

問題11 若已知地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m，衛(wèi)星到地心的距離為r，請你推導出繞地球轉(zhuǎn)動的衛(wèi)星的速度v。

問題12 若已知地球半徑R=6.37×106 m，地球質(zhì)量M=5.98×1024 kg。根據(jù)上題結(jié)論，請你計算出地面附近人造衛(wèi)星的速度。

至此，學生已經(jīng)推導出第一宇宙速度，但對其本質(zhì)理解不一定很深，這時教師可適當引申。

問題13 若有一天人類登上了火星，那么在火星表面發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度又是多少？你能總結(jié)出在宇宙中任意一顆行星上發(fā)射衛(wèi)星的最小速度嗎？需要知道哪些物理量？

問題14 為何第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，卻是衛(wèi)星環(huán)繞地球飛行的最大速度？

在學生回答了以上問題后，就可以自然地引出第二宇宙速度和第三宇宙速度。

問題15 地球同步衛(wèi)星具有什么特點？

3.2.4課堂小結(jié)，領(lǐng)悟提升

結(jié)合上述15個問題，引導學（下轉(zhuǎn)第11頁）（上接第7頁）生梳理和總結(jié)本節(jié)課學過的知識，領(lǐng)悟物理思想和方法，進一步建構(gòu)和完善學生的知識體系。

3.2.5反思與啟示

學習過程是一個不斷“生長”問題和解決問題的過程，它始于問題的開發(fā)，終于問題的解決。問題驅(qū)動教學法，充分尊重和發(fā)揮了學生的主體地位和作用，增強了學生的主觀能動性和合作精神，促進了他們思維的發(fā)展，使學生真正成為學習的主人。而教師作為教學活動的參與者、管理者和調(diào)控者，與學生構(gòu)成互動、互助、互相啟發(fā)的關(guān)系，以驅(qū)動整個學習活動。它對教師提出了更高的要求，教師不僅要有淵博的知識，還要具備洞悉學生心理、思維特點的能力，更要有靈活駕馭課堂教學的能力，能適當、恰如其分地組織好課堂教學。

本研究團隊經(jīng)過兩年來的教學實踐，就同一個教學內(nèi)容反復進行集體備課、磨課，并進行了實驗對比，發(fā)現(xiàn)問題驅(qū)動式的課堂，既大大地調(diào)動了學生學習的積極性，又能使學生更牢固地理解并靈活運用知識，更培養(yǎng)了學生具體問題具體分析的能力，教學效果顯著。難能可貴的是，由于感覺課堂上學生都能有所收獲，且學得愉快、輕松，教師們研究課堂教學的氛圍、熱情以及職業(yè)幸福感也大大提高。

參考文獻：

[1]普通高中課程標準實驗教科書《物理》必修2[M].廣州：廣東教育出版社，2005.

[2]普通高中課程標準實驗教科書《物理》必修2（教師教學用書）[M].廣州：廣東教育出版社，2012.

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[4]王詩鋒.“問題驅(qū)動式”實驗復習教學案例——從測量玩具手槍子彈初速度談起[J].物理教學探討，2013，（7）：9.

[5]黃素芳.巧妙設(shè)計“問題串” 激活學生創(chuàng)新思維[J].物理教學探討，2014，（4）：22.

（欄目編輯 趙保鋼）