汪飛 鄭赟

摘 要：在新課程新教材新高考來臨之際，如何應(yīng)對(duì)高中物理教學(xué)的新形勢(shì)、改進(jìn)高中物理課堂教學(xué)方法、提高課堂教學(xué)質(zhì)量是每一位高中物理教師急需解決的問題。PBL教學(xué)法為教師與學(xué)生帶來了全新的視角，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)師生的交流，達(dá)到更加高效的課堂互動(dòng)。

關(guān)鍵詞：PBL教學(xué)模式；高中物理；師生有效互動(dòng)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（下文簡稱《課標(biāo)》）指出：物理教學(xué)不應(yīng)僅僅專注于讓學(xué)生獲得知識(shí)，而應(yīng)該是融教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)為一體的過程[1]。物理課堂教學(xué)作為高中物理教學(xué)的主陣地，師生之間的交往互動(dòng)是實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)活動(dòng)最基本的途徑。PBL教學(xué)模式注重發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)中的主體性，促進(jìn)師生之間的有效互動(dòng)，通過師生密切配合共同解決實(shí)際問題，讓教學(xué)效果最優(yōu)化。

一、PBL教學(xué)模式概述

（一）PBL教學(xué)模式簡介

PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)模式，最早在20世紀(jì)60年代左右應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域，之后逐漸在國內(nèi)外其他的教育領(lǐng)域開始進(jìn)行嘗試和實(shí)踐，發(fā)揮了重要作用。PBL教學(xué)模式是一種問題探究式教學(xué)模式，即將學(xué)生置于真實(shí)的、有意義的問題情境中，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)和同學(xué)的配合下，逐步理解問題、探索問題，最終解決問題，在這過程中學(xué)生不僅能構(gòu)建自己新的知識(shí)體系，還能獲得解決實(shí)際問題的經(jīng)驗(yàn)，提高分析歸納總結(jié)的能力以及合作學(xué)習(xí)的技能[2]。

1.理解問題：遇到問題→分析已知未知→陳述、定義問題。

2.探索問題：收集信息→交流、分享信息→產(chǎn)生可能解決問題的方案。

3.解決問題：比較解決方案→選擇最好的解決方案→總結(jié)匯報(bào)。

（二）PBL教學(xué)模式的特點(diǎn)

學(xué)習(xí)的目的不只是單純地獲得知識(shí)，而是通過獲得知識(shí)的過程去培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，自主學(xué)習(xí)、交流合作的能力以及深層次的思維能力。但在傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式中，學(xué)生往往是被動(dòng)、單純地接受教師傳遞的知識(shí)信息，而省去了分析和思考的過程。PBL教學(xué)模式則可以消除傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式中的弊端。

1.PBL教學(xué)模式是以問題為中心。PBL教學(xué)模式就是通過設(shè)置問題情境，圍繞解決問題來開展課堂教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在解決問題的過程中收獲新知，引導(dǎo)學(xué)生探索、分析和總結(jié)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造力和獨(dú)立性。

2.PBL教學(xué)模式是以學(xué)生為主體。PBL教學(xué)模式旨在讓學(xué)生在探索和實(shí)踐中獲得更多的知識(shí)，擺脫被動(dòng)接受知識(shí)的局面，成為一個(gè)主動(dòng)的學(xué)習(xí)者和思考者。

3.PBL教學(xué)模式是以教師為促進(jìn)者。PBL教學(xué)模式使得教師從單純的知識(shí)傳遞者變成了一個(gè)有效的引導(dǎo)者，他們負(fù)責(zé)提出有效的方案，指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，激發(fā)他們的潛能，提高整個(gè)課程的效率。

傳統(tǒng)講授法主要采取教師講解傳授知識(shí)，教學(xué)過程平鋪直敘、索然無趣，缺乏認(rèn)知挑戰(zhàn)；PBL教學(xué)法主要通過師生互動(dòng)激活思維，教學(xué)過程曲徑通幽、引人入勝，激發(fā)思維、收獲智慧。

（三）PBL教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)

《課標(biāo)》中提到：要關(guān)注學(xué)生的個(gè)性發(fā)展， 注重培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。PBL教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與度，通過讓學(xué)生參與到教學(xué)過程當(dāng)中，鼓勵(lì)他們勇于挑戰(zhàn)、主動(dòng)探究，通過互相學(xué)習(xí)、共享知識(shí)、共擔(dān)責(zé)任，來促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高他們的主動(dòng)探究、分析、解決問題的能力。

二、高中物理課堂師生互動(dòng)的重要性

《課標(biāo)》倡導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的語言表述能力和交流合作能力，為了更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在高中物理課上加強(qiáng)探索性的實(shí)踐，要營造出一個(gè)充滿機(jī)會(huì)的師生互動(dòng)環(huán)境，以增強(qiáng)雙方的溝通與協(xié)調(diào)。

第一，活躍課堂氣氛。通過有效的師生互動(dòng)，可以喚醒學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激勵(lì)他們勇于探索，培養(yǎng)他們的主觀能動(dòng)性，與教師一起進(jìn)行有效的教學(xué)活動(dòng)，營造良好的課堂氣氛。

第二，建立良好的自我學(xué)習(xí)意識(shí)。教師應(yīng)該積極給予學(xué)生充分的鼓勵(lì)與贊賞，來增強(qiáng)學(xué)生的自信，鼓勵(lì)他們不斷地提高，提升他們的學(xué)習(xí)能力[3]。

第三，形成良好師生關(guān)系。課堂教學(xué)中師生的有效互動(dòng)，讓學(xué)生和教師之間的關(guān)系更為融洽，這樣教師才能更好地教、學(xué)生才能更好地學(xué)，最終達(dá)到師生教學(xué)相長。

三、基于PBL模式下師生互動(dòng)的教學(xué)實(shí)踐

“問題”作為PBL教學(xué)模式的基礎(chǔ)，其中“問題”與“問題鏈”的設(shè)計(jì)對(duì)于激起學(xué)生的探索求知欲、提升興趣、提高成績至關(guān)重要。良好的問題設(shè)計(jì)能夠極大地加強(qiáng)師生之間的互動(dòng)，提升物理教學(xué)的效果。為了提升高中物理課堂上的交流和合作，本文提出PBL問題構(gòu)建的策略和要求如下：

（一）有趣問題場景的引入，是課堂師生有效互動(dòng)的“開局”

興趣是一種無窮的動(dòng)力，它可以促使學(xué)生探索新事物，產(chǎn)生新想法。在高中物理課堂上，可以采用PBL模式，讓學(xué)生通過自己的興趣來探索知識(shí)，通過提出有意義的問題來激發(fā)他們的主觀能動(dòng)性。

例如：在講解高中物理必修第一冊(cè)第一章中“加速度”概念的時(shí)候，“加速度”對(duì)于剛邁入高中門檻的學(xué)生而言，著實(shí)有點(diǎn)難度，因?yàn)樗容^抽象。為了讓學(xué)生更好地認(rèn)知，筆者在新課一開始的引入環(huán)節(jié)，利用“筆者和本班數(shù)學(xué)教師的汽車百公里加速時(shí)間的不同”作為興趣起點(diǎn)創(chuàng)設(shè)問題情境，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)如下三個(gè)問題：

1.能否用“速度大”“速度變化大”描述這種不同？

2.用什么樣的物理量來描述？

3.怎么樣去描述？

（我的汽車0—100km/h加速時(shí)間為12.6s，數(shù)學(xué)教師的汽車0—100km/h加速時(shí)間為9.8s。）

討論這樣的問題，學(xué)生都很開心，極大地激發(fā)了學(xué)生構(gòu)建知識(shí)的興趣，通過討論、分析，在教師引導(dǎo)下都得出了正確的結(jié)論——引出“加速度”的概念。最后，筆者讓學(xué)生通過“加速度”的角度，將上例情境中兩輛汽車進(jìn)行對(duì)比，將課堂自然過渡到下個(gè)環(huán)節(jié)：“加速度”定義式的應(yīng)用，學(xué)生仍然興趣高漲，師生互動(dòng)頻繁，學(xué)習(xí)氛圍很濃厚。

（二）有效問題情境的創(chuàng)設(shè)，是課堂師生有效互動(dòng)的“載體”

將學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為問題情境，讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，積極參與課堂活動(dòng)，探索知識(shí)的深層含義，挑戰(zhàn)自我，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。

為了更好地講授“勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系”這一知識(shí)點(diǎn)，教師可以使用PBL教學(xué)法來進(jìn)行教學(xué)過程的設(shè)計(jì)。

1.設(shè)置情境：某天下班途中，李華開車在某一平直路面以某一速度正常行駛，突然路邊躥出一條小狗，李華立即剎車。汽車剎車的最大加速度為6m/s2。為避免撞上小狗，必須讓車在2s內(nèi)停下來。請(qǐng)大家討論此場景下，汽車正常行駛時(shí)的速度最高不能超過多少？

（學(xué)生提出：實(shí)際情境下剎車加速度可能會(huì)發(fā)生變化。教師明確：為簡化問題假設(shè)汽車剎車以最大加速度6m/S2做勻變速直線運(yùn)動(dòng)）

2.分析問題：學(xué)生分組，每組學(xué)生結(jié)合設(shè)置的問題情境，從已知物理量、待求物理量、已知物理量與待求物理量之間的聯(lián)系這三個(gè)方面進(jìn)行問題分析，形成問題解決的初步方案。

3.研究問題：根據(jù)剛才的初步方案，每組學(xué)生再圍繞“接下來還需要做什么”“具體怎么做”進(jìn)行交流討論，提出最終解決這類問題的辦法，即找到勻變速直線運(yùn)動(dòng)末速度與初速度的關(guān)系。

4.匯報(bào)評(píng)價(jià)：每組學(xué)生分別展示自己的解決方案，大家進(jìn)行討論評(píng)價(jià)。

5.教師總結(jié)：教師對(duì)學(xué)生提出的各種方案進(jìn)行比較和評(píng)價(jià)，對(duì)本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容速度時(shí)間關(guān)系式的矢量性做進(jìn)一步的說明。

6.問題解決：教師結(jié)合速度時(shí)間關(guān)系式，板書前面提出問題的解題過程，提醒學(xué)生注意解題的規(guī)范。同時(shí)根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，告知學(xué)生要注意交通安全，安全第一。

拓展問題：汽車在某平直路面以20m/s的速度勻速行駛，現(xiàn)以5.0m/s2的加速度開始剎車，則剎車后6s末的速度是多少？（學(xué)生課后思考，提醒學(xué)生注意剎車問題要與實(shí)際過程相符）

通過設(shè)置生活情境，提出問題，師生互動(dòng)交流討論，最終形成一個(gè)比較好的此類問題解決方案：即找出勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式。在教學(xué)過程中，教師重在引導(dǎo)，學(xué)生分組合作探究，最后教師進(jìn)行完善，幫助學(xué)生形成準(zhǔn)確的物理觀念和科學(xué)思維，提高學(xué)生科學(xué)探究能力，養(yǎng)成學(xué)生正確的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，這也正是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的基本要求。

（三）整體觀視角下課堂問題鏈的設(shè)計(jì)，是課堂師生有效互動(dòng)的“保障”

課堂是一個(gè)整體， 設(shè)計(jì)好一節(jié)課的問題鏈框架，就能整體把握這節(jié)課的走向，讓學(xué)生根據(jù)問題與問題之間的層次結(jié)構(gòu)、邏輯關(guān)系和先后順序，運(yùn)用已有知識(shí)，通過質(zhì)疑、分析或推理，逐步探究，主動(dòng)地形成新的知識(shí)框架，構(gòu)建物理模型。

例如：筆者在對(duì)高中物理必修第二冊(cè)第七章第三節(jié)《萬有引力理論的成就》一節(jié)的教學(xué)過程設(shè)計(jì)時(shí)采用問題鏈形式，進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：

1.“稱量”地球的質(zhì)量

（1）創(chuàng)設(shè)情境

（新聞引入）2021年5月15日，“天問一號(hào)”攜祝融號(hào)成功著陸火星；2021年6月17日，神舟十二號(hào)成功發(fā)射。

學(xué)生觀看天問一號(hào)成功著陸視頻和神舟十二號(hào)成功發(fā)射視頻，暢談?dòng)^看感受。感受萬有引力定律對(duì)人類探索未知世界有著巨大作用。

（2）提出問題

①為什么說卡文迪什是第一個(gè)稱量地球的人？

②如何直接測(cè)量物體質(zhì)量？

③地球質(zhì)量能否可以用天平直接稱量？

④可以通過萬有引力定律來“稱量”，那么如何測(cè)量？需要忽略的次要因素是什么？

閱讀教材55頁的內(nèi)容，獲得利用萬有引力測(cè)地球質(zhì)量的方法，加以總結(jié)，通過自己的語言表達(dá)出來。

（3）解決問題

不考慮地球自轉(zhuǎn)，地面上物體的重力等于地球?qū)ξ矬w的引力，即mg=GMm/R2，根據(jù)G、R、g測(cè)出地球質(zhì)量。

拓展：查詢?cè)虑虮砻嬷亓铀俣群驮虑虬霃?，測(cè)量月球的質(zhì)量。

2.計(jì)算天體的質(zhì)量

（1）創(chuàng)設(shè)情境

能否用稱量地球質(zhì)量的方法計(jì)算天體（如太陽）的質(zhì)量？

圖片：地球、火星等圍繞太陽運(yùn)動(dòng)。

（2）提出問題

①如何測(cè)量太陽的質(zhì)量？難點(diǎn)在哪里？該從什么角度思考這一問題？

②環(huán)繞天體繞中心天體實(shí)際做何運(yùn)動(dòng)？通?？烧J(rèn)為做什么運(yùn)動(dòng)？

③應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是什么？

④求出的天體質(zhì)量有幾種表達(dá)式？各是什么？各有什么特點(diǎn)？

（3）解決問題

環(huán)繞天體在圍繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)萬有引力充當(dāng)向心力。

由GMm/r2=m（2π/T）2r得到M=4π2r3/GT2，即知道環(huán)繞天體做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期就可以求出中心天體的質(zhì)量。

問題：能否用火星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的模型來測(cè)火星的質(zhì)量？

拓展：也可以利用這種方法求地球質(zhì)量，即知道衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期就可以求出地球的質(zhì)量。

3.發(fā)現(xiàn)未知天體和預(yù)言哈雷彗星回歸

（1）創(chuàng)設(shè)情境

物理學(xué)史：海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)，哈雷彗星回歸視頻。

（2）提出問題

①為什么人們稱海王星為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星？”

②人們應(yīng)用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)未知天體有什么樣的意義？

（3）解決問題

①海王星的發(fā)現(xiàn)：英國劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕的天文學(xué)家勒維耶根據(jù)天王星的觀測(cè)資料，利用萬有引力定律計(jì)算出天王星外“新”行星的軌道。1846年9月23日，德國的伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星——海王星。

②其他天體的發(fā)現(xiàn)：近100年來，人們?cè)诤Ｍ跣堑能壍乐庥职l(fā)現(xiàn)了冥王星、鬩神星等幾個(gè)較大的天體。

③哈雷彗星回歸：英國天文學(xué)家哈雷計(jì)算出在1531年、1607年和1682年出現(xiàn)的三顆彗星的軌道如出一轍，預(yù)言這三次出現(xiàn)的彗星是同一顆星，周期約為76年，還預(yù)言它將于1758年底或1759年初再次回歸。1759年3月這顆彗星如期通過了近日點(diǎn)，它最近一次回歸是1986年，它的下次回歸將在2061年左右。

萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義，它對(duì)物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響；它把地面物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律統(tǒng)一起來；對(duì)科學(xué)文化發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大的信心，人們有能力了解天地間的各種事物。

整堂課通過知識(shí)的復(fù)習(xí)回顧及幾組相關(guān)問題的解決，進(jìn)行由淺入深、循序漸進(jìn)的問題探究教學(xué)，激活學(xué)生內(nèi)在的求知欲，引導(dǎo)大家積極思考，總結(jié)模型，構(gòu)建單元知識(shí)結(jié)構(gòu)；通過感知教材內(nèi)容、感悟知識(shí)的靈活運(yùn)用，增強(qiáng)分析問題和解決問題的能力；教學(xué)過程滲透物理學(xué)史的思想教育，樹立創(chuàng)新的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感；以問題鏈貫穿教學(xué)過程，教師放手讓學(xué)生自主探索學(xué)習(xí)，主動(dòng)地參與到知識(shí)形成的整個(gè)思維過程，通過有效的師生互動(dòng)，使學(xué)生在積極愉快的課堂中提高自己的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

結(jié)束語

在新課程新教材新高考“三新”背景下，PBL教學(xué)模式改變了師生互動(dòng)的方式，真正實(shí)現(xiàn)了讓課堂活起來，讓學(xué)生動(dòng)起來，讓學(xué)生敢于思考，勇于創(chuàng)新，這也正符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。

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本文系全國教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度教育部重點(diǎn)課題“中小學(xué)智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用實(shí)踐研究”（DCA190327）子課題的研究成果。