基于PBL的高师物理教学法实验教学模式改革研究

　　中学物理课程标准将提升学生的科学素养作为总目标，将科学探究作为内容标准，教师如何在课程实施过程中体现三维目标并涵盖科学探究的内容，是广大物理教育工作者需要认真思考的问题。这其中，重新认识中学物理实验的功能，并设计与三维目标、科学探究内容相符合的物理实验是非常重要的，笔者在物理教学法实验课的教学过程中进行了模式改革并取得了一定效果。本文尝试对基于PBL的高师物理教学法实验课的教学模式改革作出理论探讨和经验总结。
　　一、PBL模式：一种新领域的尝试
　　基于问题的学习（Problem–based Learning 简称PBL）作为一种培养学生动手能力、解决问题能力以及协作学习能力的新的教学模式，为解决物理实验教学中存在的问题提供了思路。
　　基于问题的学习是近年来在国际上日益受到重视的一种教学模式与方法，最早于19世纪60年代末由美国的Barrowsand提出并在加拿大Mc Master大学医学院实行。PBL的核心是“学”而不是“教”，是从实际问题出发学习所需要的知识与技能，而不是像传统的教学方法那样，从课程或教材的内容出发学习相应的知识与技能；PBL是以学生为中心的一种教学模式，其目的是要使受教育者获得在具有挑战性的实际工作环境中解决复杂问题的能力[1]。PBL模式的典型教学过程是学生以小组为单位，开始解决一个实际问题。为了解决问题，学生往往需要获得一些必要的专业知识，学生分头查找资料获取知识，然后相互交流所获得的知识，并讨论如何用所获得的知识来促进问题的解决。如果在讨论的过程中，小组发现还需要研究另外一些新的问题，学生们就需要反复循环地产生学习问题、分头查找资料、小组交流并讨论问题解答，直到问题得到解决。问题解决后，学生们还需要对自己的学习过程进行自我反思与评价，总结所获得的知识和技能[2]。可见，在高师物理教学法实验课的教学中运用PBL模式，可以有效地改善当前物理实验教学存在的问题与不足。
　　笔者在教学中应用PBL模式的尝试主要包括四个阶段：首先，将学生分组，要求是每小组男女比例均衡，学习能力有差异；小组长1名，要求学习能力、组织协调能力强；组员4名，组内进行编号1—4；其次，由教师创设问题情境，提出中学物理实验教学的具体任务，每个小组去完成实验方案的设计，由教师指导学生在实验室完成任务；再次，选取其中一组进行中学物理课堂实验的模拟教学，充当“小老师”，指导由剩余小组扮演的“中学生”，轮流模拟经历小老师和中学生，解决各种教学实际问题；最后，交流评估与反思总结。
　　二、教学过程的实施
　　笔者以PBL模式的理论为指导在物理教学法实验课的教学中进行了实践研究，以下用“平抛运动”的案例予以说明。
　　1.PBL模式在“平抛运动”实验教学研究中应用的教学设计
　　《平抛运动的规律》是人教版必修2第五章第三节内容，中学阶段的平抛运动作为一种典型的曲线运动在实际生活中是很常见的，因此对它的研究具有很重要的现实意义。于是，本研究在实验教学过程中选取“平抛运动”这一专题进行了教学模式改革。根据课程标准的要求和师范生的认知特点，确定了探究平抛运动规律的实验教学目标和重难点（见下表）。
　　根据教学法实验的教学目标，设计了PBL模式在中学物理实验教学研究中的具体实施，笔者协助师范生进行恰当分组并针对平抛运动实验进行教学设计，推荐最符合PBL教学模式理念和要求的小组进行模拟教学，充当“小老师”，其余小组同学充当“中学生”，师生共同谱写了基于PBL的物理教学法实验课的教学案例。
　　2.案例描述
　　（1）情境创设，确定问题
　　通过背景音乐配文字图片“那些年我们一起追过的……”激发起师范生的兴趣，然后投影“动漫”，进而引导师范生说一说自己童年印象深刻的动漫有哪些。当有人说柯南的时候，放映和平抛运动相关的柯南动画片片段（《通往天国的倒计时》第一集），利用动画片中的情境引入课题，确定问题。
　　（2）职责分配，分析问题
　　小组成员自愿选arNNdIz6ZrMVRWh2pskBbHqqUNgLEdYo87Xyf0OCins=择特定角色进行自由分组后，学生在原有知识经验的基础上对问题进行初步分析，提出自己对问题的观点，并尝试确定问题研究的广度和深度，即提出研究主题的层级问题，并列出任务计划书；“小老师”融入“中学生”之中，观察小组学习过程；随时启发学生深入思考，及时启发学生发现存在的问题并予以解决。
　　（3）资料搜集，解决问题
　　在初步确定需解决的问题后，小组成员依照分工进行检索、搜集资料。1号负责搜集纸本文献资料，2号和3号负责进行网络搜索。一段时间后，他们将收集到的资料进行分类、整理，小组组织交流讨论，确定问题解决的方法。对于出现的新问题继续查阅资料进行解决，对于超出自己能力范围的问题由4号请教教师进行解决。所有初步发现的问题得以解决后，小组成员再次汇合，确定初步方案。
　　问题既是学习的起源，也是选择知识的依据，又是掌握知识的手段。在物理教学法实验教学中应用PBL模式，就是以问题为主线，以师范生为主体，教师为实验探究的引导者和辅助者，激发师范生对问题的兴趣，引导师范生在实验中寻找解决问题的思路和方法，变被动为主动学习。师生研讨确定的问题串划分为两个层面，一是基础层面的问题，包括平抛运动的概念、平抛运动的简化及依据、如何设计对比实验验证猜想、结合图像说明平抛运动的速度及位置规律、平抛运动的落地时间由什么因素决定、落地点的远近由什么因素决定、解释平抛运动的轨迹是什么形状的曲线等；二是拓展深入的问题，如何利用小钢球、带斜槽的水平导轨、挡板设计实验得到做平抛运动物体的轨迹。
　　（4）师生汇报，成果交流
　　小组成员选派代表将实验构思、实验数据、实验收获以口头汇报的形式展示给其他同学与教师，不完整的地方其他成员可以补充。汇报过程中，不时有一些同学进行提问，在“问—答”过程中，更多同学加深了对平抛运动的认识，尤其是对学习难点——如何进行平抛运动分解的理解。教师在听取汇报过程中，记录学生的表现，作为评价学生逻辑思维能力、言语表达能力、活动参与积极性等的依据。
　　（5）相互评价，积极反馈
　　评价形式包括自我评价、相互评价及教师评价等，采取形成性评价与终结性评价相结合的评价方式，从各个方面对师范生进行整体评价。另外就是对所有师范生前期准备阶段所做工作的客观评价一定要引起重视，这决定了PBL教学模式实施的效果与成败。
　　（6）总结回顾，拓展应用
　　为了提炼学习所得，师范生有意地回顾了自己在整个学习过程中所遇到的困难与解决问题的感受，以小论文的形式提交，并就“小教师”引申中的内容进行补充性研究，拓宽自己的知识面，完成意义建构。
　　三、应用PBL模式的优势与局限性分析
　　1.PBL教学模式的优势
　　（1）有利于师范生明确学习目的，激发学习兴趣
　　在中学物理实验教学研究课程的教学中，虽然在绪论部分通过实例和师范生讨论了该课程的主要内容和开课目的，但在实践教学中师范生学习该课程的目的性并不明确，学习兴趣并不浓厚。往往学习时间过半，问到师范生为什么要学习这门课程，有些人还是一头雾水，不知道这门课程到底有什么用。而PBL教学模式的应用，是将具体的分析任务布置给师范生，将问题抛给他们，所布置的任务也是和师范生实际有关的。这样就激发了师范生探究问题的兴趣，并在完成任务的过程中更加明确这门课程所解决的问题是什么。
　　（2）提升了师范生独立思考、分析和解决问题的能力
　　PBL教学过程中，学生要完成所布置的任务，就要学会查阅文献并能对文献资料整理归纳，然后提出实验方案，探索实验条件，选取相关实验仪器完成任务，并对实验结果进行评价；而在模拟教学中还要体验并研究如何在教学中培养“中学生”这些方面的能力。整个过程的实质是让师范生掌握科学家解决问题的程序和技能，并锻炼师范生独立思考、分析和解决问题的能力。
　　（3）注重团队精神和合作能力的培养
　　PBL教学模式引入“中学物理实验教学研究”后，小组合作学习是主要的学习环境和教学方式，教师创设真实的问题情境，师范生相互交流讨论，然后进行模拟实验教学，其他师范生指出问题或操作不规范之处，教师更正出现的问题、原因及要点。通过上述教学互动过程，潜移默化培养了师范生的团队学习理念，并且有助于师范生建立合作观念，这对成为一名合格的中学物理教师很重要。观念影响人的行为，唯有具备了相关理念，才有可能在真正的物理实验教学过程中成功实现对中学生团队精神和合作能力的培养。
　　2.应用PBL模式的局限性
　　基于高师院校课程设置及培养模式的现状，教师教育研究者应清楚应用PBL教学模式的局限性，这主要体现在以下几个方面。
　　第一，充足的时间保障比较困难。让师范生自己搜集资料、分析资料、提出实验方案并得出结论可能要花上几个星期甚至更长的时间；而且，教师也需要花费大量的时间创设情境、整合知识、调整课程等。
　　第二，足够的资金投入不易。PBL模式对教学场地和实验器材有较多的要求，对图书和信息的获取有较高的要求，所有这些均需投入足够的经费，而教育的总经费有限，很难保证充足的经费投入到物理实验室建设、课程与教学改革中。
　　第三，构建合适的问题情境比较困难。创设一个合适的问题情境，既要联系实际、融合所需要学习的知识，又要激发师范生的学习兴趣，实在不是一件容易的事情。
　　第四，PBL教学模式对师范生自主学习能力的要求较高。在我国现行教育体制下培养出来的学生自主学习的能力和意识还不强，学生已经习惯了由教师将知识呈现在自己的面前，对由自己去探索和学习新知识的方式方法还不能完全适应。
　　第五，PBL教学模式对教授教学法课程的教师提出挑战。在基于问题的学习中，教师是学生学习的引导者和促进者，教师如何做能更好地激发并引导师范生自主探究解决问题的方法，并让师范生在这个过程中收获知识、能力和快乐，是值得教师教育研究者进一步思考和实践探索的。
　　四、应用PBL教学模式的启示
　　教师是影响教育教学质量的关键因素，“有好的教师，才有好的教育”[3]，有高素养的教师队伍才能有高质量的教育。基础教育与高师教育是一脉相承的，基础物理教育的重大变革必然会引起教师教育培养模式的改革，职前教育应紧跟甚至走在基础物理教育的前面并成为其改革的理论策源地。然而，对教师教育的质量和特色的质疑与诟病却在与日俱增。基于问题的教学模式，以培养师范生良好的学习方式、解决实际问题的能力为目的，真正体现了“以学生发展为本，以培养学生创新能力为核心”的教育思想[4]，从课程设置、培训目标定位、学习的切入点、师生关系及课堂组织形式等方面给我们以诸多启示，确实为教师教育改革开启了一条新路！
　　1.教师教育课程应突出师范特色
　　师范院校的课程是培养未来教师的蓝图，是师范学校的教学内容、学科结构、顺序、时限和范围的总体方案，因此，课程设置应突出师范特色。模拟医学教学中的PBL模式，在教师教育整体课程设置上，做到基础性、学术性与师范性的辩证统一，尝试基于实际问题的教学改革，对原有的师范教育模式进行修正与补充，完善教师教育的内容，保证基础教育与高等师范教育的连续性与统一性，以培养学术水平高、师范性强的准教师。例如，高师物理实验教学应研究基础物理实验教学的现状、特点、规律与发展趋势，在研究的基础上，结合具有师范特性的教学模式，让师范生在没有走出校门之前就已经对中学教学的实际情况了然于胸。
　　2.教学实践紧密结合基础教育实际问题
　　PBL模式提倡从实际问题展开教学的理念非常好，高师院校最主要的实际，应该是中小学教育的现状，我们可以通过见习、实习、调研等多种方式了解中小学教育教学的实际。教学法等课程的教师，建议每学期都定点联系几个不同类型的学校，采取校际合作的方式，帮助教学一线教师解决一些实际问题的同时，深入掌握基础教育遇到的一些实际问题和取得的成绩，在充分掌握中学教育实践的基础上及时改进高师院校的教学，从根本上扭转师范教育滞后于基础教育实际的状况，从而缩短师范生入职适应的周期。
　　3.充分发挥教育实习的育“师”功能
　　教育实习是教师教育的一个重要组成部分，我们应清晰教育实习在教师培养方面的地位与作用，尝试基于问题的教育实习。基于中小学教育教学存在的实际问题，充分利用师范生教育实习这一黄金时段，开展校际合作，调动高师学科专家、中小学教师和实习生的参与热情和主动性，建立伙伴协作促进教师教育研究和中小学教育教学的改革。教育实习在连接职前与职后过程中的育“师”功能表现在以下几个方面，首先，教育实习能够缩短师范生成“师”的周期；其次，教育实习可以提升中学教师为“师”的研究能力；第三，教育实习定会丰富高师教师为“师”的实践知识。
　　基金项目：辽宁省教育科学“十二五”规划课题“基于课程知识优化的教师教学行为改善研究”（课题批准号：JG12CB178）。
　　参考文献：
　　[1]Dolmans HJM，De Grave W，Wolfhagen HAP，et al. Problemˉbased Learning： Future Challenges for Educational Practice and Research[J].Medical Education，2005，39（7）：732-741.
　　[2]刘儒德.基于问题学习对教学改革的启示[J].教育研究，2002（2）：73-77.
　　[3]国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）[EB/OL].http：//www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667143.htm.
　　[4]汤丰林，申继亮.基于问题的学习与我国的教育现实[J].比较教育研究，2005（1）：73-77.
　　（作者单位：沈阳师范大学教师专业发展学院）
　　（责任编辑：马