“问题驱动教学法”在高中物理教学中的实践与思考

高秀丽

摘 要：本文针对高中物理教学中如何激发学生的求知欲和好奇心，调动学生的积极性，让学生主动建构自身知识体系等问题，在教学实践中探讨了“问题驱动教学法”的应用，并通过案例说明如何围绕教学内容设计问题，并在问题驱动下层层推进，让学生在参与问题的分析、解决中获取物理知识，领悟物理思想和方法。

关键词：问题驱动教学法；高中物理；案例

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）11（S）-0006-3

1 引 言

问题驱动教学法即基于问题的教学方法（Problem-Based Learning，PBL），这种方法不像传统教学那样先学习理论知识再解决问题。问题驱动教学法是一种以学生为主体，以专业领域内的各种问题为学习起点，以问题为核心规划学习内容，让学生围绕问题寻求解决方案的一种学习方法。

中国著名教育家陶行知说过：“创造始于问题，有了问题才会思考，有了思考，才有解决问题的方法，才有找到独立思路的可能。”英国科学家波普尔认为，科学的第一特征就是“它始于问题——实践及理论的问题”。他甚至认为：“科学与知识的增长永远始于问题，终于问题——越来越深化问题，越来越能启发新问题的问题。”思维从问题开始，在问题驱动的课堂中，通过教师巧妙设计的“问题链”，充分激活学生思维，培养学生的思维能力，既能发挥教师的主导作用，又能发挥学生的主体作用，让学生在经历和体验问题的分析、解决过程中自主建构知识。

为此，笔者组织了研究团体，重点研究如何将“问题驱动教学法”有效应用于高中物理教学中，经过近两年的教学探索和实践，初见成效。以下是笔者的一些初步研究结论和实践案例，希望能抛砖引玉，与同行共同交流。

2 问题设计的一般原则

问题是指“需要研究讨论并加以解决的矛盾、疑难”，在教学中是指教师为了实现一定的教学目标，根据学生已有的知识和经验，针对教学中将要产生或可能产生的困惑，将教材知识转化之后成为教学问题，它是师生互动的载体。问题设计是问题驱动教学法的基础，问题设计得科学与否直接关系到教学的成败。一般来说，问题设计应当遵循以下几个原则：

（1）目的性。教师要尽量了解教材和学生的具体情况，设计的问题必须紧紧围绕教学目标。

（2）层次性。在设计问题时，要给学生以清晰的层次感，由易到难，以便增强学生的自信心，激发学生的学习兴趣，促使学生积极思考。

（3）适切性。设置的问题要符合教学目标和教学内容要求，更要与学生的知识储备、能力基础、认知程度相一致，即要符合所任教学生的最近发展区，保证大多数学生在课堂上都处于思维兴奋状态。

（4）启发性。设计的问题应能起到启发学生思维的作用，可以有知识联系性和思想方法类比的引导，但是不能限制学生的思维。

（5）全面性。在设计问题时，要注意调动每一个学生的学习积极性，力争让每个人都有发挥和表现的机会，做到人人参与，人人有收获。

3 实践案例

以高一物理必修二（粤教版）第三章第二节《万有引力定律的应用》作为案例进行说明。

3.1 创设情境，激趣引入

师：我们是怎么称量物体的质量的？

生1：初中的时候我们用天平秤量物体的质量。

生2：可以用磅秤称人体的体重或者物体的质量。

生3：一些质量比较大的物体，我们可以用曹冲称象的办法。

师：如果要测量天体的质量，还能用曹冲称象的办法吗？

生齐说：不行。

教师自然引出问题1，过渡到新课的学习。

3.2 问题驱动，层层推进

3.2.1计算天体的质量

问题1 若月球绕地球做匀速圆周运动，其周期为T，已知月球到地心距离为r。请你根据这些条件，计算地球的质量M。

教师提示：月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供。

学生独立思考和分析3分钟后，教师让两位同学板演，同时在全班巡视，发现多数学生能正确建立物理模型，列出万有引力提供向心力的等式，但不少学生运算出错。师生通过点评两位同学的解答过程，进一步巩固天体匀速圆周运动模型，指出运算的易错点和注意点。

接着要求学生以四人为一个小组，对下述三个问题进行讨论和交流，小组代表汇报讨论结果。

问题2 利用上述条件，你能算出月球的质量吗？为什么？

问题3 要算出月球的质量，你需要什么？要算出太阳的质量，你需要什么？

问题4 利用这种方法，是否可以计算不带卫星的天体的质量？为什么？

通过对上述三个问题的探讨，让学生总结出一个计算天体质量的模型。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。

为了培养学生的发散性思维能力，教师顺势提出第五个问题。

问题5 不带卫星的行星的质量又如何计算呢？

学生面面相觑，见此情景，教师提示：地球上的物体，其受到的万有引力和重力是什么关系？

生：二者大约相等。

师：大家可以往这个方向想，设地球表面的重力加速度g，地球半径R。

完成上述5个问题后，学生已经经历了两个计算天体质量的推导分析过程，师生共同总结和比较两种方法，既能加深和巩固学生对知识的理解，又让学生感到知识的奇妙，引起学生情感的共鸣。

3.2.2预测未知天体

要求学生阅读教材，独立思考以下问题：

问题6 怎样理解“天王星的实际轨道与理论计算出的轨道存在着偏差”这句话？

问题7 根据当时的情况，你还能提出其他的一些猜想吗？

问题8 虽然海王星和冥王星都是用同样的方法发现的，但却相隔了80多年，这是因为什么？由此，你能体会到科学探究的艰辛吗？

问题9 根据海王星的发现过程，请你总结未知天体发现的一般思路和过程。

通过上述四个问题引导学生体验探索的艰辛和喜悦，同时结合播放海王星发现过程的视频，总结未知天体发现的一般思路和过程。

3.2.3人造卫星和宇宙速度

教师提出：当我们仰望天空的时候，在满天的星斗中，你也许会看到我们人类送上天空的“星星”——人造卫星。那么，人造卫星是怎样飞上天的呢？它又为什么不会掉下来呢？要求学生阅读教材和图3-2-5，思考问题10。

问题10 牛顿对于卫星的设想是怎样的？将物体以多大的速度抛出，才可使它沿着地球的表面飞行呢？

要求学生画出卫星绕地球做匀速圆周运动的模型图，找出其运动的圆心和向心力来源。据此教师提出以下两个问题，要求学生独立思考和推演。

问题11 若已知地球质量为M，卫星质量为m，卫星到地心的距离为r，请你推导出绕地球转动的卫星的速度v。

问题12 若已知地球半径R=6.37×106 m，地球质量M=5.98×1024 kg。根据上题结论，请你计算出地面附近人造卫星的速度。

至此，学生已经推导出第一宇宙速度，但对其本质理解不一定很深，这时教师可适当引申。

问题13 若有一天人类登上了火星，那么在火星表面发射人造卫星的最小速度又是多少？你能总结出在宇宙中任意一颗行星上发射卫星的最小速度吗？需要知道哪些物理量？

问题14 为何第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，却是卫星环绕地球飞行的最大速度？

在学生回答了以上问题后，就可以自然地引出第二宇宙速度和第三宇宙速度。

问题15 地球同步卫星具有什么特点？

3.2.4课堂小结，领悟提升

结合上述15个问题，引导学（下转第11页）（上接第7页）生梳理和总结本节课学过的知识，领悟物理思想和方法，进一步建构和完善学生的知识体系。

3.2.5反思与启示

学习过程是一个不断“生长”问题和解决问题的过程，它始于问题的开发，终于问题的解决。问题驱动教学法，充分尊重和发挥了学生的主体地位和作用，增强了学生的主观能动性和合作精神，促进了他们思维的发展，使学生真正成为学习的主人。而教师作为教学活动的参与者、管理者和调控者，与学生构成互动、互助、互相启发的关系，以驱动整个学习活动。它对教师提出了更高的要求，教师不仅要有渊博的知识，还要具备洞悉学生心理、思维特点的能力，更要有灵活驾驭课堂教学的能力，能适当、恰如其分地组织好课堂教学。

本研究团队经过两年来的教学实践，就同一个教学内容反复进行集体备课、磨课，并进行了实验对比，发现问题驱动式的课堂，既大大地调动了学生学习的积极性，又能使学生更牢固地理解并灵活运用知识，更培养了学生具体问题具体分析的能力，教学效果显著。难能可贵的是，由于感觉课堂上学生都能有所收获，且学得愉快、轻松，教师们研究课堂教学的氛围、热情以及职业幸福感也大大提高。

参考文献：

[1]普通高中课程标准实验教科书《物理》必修2[M].广州：广东教育出版社，2005.

[2]普通高中课程标准实验教科书《物理》必修2（教师教学用书）[M].广州：广东教育出版社，2012.

[3]吴建忠.问题导学——高中物理生态课堂的一种选择[J].物理教学探讨，2014，（6）：22.

[4]王诗锋.“问题驱动式”实验复习教学案例——从测量玩具手枪子弹初速度谈起[J].物理教学探讨，2013，（7）：9.

[5]黄素芳.巧妙设计“问题串” 激活学生创新思维[J].物理教学探讨，2014，（4）：22.

（栏目编辑 赵保钢）