高中物理教学中应用PBL教学法的几点看法

李作平 蔡丽珍

摘 要：本文以《伽利略对自由落体运动的研究》一课为案例，从设置合理有效的问题、组织学生高效合作学习、适时给予学生必要的指导、充分开发利用课程资源四个方面谈谈高中物理教学中应用PBL教学法的几点看法。

关键词：高中物理教学；应用PBL教学法

1 PBL教学法概述

PBL（Problem-Based Learning）教学法是以问题为基础，以教师为导向，学生通过查找资料、分组合作学习、实验探究等多种形式进行学习的一种教学方法。PBL教学法区别于传统的教学方法，传统的教学以教师的讲授为主，而PBL教学法强调学生的自主学习和主动参与，把学习置于复杂的、有意义的问题情境中，让学生在教师的引导下通过自主探究解决教师提出的问题。PBL教学法在20世纪60年代由美国的神经病学教授 Barrows 在加拿大的麦克马斯特大学首创，在2000年左右才引入国内。尽管PBL教学技术还不够完善，存在一些问题，但是在高中物理课堂中实施这种教学方法能激发学生的学习兴趣，帮助学生更好地理解所学知识，同时促进学生探究式学习能力的发展。

2015年10月，笔者在《伽利略对自由落体运动的研究》一节市级公开课中尝试运用PBL教学法，以物理学史为主线，让学生在问题思考，查找资料，寻找答案，解决问题的过程中感受伽利略研究自然规律的科学方法。本文将以此为案例，谈谈高中物理教学中应用PBL教学法的几点看法。

2 课堂教学概况及总体评价

2.1 课堂教学概况

2.1.1 创设生活情境，形成主题问题

教师通过多媒体播放苹果下落的视频，展示秋叶飘落和秋雨绵绵的图片，让学生感受美妙的秋景。苹果的下落、秋天落叶和雨滴的运动都是一种落体运动。关于落体运动的研究，早在2000多年前就引起人们的关注，直到500多年前伽利略进行深入研究，发现落体运动的规律。物理知识源于生活，从学生熟悉的生活现象出发，引导学生从物理的视角观察、分析生活中的现象，让物理课堂成为学习与生活衔接的场所。

2.1.2 阅读教材资料，自主探究问题

学生通过阅读教材资料，共同探究以下问题：

①亚里士多德的观点及当时人们的认识是怎样的？

②他们为什么会有错误的认识呢？亚里士多德的理论在那个时代有什么意义？

③随着人类认识能力的不断提高，有人对亚里士多德的观点提出了怀疑，其中包括了伽利略，对于亚里士多德的观点，伽利略的看法是什么呢？

④伽利略是怎样研究自由落体运动规律的？他遇到了哪些困难？伽利略是如何解决这些困难的？他作出了怎样的猜想？

⑤伽利略认为自然界的规律是简洁明了的，猜想落体运动是一种最简单的变速运动——匀变速直线运动。他用什么方案去验证自己的猜想？

⑥物体做自由落体运动的速度很快，在当时的条件下很难测量时间，伽利略采用什么方法处理这个问题？

⑦伽利略从直接探究自由落体运动转向探究物体在斜面上的运动问题，伽利略的实验方法是什么？伽利略是怎样间接验证自由落体运动是匀变速直线运动的 [1 ]？

2.1.3 利用现有器材，体验科学探究

伽利略在当时有限的实验条件下，利用斜面来“冲淡重力”，研究出斜面上初速度为零的匀加速直线运动中位移与时间的平方成正比，并采用合理外推的方法获得实验数据范围之外的物理数据。学生可以利用现有的实验器材——数字传感器来经历伽利略当时的研究过程。教师引导学生讨论设计实验方案，进行分组实验，并对学生在实验过程中遇到的问题进行指导与解答。

2.1.4 展示实验成果，学生交流讨论

生1：让小车沿倾角不太大，阻力很小的倾斜轨道上滚下，测得■=■=■=……，证明小车在斜面上的运动是匀变速直线运动。

生2：换用不同质量的小车从倾斜轨道的不同高度滚下，测得■=■=■=……。

生3：增大斜面倾角，重复上述实验，同样测得■=■=■=……，而且小车的加速度随斜面倾角的增大而增大。如果倾角增大到90°，这时的运动就是自由落体运动，并且所有物体下落的加速度都相同。

2.1.5 回顾研究历程，师生共同总结

伽利略对自由落体运动的研究，开创了运用数学推理和实验研究相结合探索自然规律的科学方法，即“实验观察——假设猜想——数学推理——实验验证——合理外推”，对科学研究起到了重大的启蒙作用，是人类思想史上最伟大的成就之一。

回顾伽利略的研究历程，师生共同总结出“伽利略能够将观察、实验与逻辑思维相联系进行科学研究的思想，是他取得巨大成就的重要原因” [1 ]。

2.2 课堂教学总体评价

本节课尝试运用PBL教学法，以问题为导向，通过阅读材料、问题讨论、实验探究、展示实验成果的教学方法，让学生置身于当时的科学背景下，体会伽利略在研究自由落体运动中呈现出的科学思想、研究方法和科学精神，在很大程度上激发了学生的学习兴趣，讨论设计实验方案、动手实验操作等过程有利于学生探究式学习能力的培养，同时培养了学生的自学能力和团队精神。但是课堂教学整个过程显得较为紧迫，学生分组实验的时间不足。

3 高中物理教学中应用PBL教学法的几点看法

3.1 设置合理有效的问题

PBL教学法是以问题为学习起点的教学方法，学生在课堂中围绕着问题思考，查找资料，寻找答案，解决问题，问题本身的质量和水平影响着学生的学习结果。教师不能盲目地将问题抛给学生，若所提出的问题没有针对具体的内容，也没有考虑到学生的认知规律，这样的问题就不是合理有效的问题，那么PBL教学法只是流于形式而无法获得应有的教学效果。首先，问题应紧扣教学的重点和难点，以物理课程标准的要求为核心，从教学目标的要求出发，把一个个知识要点问题化逐渐展开。其次，问题要有层次性，提出的问题要考虑学生的现有水平和认知能力，问题的难度呈现阶梯状，由易到难。教师还可以跟随学生学习的进展不断调整跟进，灵活多变。

3.2 组织学生高效合作学习

PBL教学法强调学生的自主学习，通过学生自学或通过小组讨论探究出问题的答案。为了便于小组的讨论与交流，教师将学生编排成小组的形式。由于课堂中学生需要讨论问题，在合作学习中，以具体的问题为载体，提高学生小组讨论的效率。在实验探究中，教师还要设计不同的任务，使每个学生在进行实验时都有明确的任务分工，这样学生在探究学习中才能更好地开展合作学习[2 ]。例如，学生利用数字传感器来经历伽利略当时研究的过程，即研究斜面上初速度为零的匀加速直线运动中位移与时间的关系时，小组同学应互相配合，分工具体、明确，有动手操作实验的，有记录实验数据的，有分析研究实验数据的，各个成员还可以互相交换操作任务。

3.3 适时给予学生必要的指导

PBL教学法是一种以学习者为中心的教学方式，学生是问题的解决者。在物理教学中应用PBL 教学法，课堂上最大的变化就是学生通过自主学习来完成教学目标。虽然PBL教学法能更好地促进学生对物理概念和规律的学习与理解，但采用这种方法进行教学需要学生的自学、讨论、探究、交流等过程，占用课堂较多的时间，而学生在课堂上的学习时间较紧迫，这就需要教师能适时、有效地引导学生。所以，PBL教学法对教师自身的素质和教学技巧都有很高的要求，教师不但要熟练掌握教材内容，还要具备良好的管理组织能力和控制课堂的节奏等技巧，通过把握整个学习过程来提高学生学习的进度，对于学生自学、讨论、探究过程中得到的观点适时进行引导、提升和总结。

3.4 充分开发利用课程资源

传统物理教学所需师资、教学设备少，PBL 教学法所需师资、教学设备较多。在有效的课堂教学时间内，合理地选择利用切合教学内容的课程资源很重要。教材是重要的课程资源，此外，教师可以收集学生难以见到的视频、录像等资料，还可以充分利用学校实验室提供的实验器材。如在研究斜面上初速度为零的匀加速直线运动中位移与时间的关系时，教师可以选择小车和打点计时器来做实验，如果仅通过简单的演示实验就把结论呈现给学生，这样的教学不利于学生创新能力的培养。考虑到时间、位移测量的精确性，笔者让学生通过位移传感器来研究斜面上初速度为零的匀加速直线运动中位移与时间的关系。物理教师应积极发挥学校现有条件的作用，创造性地利用一切可用的资源，让学生能够有机会自主进行探究活动，以使物理课堂教学更加新颖、富有吸引力。

4 结语

PBL教学法应用于高中物理教学中，有助于学生更好地理解所学知识，但是需要学生有很好的自觉性，否则将达不到预期的教学目标。由于物理是一门以观察和实验为基础的学科，高中物理教学中应用PBL教学法可操作性强。如何将PBL教学法与传统教学方法及探究教学有机结合，取得更好的教学效果，有待于物理教师在未来的教学实践中进一步探索与实践。

参考文献：

[1]王治国.让美在物理教学中徜徉——关于“伽利略对自由落体运动的研究”的教学设计[J].物理通报，2015（5）：33-36.

[2]张岚.物理教学中促进学生学习方式多样化探究[J].中学物理教学参考，2014（7）：19-21.