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基于问题的学习模式在物理教学中的应用
——以《空气的“力量”》为例

2022-09-30

新教育时代电子杂志(教师版) 2022年21期
关键词:大气压物理情境

韩 萍

(海口市秀峰实验学校 海南海口 570100)

当前,我国基础教育面临着以下困境:教学方法单一、学生机械地背诵知识点、没有足够的时间思考和提问、没有自主学习的意识、对物理学习的兴趣较低[1]。为了解决这些问题,我国于2001年开始实施新的课程改革,强调教育应回归现实生活,承担传播生活经验的责任;提倡积极探索的学习方法,使学生明确学习的意义所在[2]。而采用新的适用于学生发展需要的教学模式,不受以往传统模式的约束,这成为21世纪新时代课程改革需要重点解决的问题。

“基于问题的学习”(Problem-Based Learning,简称“PBL”),是一种围绕真实的世界、把学生作为主体的教学模式[3],这一模式由美国的内科医生Howard Barrows在麦可马斯特大学(McMaster University)于1969年开创[4]。该教学模式看重学生对现实复杂的问题进行自主学习,以此来提高学生较的学习品质。与此同时,真实的问题使学生进一步增加学习物理的兴致[5]。这对解决基础教育的困境提供了帮助。因此,本课题对基于问题学习模式设计进行了探讨。

一、基于问题学习在中学物理课堂改革中的应用

1.基于问题的学习模式课堂教学流程

该模式勇于探索新的教学过程,教师可根据提前设置好的情境提出一些问题,紧接着学生们共同收集能解决问题的相关素材,感悟内化问题来进行学习。参考现有文献,提出基于问题学习的教学流程,如图1所示。

(1)创设情境,产生问题

结合情境学习知识的理论提出,知识之所以能够长久发展,归根于与知识密切相关的情境及活动,学习知识与创设的情境紧密相连,学习只有在真实场景中,才是真正有意义的[6]。这样才能让学习者运用所学知识,像专家一样去思考和实践。

图1 基于问题的学习模式流程图

在课堂开始时,为了让学生对“物理源于生活”有更深入的理解,教师可以从以下方面选择特定的问题情境:

①科学前沿中的物理知识

在物理教学中,教师可以根据实际情况酌情增加关于较前沿的一些物理知识,以此来提升学生学习兴趣,同时也开阔了学生的眼界。比如,在开始学习声学前,教师先讲解与声学相关的海洋声学的知识,鼓励学生们思考声音是如何反射的,以及声音的速度是如何变化等相关问题,并尽自己的努力找出问题解决的措施。

②日常生活中的物理知识

物理在日常生活中随处可见。教师应该积极引导学生发现生活中常见的物理现象,找出生活中的物理问题。例如,问学生为什么在使用电器时时常跳闸,后果如何,怎么解决等,并逐步指导学生在该过程中获取知识。

③教科书中的物理知识

教师可结合某个概念,把教科书中关于该概念的某单元开头或结尾的问题融入到教学情景中。例如,阿基米德利用一个支点“撬”地球的小故事,能够激发学生学习的兴趣。

(2)根据情境,分析问题

教师需要引导学生根据情境分析问题。首先,鼓励学生提出解决问题的方案,倡导学生发散思维,表达自己的意见,营造开放的课堂氛围。其次,帮助学生激活现有知识并建立联系。在学生整理出已知知识之后,老师将指导学生将问题转换为可探究的学习议题,也就是将情境中的问题细化为很多小问题,在解决小问题的过程中,新的小问题将继续产生,直至问题达到解决为止。该过程将学生分成各个学习小组,小组根据学习议题确定行动计划。为了给小组其他成员提供有意义的信息及详细的解决方案,小组成员需要在课后进行独立学习,包括:搜索信息、筛选信息、以及对信息进行分析。

(3)科学探究,解决问题

苏霍姆林斯基说过:“人的内心渴望成为一个发现者和探索者,而对儿童而言更为强烈”[7]。为了能够让学生有动力探索科学知识,我们要尽最大努力给学生营造科学探究的环境。不仅如此,《物理课程标准》也指出,经历基本的科学探究活动是我们学习物理的重要途径,而物理实验是人类认识世界的重要活动,也是科学探究的基础。

在解决问题的阶段,为了提高学生探究科学的能力及素养,教师应以实验为载体,让学生体会科学探究的过程,鼓励学生大胆猜测,加强实验的设计、加强实验操作、组织学生进行交流与讨论。其科学探究过程如下:

①生成新假设

课堂上个人将自己搜集到的有价值的信息与小组成员分享和讨论,得出小组的研究成果,小组将其研究成果在班级中进行展示。

在学生汇报的过程中,学生会得到新的信息,从而获得启发,生成新的疑问,从而形成新的假设。新形成的假设可能经过探究是行得通的,也可能是行不通的,无论结果如何,都提升了学生的分析思维能力。

②设计实验

在学生设计实验之前,教师需要对学生进行引导,提问元认知问题,使学生的思维更加严谨,实验方案更加有效。

每个小组根据自己选择的课题进行实验设计,并把步骤投影到班级里进行完善,设计实验数据记录表并进行交流,最后进行实验的探究。

③进行实验,收集证据

学生分组进行实验,在学生做实验的过程中,教师要在各组之间进行巡逻,组织学生有序进行实验,同时对于学生不正确的实验操作进行指导。

④得出结论,展示成果

学生根据实验数据得出实验结论,并上台展示其实验数据与成果。在展示过程中,学生要展示的内容不仅包括成果,还应包括小组成员间是如何开展协作的。

(4)评价反思,感悟问题

杜威认为,反省思维是指对事物的存在和发展的反思。反思是最精髓的一种思维,也是思维的最高等级。不断反思有助于提高思维能力[8]。

在感悟问题时,教师可引导学生全面评估自己。自我评估的内容包含:学习的态度、各方面能力的提升、知识获得的程度和作品的评估。评估的目的不仅是评价学生的学习成果,更重要的是获取反馈的信息,以此帮助学生对学习行为进行监控跟调整,使学生达成学习的目标。

2.基于问题的学习模式课堂教学设计案例

《空气的“力量”》选自初中物理沪科版八年级下册第八章第三节,在学习本节课内容之前,学生已经学习了固体压强、液体压强等知识。

在本节课的教学中,教师创设“没有风挡玻璃的四川航空3U8633的飞行”的情境,提出“分析副驾驶被吸出舱外的原因”的问题,让学生在解决问题的过程中获取知识。具体教学设计如表1所示。

本课程的核心问题是大气压强相关内容。初始研究问题是:结合事件发生时的环境,对玻璃破裂后副驾驶“吸”出舱外的现象进行解释。学生们的自主学习专注于飞机飞行高度、速度、机舱温度和机舱内失压等环境问题。当教师在整合学生自主学习所搜集的信息并组织学生讨论失压对机组人员的影响时,学生需要解决大气压强的问题,教师借此机会询问学生:什么是大气压强?如何证明大气压强的存在?于是,我们试图解决的问题上升为“理解大气压强是什么”的问题。

在了解大气压强的存在之后,学生会进一步思考:副驾驶“吸”出去是因为机舱内外大气压强的大小不一样吗?大气压强到底有多大?于是,需要解决的问题便上升为大气压强大小的问题,为了解决这个问题,需要用多媒体演示托里拆利实验,通过观察与思考,理解大气压强的测量与标准大小的计算。并鼓励学生讨论:机舱内外大气压强为什么不一样?飞机上升舱内为什么要加压?如此,学生关注的焦点便转变为大气压与高度的关系的问题。

表1 《空气的“力量”》教学设计

经过前面问题的分析和解决,学生可得知,副驾驶“吸”出舱外的原因是机舱内外存在压力差,此时,有的学生会进一步深究存在的压力差的大小,即风挡玻璃所承受的压力,为了解决这个问题,需要学生搜集一定的信息,自主得出风挡玻璃所承受的压力。在问题的最后,教师再鼓励学生思考:此时应对机舱气压下降的有效方法?如此,在解决问题——提出问题的循环往复中,问题的学习研究得以越来越深入。师生就这样以问题为媒介不断思考,不断培养和发展我们的问题意识、研究能力,基于问题的学习也就这样不断生成、发展和丰富。

结语

笔者通过研究发现,在走出传统的讲授式教学模式,用基于问题学习的模式进行教学,引导学生独立探索和解决问题的过程中,学生通常处于积极思考的状态,大胆猜测、分析和与他人合作,从而得出结论。在这种亲身实践中获得的知识可以使他们真正感觉到物理源于生活,并被应用到生活中,进而激发他们学习物理的兴趣。这样,学生不仅可以在这种教学模式中获得灵活的知识,而且可以培养学习兴趣,这符合学生的心理认知特点。

但同时也发现,一些学生对该模式不适应,存在“水土不服”的现象。因此,教师有必要不断加强理念更新,运用多种教学方式来灵活设计课程,使学生逐渐适应,达到全面提高教学质量和学生能力的目的。

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