李作平 蔡麗珍

摘 要：本文以《伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究》一課為案例，從設(shè)置合理有效的問(wèn)題、組織學(xué)生高效合作學(xué)習(xí)、適時(shí)給予學(xué)生必要的指導(dǎo)、充分開(kāi)發(fā)利用課程資源四個(gè)方面談?wù)劯咧形锢斫虒W(xué)中應(yīng)用PBL教學(xué)法的幾點(diǎn)看法。

關(guān)鍵詞：高中物理教學(xué)；應(yīng)用PBL教學(xué)法

1 PBL教學(xué)法概述

PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)法是以問(wèn)題為基礎(chǔ)，以教師為導(dǎo)向，學(xué)生通過(guò)查找資料、分組合作學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)探究等多種形式進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種教學(xué)方法。PBL教學(xué)法區(qū)別于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，傳統(tǒng)的教學(xué)以教師的講授為主，而PBL教學(xué)法強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)參與，把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的、有意義的問(wèn)題情境中，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下通過(guò)自主探究解決教師提出的問(wèn)題。PBL教學(xué)法在20世紀(jì)60年代由美國(guó)的神經(jīng)病學(xué)教授 Barrows 在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)，在2000年左右才引入國(guó)內(nèi)。盡管PBL教學(xué)技術(shù)還不夠完善，存在一些問(wèn)題，但是在高中物理課堂中實(shí)施這種教學(xué)方法能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生更好地理解所學(xué)知識(shí)，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。

2015年10月，筆者在《伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究》一節(jié)市級(jí)公開(kāi)課中嘗試運(yùn)用PBL教學(xué)法，以物理學(xué)史為主線(xiàn)，讓學(xué)生在問(wèn)題思考，查找資料，尋找答案，解決問(wèn)題的過(guò)程中感受伽利略研究自然規(guī)律的科學(xué)方法。本文將以此為案例，談?wù)劯咧形锢斫虒W(xué)中應(yīng)用PBL教學(xué)法的幾點(diǎn)看法。

2 課堂教學(xué)概況及總體評(píng)價(jià)

2.1 課堂教學(xué)概況

2.1.1 創(chuàng)設(shè)生活情境，形成主題問(wèn)題

教師通過(guò)多媒體播放蘋(píng)果下落的視頻，展示秋葉飄落和秋雨綿綿的圖片，讓學(xué)生感受美妙的秋景。蘋(píng)果的下落、秋天落葉和雨滴的運(yùn)動(dòng)都是一種落體運(yùn)動(dòng)。關(guān)于落體運(yùn)動(dòng)的研究，早在2000多年前就引起人們的關(guān)注，直到500多年前伽利略進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。物理知識(shí)源于生活，從學(xué)生熟悉的生活現(xiàn)象出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生從物理的視角觀(guān)察、分析生活中的現(xiàn)象，讓物理課堂成為學(xué)習(xí)與生活銜接的場(chǎng)所。

2.1.2 閱讀教材資料，自主探究問(wèn)題

學(xué)生通過(guò)閱讀教材資料，共同探究以下問(wèn)題：

①亞里士多德的觀(guān)點(diǎn)及當(dāng)時(shí)人們的認(rèn)識(shí)是怎樣的？

②他們?yōu)槭裁磿?huì)有錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)呢？亞里士多德的理論在那個(gè)時(shí)代有什么意義？

③隨著人類(lèi)認(rèn)識(shí)能力的不斷提高，有人對(duì)亞里士多德的觀(guān)點(diǎn)提出了懷疑，其中包括了伽利略，對(duì)于亞里士多德的觀(guān)點(diǎn)，伽利略的看法是什么呢？

④伽利略是怎樣研究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的？他遇到了哪些困難？伽利略是如何解決這些困難的？他作出了怎樣的猜想？

⑤伽利略認(rèn)為自然界的規(guī)律是簡(jiǎn)潔明了的，猜想落體運(yùn)動(dòng)是一種最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)蜃兯僦本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)。他用什么方案去驗(yàn)證自己的猜想？

⑥物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的速度很快，在當(dāng)時(shí)的條件下很難測(cè)量時(shí)間，伽利略采用什么方法處理這個(gè)問(wèn)題？

⑦伽利略從直接探究自由落體運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向探究物體在斜面上的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，伽利略的實(shí)驗(yàn)方法是什么？伽利略是怎樣間接驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的 [1 ]？

2.1.3 利用現(xiàn)有器材，體驗(yàn)科學(xué)探究

伽利略在當(dāng)時(shí)有限的實(shí)驗(yàn)條件下，利用斜面來(lái)“沖淡重力”，研究出斜面上初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中位移與時(shí)間的平方成正比，并采用合理外推的方法獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)范圍之外的物理數(shù)據(jù)。學(xué)生可以利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材——數(shù)字傳感器來(lái)經(jīng)歷伽利略當(dāng)時(shí)的研究過(guò)程。教師引導(dǎo)學(xué)生討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，并對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行指導(dǎo)與解答。

2.1.4 展示實(shí)驗(yàn)成果，學(xué)生交流討論

生1：讓小車(chē)沿傾角不太大，阻力很小的傾斜軌道上滾下，測(cè)得■=■=■=……，證明小車(chē)在斜面上的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

生2：換用不同質(zhì)量的小車(chē)從傾斜軌道的不同高度滾下，測(cè)得■=■=■=……。

生3：增大斜面傾角，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，同樣測(cè)得■=■=■=……，而且小車(chē)的加速度隨斜面傾角的增大而增大。如果傾角增大到90°，這時(shí)的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng)，并且所有物體下落的加速度都相同。

2.1.5 回顧研究歷程，師生共同總結(jié)

伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，開(kāi)創(chuàng)了運(yùn)用數(shù)學(xué)推理和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合探索自然規(guī)律的科學(xué)方法，即“實(shí)驗(yàn)觀(guān)察——假設(shè)猜想——數(shù)學(xué)推理——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——合理外推”，對(duì)科學(xué)研究起到了重大的啟蒙作用，是人類(lèi)思想史上最偉大的成就之一。

回顧伽利略的研究歷程，師生共同總結(jié)出“伽利略能夠?qū)⒂^(guān)察、實(shí)驗(yàn)與邏輯思維相聯(lián)系進(jìn)行科學(xué)研究的思想，是他取得巨大成就的重要原因” [1 ]。

2.2 課堂教學(xué)總體評(píng)價(jià)

本節(jié)課嘗試運(yùn)用PBL教學(xué)法，以問(wèn)題為導(dǎo)向，通過(guò)閱讀材料、問(wèn)題討論、實(shí)驗(yàn)探究、展示實(shí)驗(yàn)成果的教學(xué)方法，讓學(xué)生置身于當(dāng)時(shí)的科學(xué)背景下，體會(huì)伽利略在研究自由落體運(yùn)動(dòng)中呈現(xiàn)出的科學(xué)思想、研究方法和科學(xué)精神，在很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作等過(guò)程有利于學(xué)生探究式學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力和團(tuán)隊(duì)精神。但是課堂教學(xué)整個(gè)過(guò)程顯得較為緊迫，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的時(shí)間不足。

3 高中物理教學(xué)中應(yīng)用PBL教學(xué)法的幾點(diǎn)看法

3.1 設(shè)置合理有效的問(wèn)題

PBL教學(xué)法是以問(wèn)題為學(xué)習(xí)起點(diǎn)的教學(xué)方法，學(xué)生在課堂中圍繞著問(wèn)題思考，查找資料，尋找答案，解決問(wèn)題，問(wèn)題本身的質(zhì)量和水平影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果。教師不能盲目地將問(wèn)題拋給學(xué)生，若所提出的問(wèn)題沒(méi)有針對(duì)具體的內(nèi)容，也沒(méi)有考慮到學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，這樣的問(wèn)題就不是合理有效的問(wèn)題，那么PBL教學(xué)法只是流于形式而無(wú)法獲得應(yīng)有的教學(xué)效果。首先，問(wèn)題應(yīng)緊扣教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，以物理課程標(biāo)準(zhǔn)的要求為核心，從教學(xué)目標(biāo)的要求出發(fā)，把一個(gè)個(gè)知識(shí)要點(diǎn)問(wèn)題化逐漸展開(kāi)。其次，問(wèn)題要有層次性，提出的問(wèn)題要考慮學(xué)生的現(xiàn)有水平和認(rèn)知能力，問(wèn)題的難度呈現(xiàn)階梯狀，由易到難。教師還可以跟隨學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)展不斷調(diào)整跟進(jìn)，靈活多變。

3.2 組織學(xué)生高效合作學(xué)習(xí)

PBL教學(xué)法強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，通過(guò)學(xué)生自學(xué)或通過(guò)小組討論探究出問(wèn)題的答案。為了便于小組的討論與交流，教師將學(xué)生編排成小組的形式。由于課堂中學(xué)生需要討論問(wèn)題，在合作學(xué)習(xí)中，以具體的問(wèn)題為載體，提高學(xué)生小組討論的效率。在實(shí)驗(yàn)探究中，教師還要設(shè)計(jì)不同的任務(wù)，使每個(gè)學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)都有明確的任務(wù)分工，這樣學(xué)生在探究學(xué)習(xí)中才能更好地開(kāi)展合作學(xué)習(xí)[2 ]。例如，學(xué)生利用數(shù)字傳感器來(lái)經(jīng)歷伽利略當(dāng)時(shí)研究的過(guò)程，即研究斜面上初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中位移與時(shí)間的關(guān)系時(shí)，小組同學(xué)應(yīng)互相配合，分工具體、明確，有動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的，有記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的，有分析研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的，各個(gè)成員還可以互相交換操作任務(wù)。

3.3 適時(shí)給予學(xué)生必要的指導(dǎo)

PBL教學(xué)法是一種以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)方式，學(xué)生是問(wèn)題的解決者。在物理教學(xué)中應(yīng)用PBL 教學(xué)法，課堂上最大的變化就是學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)來(lái)完成教學(xué)目標(biāo)。雖然PBL教學(xué)法能更好地促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)與理解，但采用這種方法進(jìn)行教學(xué)需要學(xué)生的自學(xué)、討論、探究、交流等過(guò)程，占用課堂較多的時(shí)間，而學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)時(shí)間較緊迫，這就需要教師能適時(shí)、有效地引導(dǎo)學(xué)生。所以，PBL教學(xué)法對(duì)教師自身的素質(zhì)和教學(xué)技巧都有很高的要求，教師不但要熟練掌握教材內(nèi)容，還要具備良好的管理組織能力和控制課堂的節(jié)奏等技巧，通過(guò)把握整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)度，對(duì)于學(xué)生自學(xué)、討論、探究過(guò)程中得到的觀(guān)點(diǎn)適時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)、提升和總結(jié)。

3.4 充分開(kāi)發(fā)利用課程資源

傳統(tǒng)物理教學(xué)所需師資、教學(xué)設(shè)備少，PBL 教學(xué)法所需師資、教學(xué)設(shè)備較多。在有效的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)，合理地選擇利用切合教學(xué)內(nèi)容的課程資源很重要。教材是重要的課程資源，此外，教師可以收集學(xué)生難以見(jiàn)到的視頻、錄像等資料，還可以充分利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材。如在研究斜面上初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中位移與時(shí)間的關(guān)系時(shí)，教師可以選擇小車(chē)和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)做實(shí)驗(yàn)，如果僅通過(guò)簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)就把結(jié)論呈現(xiàn)給學(xué)生，這樣的教學(xué)不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?？紤]到時(shí)間、位移測(cè)量的精確性，筆者讓學(xué)生通過(guò)位移傳感器來(lái)研究斜面上初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中位移與時(shí)間的關(guān)系。物理教師應(yīng)積極發(fā)揮學(xué)?，F(xiàn)有條件的作用，創(chuàng)造性地利用一切可用的資源，讓學(xué)生能夠有機(jī)會(huì)自主進(jìn)行探究活動(dòng)，以使物理課堂教學(xué)更加新穎、富有吸引力。

4 結(jié)語(yǔ)

PBL教學(xué)法應(yīng)用于高中物理教學(xué)中，有助于學(xué)生更好地理解所學(xué)知識(shí)，但是需要學(xué)生有很好的自覺(jué)性，否則將達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。由于物理是一門(mén)以觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，高中物理教學(xué)中應(yīng)用PBL教學(xué)法可操作性強(qiáng)。如何將PBL教學(xué)法與傳統(tǒng)教學(xué)方法及探究教學(xué)有機(jī)結(jié)合，取得更好的教學(xué)效果，有待于物理教師在未來(lái)的教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)一步探索與實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

[1]王治國(guó).讓美在物理教學(xué)中徜徉——關(guān)于“伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究”的教學(xué)設(shè)計(jì)[J].物理通報(bào)，2015（5）：33-36.

[2]張嵐.物理教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式多樣化探究[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2014（7）：19-21.