问题驱动式教学法在大学物理教学中的应用

陈亚琦，蒋纯志，黄铁铁

（湘南学院 电子信息与电气工程学院，湖南 郴州 423000）



问题驱动式教学法在大学物理教学中的应用

陈亚琦，蒋纯志，黄铁铁

（湘南学院 电子信息与电气工程学院，湖南 郴州 423000）

摘要：研究了问题驱动式教学法的内涵及设计基本原则，并在此基础上，结合课堂教学的基本环节，从问题的设计、问题的解决等方面探索了如何将问题驱动式教学法融入到大学物理课堂教学中，以提高学生的学习兴趣，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力.

关键词：问题驱动式教学法；大学物理；课堂教学

物理学是研究物质的基本结构、运动形式、相互作用和转化规律的学科，其基本理论和方法渗透在诸多自然科学领域，也有力地推动科学技术的发展和创新［1］.大学物理以物理学知识为载体，内容涵盖力学、电磁学、光学、热学及近代物理学等，是高校各理工科专业一门重要的必修公共基础课，它在培养和提高学生的科学素养、思维能力和创新能力方面，具有不可替代的作用［2-3］.相比中学物理，大学物理以微积分和矢量为数学工具，讨论变量物理问题，学生普遍反映难学、甚至厌学.为了提高教学效果，激发学生学习大学物理的兴趣，探索与研究问题驱动式教学法在大学物理课堂中的应用是十分必要的.

1　问题驱动式教学法内涵及实施原则

1.1问题驱动式教学法内涵

问题驱动式教学法是指依据教学目的和要求，由教师创设问题情境，以问题的提出、探究和解决来引导学生思考，激发学生的求知欲、创造欲和主体意识.问题驱动式教学法的渊源可以追溯到19世纪后期美国实用主义教育家杜威提出的“情境、问题、假设、推理和验证”的教学模式，其强调“从做中学”的思想对整个教育界产生了很大影响［4］.1960年，Barrows和Tamblyn在医学教育领域提出了问题驱动式学习（Problem-Based Learning，PBL）教学法［5］，以克服刚毕业的医科学生虽有大量专业知识却缺乏临床应用能力的缺点.后来，以PBL为主的教育策略，逐步推广到了商学、教育学等学科的教学活动中，对于培养学生自主创新和解决问题的能力具有明显效果.问题驱动式教学法不像传统的教学那样先学习理论知识再解决实际问题，而是以引导学生自主探索分析问题、解决问题为核心来开展教学，教师设计问题是其中心环节［6］.教学过程中学生是主体，学生的学习活动与具体的问题相结合，学生经过思考，发表见解，展开讨论，在教师指导和帮助下，分析解决问题，并最终形成对知识的理解和接受.问题的设计以激发学生的求知欲为中心，增加物理知识产生的背景、形成过程和实际应用的教学，力求师生互动，激发学生兴趣，促使学生主动探索、积极思维，从而提高分析问题和解决问题的能力.

问题驱动式教学法强调以问题为驱动力，以问题解决为主线，激发学生学习兴趣，培养学生解决问题的实践能力和创新能力.在课堂教学中，一切学习都围绕问题而展开，教师通过刺激学生问题意识，调动学生学习兴趣，激发学生积极思考，将被动学习转化为主动学习，在分析解决问题的过程中提高实践能力和创新能力.

问题驱动式教学法强调以学生为主体，教师在教学过程中主要起引导促进作用.教师根据教学内容和要求，精心策划，准备问题，创设师生平等互动交流的教学环境，培养学生自主学习能力.

1.2 问题驱动式教学法的设计原则

（1）设计的问题必须紧紧围绕课堂教学内容，以激发学生的求知欲为中心.联系生产生活中的物理现象，适时增加物理知识产生的背景，介绍物理学史，促使学生主动探索，积极思维，让学生在解决问题过程中逐步理解掌握教学内容.

（2）设计问题要基于学生的物理基础，遵循学生的认知过程.大部分理工科学生在中学时，都接触过物理知识，有物理基础，如果设计问题过于简单，难以调动学生参与到讨论中来；设计问题过于复杂，又容易打击学生的学习兴趣.在地方本科院校中，一些工科专业的学生是从职高升上来的，物理基础薄弱，在设计问题时也要兼顾这部分学生的实际情况.

2　问题驱动式教学法在物理课堂教学中应用

2.1 以问题方式引入课堂教学内容

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.课堂伊始，围绕教学内容，从回顾复习与课堂相关内容、物理学史、生活物理和现代科技等角度，创设问题情境.可以有效地提起学生探究的心理，点燃学生思维的火花，从而形成问题意识，激发学生解决问题的动机和学习兴趣.如静电场的第一堂课，可以从列举生活中的静电现象开始，通过引导学生自发地描述的各种形形色色的静电现象，引出本堂课的主要内容：静电现象背后的本质是什么，怎么研究静电现象.静电场中的第一节——电荷的基本性质、库仑定律，中学物理有比较详尽的讲解，如此设问以后，再从物理学史的角度介绍这些知识点.这样不仅可以避免知识点重复讲授，还可以有效提升学生的物理思维能力，加深学生对知识点的理解.

2.2 设计问题链，循序渐进推进课堂教学

立足于对学生已有的物理知识和教材内容的全面而科学的分析，将所学习的重点难点分解为一个个小问题，使问题像阶梯一样由低到高、由难到易逐步递进，引导学生的思维步步深化，让学生在思考问题、探究问题和解决问题的过程中自主构建物理知识框架.教学实践中，教师可根据实际情况，对设计的问题链可以自问自答，或是延迟回答，也可以让学生思考讨论后回答，搭建平等的师生互动交流平台.如讲授高斯定理时，可以设计问题链：点电荷激发的静电场中通过以点电荷为中心的任意球面的电通量是多少，通过包围点电荷的任意闭合曲面的电通量是多少，通过不包围点电荷的任意闭合曲面的电通量是多少，点电荷系激发的电场中通过任意闭合曲面的电通量是多少.学生基于电通量概念的理解，通过对上述问题链的思考，层层递进，最后归纳得出静电场基本规律之一——高斯定理.以问题层层驱动学生主动分析思考，这样不仅可以提高学生自主学习能力，还可以加深学生对高斯定理的理解.

2.3 设计应用问题，加强物理知识点的理解

从生产生活中提炼物理问题，让学生基于课堂所学新知识的理解，通过独立思考或小组讨论的方式尝试对问题进行解决.然后教师对学生所提出的解决方案进行总结评价，对正确的加以肯定，对错误的及时纠正.如学习动量定理时，可以结合高空坠物的新闻，提出问题：一颗鸡蛋是否能砸碎5 mm厚的玻璃，然后请学生估算鸡蛋从30 m静止坠下会对地面上的玻璃产生多大的冲击力.让学生通过分析生活中的现象，加深对动量定理的理解.讲授电磁感应定律时，可以介绍生活中大大小小的发电机，不管是水力发电机，还是风力发电机，其基本原理都是利用法拉第电磁感应定律.世界上第一台发电机是法拉第圆盘发电机，以法拉第圆盘发电机为模型，假若圆盘半径为R，圆盘的轴线与均匀外磁场平行，当圆盘绕轴线以角速度ω转动时，发电机产生的感应电动势是多少.从实际例子引发学生思考.

2.4 预留课后问题，引导学生课外学习

目前，因教学改革需要，大学物理课时被压缩.然而物理学内容广泛深刻，如果只通过课堂学习，很难比较好地掌握大学物理各个知识内容.因此，根据教学内容，选择难度适中、适量的物理问题作为课外作业是十分必要的.预留课后问题，让学生以小组为单位，通过查阅资料、文献或相互讨论，定性或定量研究分析解决物理问题，可以有效引导学生课外学习.如在学习完角动量守恒定律后，可以预留课后问题：回转仪的工作原理是什么，可以应用在哪些方面.面对这个问题，就学生而言，也很想了解其中的缘由.同时，问题难度适中，通过查阅资料，相互讨论，学生容易得到比较全面的答案.这样不仅可以帮助学生更好地消化吸收课堂教学内容，还可以提升学生学习物理的兴趣.

3　结论

大学物理课程的教学不仅要注重知识的传授，更要培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力.在大学物理课堂教学中适时采用问题驱动式教学法，能够有效活跃课堂气氛，提高学生的学习兴趣，发挥学生自主学习的积极性，培养学生质疑和自我研究的良好习惯.

参考文献：

［1］ 程守珠，江之永.普通物理学（上、下册）［M］.北京：高等教育出版社，2013

［2］ 饶黄云，符五久.大学物理教学中物理思想和方法的渗透［J］.东华理工学院学报：社会科学版，2007，26（1）：80-83

［3］ 厚宇德.物理文化的内涵及教育意义［J］.台州学院学报，2009，31（3）：23-28

［4］ 杜威.学校与社会·明日之学校［M］.赵祥麟，译.北京：人民教育出版社，1994

［5］ Burrows H S，Tamblyn R M.Problem-Based Learning：An Approach to Medical Education［M］.New York：Springer Verlag，1980

［6］ 吴光超.物理问题设计在电磁学课程中的应用研究［D］.扬州：扬州大学，2006

The application of problem-driven teaching mode in the lecture of college physics

CHEN Ya-qi，JIANG Chun-zhi，HUANG Tie-tie
（School of Electronic Information and Electrical Engineering，Xiangnan University，Chenzhou 423000，China）

Abstract：Studies the principles and characteristics of problem-driven teaching mode，and discusses the application of problem-driven teaching mode in the lecture of college physics to improve the students′ interest in learning physics and develop the students' ability to analyze and solve problems.

Key words：problem-driven teaching mode；college physics；lecture

中图分类号：O4∶G642.0

文献标识码：A

doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2016.05.027

文章编号：1007-9831（2016）05-0095-03

收稿日期：2016-04-10

基金项目：湖南省教改项目（湘教通［2015］291-487）；湖南省教育厅教改项目（2013-223-452）

作者简介：陈亚琦（1980-），女，湖南衡阳人，讲师，硕士，从事物理教学研究.E-mail：chenyaqi_0@163.com