基于思维导图的PBL教学模式在高中物理教学中的应用研究*

陈 丽 孔红艳

(陕西师范大学 物理学与信息技术学院 陕西 西安 710119)

2017年版《普通高中物理课程标准》提出培养学生的学科核心素养，核心素养最终指向学生在学习生活中能有效调动学科知识解决实际问题的能力[1]。教育家陶行知曾说：“发明千千万，起点是一问”。问题，是思维的开端，是创新的源泉。正是由于问题在培养学生核心素养方面的重要地位，有关问题式教学创新的讨论开始升温。PBL教学模式和思维导图在培养学生能力方面已得到有效论证[2]，PBL和思维导图在理论课程教学中是有效提高教学效果的手段。

PBL(Problem Based Learning)即问题式学习，正是一种用问题作切入，实现教师主导下的小组合作教学模式，其力图将课堂交还给学生，重视培养学生解决问题、自主学习和小组合作的能力[3,4]，是近年来教育工作者关注的热点。

思维导图(Mind map)也称心智导图[5]，是一种用图文结合的技巧将大脑自然思考的过程和结果可视化的思维工具，其鼓励学生发散性思维、逻辑化思考，对学科知识合理有序的整理储放，以达到在紧张的学习时间里学得快又记得牢的效果，目前广泛应用在学科教学的各个环节。

1.基于思维导图的PBL教学模式的优势

PBL关注单个问题、开放式教学的特点使其能在实践和项目式教学中得到广泛应用，但在学科教学方面，存在难以聚集，难以形成学科知识体系的缺陷。因此，这里尝试将思维导图联合PBL教学模式以融合进高中物理的教学中。

基于思维导图的PBL教学模式是以思维导图作为思维发散的有效工具和方式，将思维导图的关键想法、联想发散、图形绘制、调整分析渗透到PBL教学模式的各个环节[6,7]。以促进学生能力提升、思维拓展，发挥学生学习主动性，摒除传统课堂教师满堂灌、学生被动接受的缺点，有助于教师自身素质和教学质量的提高。

1.1 对学生：培养学生终身发展和社会发展所需的必备品格与关键能力。

(1)促进学生角色转变。基于思维导图的PBL教学模式让学生亲历探索与研究的全过程，学生是问题的发现者与解决者，是学习的主体，是合作的伙伴，是问题的质疑者。让学生成为学习的主人，不是“要你学”，而是“我要学”。

(2)有利于学生个性成长和能力提升。这种通过自主学习、小组讨论、信息分享合力解决真实物理问题的教学模式，促进学生不断地思考，自主学习过程与制作独特的思维导图满足学习的个性发展，充分发挥学生学习的主体作用，培养学生自学能力、综合分析能力、创新创造意识，为学生的个性化成长奠定基础；通过自主学习，合作学习、取长补短，对学生处理人际关系的能力是一个锻炼，建立协调、积极、相互尊重而充满竞争气氛的学习关系。

1.2 对教师：有效落实“立德树人”的根本任务。

(1)赋予教师多重角色。在这种教学模式中，教师的角色丰富多样，但教师更多承担的是组织者、参与者与主持人等主导类的工作，关注学生个人发展，有助于教师从繁重的教学任务中脱离，实现教学中心到教育中心的转化。

(2)有利于教师自身教育教学技能的提高。相比于传统课堂，小组合作的教学模式对教师提出了更高要求。PBL教学模式直指知识的应用，教师不仅要有过硬的教学技能，更要能融入时代，投入学生工作，明社会所需，知学生所思，解学生所惑，对课题要有充分的准备，而不是仓促的“背课”而是精心的“备课”。

1.3 对学科教学：有利于提高教学质量。物理教学过程与PBL基于实际问题并解决问题的特性不谋而合。真实鲜活的问题情境来源于生活问题并力图解决应用在生活中的过程，从而提高学生的学习兴趣，活跃课堂氛围，有利于提高教学质量。

2.基于思维导图的PBL教学过程

根据高中物理教学的实际情况，设计如图1所示的基于思维导图的PBL教学模式在高中物理教学中的流程，形成教师引领的问题式教学，学生主导的开放性学习探究、合作交流、展示与评价过程。下面用实例《牛顿第一定律》具体说明。

图1 基于思维导图的PBL教学模式在高中物理教学中的流程图

第一步：创设情境，提出中心问题。

问题情境：设想有一个静止的物体，没有任何运动，要改变这个物体的空间位置，必须使它受力，如推、拉、提它，当不再施加力的作用时，物体就会停止下来。我们的直觉认为物体的运动总是与力相关的，有力作用在物体上，物体才能运动。在日常生活中，要想使一个物体运动的更快，就必须用更大的力推它。多次实践经验暗示我们：物体的运动速率跟作用的力有关。

生成问题：以上描述中的“直觉”“生活经验”正确吗？物体运动的原因究竟是不是力？如果不是，给物体施加更大的推力会让物体运动的更快难道会有错吗？[8,9]

教师在认识学生原有认知水平基础上，为学生阐述一个真实的、看似合理的物理情境，提出劣构问题，引导学生回忆初中所学知识，领悟亚里士多德的错误观点延续两千多年的原因，体会直接观察得出结论并不总是可靠的，由此感受到科学研究在物理学习中的重要性。

第二步：自主学习，开放性学习探究。

思维总是从疑问开始的。学生从PBL问题中获取学习任务，即物体的运动和力的关系。教师对学生进行分组，要求小组成员以自学或多人协作形式，查找文献资料，进行实验探究等，分析比较亚里士多德和伽利略等人在研究运动和力关系问题上的观点，鼓励学生思维的充分发散，教学资源的有效整理利用，绘制思维导图的子节点，培养学生的自主学习能力，资料收集能力，解决问题的能力。

第三步：小组合作交流，完善思维导图。

合作是社会生活中解决问题的重要方法。教师在以学生为主体的学习环节发挥先行指导作用，随时为学生提供帮助，对需讨论的问题层层分级，步步引导，在课前对学生在自主学习和合作交流阶段遇到的思维障碍进行预测并提出引导措施。

第四步：小组汇报，教师点评。

组员代表将本组讨论结果以一张思维导图的形式进行汇报，教师和学生都是汇报的点评者与总结者，教师对成果点评、修正并提示下一步的学习。如图2所示，是本节课在经由3次开放性学习探究、讨论合作、展示与评价后形成的完整的思维导图。教师每一部分总结的过程需要帮助学生抓住重点、突破难点，让学生深刻体会到牛顿第一定律的内涵及其发现过程背后的思想方法。

4.教学建议

基于思维导图的PBL教学模式优势明显，效果显著，在教学时需要注意下面几点。

4.1 为学生提供教学资源并进行预测。教师需要在课前进行充分的准备和预测。为学生提供额外的学习资料，如文献、视频甚至开放实验室等。对学生学习过程中可能出现的问题进行预测并提供预案，如学生讨论中可能会出现的观点和现象，如何激发学生对问题的思考，如何扭转不良的讨论等。

4.2 选取真实、有趣，且具有思考性的问题。问题是学习的起点，问题情境必须与学生基础相适应。问题的选取过于简单，无法引起学生求知讨论的兴趣；情境的设计过于抽象复杂，学生不知如何下手而达不到教学的效果，问题的选取和设计应是学生具有一定的知识基础且有操作学习的空间。

4.3 发挥导师作用，灵活选取教学方式。高中学生在物理学习能力和思维能力方面存在缺陷不足，教师在PBL教学过程中不宜过分强调学习自主性，让学生从始到终自主讨论、自主探究、自主讲解、自主归纳。应视问题难易程度、学生的认知水平，以学定教，灵活选取自主型教学、共同解决问题型教学、提示型教学等教学方式[12]。

4.4 鼓励教师以思维导图的形式形成课件。传统课件以线性呈现，与思维导图结构式框架式特点相悖，易造成学生思维单一混乱。用思维导图制作课件、制作导学案等，推动教师的备课过程，且匹配学生的思维过程，从而提高教学的灵活性。

4.5 课堂氛围与师生关系。学生的全过程参与是PBL教学模式与传统教学模式的最大区别之一，在此过程中，学生角色由被动的参与者变为积极主动的参与者，角色的转变可能会让学生存在不适应。因而，构建轻松、活跃的课堂氛围和平等、民主的师生关系将有利于学生的课堂参与、师生间的合作。

基于思维导图的PBL教学模式符合物理学习“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，有效调动问题、指导者与问题解决者，尤其在学生的核心品质与关键能力培养上有显著效果。相信经过不断的调整与细节丰富，这种教学模式将会得到更为广泛的应用。