核心素养视域下PBL教学模式中的问题情境设计研究

尹燚彬 赵振宇 冯立峰

摘 要：PBL教学模式的核心在于教师通过创设真实的问题情境，让学生在解决实际问题的过程中逐步提升独立获取知识的能力并培养学生的团队合作意识.目前我国有关PBL教学模式的研究很多，但关于如何创设问题情境的研究相对较少，作为PBL教学模式中的重要环节，如何合理地创设问题情境应是教师在物理课堂教学中采用PBL教学模式首要考虑的问题.本文从PBL教学模式的内涵出发探讨创设问题情境的策略.

关键词：PBL教学模式;物理教学;问题设计

中图分类号：G633.7     文献标识码：B     文章编号：1008-4134（2021）19-0023-03

基金项目：哈尔滨师范大学研究生培养质量提升工程项目“学科教学（物理）专业硕士研究生教学能力提升模式研究”.

作者简介：尹燚彬（1998-），男，黑龙江齐齐哈尔人，硕士研究生，研究方向：中学物理学科教学;

冯立峰（1973-），男，黑龙江哈尔滨人，硕士，副教授，研究方向：物理学科教学.

通讯作者：赵振宇（1968-），女，黑龙江哈尔滨人，本科，教授，硕士生导师，研究方向：中学物理学科教学、卓越教师培养.

随着新课程改革的不断落实推进，我国中学物理教学已经在一定程度上摒弃了传统“填鸭式”教学模式，并以发展学生的核心素养为教学目标，以期让学生具备适应未来社会发展需求与科技发展所具备的关键能力.但当前我国物理教学仍存在一些不足，例如教师过于注重知识的系统传授，而忽视学生自主学习能力的培养;学生认为所学知识与现实生活相差甚远，无法利用所学知识解决实际问题;教师对于学生科学思维的培养有所欠缺等问题.针对上述问题，笔者认为，“基于问题的学习”（Problem-Based Learning，简称PBL）便是值得教师采取的教学模式.在本文中，笔者将主要阐述PBL教学模式的内涵、作用和问题的构成要素以及如何创设问题情境的策略，以期为一线教师提供参考.

1 PBL教学模式

1.1 PBL教学模式内涵

“基于问题的学习”一词是由加拿大麦克马斯特大学的Don Woods在工作时最先提出的.最早起源于医学领域，于20世纪90年代延伸至教育领域.PBL教学模式的核心在于教师通过创设真实的问题情境，让学生在解决实际问题的过程中逐步提升独立获取知识的能力并培养学生的团队合作意识.教师若要在物理课堂教学中成功实施PBL教学模式，首先便要理解PBL的内涵.PBL中的“P”即为problem，牛津词典对其解释为：可以用逻辑思维或数学来回答的问题.这就说明PBL教学模式并非简单的问答式教学，因此，教师在创设问题情境时需要注意问题情境的广度与深度.

1.2 PBL教学模式的作用

1.2.1 激发学生的学习动机、转变学习方式

在传统教学模式下，学生感到物理枯燥难学，究其原因在于学生的学习动机、兴趣没有被充分调动，但PBL教学模式致力于创设真实的问题情境，让学生在解决实际问题的过程中逐步提升独立获取知识的能力并培养学生的团队合作意识.学生在解决问题的过程中，不仅可以感受到物理知识在生活中的应用，而且在团队合作的过程中，可以不断养成团队的合作意识以适应社会的发展趋势.因此，笔者认为，PBL教学模式对于激发学生的学习动机、转变学生学习方式具有至关重要的意义.

1.2.2 增强学生的问题意识

物理教學不仅要“深”下去，而且要“放眼未来”.PBL教学模式通过引导学生解决实际问题，让学生明确物理知识能够应用于何处，如此以往，学生便会成为生活中的“有心人”，便能够通过物理现象看到事物的本质，在掌握知识、形成技能的同时，不断提升思想境界、问题意识，成为未来社会实践的主体.

2 问题构成要素

一个真正的问题绝非像教师在讲解“牛顿第一定律”时，向学生提问“转动的物体是否具有惯性？如何体现？”这样简单.如图1所示，一个真正的问题应当包含“问题空间”“初始阶段”“目标阶段”以及“迁移阶段”四个要素.

2.1 问题空间

问题空间是指结构不完整、有残缺的问题，即需要学生思考理解的问题情境.例如，教师在进行“自由落体运动”的教学时，便可创设如下问题情境：一跳水运动员在训练时从高台跳起，离开台面时运动员向上举直双臂并且身体保持竖直状态;进入水面时，身体同样保持竖直状态并且手先进入水中.

问题：运动员可以用多长时间在空中完成规定的动作？

2.2 初始阶段

初始阶段即为学生在解决此问题时所具有的知识水平.以上述问题为例，学生此时已经初步掌握了匀变速直线运动的相关知识，但不了解自由落体运动、竖直上抛以及竖直下抛的相关概念，而本节课知识相当于对本章知识的总结、归纳，对于新入学不久的高中生而言，自学相关知识并非难事.因此，学生能够通过小组合作的方式完成相关知识的学习.

2.3 目标阶段

目标状态即为问题解决状态，小组成员之间通过交流、讨论以及教师指导完成本节课相关内容的学习，并解决上述问题.而此问题较为特殊，问题情境中并未涉及相关的物理量，属于原始物理问题，因此，学生在解决问题时需要根据题目已有条件创设物理量才能解决相应问题.在这一过程中，学生的科学思维、物理观念均得到相应发展.

2.4 迁移阶段

迁移阶段即学生将解决问题情境所涉及到的知识运用于其他问题情境，从而培养学生解决实际问题的能力的过程.

3 问题设计策略

基于上述分析，笔者认为，教师在采用PBL教学模式进行物理教学的过程中，若想激发学生学习兴趣，首先需要创设好问题情境.物理知识源于生活，服务于社会，因此，合理利用生活现象创设问题情境至关重要，随着手机、电脑的普及，影视资源同样可以成为教师创设问题情境的手段.

3.1 利用生活经验创设问题情境

情境1：在进行“牛顿第一定律”的教学时，教师便可利用学生常见的生活现象创设问题情境：同学A在暑假时想要乘坐火车外出游玩，但该同学在乘坐火车时恰巧赶上天降大雨，从而使得车窗的双层玻璃内部出现积水现象.

问题：尝试画出列车进站过程中以及列车出站过程中双层玻璃内积水的水面形状.

再如，电磁学部分知识对于学生而言较难理解，同时，很多学生也不能够将所学电磁学知识应用于生活实际.基于此问题，教师便可创设如下问题情境（如情境2），让学生感受到知识的实用性，从而培养学生做生活中的有心人.

情境2：现在，随着社会以及人们生活水平的不断提高，在小区内基本每栋单元楼以及每户人家都会安装防盗门，当有客人来访时，主人在楼上按下房门开关便可将防盗门打开.

问题：画出防盗门工作原理的电路图，并给出具体的解释说明.

比如，在必修三“电路”部分进行章末复习总结时，教师便可以利用学生的生活经验创设问题情境，帮助学生巩固知识，提升学生应用知识解决问题的能力.

情境：

A、B两人对话内容如下：

A：你究竟要花费多长时间打游戏？你一直敲键盘的声音让我无法顺利完成作业.

B：你是否想知道我每天打游戏的时间在一年中所占比例是多少？在教材后面附录部分印有转换方法，你可以查查并计算一下.

A：你每次打游戏至少花费30分钟，一天用将近三四个小时的时间在打游戏，你应该为一个月多出的电费买单.

B：你的台灯在晚上睡觉的时候从来没关过，你用的电一定更多.

A：尽管我每天晚上都不熄灯，但是你的电脑有时候一整晚都在播放电影、电视剧，肯定比我用的电更多.

B：这只是极个别现象，你的台灯每天晚上都不关，而且你洗浴的时间也要比我多一个小时左右，你还会说你用的电费一定比我少？

问题：谁用的电更多？应多付多少电费？

上述问题情境均与学生的生活实际紧密相连，教师通过设置此类问题情境，不仅可以降低物理学对学生的神秘感，让学生不再认为物理学习遥不可及，而且对于培养学生的问题意识具有十分重要的作用，让学生从物理学视角分析生活中的问题，从而发展学生的核心素养.

3.2 利用影视资源创设问题情境

现如今，随着抖音、快手等APP的火爆发展以及电脑、电视在各家各户的普及，教师便可以利用影视资源创设问题情境，在一定程度上减少物理对于学生的神秘感.

比如，教师在进行“应用牛顿第一定律解决实际问题”的教学中，便可利用西瓜视频上小猫抓桌布的视频创设问题情境.

情境3：当前使用手机刷短视频已经成为人们消遣娱乐常用的一种方式，在一段视频中我们可以看到（如图2所示），一只小猫非常淘气，站在地面上用爪子将桌面上的桌布从鱼缸下抽出，但鱼缸仍稳稳地停留在桌面上.

问题：鱼缸在桌布和桌面上的运动时间以及在二者上所受的摩擦力的方向如何？鱼缸为什么能稳稳地停留在桌面上？

教师在课堂教学中设置视频中这种轻松幽默的情境，不仅可以有效地缓解物理课堂的紧张氛围，激发学生的学习兴趣，而且对培养学生用物理视角看待周围的事物具有重要作用.

再如，教师在进行“平抛运动”的教学时，便可向学生创设以下问题情境：

情境：《红番区》是成龙进军好莱坞的第一部电影，而敢拼、敢闯的性格也为成龙大哥日后成为首位华人奥斯卡终身成就奖获得者奠定基础，如图3所示，为电影《红番区》中成龙为躲避敌人追击从一栋楼跳到另一栋楼的场景.

问题：成龙起跳跃起速度至少为多少，才能到达对面楼的阳台？

教师在设置此问题时，可以仿照原始物理问题的思路，即问题中不包含任何物理量，仅为对物理现象的简单描述，学生在解决问题时需要重新设置所需物理量，排除无关因素干扰，更易发展学生科学思维.同时，教师还可以借助这个片段向学生进行思想教育：我们可能无法复制成龙的成功，但我们可以复制成龙在成功道路上所付出的汗水.成龙在刚开始拍电影时，只是跑龙套的角色，正是由于他坚持不懈、敢闯敢拼的精神，才会取得现在的辉煌.我们在学习过程中也应当如此，面对困难不退缩，只有这样才能一往直前，取得自己满意的成绩.

4 结束语

培养独立的、发展的个性既是课程改革的重要目标，也是物理教学所要培养人的迫切要求.教师在实施PBL教学模式的过程中，在创设问题情境时应注重以学生现实生活背景为条件、以影视资源为依托，通过多种方式创设问题情境.只有这样，才能引导学生在分析、解决实际物理问题的过程中活化对物理学核心概念的理解，并能运用物理学的方法和原理参与日常生活和社会生活中问题的讨论并能做出相关科学决策，以此提升学生的核心素养.

参考文献：

[1]刘兴.以问题为导向的物理教学浅探——以“自由落体运动”教学为例[J].中学教学参考，2020（35）：40-42.

[2]曾冠军. 基于“问题教学法”的高中物理教学设计及实践[D].武汉：华中师范大学，2020.

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[4]朱燕. 高中物理教学中PBL教学模式的应用研究[D].南京：南京师范大学，2018.

[5]王群，侯恕.基于問题的学习（PBL）模式在中学物理课堂教学中的应用——以“人教版”初中物理教材第十九章第一节《家庭电路》为例[J].物理教学探讨，2017，35（09）：28-30+35.

（收稿日期：2021-08-04）