基于PBL教学模式的质量守恒定律教学设计

尹依娜 魏建业 庄德刚

摘要：结合问题导向学习的特点，进行“质量守恒定律”内容的教学设计。将问题作为情境贯穿始终，开展以学生为中心的PBL教学。

关键词：初中化学；PBL；质量守恒定律

文章编号：1008-0546（ 2022 ）11x-0047-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.11x.012

一、问题的提出

问题导向学习（Problem- Based Learning，简称PBL）是一种以学生为主体的教学方法，一般以非结构化的真实问题为起点，学生通过小组合作的方式围绕问题进行学习。最先发起于国外医学教育的PBL，受到科学哲学家波普尔问题观的影响，被认为是一种可以应用于任何领域、任何内容的教学方法。[1]PBL在帮助学生掌握基本概念以及培养高阶思维能力方面比传统教学更具成效。[2，3]

但是帮助教师实践的相关指导多是基于国外环境，如何在这些研究成果之上，形成适应我国教育体制的PBL教学模式，为我们进一步研究提出了需求。本文以“化学反应中的质量关系”为教学载体，探讨如何在初中化学课堂进行PBL教学设计与实践。

二、教学设计

PBL并没有固定的教学模式，教师可以根据所教授的学科体系、学习对象、学习内容等进行调整。[4]在问题导向的前提下，从问题设计、教学流程、学习形式和教学评估等环节考虑本节内容的教学设计。

1．问题设计

真实的、现实世界的、非结构化的问题是PBL实践的核心。它将内容知识情境化，不仅触发学习，而且承担整个学习过程。问题应具有挑战性和激励性，能吸引学生的兴趣，适应学生先验知识，并为学生认知发展做准备。[5]根据问题结构化程度的差异，PBL教学中的问题可分为十种类型，设计类问题是高度非结构化和中、高等复杂程度的问题，不太适用于PBL。[6]但是，笔者经过几次实践发现，教师可以在初中化学课堂中，通过更加详细的问题陈述，通过在一定范围内限制学生自由度的基础上，减小问题难度。总之，问题设计需要结合学习对象已有知识、经验、能力以及教学目标审慎思考，在问题难度与学生能力之间找到平衡。

结合《义务教育化学课程标准》[7]中的要求，确定本节课主要内容：通过实验和探究活动，引导学生从定量角度研究、提出化学反应的客观规律——质量守恒定律，结合宏微视角认识和应用这一定律。在实现概念建构的同时，培养学生科学探究能力以及严谨求真的科学精神。学生在课前已认识到化学反应前后质量相等，但是对化学反应中质量变化的研究手段缺乏了解。他们不清楚应该选择什么样的反应体系、如何分析实验现象获得有关证据，以及如何基于证据得出结论。因此选择“化学反应前后质量是否守恒？如何验证你的猜想？”为本节课的核心问题。

2．教学流程

许多学者从不同教学领域和教学对象出发，提出不同教学流程，但也有其相似性。比如，首先都要经过提出与分析问题阶段，再经过自主学习阶段，最后评价学习成效。这与Lubienski所提出的实施步骤，包括“问题启动、问题探索、问题总结”相吻合。[8]将上述流程与概念教学四个重要步骤——“创设情境”“运用科学方法建立科学概念”“阐述化学概念的本质”“应用化学概念”相结合，依据前文分析确定本节课主要教学环节，内容见表1。各环节中教师与学生的活动要点见表2。

3．学习形式

PBL是以学生为中心的自我导向学习。学生在小组中一起工作，分享他们的知识、经验和想法。受限于学生自身经验、教学内容、教学环境等因素的影响，这一过程很难脱离教师的介入。教师在其中的角色是通过讨论推动学生学习，提供必要支持以促进和管理小组工作。在PBL中，教师的“支持”主要有两个作用：一方面，教师可以引导学生完成复杂任务，从而有助于他们有效地解决问题；另一方面教师帮助学生专注于学习过程中容易忽视的部分。[9]前者与“最近发展区”相关，后者则是为了给学生提供进行深层分析或反思性工作的机会。教师应搭建合适的脚手架，以支持不同水平学生保持探究兴趣和学习自主性。在教学设计前，教师可以通过了解学生在学习过程中应该解决的内容，预测学生会遇到什么困难，有意设计脚手架以满足学生需要。除此之外，教师要及时响应课堂上学生的新需求，注意脚手架的动态生成。

脚手架策略一般指脚手架类型以及承载脚手架方式的组合。[10]笔者参考其他学者观点确定本次实践的四种脚手架类型及六种脚手架方式。[11-13]脚手架类型包括“動机脚手架——引起学习动机，确保学习的进行”“信息脚手架——提供更多信息，促进与问题的连接”“策略脚手架——协助学生思考下一步的行动”，以及“元认知脚手架——支持学生反思学习过程”。脚手架方式包括“反馈——向学生提供有关其表现的信息”“提示——提供线索或建议以帮助学生继续学习”“指导——告诉学生该做什么事”“解释——向学生提供更详细的信息”“示范——进行演示或提供模型示范”“提问——向学生提出需要积极回答的问题”。

本研究将视学生与学习情境当下的需求，来决定脚手架支持提供的类型与方式。表3列出“化学反应中的质量关系”一课中部分脚手架策略示例。

4．教学评估原则

评估是教学中必不可少的部分，PBL不应只用标准化测验评估概念的形成，更重要的是针对关键学习成果来评估，并找出高质量评价工具以检验学习历程与结果。一些学者提出以下评估原则：（1）PBL应将促进自我反思作为主要评估工具；（2）每节课结束时进行自我和同伴评估；（3）必须衡量学生在实现PBL目标方面的进展。[14]在本节课中主要以实验报告作为评估工具，用于考查学生的学习历程和学习结果。

三、学生反馈

在实施PBL教学后，利用问卷了解学生对“PBL教学”的感受与意见及学生分组讨论时的情况。主要考查学生在课堂讨论中是否积极参与讨论过程或完成小组任务、PBL课堂是否对学生有帮助、学生对该类型课堂的接受程度。将调查结果整理为表4。

從以上资料可以发现，学生能积极参与小组讨论，绝大多数人觉得能运用自己的知识解决问题，提升对知识的理解；将它视为一种新的学习方式。小组讨论的模式促进了同学之间的讨论，能沟通同学间的感情。大部分学生能接受这种教学模式，并且表达了希望老师经常采用这种模式的意愿。问卷调查结果显示，学生对于PBL课堂的评价大多数是积极正向的。

四、教学反思

PBL教学过程强调学生合作与主动学习，教师负责引导问题讨论与探究过程。在教学中，需帮助学生树立正确的学习观念，给予合适的引导，培养其自主学习能力。对于初次接触PBL的学生，他们尚无法用专业的角度来思考问题。因此教师在教学设计时应针对教学目标、教学对象及教学内容进行安排，提供必要的脚手架以支持学生学习。在问题启动阶段，带领学生一起分析问题，并提供结构化思路，以便在后续学习时能有所依据。在问题探索阶段，教师应随时掌握学生的学习状况，适时介入，提供必要支持。同时，面对学生较负面的学习行为时，教师可以通过言语互动来协助学生认识学习任务的意义与价值，并给予正向积极的回馈，帮助其建立学习信心，正确面对挫折。在问题总结阶段，教师需提供学生表达交流的机会，注重自评与同学互评，并给予及时反馈。另外，整个教学中要注意学生反思能力与意识的培养，个体可以通过反思的历程，发现自我想法中的问题所在，进而主动调整原先的想法。

参考文献

[1]

Schmidt H G.Problem-based learning： Rationale and de-scription[J]. Medical education， 1983， 17（1）：11-16.

[2]杨丽萍，祝凌燕，展思辉，基于问题导向学习模式的研究生液质联用仪实验教学实践[J]．化学教育：中英文，2019（6）：76-80．

[3]柴佳丽.PBL联合概念图在高中化学复习课中的实践研究[D]．汉中：陕西理工大学，2021.

[4]

Barrows H S.A taxonomy of problem-based learning meth-ods[J]. Medical education， 1986， 20（6）： 481-486.

[5] Hung W. Problem design in PBL[J]. The Wiley Handbook of problem-based learning， 2019： 249-272.

[6] Jonassen D H， Hung W. All problems are not equal： Impli-cations for PBL[J]. Interdisciplinary Journal of Problem-Based Learning， 2008， 2（2）： 6-28.

[7] 中华人民共和国教育部．义务教育化学课程标准（2011年版）[s].北京：北京师范大学出版社，2012.

[8] Lubienski S T.Problem solving as a means toward mathe-matics for all： An exploratory look through a class lens[J].Journal for research in mathematics education， 2000， 31（4）：454-482.

[9]

Reiser， Brian J. Scaffolding complex learning： The mecha-nisms of structuring and problematizing student work[J].Journal of the learning sciences ， 2004 ， 13 （3） ： 273-304.

[10]

Van de Pol J， Volman M， Beishuizen J. Scaffolding in teach-er-student interaction ： A decade of research [J ]. Education-al psychology review， 2010， 22（3） ： 271-296.

[11]

Hill J R， Hannafin M J. Teaching and learning in digital en-wronments ： The resurgence of resource-based learning [J ].Educational technology research and development， 2001，49（3） ： 37-52.

[13] Ravitz J. Introduction： Summarizing findings and lookingahead to a new generation of PBL research [J]. Interdisci-plinary Journal of Problem-Based Learning， 2009， 3 （ 1） ：4-11.

[14] Savery J R. Comparative pedagogical models of problem-based leaming [J]. The Wiley Handbook of problem-basedlearning， 2019： 81-104.