PBL教学模式下高中物理课堂师生有效互动初探

汪飞 郑赟

摘 要：在新课程新教材新高考来临之际，如何应对高中物理教学的新形势、改进高中物理课堂教学方法、提高课堂教学质量是每一位高中物理教师急需解决的问题。PBL教学法为教师与学生带来了全新的视角，激发学生的学习热情，促进师生的交流，达到更加高效的课堂互动。

关键词：PBL教学模式；高中物理；师生有效互动

《普通高中物理课程标准》（下文简称《课标》）指出：物理教学不应仅仅专注于让学生获得知识，而应该是融教师教学与学生学习为一体的过程[1]。物理课堂教学作为高中物理教学的主阵地，师生之间的交往互动是实现物理教学活动最基本的途径。PBL教学模式注重发挥学生在教学中的主体性，促进师生之间的有效互动，通过师生密切配合共同解决实际问题，让教学效果最优化。

一、PBL教学模式概述

（一）PBL教学模式简介

PBL（Problem-Based Learning）教学模式，最早在20世纪60年代左右应用于临床医学教育领域，之后逐渐在国内外其他的教育领域开始进行尝试和实践，发挥了重要作用。PBL教学模式是一种问题探究式教学模式，即将学生置于真实的、有意义的问题情境中，让学生在教师的引导和同学的配合下，逐步理解问题、探索问题，最终解决问题，在这过程中学生不仅能构建自己新的知识体系，还能获得解决实际问题的经验，提高分析归纳总结的能力以及合作学习的技能[2]。

1.理解问题：遇到问题→分析已知未知→陈述、定义问题。

2.探索问题：收集信息→交流、分享信息→产生可能解决问题的方案。

3.解決问题：比较解决方案→选择最好的解决方案→总结汇报。

（二）PBL教学模式的特点

学习的目的不只是单纯地获得知识，而是通过获得知识的过程去培养和锻炼学生发现问题、解决问题的能力，自主学习、交流合作的能力以及深层次的思维能力。但在传统的灌输式教学模式中，学生往往是被动、单纯地接受教师传递的知识信息，而省去了分析和思考的过程。PBL教学模式则可以消除传统的灌输式教学模式中的弊端。

1.PBL教学模式是以问题为中心。PBL教学模式就是通过设置问题情境，围绕解决问题来开展课堂教学活动，让学生在解决问题的过程中收获新知，引导学生探索、分析和总结，培养他们的创造力和独立性。

2.PBL教学模式是以学生为主体。PBL教学模式旨在让学生在探索和实践中获得更多的知识，摆脱被动接受知识的局面，成为一个主动的学习者和思考者。

3.PBL教学模式是以教师为促进者。PBL教学模式使得教师从单纯的知识传递者变成了一个有效的引导者，他们负责提出有效的方案，指导学生的学习，激发他们的潜能，提高整个课程的效率。

传统讲授法主要采取教师讲解传授知识，教学过程平铺直叙、索然无趣，缺乏认知挑战；PBL教学法主要通过师生互动激活思维，教学过程曲径通幽、引人入胜，激发思维、收获智慧。

（三）PBL教学模式的优势

《课标》中提到：要关注学生的个性发展， 注重培养学生的核心素养。PBL教学模式强调学生的参与度，通过让学生参与到教学过程当中，鼓励他们勇于挑战、主动探究，通过互相学习、共享知识、共担责任，来促进学生学习效果，激发学生学习主动性，提高他们的主动探究、分析、解决问题的能力。

二、高中物理课堂师生互动的重要性

《课标》倡导培养学生的语言表述能力和交流合作能力，为了更好地实现这一目标，在高中物理课上加强探索性的实践，要营造出一个充满机会的师生互动环境，以增强双方的沟通与协调。

第一，活跃课堂气氛。通过有效的师生互动，可以唤醒学生的学习兴趣，激励他们勇于探索，培养他们的主观能动性，与教师一起进行有效的教学活动，营造良好的课堂气氛。

第二，建立良好的自我学习意识。教师应该积极给予学生充分的鼓励与赞赏，来增强学生的自信，鼓励他们不断地提高，提升他们的学习能力[3]。

第三，形成良好师生关系。课堂教学中师生的有效互动，让学生和教师之间的关系更为融洽，这样教师才能更好地教、学生才能更好地学，最终达到师生教学相长。

三、基于PBL模式下师生互动的教学实践

“问题”作为PBL教学模式的基础，其中“问题”与“问题链”的设计对于激起学生的探索求知欲、提升兴趣、提高成绩至关重要。良好的问题设计能够极大地加强师生之间的互动，提升物理教学的效果。为了提升高中物理课堂上的交流和合作，本文提出PBL问题构建的策略和要求如下：

（一）有趣问题场景的引入，是课堂师生有效互动的“开局”

兴趣是一种无穷的动力，它可以促使学生探索新事物，产生新想法。在高中物理课堂上，可以采用PBL模式，让学生通过自己的兴趣来探索知识，通过提出有意义的问题来激发他们的主观能动性。

例如：在讲解高中物理必修第一册第一章中“加速度”概念的时候，“加速度”对于刚迈入高中门槛的学生而言，着实有点难度，因为它比较抽象。为了让学生更好地认知，笔者在新课一开始的引入环节，利用“笔者和本班数学教师的汽车百公里加速时间的不同”作为兴趣起点创设问题情境，结合教学目标，设计如下三个问题：

1.能否用“速度大”“速度变化大”描述这种不同？

2.用什么样的物理量来描述？

3.怎么样去描述？

（我的汽车0—100km/h加速时间为12.6s，数学教师的汽车0—100km/h加速时间为9.8s。）

讨论这样的问题，学生都很开心，极大地激发了学生构建知识的兴趣，通过讨论、分析，在教师引导下都得出了正确的结论——引出“加速度”的概念。最后，笔者让学生通过“加速度”的角度，将上例情境中两辆汽车进行对比，将课堂自然过渡到下个环节：“加速度”定义式的应用，学生仍然兴趣高涨，师生互动频繁，学习氛围很浓厚。

（二）有效问题情境的创设，是课堂师生有效互动的“载体”

将学习内容转换为问题情境，让学生在教师的指导下，积极参与课堂活动，探索知识的深层含义，挑战自我，激发学习热情，培养创新思维能力。

为了更好地讲授“匀变速直线运动的速度与时间的关系”这一知识点，教师可以使用PBL教学法来进行教学过程的设计。

1.设置情境：某天下班途中，李华开车在某一平直路面以某一速度正常行驶，突然路边蹿出一条小狗，李华立即刹车。汽车刹车的最大加速度为6m/s2。为避免撞上小狗，必须让车在2s内停下来。请大家讨论此场景下，汽车正常行驶时的速度最高不能超过多少？

（学生提出：实际情境下刹车加速度可能会发生变化。教师明确：为简化问题假设汽车刹车以最大加速度6m/S2做匀变速直线运动）

2.分析问题：学生分組，每组学生结合设置的问题情境，从已知物理量、待求物理量、已知物理量与待求物理量之间的联系这三个方面进行问题分析，形成问题解决的初步方案。

3.研究问题：根据刚才的初步方案，每组学生再围绕“接下来还需要做什么”“具体怎么做”进行交流讨论，提出最终解决这类问题的办法，即找到匀变速直线运动末速度与初速度的关系。

4.汇报评价：每组学生分别展示自己的解决方案，大家进行讨论评价。

5.教师总结：教师对学生提出的各种方案进行比较和评价，对本节重点内容速度时间关系式的矢量性做进一步的说明。

6.问题解决：教师结合速度时间关系式，板书前面提出问题的解题过程，提醒学生注意解题的规范。同时根据计算的结果，告知学生要注意交通安全，安全第一。

拓展问题：汽车在某平直路面以20m/s的速度匀速行驶，现以5.0m/s2的加速度开始刹车，则刹车后6s末的速度是多少？（学生课后思考，提醒学生注意刹车问题要与实际过程相符）

通过设置生活情境，提出问题，师生互动交流讨论，最终形成一个比较好的此类问题解决方案：即找出匀变速直线运动的速度公式。在教学过程中，教师重在引导，学生分组合作探究，最后教师进行完善，帮助学生形成准确的物理观念和科学思维，提高学生科学探究能力，养成学生正确的科学态度与责任，这也正是培养学生物理核心素养的基本要求。

（三）整体观视角下课堂问题链的设计，是课堂师生有效互动的“保障”

课堂是一个整体， 设计好一节课的问题链框架，就能整体把握这节课的走向，让学生根据问题与问题之间的层次结构、逻辑关系和先后顺序，运用已有知识，通过质疑、分析或推理，逐步探究，主动地形成新的知识框架，构建物理模型。

例如：笔者在对高中物理必修第二册第七章第三节《万有引力理论的成就》一节的教学过程设计时采用问题链形式，进行如下设计：

1.“称量”地球的质量

（1）创设情境

（新闻引入）2021年5月15日，“天问一号”携祝融号成功着陆火星；2021年6月17日，神舟十二号成功发射。

学生观看天问一号成功着陆视频和神舟十二号成功发射视频，畅谈观看感受。感受万有引力定律对人类探索未知世界有着巨大作用。

（2）提出问题

①为什么说卡文迪什是第一个称量地球的人？

②如何直接测量物体质量？

③地球质量能否可以用天平直接称量？

④可以通过万有引力定律来“称量”，那么如何测量？需要忽略的次要因素是什么？

阅读教材55页的内容，获得利用万有引力测地球质量的方法，加以总结，通过自己的语言表达出来。

（3）解决问题

不考虑地球自转，地面上物体的重力等于地球对物体的引力，即mg=GMm/R2，根据G、R、g测出地球质量。

拓展：查询月球表面重力加速度和月球半径，测量月球的质量。

2.计算天体的质量

（1）创设情境

能否用称量地球质量的方法计算天体（如太阳）的质量？

图片：地球、火星等围绕太阳运动。

（2）提出问题

①如何测量太阳的质量？难点在哪里？该从什么角度思考这一问题？

②环绕天体绕中心天体实际做何运动？通常可认为做什么运动？

③应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么？

④求出的天体质量有几种表达式？各是什么？各有什么特点？

（3）解决问题

环绕天体在围绕中心天体做匀速圆周运动时万有引力充当向心力。

由GMm/r2=m（2π/T）2r得到M=4π2r3/GT2，即知道环绕天体做圆周运动的半径和周期就可以求出中心天体的质量。

问题：能否用火星围绕太阳运动的模型来测火星的质量？

拓展：也可以利用这种方法求地球质量，即知道卫星围绕地球做匀速圆周运动的半径和周期就可以求出地球的质量。

3.发现未知天体和预言哈雷彗星回归

（1）创设情境

物理学史：海王星、冥王星的发现，哈雷彗星回归视频。

（2）提出问题

①为什么人们称海王星为“笔尖下发现的行星？”

②人们应用万有引力定律发现未知天体有什么样的意义？

（3）解决问题

①海王星的发现：英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道。1846年9月23日，德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星。

②其他天体的发现：近100年来，人们在海王星的轨道之外又发现了冥王星、阋神星等几个较大的天体。

③哈雷彗星回归：英国天文学家哈雷计算出在1531年、1607年和1682年出现的三颗彗星的轨道如出一辙，预言这三次出现的彗星是同一颗星，周期约为76年，还预言它将于1758年底或1759年初再次回归。1759年3月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是1986年，它的下次回归将在2061年左右。

万有引力定律的发现有着重要的物理意义，它对物理学、天文学的发展具有深远的影响；它把地面物体运动的规律和天体运动的规律统一起来；对科学文化发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力了解天地间的各种事物。

整堂课通过知识的复习回顾及几组相关问题的解决，进行由浅入深、循序渐进的问题探究教学，激活学生内在的求知欲，引导大家积极思考，总结模型，构建单元知识结构；通过感知教材内容、感悟知识的灵活运用，增强分析问题和解决问题的能力；教学过程渗透物理学史的思想教育，树立创新的意识，培养学生良好的科学态度和责任感；以问题链贯穿教学过程，教师放手让学生自主探索学习，主动地参与到知识形成的整个思维过程，通过有效的师生互动，使学生在积极愉快的课堂中提高自己的学习质量。

结束语

在新课程新教材新高考“三新”背景下，PBL教学模式改变了师生互动的方式，真正实现了让课堂活起来，让学生动起来，让学生敢于思考，勇于创新，这也正符合新课程标准的要求。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准[S].北京：人民教育出版社：58.

[2]王群，侯恕.基于问题的学习（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（9）：28-30，35.

[3]刘畅.初中英语课堂师生互动的有效性初

探[J].中国教师，2018（11）：31.

本文系全国教育科学“十三五”规划2019年度教育部重点课题“中小学智能实验教学系统的构建与应用实践研究”（DCA190327）子课题的研究成果。