PBL教学模式下初中物理“压强”单元教学设计研究

摘 要：PBL（问题导向学习）教学模式强调通过引导学生主动探索、研究，将理论知识与实际问题相结合，有效提升学生的学习兴趣和自主学习能力.在单元教学设计中，教师根据PBL教学理念，精心构建以问题为中心的学习情境，引导学生通过小组合作、信息搜集、实验操作等方式，深入探讨物理现象与规律，使学生能够在解决具体问题的过程中，深化对物理知识的理解和应用.基于此，笔者通过文献分析法与案例分析法，旨在加深学生对物理知识的掌握，从而培养学生终身学习和科学探究的能力.

关键词：PBL教学；初中物理；压强；单元设计

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2024）32-0075-04

收稿日期：2024-08-15

作者简介：吴璘（1985.12—），女，江苏省如皋人，本科，中学一级教师，从事中学物理教学研究.

《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称《新课标》）提出，在教学活动中以问题为线索，让学生在问题情境中探索和发现知识，掌握技能，发展创新思维.教师要有意识地创设问题情境，引导学生发现问题、提出问题，促进学生主动学习，不断增强学生运用物理知识解决实际问题的意识和能力^[1].PBL教学模式通过设置实际问题情境，激发学生的学习兴趣，引导学生主动探索、合作交流，以问题的发现和解决为核心，有效促进学生综合素质的提升.在初中物理单元设计中，PBL模式的引入不仅改变传统教学的师生角色，更重要的是促使学生从被动接受知识转变为主动探究学习，从而深化对物理概念和规律的理解.基于此，通过以学生为中心的教学模式，初中物理教学能够更好地满足个体学习差异，实现教学内容与学生实际需求的有效对接，为学生的终身学习和适应未来社会提供有力支持.

1 基于PBL教学的初中物理教学原则

PBL教学着重于构建以学生为中心的学习环境，激发学生的学习兴趣和探究潜能，培养解决问题的能力.在PBL教学下的初中物理教学中，必须密切围绕系统性原则、情境生活化原则以及问题导向性原则这三大核心进行.系统性原则要求教师在整个教学设计过程中，确保各个教学环节不仅相互独立、完整，同时紧密相连，形成互补互助的学习体系^[2].这种设计不仅涉及知识点的系统安排，更重要的是要在学习活动中体现出物理学科的逻辑结构和概念体系，使学生能够在探究过程中理解物理学的基本方法和思想，实现从具体现象到抽象概念的转化，从而在解决问题的过程中形成系统的知识结构.情境生活化原则要求教师深入挖掘物理与日常生活的联系，创设贴近学生生活经验的学习情境，使学生在解决与生活紧密相关的物理问题中找到学习的乐趣，增加学生的参与度和学习动机.该原则的关键在于如何巧妙地将抽象的物理概念和规律通过具体、生动的情境呈现给学生，使学生在日常生活中观察、思考，进而应用所学知识解决问题，实现学以致用.问题导向性原则贯穿PBL教学模式的全过程，要求教学活动必须围绕核心问题展开.问题的设计既能激发学生的兴趣，又能挑战学生的思维，促使学生主动寻找解决方案.教师需要精心设计与学生知识水平相匹配的问题，使学生在探索答案的过程中，深入理解物理概念和规律，发展科学探究能力.通过以问题为核心的学习方式，学生能够在实践中学会如何应用物理知识解决实际问题，提高解决问题的能力和创新意识^[3].

2 基于PBL教学的初中物理“压强”单元教学设计

2.1 单元教学任务分析

2.1.1 单元内容分析

本单元教学内容选自上海教育出版社出版的九年级物理第一学期（试用本）第六章《压力与压强》，主要内容有压强、液体内部的压强、液体对压强的传递和大气压强.在本单元中，压强是核心概念，不仅整合了先前学习的质量、密度等概念，也是理解液体压强、大气压强以及后续学习浮力的关键，起着承上启下的重要作用.单元内容的结构如图1所示.

压强知识与人类生活密切相关，如利用增大和减小压强方法的各种工具，深潜器、连通器，血压计等.U形管水银血压计的使用包含本单元各部分知识，解释其工作原理可以激发学生的探究欲望，体现对知识的理解深度，建构压强的知识体系，提升综合运用压强知识的能力.

2.1.2 单元学习价值分析

单元内容与核心素养如表1所示.

学生能自主提出解决本质问题需学习的知识，自发组成研究小组；能基于观察生活现象和生活经验，提出影响压力作用效果、影响液体内部压强因素等相关科学探究问题，在教师的引导下设计实验方案、选择合适的器材进行实验，获取并分析实验现象和数据，建立压强概念，得出液体内部压强规律；能运用压强、液体内部压强知识学习连通器、帕斯卡定律和大气压强，解释相关现象背后蕴藏的物理原理，逐步解决本质问题下的相关驱动性问题.

2.1.3 学情分析

本单元涵盖的知识点多，内容复杂，要求学生不仅要具备实验探究能力，还要有较强的逻辑思维能力.基于生活经验，学生知道受力面积对压力作用效果的影响，也知道液体内部压强与深度的关系，但对这些概念以及影响它们的因素缺乏系统性认识.对于大气压强，学生往往对由大气压强产生的现象不理解或一知半解，加之液体压强和气体压强也较为抽象，理解存在困难.

2.2 单元核心任务分析

在单元内容分析中已经提到，U形管水银血压与生活密切相关，解释其工作原理可以加强学生应用知识解释现象的能力，帮助学生系统理解本单元的知识，故将解释U形管水银血压计的工作原理作为本单元的核心任务（本质问题）.

2.3 单元教学目标分析

单元教学目标构成教学实施过程的中心轴线，是基于教师对课程标准的解析、对教材内容的深入阅读和对学生情况的分析之后所设定的，在教学过程中起着重要的作用.具体而言，教学目标不仅指导着教学活动的设计和单元核心问题的提出，还影响着教学评价体系的构建和教学资源的有效整合.基于以上理论要求，PBL教学的“压强”单元目标如下.

2.3.1 物理观念

通过实验建立压强概念，知道压强单位以及压强和液体内部压强的计算公式；能应用压强、液体内部压强和大气压强知识解决真实情境中的问题，解释本质问题下相关课时的驱动问题.

2.3.2 科学思维

能在探究液体内部压强与深度关系时建构模型，应用压强公式推导得出液体内部压强计算公式；能应用压强相关知识分析解释诸如图钉针尖较小、大坝上窄下宽、液位计、真空吸盘等设计或工作的原理，并能引用证据获得结论，具有使用科学证据的意识；能在猜想问题、设计实验方案等过程中大胆提出疑问或指出说法中的不当之处，并能提出自己的见解，运用科学思维解决问题，进而提升学生的思维品质和水平^[4].

2.3.3 科学探究

基于生活中关于压强现象的观察，鼓励学生主动寻找问题，提出有依据的猜想和假设.设计实验方案，选择合适的器材进行实验，获取实验现象和数据，通过数据分析得出结论，建立压强概念，得出液体内部压强规律，理解托里拆利实验测定大气压强的原理等.

2.3.4 科学态度与责任

通过PBL教学模式真实问题解决的过程，体会物理学对人类生活和发展的影响.在此过程中，能保持对物理学的好奇心、耐心和合作精神，具有实事求是的科学态度.能理解作为科学探究者应有的责任感和伦理观.在学习过程中，初步了解科学、技术、社会和环境之间的关系，为未来成为负责任的公民奠定基础.

2.4 单元教学结构创建分析

2.4.1 单元教学结构

“压强”单元教学结构如表2所示.

2.4.2 单元重点活动及问题举例

PBL教学模式强调问题驱动和引导，逐步递进的问题链可以激发学生思考，鼓励学生探究，在由浅入深、由简至繁的学习过程中不断形成科学思维.本单元部分课时中的活动内容（相关问题）及活动（问题）说明举例如下表3所示.

在整个教学过程中，教师的角色转变为指导者和协助者，不断提供反馈，鼓励学生间的讨论和合作，确保学生能够在探究过程中主动学习和思考.同时，定期开展驱动性任务或课时任务的讨论和展示，让学生有机会分享自己的发现和解决方案，不仅促进知识的深化，也提高学生的沟通能力和团队合作能力.教学过程以项目报告或展示作为结束，学生需要总结自己在解决问题过程中的发现、理解和创新，反思整个学习过程中的收获和遇到的挑战.据此，学生在掌握物理知识的同时，也学会了如何应用知识解决实际问题，培养了科学探究和终身学习的能力.

2.5 教学评价分析

“压强”单元教学主要通过诊断性评价、形成性评价以及终结性评价三个维度，深入分析学生在学习过程中的表现以及PBL教学模式的有效性.教学评价从传统的知识记忆导向转向对学生探究和实际操作能力的评估.评价体系不仅关注学生的最终成果，更注重学习过程中的各个环节，助力教师更好地理解学生的学习状态，优化教学策略，以提高教学质量.

诊断性评价主要在学习单元开始前进行，目的是评估学生对压强知识的已有认知和已掌握的技能，了解学生在原有知识上的空缺和误区.教师可设计相关的基础题目或小型实验，为后续的个性化教学和小组分配提供依据.在此阶段，反馈的即时性和针对性至关重要，能够帮助学生在进入更深层次探究之前，建立稳固的知识基础.

形成性评价穿插在整个单元的教学过程中，教师通过持续观察和评价学生的学习进度，及时调整教学策略，提供适时的指导和支持.形成性评价的方法多样，如小组讨论的观察记录、学生日志、同伴评价以及师生之间的一对一访谈等，它有助于教师即时捕捉学生的学习反馈，进而促进学生学习过程的深化.

终结性评价在单元学习结束时进行，目的是综合评价学生在“压强”单元中的学习成果，包括学生对压强概念的理解、运用知识解决问题的能力等.终结性评价以项目报告、实验结果展示形式进行，重点评估学生是否能将学习到的知识灵活运用到新的情境中.通过此评价，教师能够全面了解学生的单元学习成效，为学生提供反馈.

3 结束语

综上所述，PBL教学模式不仅能够促进学生对物理知识的深入理解，更能够培养学生的质疑能力、问题解决能力及团队协作等综合能力.PBL教学模式的核心在于激发学生的探究欲望，通过解决实际问题来驱动知识的学习与应用，该模式突破传统教学的局限，促进学生能力的全面发展.未来，PBL教学模式的深入研究与应用，将为构建更加开放、互动和高效的学习环境开辟新的道路，为培养适应未来社会需要的创新型人才奠定坚实的基础.

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2] 沈晴.PBL教学模式在初中物理教学中的应用研究[J].数理化解题研究，2023（32）：110-112.

[3] 杨洪云，李秀燕.基于科学探究能力培养的初中物理PBL教学模式初探：以“空气的‘力量’”为例[J].中学理科园地，2022，18（3）：4-5，29.

[4] 彭羿.基于线上PBL模式的初中物理教学研究：以“我是节能电器推荐师”为例[J].教育信息化论坛，2022（20）：45-47.

[责任编辑：李 璟]