張躍+趙瑩

摘 要：21世紀(jì)的教育關(guān)注學(xué)生的核心素養(yǎng)，重視能力的培養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)的形成過程.物理課堂要發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，首先要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，重視實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)過程，其次，需要教師在課堂中的適度引導(dǎo)，通過教學(xué)問題的有效設(shè)計(jì)，層層遞進(jìn)，發(fā)散學(xué)生思維，促進(jìn)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)解決問題，最終達(dá)到發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的目的.

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；問題教學(xué)；核心素養(yǎng)

問題教學(xué)（Problem-Based Learning，PBL）作為一種新興的滲透式教學(xué)方法為教學(xué)改革提供了新視野.近些年來，問題教學(xué)法憑借其先進(jìn)的教育理念，已經(jīng)成為目前國際上較為流行的教學(xué)方法[1].目前已有研究者和一線教師將問題教學(xué)應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)，洞悉其對學(xué)生思維發(fā)展的重要性，但對其踐行流于形式，而領(lǐng)會(huì)其教學(xué)真諦，同時(shí)將其應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的更是寥寥無幾.鑒于此，筆者梳理了問題教學(xué)理論的內(nèi)涵，研究了現(xiàn)有的理論模型，并基于問題教學(xué)理論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，通過設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)膯栴}，發(fā)散學(xué)生思維，促進(jìn)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生探究能力的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)思考、學(xué)會(huì)解決問題.

一、問題教學(xué)理論的內(nèi)涵

國內(nèi)外學(xué)者對“問題教學(xué)”的界定一直是眾說紛紜.在國外，有學(xué)者將PBL視為教學(xué)策略，如Mayo等學(xué)者認(rèn)為：“基于問題式學(xué)習(xí)是通過創(chuàng)設(shè)與實(shí)際相關(guān)或一定背景的問題，給學(xué)生提供相關(guān)資源，給予引導(dǎo)或指導(dǎo)，使學(xué)生獲得大量知識(shí)和解決問題的技能.”[2]39還有學(xué)者認(rèn)為PBL是一種課程開發(fā)與教學(xué)系統(tǒng)，如Finkle（Finkle&Torp， 1995）等學(xué)者認(rèn)為：“基于問題式學(xué)習(xí)是通過讓學(xué)生面對一個(gè)與實(shí)際相關(guān)而結(jié)構(gòu)不良的問題，把學(xué)生置于問題解決者的地位，訓(xùn)練學(xué)生思考解決問題的策略，促進(jìn)學(xué)生掌握學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)與技能.”[2]39-40在我國，學(xué)者大多認(rèn)同問題教學(xué)是一種教學(xué)方法.基于此，筆者認(rèn)為問題教學(xué)是使學(xué)生置身于真實(shí)的問題情境中，在教師引導(dǎo)下自主篩選信息，解決問題，達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生思維、解決實(shí)際問題能力的一種教學(xué)方法.而“問題教學(xué)”中的“問題”需具備如下特點(diǎn)：①問題的頂層設(shè)計(jì)理念源于發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維，要重視內(nèi)容的選取及遵從學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律；②問題的設(shè)置原則要兼顧普適性與深入性，既要保證全體學(xué)生的參與感，又要具有一定的討論、探究價(jià)值；③問題的表述方式要蘊(yùn)含情境之中，學(xué)生需對問題進(jìn)行辨別和處理，以獲取解決真實(shí)情境中問題的能力.

二、問題教學(xué)理論的基本模型

問題教學(xué)的精髓在于教學(xué)的設(shè)計(jì)始于問題而終結(jié)于問題，以問題為中心組織課程和學(xué)習(xí)情境，開啟整個(gè)教與學(xué)的歷程.2006年密蘇里大學(xué)哥倫比亞分校畢業(yè)的學(xué)習(xí)技術(shù)專業(yè)博士洪暐（Woei Hung）針對PBL教學(xué)法提出了一種有效、精確和可靠的問題設(shè)計(jì)模型——3C3R模型，如圖1所示[3].該模型基于不同主體提出，針對教師的核心部分位于模型的中心區(qū)域分別為內(nèi)容（Content）、情境（Context）與聯(lián)系（Connection）.“內(nèi)容”作為第一核心要素為“問題”的選取把關(guān)，以保證學(xué)生在“問題”的驅(qū)動(dòng)下既可以發(fā)展問題解決技能，又可以獲得相應(yīng)的領(lǐng)域知識(shí)；“情境”要素確保學(xué)生能力發(fā)展的真實(shí)性與可應(yīng)用性；“聯(lián)系”要素幫助學(xué)生建立事物間的邏輯關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力.針對學(xué)生的過程部分位于模型的三個(gè)頂點(diǎn)，分別為研究（Researching）、推理（Reasoning）與反思（Reflecting）.“研究”作為第一過程要素，要求學(xué)生探尋任務(wù)目標(biāo)、分析問題情境、收集相應(yīng)資料；“推理”要素基于“研究”獲取的信息，分析問題條件、擬定解決方案、探究解決方法、達(dá)成問題解決，以完成將知識(shí)用于實(shí)踐的目標(biāo).“反思”要素確保學(xué)生在這個(gè)過程中自我評價(jià)學(xué)習(xí)效果，總結(jié)領(lǐng)域知識(shí)、提煉解決問題的方法.

三、基于問題教學(xué)理論的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

要想通過問題教學(xué)的方式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)、技能與方法，這就要求教師自身教學(xué)觀的轉(zhuǎn)變，要以學(xué)生思維發(fā)展和科學(xué)素養(yǎng)提升為最終目標(biāo)，教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)都要層層遞進(jìn)，重點(diǎn)突出.下面以公開課中流體壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，嘗試?yán)脝栴}教學(xué)理論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，進(jìn)而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及認(rèn)識(shí)問題、解決問題的能力.

探究流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系實(shí)驗(yàn)出自北京師范大學(xué)版《義務(wù)教育初中物理》八年級(jí)下冊第八章第7節(jié)《飛機(jī)為什么能上天》一節(jié)，對于該實(shí)驗(yàn)的處理多數(shù)教師將其作為演示實(shí)驗(yàn)，直接向?qū)W生展示該節(jié)書中附圖所示的實(shí)驗(yàn)器材，教師演示實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這其中并未對實(shí)驗(yàn)器材的選取做詳盡的探究，而筆者認(rèn)為，對該實(shí)驗(yàn)器材的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析恰恰是促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展，提升科學(xué)探究能力的有力切入點(diǎn).該部分教學(xué)教師層面核心部分設(shè)計(jì)如圖2所示，首先將“內(nèi)容”拆解，創(chuàng)設(shè)兩個(gè)“情境”，通過不同的問題設(shè)置，層層遞進(jìn)引導(dǎo)學(xué)生“研究”粗管和細(xì)管的流速及壓強(qiáng)的表現(xiàn)，學(xué)生經(jīng)歷“推理”的過程后，教師進(jìn)一步創(chuàng)設(shè)“情境”，引導(dǎo)學(xué)生通過方法遷移，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，體會(huì)知識(shí)和方法之間的“聯(lián)系”，最后經(jīng)歷整合總結(jié)、自我“反思”等環(huán)節(jié)，掌握核心概念、核心思想和核心方法.具體的問題設(shè)置及教學(xué)引導(dǎo)過程見表1.

基于問題教學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)思路分析：與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不同，本節(jié)實(shí)驗(yàn)突出引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行探究，將研究內(nèi)容分層細(xì)化.從探究流速關(guān)系任務(wù)出發(fā)，通過創(chuàng)設(shè)“粗管和細(xì)管中液體的流速是否相同？”的情境，層層問題設(shè)置，引導(dǎo)學(xué)生想到在粗細(xì)不同的管中加入浮漂來反映流速關(guān)系（圖3、圖4）.通過創(chuàng)設(shè)“如何在粗管和細(xì)管中反映壓強(qiáng)大??？”的情境，驅(qū)使學(xué)生深入思考并進(jìn)行研究，教師進(jìn)一步設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生想到在粗細(xì)管子上增加橡皮膜或豎直的細(xì)管來反映壓強(qiáng)的關(guān)系（圖5、圖6），從而探究出液體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系（最終實(shí)驗(yàn)器材圖略）.最后，通過知識(shí)和方法遷移，利用液體壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中“粗細(xì)不同管子上插入細(xì)管”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路提出氣體壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案，即“粗細(xì)不同管子上插入壓強(qiáng)傳感器”來研究（圖7）.本節(jié)實(shí)驗(yàn)在探討實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)器材改進(jìn)的過程中，通過不同情境的創(chuàng)設(shè)、遞進(jìn)問題的設(shè)計(jì)、知識(shí)方法的遷移，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)思考和解決問題的能力，落實(shí)提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的最終目標(biāo).

實(shí)驗(yàn)探究在促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展以及培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面的核心地位已毋庸置疑，而在探究實(shí)驗(yàn)中如何調(diào)動(dòng)學(xué)生思維，引發(fā)學(xué)生思考，是每一名教師在實(shí)踐教學(xué)過程中不斷思考和不斷努力的方向.作為一名一線教師要想切實(shí)落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的根本目標(biāo)，必須要對教學(xué)目標(biāo)有整體的認(rèn)識(shí)，對教學(xué)內(nèi)容有宏觀的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，同時(shí)還要不斷更新自身認(rèn)識(shí)，逐步發(fā)展自己的教學(xué)觀，緊跟時(shí)代潮流.重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時(shí)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法，以及實(shí)驗(yàn)探究的過程.本文基于問題教學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)僅是筆者的一點(diǎn)思考與初步探索，希冀更多的研究者和一線教師參與交流與討論，逐步探尋更加適合學(xué)生思維發(fā)展的教學(xué)方法，貫徹落實(shí)提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的目標(biāo).

參考文獻(xiàn)：

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