中学物理实验教学中PBL模式的应用研究和实践

（一）PBL模式的基本要素

PBL模式有三大基本要素：问题情境、学生和教师。问题情境是教学的组织核心。当学生处于可以从多种角度看待事物的问题情境时，问题是学生学习的最初动机和挑战。中学物理实验教学中出现的问题一般没有简单、固定和唯一的正确答案，是能吸引并维持学生的兴趣，激起学生探求解决方法的欲望。在问题情境中，学生是问题的提出者和求解者，他们识别问题的症结，通过小组成员间协作，寻求问题求解的实验方案，同时努力探究和理解问题的现实意义。教师是学生解决问题过程中的工作伙伴，对问题求解表现出浓厚兴趣和满腔热情，是学生解决问题过程中的指导者，积极创造一种开放性的探究学习环境。

（二）PBL模式的理论基础

从PBL的概念和特征可以看出，PBL教学模式为学生的自由发展、实践创新创设了宽松的环境，学生自主探究、与人合作、思考创新、终身学习能力都得到了提高。

1.情境化学习理论

情境化学习理论的积极倡导者莱夫认为，学习就其正常发生的形式来说，应该是情境、文化和学习活动的共同功能。情境化学习的重要组成部分是社会交互，即让学习者成为学习团体的一员，团体有共同的信念与行为。具体来说，情境化学习应能达到四个目的：①学生能够认识到他们正在学习的知识目的和用途。②他们通过灵活地使用知识进行学习而不是被动地接受。③他们学习到的知识能够应用的不同环境条件。④在多种情境的学习能够归纳出知识的抽象，这样学生获得的知识具有双重形式，既联结于使用的情境，同时又独立于任何特定情境。既掌握知识和技能的个性，又掌握其共性，达到知识和技能学习与应用的迁移。情境化学习理论坚持两条基本的原则：①对知识和技能的学习应当置于一个真实度很高的情境中。②学习需要社会交互与合作。

PBL模式在中学物理实验教学中应用时，可以通过生活中学生遇到的一些问题或简单的演示实验为学生创设实验的情境，问题情境的创设手段比较丰富。情境化学习理论为PBL教学模式在中学物理实验教学中的应用提供了理论依据。

2.人本主义学习理论

人本主义心理学家强调学习是一个愉快的过程，以学生为主体，教学的任务就是创造一种有利于学生学习潜能发挥的情境，使学生的潜能得以充分发挥，他们重视师生关系，强调学习过程，提倡以“学习者为中心”的学习。

人本主义学习理论对教师在实验教学中运用PBL模式具有一定的指导作用，但同时我们也要认识到，强调以“学生为中心，注重学生的情感”是人本主义思想的合理之处，但是过分注重情感，可能使它从一个极端走向另一个极端。我们不能盲目地采用人本主义教育思想，正确地选择应是借鉴其合理之处，与现代教育改革融会贯通。

（三）PBL模式在中学物理实验教学中应用的教学原则

1.主体性原则

PBL模式在物理实验教学中要充分重视学生的主体地位，从问题发现、实验过程设计，以及问题解决这一系列过程中，都需要学生主动参与，教师只是扮演探究过程的引导者和协助者的角色，充分发挥学生非智力心理因素的动力作用和智力因素的操作功能，使学生心理结构的系统功能充分得到发挥，并在实验教学的过程中得到发展。

2.全面发展性原则

实验教学要促进学生的全面发展，PBL模式在应用时，需要学生通过观察或者感受从实验情境中提炼出问题的实质，对实验结论提出假设，并且要设计实验过程对假设加以论证。整个实验过程都是通过学生间协作完成的，不只是掌握了知识，同时还有利于学生的非智力心理因素、智力因素、生理结构和功能的发展，对学生的全面发展起到促进作用。

3.灵活性原则

从建构主义理论出发，认为情境是意义建构时的基本条件，倡导创设含有真实事件或问题的情境，以学生为中心促进学生与情境之间的交互作用。虽然物理实验教学有一些基本的过程要素“提出问题—猜想假设—制订计划与设计实验—进行实验与收集证据—分析论证—评估—交流与合作”，但它没有僵化的规程，没有必要刻板地设计每一个步骤，而应根据教学的实际情况灵活运用。

4.预设性与生成性相融合的原则

在物理实验教学中运用PBL模式，由于全员参与的主动性和思维活动的积极性，决定了实验教学肯定不会一帆风顺，教师在课堂上往往要面对许多不可预设的生成性问题。我们要关注预设性和生成性问题的有效融合，以提高实验探究的开放性和实效性。如在用DIS验证玻意耳定律时，对v－1/p图像进行细致考察后，似乎在等温条件下，一定质量的空气体积与压强并不成正比，未达成预设性教学目标，可适时引导学生思考实验中不期而遇的问题：为什么此直线不过原点？注意到胶管中空气的体积后，问题得到了解决，同时还使我们想到了测定物体体积的新方法。这样的教学处理体现了新课程的理念，可有效培养学生的探究能力，增进他们对物理概念和规律的理解。

（四）PBL模式在中学物理实验教学中的应用(www.xing528.com)

笔者认为，PBL模式在中学物理实验教学中的一般过程包括以下几个环节：创设情境，提出问题；分析问题，形成假设；制订计划，设计实验；进行实验，收集证据；分析论证，解决问题；检验假设，总结实验；发现新问题。

1.创设情境，提出问题

问题既是学习的起源，也是选择知识的依据，又是掌握知识的手段。在中学物理实验教学中应用PBL模式，就是以问题为主线，以学生为主体，教师为实验探究的引导者和辅助者，激发学生对问题的兴趣，引导学生在实验中寻找解决问题的思路和方法，使学生在探究中深入掌握知识，使学生变被动为主动。

在PBL模式实施的开端，教师要充分利用各种信息手段，如借助多媒体教学系统，通过让学生观察演示实验，提出引导性问题，提出的问题要符合以下要求：①与学生日常生活密切相关的，能够引起学生学习兴趣。②与实验研究的主题紧密相关。③有一定的难度，处于学生认知的最近发展区。学生针对问题情境，可进一步提出更多的细化问题。

在平抛运动的实验教学中，从生活中熟悉的现象引导学生提出问题。通过这些问题的层层设问和讨论，使之成为有序的实验探究过程。

2.分析问题，形成假设

对所提出或呈现的问题情境仔细思考，进行分析，在小组内进行讨论，检查对情节和情形的理解，在分析问题情境的基础上，确定问题的实质所在，即找到问题的本质。

在平抛运动的实验教学中，创设情境、提出问题环节只是提供学生探究的动力，而分析问题、猜想假设的过程则是学生进入实质性探究的开始。因此在此环节中采用多种手段，引导学生形成正确、合理的假设。另外，教师还要组织小组学习，让学生进行小组合作、交流和讨论，强化学生对假设合理性探讨。

3.制订计划，设计实验

在问题解决的过程中，对于先前所提出的假设，必须通过实验进行真伪证明。在平抛运动的实验教学中，为使验证假设的实验能顺利进行，必须精心设计实验方案、制订实验计划。

4.进行实验，收集证据

进行实验，收集证据是实验教学中的重点环节，也是实验教学的主体，决定着实验教学是否能取得成功。在实验过程中，教师以提问的方式引导学生思考，自己应该如何安排实验进程，才能尽量避免在实验进行中犯错误。在处理学生实验过程中遇到的具体问题时，教师应尽量启发学生自己通过思考解决问题，不应由教师代为解决。在实验过程中，真实、准确地记录实验数据及相应的实验现象。

5.分析论证，解决问题

在学生进行了实验探究之后，科学地处理实验数据，并通过相应分析得出实验结论，这个过程就是学生透过现象认识物理本质的过程。不同于讲授为主的教学，教师直接把概念和规律以成型的知识直接传授给学生，PBL模式要求教师以引导者的角色对学生进行相应指导。

6.检验假设，总结实验

引导学生以适当的形式，陈述小组对解决问题的建议、预言、推论或其他合适的解决办法。要准备好相关的证明材料，以说明自己的观点、方案等。展示的具体内容包括：小组成果展示；小组活动计划、任务安排；小组各成员是如何完成任务的；小组是怎样开展协作活动等。

为了深化所学知识，在平抛运动的实验教学中可以通过小组内交流讨论，也可以是各个小组成员分别自我总结。在总结的过程中并有意地反思问题解决的过程，同时概括和理解所学知识的应用情境。

7.发现新问题

检验了假说，得出了结论，并不等于实验教学过程终止。结论不是探究过程完结，我们应不失时机地让学生运用结论去联系实际，从而把问题探究教学推向高潮或更高的台阶。