PBL教学法在科学教学中的应用

韩建浩

摘 要：PBL教学法是以问题为基础，以学生为主体，以教师为导向的启发式教学法，以期使学生成为学习的主人，提高学习效率，增强科学探究能力和团队合作能力。电学是初中科学的一大重点和难点，学生的感性思维能力较强，但理性思维能力较弱，在学习过程中电路又是动态变化的，因而不容易掌握。引入PBL教学法，能够让学生通过实践转化为认识，在感性思维中提升理性思维，是一种创新、有益的探索与尝试。

关键词：PBL教学法;科学教学;变阻器

一、PBL教学法概述

PBL（Project-Based Learning）教学法于1969年由美国的神经病学教授Barrow在加拿大McMaster大学首先创立，是以建构主义理论为指导、以问题为基础、以学生为中心、以教师为导向的一种教学方法。[1]

与传统教学方法相比，PBL教学法改变了以教师为主导、学生被动接受知识的局面，[2]其以问题为基础，通过设计任务，让学生处于复杂、有意义的问题情景中，通过自主探究和小组合作，解决问题，学习隐藏在问题背后的科学知识，能激发学生的学习兴趣，提高学生解决问题能力、自主学习能力和团队协作能力等，使学生成为学习的主人。[3]

初中科学中电学部分有很多电学元件的使用学生很难掌握，比如在学习正确使用滑动变阻器时，由于变阻器的部件较多，接线柱也多，使用过程中又是动态变化的，学生不容易掌握使用方法和正确判断有效电阻，引入PBL教学法能够很好地突破这一难点。

二、基于PBL教学法的“变阻器”教学案例

1.演示現象 创设情境 引入新课

教师出示台灯，调节旋钮，灯泡的亮暗发生变化，说明通过灯泡的电流大小发生了变化，是什么原因导致电流发生变化呢？学生思考得出：在电源不变的情况下，灯泡亮暗的变化是由于电路中的电阻发生改变，推导出：电阻改变→电流改变→灯泡亮暗改变。

借助常见的生活体验和电阻会影响电流这一旧知触发思维，让学生联想到变阻器是生活中各种用电器上最常用的电路元件，自然引入新课：变阻器——阻值可调节的装置。

2.逐步探究 激活思维 习得真知

教师通过滑动变阻器关于原理、结构和使用的系列问题，层层引出变阻器关键知识点，学生通过回答问题、小组讨论、实验探究，逐渐加深对滑动变阻器的认识和理解，掌握本节课的重难点。

环节一：滑动变阻器的原理

教师引导学生回顾影响导体电阻大小的因素并进一步提问：改变导体的电阻有哪些方法？最方便的方法是什么？引导学生回忆影响导体电阻大小的因素有导体的长度、横截面积、材料、温度等，并思考出改变电阻大小最简便的方法是改变长度。学生自行得出结论：滑动变阻器就是利用改变连入电路中电阻线长度来改变电阻这一原理制成的。

环节二：滑动变阻器的结构

教师展示一根电阻线并提问：要想阻值变化范围足够大，就要延长电阻线的长度，但电阻线太长使用不方便怎么办？学生思考得出：把电阻线绕在某个物体上。

教师接着提问：对用于绕电阻线的物体材料有什么要求？现有纸筒、金属筒、陶瓷筒三种物体，你认为选哪个最好？为什么？学生思考得出：选陶瓷筒最好，它比较硬、不容易变形且是绝缘体。

教师接着引入问题：如果瓷筒上的线圈绕得太密，会造成它们互相接触，发生短路，应如何解决？学生思考得出：将线圈涂上绝缘漆。

教师插入问题：如果线圈全涂上绝缘漆，会出现夹子不能与线圈接通这一新的矛盾，怎么解决？学生讨论得出：把线圈与夹子接触处的绝缘漆刮掉。（如图1）

教师继续提问：如何解决夹子与连接线一起移动带来的不便？学生讨论得出：可在陶瓷筒的上方架一根金属棒，把夹子改装成滑片，让滑片套在金属棒上滑动。

教师顺势让学生画出自己设计的滑动变阻器的结构示意图，然后与教材上的实物图（如图2）进行对比，然后作进一步的改进。

最后教师在PPT上展示某滑动变阻器的铭牌参数，并提问该参数有什么意义。学生思考得出：该滑动变阻器的最大电阻是××欧姆，允许通过的最大电流为××安培。

常规教学上，教师会直接出示滑动变阻器实物，介绍它的结构，这种灌输式教学中学生是被动的知识接受者，缺乏思维的碰撞和提升。而以上所述内容教学中，教师运用PBL教学法，让学生在问题的驱动下逐步解决问题，设计出滑动变阻器，全程以学生为主体，能很好地培养学生的创造性思维，激发学生对学习电学的兴趣，同时也能使他们深刻掌握滑动变阻器的结构。

环节三：滑动变阻器的使用

教师引导学生观察滑动变阻器有4个接线柱（如图3），目前电路中电流经过变阻器只需“一进一出”两个接线柱，这样共有几种接法？哪两个接线柱之间的电阻是不变的？哪两个接线柱之间的电阻很小，几乎为零？接线柱应该怎么接入？为了控制灯泡电流的大小，滑动变阻器应与灯泡串联还是并联？接通电路前，为保护电路，滑动变阻器的滑片应处于什么位置？

学生小组讨论得出：共有6种接法，AB之间的电阻不变，CD之间的电阻为零，接线柱应“一上一下”接入，滑动变阻器应与灯泡串联，接通前滑片处于阻值最大处。

由于滑动变阻器的接线柱较多，使用过程中有效电阻又是动态变化的，学生不容易掌握使用方法，教师尝试用以下学生分组实验（如图4a、4b）来突破这一难点。

常规课堂上，教师会直接教学生滑动变阻器的使用方法及注意事项，这种“填鸭式”教学，教师是主导者，学生是被动的知识接受者，很多学生一知半解，课后不会应用。而以上所述内容教学中，教师运用PBL教学法，通过学生分组实验让学生在问题的驱动下，运用排列的数学思想进行归纳，在亲身实践中掌握滑动变阻器的使用方法，使学生理解更透彻，并能充分调动学生的学习积极性，提高学生的探究能力。另外，辅助实验记录表，便于学生交流探究过程，总结出使用滑动变阻器的注意事项，使学生知道滑动变阻器还有保护电路的作用，并进行爱护实验器材与实验安全的教育。

3. 结合生活  深化理解  巩固新知

教师用图片或视频展示变阻器的其他样式，介绍它们在生产、生活中的一些应用：如调节电视机音量、亮度及对比度等。让学生完成一些如图5的小练习，及时反馈学生的掌握情况和巩固所学知识。

4. 新课小结 畅谈收获 开阔视野

教师在PPT上展示问题：这节课你学到了什么？假如你是滑动变阻器，你将怎样介绍你自己？你还想知道哪些问题？

让学生自己尝试建构本节课的框架，检验课堂效果，培养学生的总结归纳能力;让学生假设自己是滑动变阻器进行自我介绍，这样的活动可使课堂小结变得生动有趣;学生提出的拓展性问题可以作为课后思考，开拓学生的思路和开阔视野，让课的最后不是“。”而是“……”，让学生回味无穷。

三、教学反思

“变阻器”一课运用PBL教学法，让学生在问题的驱动下自主设计，进行实验操作，发现并总结规律，学生扎实地掌握了“滑动变阻器的原理、结构和使用”这一教学重点内容，很好地突破了“学会滑动变阻器的使用”这一节课的难点，达到了本节课的教学目标。在科学的教学中，教师可以更多地尝试像本节课这样，教给学生一种科学的解决问题的方法，告诉学生如何去创造、发明一个东西，这个东西得到之后我们怎样去逐步完善它，使它的结构更加合理，然后学会使用和保护它，最后将它应用到生活、生产中造福人类，从而有效地提高学生的学习效率，提高学生的探究能力和创造能力，这样有利于培养出综合素质优良、实践能力较强、具有一定创新意识的应用型人才。

当然，PBL教学法并非适用于所有科学内容的教学，具体实施时应根据实际情况进行取舍，“变阻器”一课教学，仅是基于PBL教学法在科学教学中应用的一次尝试，与同行分享。

参考文献：

[1]王小莉.基于建构主义的“PBL”教学法探讨[J].南方医学教育，2010（2）：19-21.

[2]关树梅，赵英娜，刘桂喜.PBL、LBL教学模式在内分泌科护理教学查房中的应用及对比分析[J].武警后勤學院学报，2014，23（5）：439-441.

[3]王济华.“基于问题的学习”（PBL）模式研究[J].当代教育理论与实践，2010（3）.