PBL教学法对科学推理能力培养的实践研究

黄赋堃

摘要：科学推理能力是物理核心素养中科学思维的核心部分，是进行科学研究的必备能力。然而，通过文献调研发现探究式教学中的PBL教学法对科学推理能力培养更有指向性，也更具操作性。针对贵州省贵阳市地区高中学生的特点，在不断的实践和改进后，本文就PBL教学法的问题设置以及教学实际给出了相应的建议。

关键词：科学推理能力、PBL教学法、高中物理教学

引言：基于新形势下教育改革发展的现状，随着课程标准新一轮的修订，科学素养的培养成了教育教学的导向。其中，科学思维作为物理核心素养的重要组成部分，贯穿物理学习的全过程。许多研究也表明，科学思维的发展与物理学业水平呈较高的相关性[1]。此外，科学思维的发展也有利于学生积极分析、解决生活中的问题，是学生敢于探索，勇于创新的前提。然而，研究表明，现阶段的科学思维培养是有所缺失的[2][3][4][5][6]。同时，科学推理作为科学思维的核心部分更应该备受关注，这也是学生亟待发展的能力。

根据文献调研可以得出探究式教学有利于科学推理能力的培养，本文选择了一个对发展科学推理能力更具指向性和操作性的探究式教学模式——PBL教学法。

一、PBL教学法问题设置

课堂中的问题按照其功能大致分为以下三种：驱动问题、梯度问题、评价性问题。

1.驱动问题

以PBL教学法的特点而言，驱动问题即有意义、有可讨论性的情境设置。开放性话题是最理想的驱动问题，但是在时间和资源的限制下，教师设计问题时可以有意识地引导学生回答的方向。例如，在进行角速度和线速度的教学时，可以提问：时针和分针谁走得快？再进一步建立如下情境：在跑道上，分别站在内外圈的同学同时出发同时回到原点，谁又跑得快？这一组问题基于学生的生活经验提出，在进一步的交流中学生自然而然就会发现两种“快慢”的区别继而引入本节课的重点。

然而，与以上这种较为独立的课时不同，当涉及到规律教学或者某些概念教学时，知识和能力基础不可或缺。所以，在构造情境时也可以根据之前所学内容进行设计，甚至可以直接以课后作业引入，以保证每节课的连贯性。

2.梯度问题

梯度问题主要起到脚手架的作用，帮助学生理解和深入。这一部分的灵活度相较前一种问题会更高。梯度问题的提出手段可有类比、对比、冲突等，但是具体选哪种方法不仅跟知识点的难度有关，更与学生的学情有关。例如，在电场强度的教学中，要让学生理解电场强度这个抽象的概念存在一定困难。同样的类比法，面对学业水平较低的学生，更需要教师引入生活经验。在“搭梯子”时可将场源电荷类比为光源，光源周围的光类比为场源电荷周围的电场。这样学生能更容易理解场的强度只和源头有关，跟“观测者”即试探电荷无关。而对于基础比较好的同学，除了引入这种说法之外还可提出更抽象的类比，如引力场。同样都是场，电场强度可以用电场力表示，引力场的强度也可以用这种类比方法表示出来。在同学们进行猜测和思考的时候，场的概念自然就更加深入了。

3.评价性问题

评价性问题的作用往往是通过提出问题来了解学生对知识点的理解和应用程度。可以是完整的试题，可以是一个简单的判断，甚至还可以是为了引入下一课而提出的话题。这一环节是一个实现在课堂中得到即时反馈和评价的重要环节。所以，在设计这一部分的时候必须明确，问题的提出只是为了得到学生对学习的反馈，并不是单纯的训练。故而，评价性问题也可以具有一定的开放性。

二、教学建议

1.基于学生的能力水平设置问题

PBL教学法的优势在于教师以问题为教学载体，学生以问题为学习导向。但是本质上这种教学法是以学生为主导的教学模式。所以，问题的设置要符合学生的能力水平和知识基础，根本上要通过“提问—回答”的不断反复，帮助学生完成“自学”。教师的作用仅仅是为学生搭建台阶，提供更多学习途径。所以，针对不同层次的学生，问题的设置也要相应调整。针对学生没有办法在短时间内完成的学习任务，不妨考虑师生合作完成，这也是一种过程性的评价。

2.问题的设置要符合科学研究的逻辑

针对于科学推理能力的培养，问题的设计不仅要让学生理解知识，还要让学生经历科学研究的思维过程。教师可通过材料、情境或者设问，在给出一定科学证据的前提下，让学生通过对科学证据的逻辑分析和推理得出结论。在此过程中，学生可能会遇到障碍，教师在给出指导的时候也需满足逻辑上的连贯性，这样才能尽量避免学生在学习时过于依赖自己原有的理论基础，忽视科学证据的重要性。

3.根据教学的具体内容进行教学环节的调整

针对知识量大、学生数多、时间有限的中国传统课堂，要在课堂中完全照搬PBL教学法的各个环节是不现实，也没有必要的。优化教学是我们的根本目的，生搬硬套可能会适得其反。例如在复习课教学中就可以弱化集体交流评价的环节，课堂中知识点密集，连贯性强，节奏较快，相较于新课而言更加强调知识点之间的联系和整合。教师在有限的时间内可辅以例题完成知识点的梳理以及解题技巧的讲解。其中每一个环节都是一个不断迁移的过程，学生的解答就是一种优质的反馈。

三、结语

综上所述，PBL教学法是一种以问题为载体，以问题为导向的教学模式。PBL教学法的核心在于如何设计核心问题。尤其在课堂中，问题本身就是思维活动的一种显著体现，高质量的问题更有利于帮助学生科学思维的发展。由此，可以将PBL教学法与科学推理能力的培养相结合，以科学推理能力的几大组成部分为指导，运用PBL教学法，通过在高中物理的教学中针对性地设计一系列问题，激发学生思考，促进自主探究，从而实现科学推理能力的培养。

参考文献：

[1]严文法，胡卫平. 国外青少年科学推理能力研究综述.《外国中小学教育》，2009年第5期

[2]郭玉英，姚建欣等. 基于學生核心素养的物理学科能力研究. 北京师范大学出版社，2017.9

[3]严文法，胡卫平. 国外青少年科学推理能力研究综述.《外国中小学教育》，2009年第5期

[4]郭玉英，魏昕，仲扣庄等. 高师物理专业本科生科学推理能力研究[J]. 物理教师，2011（1）：1-6.