問題學習對物理學習影響思索

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“基于問題的學習”(problem－basedlearning，PBL)是指以問題為中心，將學生置于復雜的、結構不良的、現實世界的問題情境中，讓學生主動探究問題的解決方案，學習問題中所隱含的科學知識，籍此過程發展高層次的思維技能、培養學生解決問題的能力、自主學習能力與合作能力的教學方法［1］。“基于問題的學習”和新課程倡導的學習方式具有高度的適切性，因此把其引入物理教學對物理課程的有效實施具有重要意義。那么，把“基于問題的學習”引入物理教學會對物理教學產生什么影響呢?對此，筆者在西安市某高中做了為期三個月的教學實踐探索，并對實踐效果依據課程三維目標從多個方面進行了分析。

一、“基于問題的學習”教學實踐過程

教學實踐在陜西省西安市某中學高二年級進行，其中高二三班(49人)為實驗班，高二四班(44人)為對照班。這兩個班的學生學習水平相當，實驗前兩個班考試成績不存在顯著性差異，在高二年級處于中等水平。教學實踐從2011年4月開始，2011年7月初結束，歷時三個月。教學內容是人教版高中物理課標教材選修3－4和選修3－5。在教學過程中，實驗班選擇合適內容采用“基于問題的學習”進行教學:教師選擇合適的內容設計問題和情景，引導學生以當事人的身份分析、解決問題，將學習成果以多種形式展現出來［2］。對照班仍采用傳統的授課方式。教學實踐前對兩班學生依據“知識與技能”、“過程與方法”和“情感態度與價值觀”三個維度從“自我評價能力”、“預習方法”、“獨立性”等多個觀測點［3］進行前測。教學實踐后進行后測，后測的方式與前測相同。教學實踐流程如下圖［4］。前測和后測的內容包括學習方式、態度、興趣及知識掌握情況等。學習方式、態度和興趣采用問卷進行測量，問卷涉及19個觀測點［5］，將學生各觀測點的達標情況由優到劣劃分為A、B、C、D四個等級，其中A表示優(強)，B表示良(較強)，C表示中(弱)，D表示很差(很弱)。為了使測量結果量化，給各選項賦予不同分值，A、B、C、D由高到低依次賦值為4分、3分、2分、1分［6］。知識掌握情況采用筆試進行測量，其范圍為前一階段所學物理知識內容。

二、前測與后測數據分析

(一)前測數據分析

1．總體平均分及三維目標所得的平均分分析。前測采用調查問卷和筆試兩種方式進行，對照班與實驗班的總分及三維目標所得的平均分如圖2所示。從圖2看，對照班和實驗班的總分和三維目標所得的平均分相近，說明二者三維目標的達成情況沒有明顯差異，且二者的整體水平基本相同。

2．三維目標的觀測點得分分析。在前測中，針對三維目標筆者從19個觀測點進行測評，對照班與實驗班前測的各個觀測點的平均分如圖3所示。從圖3可見，兩個班的物理學習水平基本相當，其中對照班學生在“學習信心”、“物理學習功利程度”、“合作意識”和“關心他人”4個觀測點的平均分與實驗班相同，在“思維靈活性”、“探究能力”、“預習方法”、“課堂參與程度”、“學習動機”和“物理學習功利程度”6個觀測點的平均分高于實驗班，其余9個觀測點的平均分實驗班高于對照班。由此可知，整體上對照班和實驗班的三維目標的達成情況相同，但兩班在各觀測點的表現不盡相同，且實驗班略微優于對照班［7，8］。

3．前測筆試成績分析。筆者針對實驗班和對照班就教學實踐前的知識掌握采用筆試形式進行測量，測量范圍為前一階段所學物理知識內容，兩班試成績的分數段分布如表1所示。由表1可知，對照班在高分段(80－100分)和低分段(20－40分)所占比例均大于實驗班，在中分段(60－80分)和中低分段(40－60分)小于實驗班。以60分為及格線，對照班及格人數所占比例(9%)大于實驗班(8．2%)，不及格人數所占比例(91%)小于實驗班(91．8%)。說明，整體上知識掌握情況對照班優于實驗班［9］。對照班與實驗班前測筆試成績的平均分及標準差如表2所示。對兩個班筆試前測的平均分的差異采用Z檢驗，其Z值為－0．301，這說明在統計意義上兩個班的平均分差異不顯著，即二者平均分無本質差異［10］。

(二)后測數據分析

1．總體平均分及三維目標所得平均分分析。后測的方式與前測相同，對照班與實驗班后測的總分及三維目標所得的平均分如圖4所示。從圖4可以明顯看出，實驗班的總分和三維目標所得的平均分均高于對照班，其中二者總分的差異最大，其次為“情感態度與價值觀”、“知識與技能”、“過程與方法”所得的平均分。表明二者三維目標的達標情況有明顯差異。

2．三維目標的觀測點得分分析。與前測方式相同，針對三維目標筆者從19個觀測點進行測量，對照班與實驗班的各觀測點的平均分如圖5所示。從圖5可見，教學實踐后，實驗班三維目標19個觀測點的平均分全部高于對照班，其中“自我評價能力”、“物理學習功利程度”、“獨立性”和“關心他人”4個觀測點平均分的差異較小，其余15個觀測點平均分的差異較大。由此可知，整體上實驗班三維目標的達成情況優于對照班，且在各觀測點實驗班均優于對照班。

3．后測筆試成績分析。筆者針對對照班和實驗班就實驗后的知識掌握情況采用筆試形式進行測評，其范圍為教學實踐期間所學物理知識內容，將兩班后測筆試成績的分數段分布如表3所示。由表3可以發現，經過三個月的教學實踐，實驗班在高分段(80－100分)所占比例與對照班相近，中低分段(40－60分)與低分段(20－40分)所占比例均小于對照班，而在中分段(60－80分)所占比例遠大于對照班。對照班與實驗班后測筆試成績的平均分及標準差如表4所示。對兩個班筆試后測平均分進行Z檢驗，所得Z值為3．23，這表明在統計意義上二者平均分差異極其顯著，說明實施“基于問題的學習”的教學，實驗班的知識掌握情況明顯優于對照班。

(三)對照班前測與后測數據分析

1．總體平均分及三維目標所得平均分分析。針對對照班教學實踐前后三維目標達成狀況的變化，筆者對該班前后測的總分及三維目標的平均分的差異進行T檢驗，前后測的平均分及相伴概率如表5所示。由表5可以看出，除“過程與方法”維度，總體平均分、“情感態度與價值觀”維度和“知識與技能”維度的相伴概率均遠遠大于0．05，表明對照班前后測的平均分無顯著差異。

2．三維目標的觀測點得分分析。筆者從19個觀測點進行測評，對照班前后測的各觀測點所得的平均分如圖6所示。

三、“基于問題的學習”教學效果分析

三個月的“基于問題的學習”教學實踐取得了明顯的教學效果，與對照班相比，實驗班不僅知識掌握水平明顯提高，而且學生對物理學習的情感、科學探究能力及合作意識得到很好的發展。

(一)“基于問題的學習”增強了學生的物理學習情感

經過3個月的教學實踐，實驗班采用“基于問題的學習”實施教學，學生對物理學習從心態上發生了明顯的變化，學生普遍認為物理學習負擔減小、上課心情比較輕松、對課外物理知識好奇心和求知欲增加、對當前的學習現狀滿意度提高，相關觀測點前后測的數據充分說明了這一點。由圖6和圖7可以看出，在針對“物理學習負擔”、“上課時的心情”、“學生對自己當前物理學習現狀滿意程度”、“學習信心”、“物理學習態度”和“物理求知欲”等6個觀測點的測評中，實驗班后測的平均分均高于對照班后測的平均分，且實驗班前后測的平均分的提高幅度大于對照班。實驗班采用“基于問題的學習”實施教學增強了學生物理學習的情感，其可能原因是這種方式使課堂氣氛變得輕松，教師由知識的傳授者轉變為學生學習的引導者，學生自主性得到了充分發揮，這樣就減輕了學生上課壓力。同時，知識與問題相結合，問題與現實生活相聯系的模式，激發了學生對物理知識的好奇心和求知欲。伴隨著學生對問題的解決，他們的自信心也不斷增長，對物理學習現狀的滿意度逐漸提高。

(二)“基于問題的學習”提高了學生的科學探究能力

經過3個月的教學實踐，實驗班學生的問題意識和探究能力顯著提高，面對問題，實驗班學生反應迅速、思維活躍，具有強烈的探究欲望，能積極地展開探究活動，對探究活動進行自我評價。由圖6和圖7可見，在針對“思維靈活性”、“探究能力”、“自我評價能力”和“問題意識”等4個觀測點的測評中，實驗班后測的平均分均高于對照班后測的平均分，除“自我評價能力”外，其余3個觀測點實驗班前后測的平均分的提高幅度均大于對照班。采用“基于問題的學習”提高了學生的科學探究能力，這與該教學中學生面對需要解決的真實的開放性的問題密切相關。要解決面對的問題，學生必須認真思考，主動收集并分析相關資料，設計問題的解決方案并付諸行動。在此過程中，學生要經歷“了解問題—明確問題陳述—收集和共享資源—解決問題—評估”等不同階段，不斷探究，尋求解決問題的方法，評價解決問題的方案及效果。學生通過不斷地進行探究活動，其探究能力必然會得到鍛煉和提高。由圖12可知，“思維靈活性”觀測點教學實踐后，實驗班B項和C項選擇比率大幅度減小，而A項和D項選擇比率增加。這可能是由于實施“基于問題的學習”的教學后，學生的思維靈活性受到了影響。處于B項水平的學生多數基礎較好，經過“基于問題的學習”的訓練，增強了其思維的靈性。而處于C項水平的學生一部分缺乏學習興趣，另一部分基礎薄弱。對于缺乏興趣的學生，“基于問題的學習”通過使枯燥的物理知識生活化來鼓勵學生探究發現，提高了學生的學習熱情。此類學生經過訓練，思維更加靈活。而基礎薄弱的學生，開展“基于問題的學習”在一定程度上增加了他們的學習負擔，導致其物理學習更無頭緒，思維混亂。

(三)“基于問題的學習”增強了學生的合作意識

教學實踐后，與對照班相比，實驗班學生在團隊協作方面表現突出，相關觀測點前后測的數據也證明了這一點。由圖6和圖7中“合作意識”、“獨立性”和“關心他人”3個觀測點的測評結果不難發現，實驗班后測的平均分均高于對照班后測的平均分，且實驗班前后測平均分的提高幅度大于對照班。產生這個效果的可能原因，是由于這種教學方式要求學生在學習過程中與他人分工協作，共同解決問題。在“基于問題的學習”教學中，面對要完全解決的真實的問題，團隊成員必須明確分工且相互協作。一方面，團隊中的每一位成員必須明確自己擔當的責任并獨立完成任務。另一方面，為了共同的目標，成員之間必須相互合作。要有效合作，每位成員還必須體會他人的情感變化。可見，這樣的學習過程必然會促使學生合作意識的增強。

(四)“基于問題的學習”提高了學生的知識掌握水平

3個月的教學實踐表明，與對照班相比，實驗班學生知識掌握水平明顯提高，筆試成績就反映了這一點。由表6和表8可見，與對照班相比，實驗班的學業成績明顯提高，中分段學生的學業成績提高尤為明顯。這一現象的產生與實驗班學生學習的主動性和自學能力的提高密切相關。由圖6和圖7可以看出，在“預習情況”和“預習方法”觀測點的測評中，實驗班后測的平均分高于對照班后測的平均分，且實驗班前后測的平均分的提高幅度大于對照班。“預習情況”在一定程度上反映了學生學習的自覺性和主動性，“預習方法”在一定程度上反映了學生的自學能力。在“基于問題的學習”教學中，為了了解將要解決的問題、明確問題涉及的知識內容，學生必須進行課本內容的預習。與此同時，每個學生還必須針對問題大量收集相關資料，并對資料進行整理和分析，從中選出對問題解決有利的資料。經歷這樣的學習活動，學生必然能夠逐步養成預習的習慣，學習并掌握預習的方法。這樣會不斷提高自學能力，使學生充分理解物理知識的本質，從而提高其知識掌握水平。

本文研究了“基于問題的學習”對物理學習的影響，教學實踐表明，將“基于問題的學習”引入物理教學不但是可行的，符合新課程改變學生學習方式的理念和要求，而且有利于提高物理教學質量和水平。學生在物理學業成績得到提高的同時，對物理學習的情感、科學探究能力與合作意識也得到了較好的發展。盡管筆者的教學實踐取得了滿意的成績，但由于研究時間較短，局限在一所學校且樣本較小。因此，本研究所得結論是否具有普遍性，能否大面積推廣還有待進一步的深入研究。