物理論文：基于成果導(dǎo)向理念的問題驅(qū)動模式在物理教學(xué)中的應(yīng)用

物理論文：基于成果導(dǎo)向理念的問題驅(qū)動模式在物理教學(xué)中的應(yīng)用頒布《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》，自此標志著新一輪課程改革的正式開始。其中在課程實施方面，強調(diào)變“要學(xué)生學(xué)”為“學(xué)生要學(xué)”，要激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手、學(xué)會合作[1]。在此基礎(chǔ)上本文提出將成果導(dǎo)向理念（簡稱OBE理念——Outcome-BasedEducation）和問題驅(qū)動模式即基于問題的教學(xué)方法（Problem-BasedLearning，PBL）[2]相結(jié)合的教學(xué)形式以達到提高學(xué)生課堂參與度、增加教學(xué)設(shè)計感的目的。其中PBL模式是基于問題的學(xué)習(xí)，OBE理念關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)后能夠獲得什么。我國對于這兩個概念的應(yīng)用尚且停留在各自興起的醫(yī)學(xué)和工程教育領(lǐng)域，在其他教育領(lǐng)域的應(yīng)用少之又少，在中學(xué)物理教學(xué)上的應(yīng)用更是鳳毛麟角。本文將使用基于OBE理念的PBL模式（以下簡稱OP模式）以牛頓第一運動定律為例對其中學(xué)物理教學(xué)中的具體應(yīng)用做出示范性教學(xué)設(shè)計，以解決教師對于新興物理教學(xué)理念不知如何應(yīng)用的問題，為廣大教師進行教學(xué)設(shè)計提供借鑒。1如何將OBE理念與PBL模式進行結(jié)合PBL模式是基于問題讓學(xué)生在一個個問題的引導(dǎo)下對所學(xué)內(nèi)容進行思考，注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力。OBE理念是一種以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果（Learningoutcomes）為導(dǎo)向的教育理念，認為教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施的目標是學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果[3]。二者的結(jié)合即為基于OBE理念的PBL模式，以下簡稱為OP模式。OP模式正是結(jié)合了這兩個概念的相通之處，以獨特的形式將教學(xué)設(shè)計剝離刻板的框架。其內(nèi)涵為將教師的教學(xué)目標轉(zhuǎn)換為學(xué)生的成果目標，將教師的教學(xué)過程轉(zhuǎn)換為學(xué)生的問題驅(qū)動過程，以此達到提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力。這種模式在通俗意義上可以理解為以成果目標搭建整體課程的框架或骨骼，以學(xué)生在完成任務(wù)的過程中產(chǎn)生問題和解決問題為整體課程的實體或血肉。本文將采用OP模式對牛頓第一定律內(nèi)容進行示范性教學(xué)設(shè)計，這里將成果目標以任務(wù)節(jié)點的形式表現(xiàn)出來，在每個關(guān)鍵內(nèi)容處設(shè)置相應(yīng)任務(wù)點，每兩個節(jié)點之間稱為問題驅(qū)動過程，學(xué)生在獲得每一節(jié)點的內(nèi)容后會獲得“任務(wù)描述”，想要順利完成任務(wù)就要從“故事線”中不斷發(fā)現(xiàn)問題并進行探索。圖1為OP模式設(shè)計思路流程圖。2OP模式的設(shè)計思想2.1“暗藏玄機”的故事渲染在往常的教學(xué)設(shè)計中有許多的導(dǎo)入方式，其特點往往是簡短且目的明確。而OP模式的設(shè)計特點是輕量級的渲染。文字是這種渲染所必須的工具?！爸v授法”經(jīng)常被抨擊為“填鴨式”的教學(xué)方法，實際上文字與講述的力量不可以對其妄加貶低，而多媒體的作用也不僅是“提詞器”或“板書的替代品”那么膚淺。倘若在課程的開始配以優(yōu)雅的音樂和具有代入感的文字進行導(dǎo)入，讓學(xué)生首先進入“去目的性”的情境中，這將為以后的任務(wù)頒布和問題提出做潛移默化的鋪墊。以對牛頓第一定律的設(shè)計為例，在開頭以帶有神秘色彩的異域音樂為背景，老師娓娓道來：“在素雅的建筑之間，穿流著來往的人群——他們赤裸著胳膊，穿著一襲白色長褂，與周圍的建筑一樣透露著簡約神秘，這里是同樣充滿著神話色彩的古希臘?！睂W(xué)生以第一人稱的身份進入到這個場景中，擔(dān)任著必不可少的角色，以已有的科學(xué)知識為基礎(chǔ)，做整個故事進程的推動者。接下來直接引入第一個知識點——亞里士多德觀點，進行故事渲染：大街上，不同階級的人群都在忙碌著各自的營生。有的在拖拽著一箱箱貨物，為了生計只能選擇這些枯燥的體力活，他們默念著“唉，拉一下動一下，拖多遠就走多遠，要是它能自己動就好了”；而有的人驅(qū)使著馬車疾馳于道路中央，他們有著一技之長，但心想：若是有很多馬并駕齊驅(qū)就跑得更快了，今天又能掙更多的錢了。這看似再平常不過的語言描述，實際上就是學(xué)生探索學(xué)習(xí)這一知識點的前提；看似再順暢不過的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，實際上已經(jīng)引導(dǎo)學(xué)生進入到了課程的正文部分。這便是OP模式中暗藏玄機的故事渲染，而這里的玄機，于學(xué)生而言是線索，于教師而言是一語雙關(guān)。2.2“反向設(shè)計”的任務(wù)頒發(fā)所謂反向設(shè)計，是指課程設(shè)計從頂峰成果（培養(yǎng)目標）反向設(shè)計以確定所有邁向頂峰成果的教學(xué)的適切性。教學(xué)的出發(fā)點不是教師想要教什么，而是要達成頂峰成果需要什么[4]。這也是OBE理念的其中一個顯著特點，那么在OP模式中，這種反向設(shè)計的體現(xiàn)就是“任務(wù)”。傳統(tǒng)課程設(shè)計中通常也會將這種理念融合進去，在課程開始之前，為學(xué)生展示本節(jié)學(xué)習(xí)目標。然而，試圖回想自己的學(xué)生時期，幾乎沒有學(xué)生會對這一環(huán)節(jié)保有印象，很多教師也明白這里的目標展示也是形同虛設(shè)。那么在OP模式中，“任務(wù)”就成為了學(xué)生在每個知識點的學(xué)習(xí)過程中不得不注意的一種“學(xué)習(xí)目標”。從故事渲染到任務(wù)頒布同樣也是學(xué)生可以接受的平滑過渡。同樣以知識點一的設(shè)計為例，經(jīng)過故事情節(jié)的描述后，接下來頒布任務(wù)：通過故事描述，試圖理解亞里士多德對于力與運動關(guān)系的想法。以此任務(wù)作為OBE理念中反向設(shè)計的核心，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，自主探索。同理在其他節(jié)點處也可以插入難度適中的任務(wù)。2.3“按圖索驥”的線索引導(dǎo)傳統(tǒng)教學(xué)往往會經(jīng)歷“情景化—去情景化—再情景化”的過程，因此經(jīng)過導(dǎo)入環(huán)節(jié)的情景化后，教師進行新課內(nèi)容講授時往往拋開前面所塑造的情景，進入到“去情景化”的環(huán)節(jié)，而在OP模式中，情景的演繹才剛剛開始——學(xué)生帶入角色后即正式進入了這種模式，接下來只需要學(xué)生根據(jù)已經(jīng)提供的信息按圖索驥。以前文第一個知識點——亞里士多德的觀點為例，這段描述中提供了兩個線索讓學(xué)生思考，其中線索一“拉一下動一下，拖多遠就走多遠”，這讓學(xué)生在情境中不禁思考“力與運動到底是什么關(guān)系？”學(xué)生單純根據(jù)線索一的提示通常會得到“有力就有運動”“力作用一下物體就動一下”。而線索二：若是有很多馬并駕齊驅(qū)就跑得更快了。學(xué)生經(jīng)過分析能夠轉(zhuǎn)化得到的結(jié)論是：“力能使物體的速度發(fā)生改變”“力越大，物體的速度越大”，很明顯這樣的結(jié)論并不是我們想要讓學(xué)生獲得的最終結(jié)論，經(jīng)過教師的總結(jié)引導(dǎo)，學(xué)生不難得到“力是物體產(chǎn)生運動的原因”或“力是維持物體運動的原因”這些錯誤結(jié)論，但是學(xué)生恰恰通過這種方式才能夠理解前人是如何初步得到力是產(chǎn)生或維持運動的關(guān)系的結(jié)論的。這一環(huán)節(jié)簡單明了且探究性強地達到了讓學(xué)生設(shè)身處地于當(dāng)時科學(xué)家所處時代的探索過程，將物理的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換成了對線索的深入追究。同時保證了整個教學(xué)過程中增加了連貫性、趣味性、鋪墊性和代入感。圖2為牛頓第一定律任務(wù)節(jié)點圖。2.4“以問代學(xué)”的驅(qū)動過程OP模式中，線索是引導(dǎo)學(xué)生提出問題的前提，任務(wù)是指引學(xué)生方向的前提，最后為的就是“以問代學(xué)”的驅(qū)動過程。在牛頓第一定律的教學(xué)設(shè)計中，我們以略微復(fù)雜的理想斜面實驗講解為例。通常教師會采用多媒體模擬動畫的形式，讓學(xué)生進行觀察，得到結(jié)論。這一過程中留給學(xué)生思考的時間非常有限，更何況提出有價值的問題，并且更多情況下是老師在問，學(xué)生在答。所以在這一知識點的教學(xué)設(shè)計中，應(yīng)該如何體現(xiàn)學(xué)生對于問題的利用，是OP模式的側(cè)重點。我們可以描述這樣一個場景：伽利略將一個長木板中間刻一條直而光滑的槽，槽內(nèi)用羊皮紙貼襯。再準備一個硬的、光滑而且非常圓的黃銅球，將木板的一端抬起，使之傾斜，然后使黃銅球沿整個長槽滾下，同時測出滾下的時間。接下來由學(xué)生根據(jù)描述及圖片分組討論，提出疑問點。學(xué)生一般能夠提出的問題有“為什么在木槽內(nèi)鋪羊皮紙？”“在沒有精密儀器的時代如何測定時間？”“這些操作的目的是什么？”等?？偟膩碚f，學(xué)生圍繞著任務(wù)會提出這樣幾種問題：實驗器材的作用；操作的目的；達到目的的途徑。這一設(shè)計中并沒有直接展示理想實驗，而是首先展示真實的故事場景。實際上伽利略在做實驗的時候并沒有先進的儀器設(shè)備，他的每個細節(jié)都是可以深究的“好問題”。場景的構(gòu)建過程實際上也是線索的提供過程，由此學(xué)生產(chǎn)生問題，提出疑問，教師在解答疑問的過程中進一步將理想化情境構(gòu)建出來，從而幫助學(xué)生理解知識點。2.5“環(huán)環(huán)相扣”的解答過程延續(xù)上一個部分的內(nèi)容，在學(xué)生提出問題以后教師又如何進行解答。這里需要用到的是教師廣而深的知識儲備和課前準備。以理想斜面實驗這一知識點為例，這里用到的是模擬伽利略在做實驗的圖片，為了總結(jié)與解答學(xué)生提出的問題，將分為三個情景進行討論。情景一——小球滾向向下的斜面，后接平面。學(xué)生思考：木槽內(nèi)羊皮紙的作用？速度快慢是如何觀察到的？下落為什么越來越快？到平面后為什么越來越慢？教師解答：解釋實驗裝置——伽利略判斷速度快慢使用的是時間的長短，用到的儀器類似于我國古代的水鐘；木槽內(nèi)的羊皮紙是為了減小摩擦力。解釋現(xiàn)象原因——小球由于受到重力的作用下落速度越來越快；小球由于受到阻力的作用所以速度減緩。同時繼續(xù)拋出假設(shè)問題——若阻力減小會對小球哪些運動過程產(chǎn)生影響？引導(dǎo)學(xué)生深入思考小球的運動過程，并且?guī)椭鷮W(xué)生在下一個情景提問時能夠類比提出同樣類型的問題。情景二——小球滾向向下的斜面，后接向上斜面（傾角相同）。學(xué)生思考：圓弧軌道的作用是什么？為什么“略低一些”？如果沒有阻力的作用小球會怎么樣？如果阻力變大又會怎么樣？教師解答：解釋實驗裝置——一小段圓弧軌道是為了讓小球在兩斜面間運動時平滑過渡，減少阻力。解釋現(xiàn)象原因——由于阻力的作用導(dǎo)致小球沒有運動到原來的高度。解釋學(xué)生假設(shè)——阻力消失的情況在日常生活中并不可能達到，因此稱之為理想化實驗條件，但隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，可以在仿真軟件上實現(xiàn)。引出理想化斜面實驗，解答阻力對小球運動的影響。情景三——小球滾向向下斜面，后接向上斜面（可調(diào)整傾角）。學(xué)生首先進行猜想可能會產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象——包括小球速度的變化、滾上最高位置的變化、運動路程的變化。然后通過觀察來描述實驗結(jié)果，并且嘗試自行解答產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。教師解答：教師進行總結(jié)概括，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)情景的討論回答：小球能否滾上同樣的高度？斜面變緩以后會發(fā)生什么？阻力消失以后小球在三種情況下的運動又是怎么樣的？這里教師通過擬人的思路引導(dǎo)學(xué)生將自己當(dāng)作小球進行思考——即小球的目標是回到原來的高度，阻力是唯一影響因素。當(dāng)滾下后進入水平面運動，小球陷入迷茫，回不到原來的高度，因此只能一直運動下去。以上便是在理想斜面實驗中對學(xué)生分情景提出問題的解答方式。3結(jié)語愛因斯坦曾說過：“提出問題往往比解決問題更困難?！背晒麑?dǎo)向理念與問題驅(qū)動模式的側(cè)重點分別在于成果和問題，在二者結(jié)合的OP模式中