物理論文：基于成果導(dǎo)向理念的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)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(wèn)題驅(qū)動(dòng)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(biāo)志著新一輪課程改革的正式開(kāi)始。其中在課程實(shí)施方面，強(qiáng)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(dòng)參與、樂(lè)于探究、勤于動(dòng)手、學(xué)會(huì)合作[1]。在此基礎(chǔ)上本文提出將成果導(dǎo)向理念（簡(jiǎn)稱(chēng)OBE理念——Outcome-BasedEducation）和問(wèn)題驅(qū)動(dòng)模式即基于問(wèn)題的教學(xué)方法（Problem-BasedLearning，PBL）[2]相結(jié)合的教學(xué)形式以達(dá)到提高學(xué)生課堂參與度、增加教學(xué)設(shè)計(jì)感的目的。其中PBL模式是基于問(wèn)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(guó)對(duì)于這兩個(gè)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(jiǎn)稱(chēng)OP模式）以牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律為例對(duì)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(jì)，以解決教師對(duì)于新興物理教學(xué)理念不知如何應(yīng)用的問(wèn)題，為廣大教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)提供借鑒。1如何將OBE理念與PBL模式進(jìn)行結(jié)合PBL模式是基于問(wèn)題讓學(xué)生在一個(gè)個(gè)問(wèn)題的引導(dǎo)下對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行思考，注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)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(rèn)為教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生通過(guò)教育過(guò)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(jiǎn)稱(chēng)為OP模式。OP模式正是結(jié)合了這兩個(gè)概念的相通之處，以獨(dú)特的形式將教學(xué)設(shè)計(jì)剝離刻板的框架。其內(nèi)涵為將教師的教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)換為學(xué)生的成果目標(biāo)，將教師的教學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)換為學(xué)生的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)過(guò)程，以此達(dá)到提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題的能力。這種模式在通俗意義上可以理解為以成果目標(biāo)搭建整體課程的框架或骨骼，以學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中產(chǎn)生問(wèn)題和解決問(wèn)題為整體課程的實(shí)體或血肉。本文將采用OP模式對(duì)牛頓第一定律內(nèi)容進(jìn)行示范性教學(xué)設(shè)計(jì)，這里將成果目標(biāo)以任務(wù)節(jié)點(diǎn)的形式表現(xiàn)出來(lái)，在每個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容處設(shè)置相應(yīng)任務(wù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)之間稱(chēng)為問(wèn)題驅(qū)動(dòng)過(guò)程，學(xué)生在獲得每一節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容后會(huì)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(wèn)題并進(jìn)行探索。圖1為OP模式設(shè)計(jì)思路流程圖。2OP模式的設(shè)計(jì)思想2.1“暗藏玄機(jī)”的故事渲染在往常的教學(xué)設(shè)計(jì)中有許多的導(dǎo)入方式，其特點(diǎn)往往是簡(jiǎn)短且目的明確。而OP模式的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是輕量級(jí)的渲染。文字是這種渲染所必須的工具。“講授法”經(jīng)常被抨擊為“填鴨式”的教學(xué)方法，實(shí)際上文字與講述的力量不可以對(duì)其妄加貶低，而多媒體的作用也不僅是“提詞器”或“板書(shū)的替代品”那么膚淺。倘若在課程的開(kāi)始配以?xún)?yōu)雅的音樂(lè)和具有代入感的文字進(jìn)行導(dǎo)入，讓學(xué)生首先進(jìn)入“去目的性”的情境中，這將為以后的任務(wù)頒布和問(wèn)題提出做潛移默化的鋪墊。以對(duì)牛頓第一定律的設(shè)計(jì)為例，在開(kāi)頭以帶有神秘色彩的異域音樂(lè)為背景，老師娓娓道來(lái)：“在素雅的建筑之間，穿流著來(lái)往的人群——他們赤裸著胳膊，穿著一襲白色長(zhǎng)褂，與周?chē)慕ㄖ粯油嘎吨?jiǎn)約神秘，這里是同樣充滿(mǎn)著神話色彩的古希臘?！睂W(xué)生以第一人稱(chēng)的身份進(jìn)入到這個(gè)場(chǎng)景中，擔(dān)任著必不可少的角色，以已有的科學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，做整個(gè)故事進(jìn)程的推動(dòng)者。接下來(lái)直接引入第一個(gè)知識(shí)點(diǎn)——亞里士多德觀點(diǎn)，進(jìn)行故事渲染：大街上，不同階級(jí)的人群都在忙碌著各自的營(yíng)生。有的在拖拽著一箱箱貨物，為了生計(jì)只能選擇這些枯燥的體力活，他們默念著“唉，拉一下動(dòng)一下，拖多遠(yuǎn)就走多遠(yuǎn)，要是它能自己動(dòng)就好了”；而有的人驅(qū)使著馬車(chē)疾馳于道路中央，他們有著一技之長(zhǎng)，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(qián)了。這看似再平常不過(guò)的語(yǔ)言描述，實(shí)際上就是學(xué)生探索學(xué)習(xí)這一知識(shí)點(diǎn)的前提；看似再順暢不過(guò)的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，實(shí)際上已經(jīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入到了課程的正文部分。這便是OP模式中暗藏玄機(jī)的故事渲染，而這里的玄機(jī)，于學(xué)生而言是線索，于教師而言是一語(yǔ)雙關(guān)。2.2“反向設(shè)計(jì)”的任務(wù)頒發(fā)所謂反向設(shè)計(jì)，是指課程設(shè)計(jì)從頂峰成果（培養(yǎng)目標(biāo)）反向設(shè)計(jì)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(diǎn)不是教師想要教什么，而是要達(dá)成頂峰成果需要什么[4]。這也是OBE理念的其中一個(gè)顯著特點(diǎn)，那么在OP模式中，這種反向設(shè)計(jì)的體現(xiàn)就是“任務(wù)”。傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中通常也會(huì)將這種理念融合進(jìn)去，在課程開(kāi)始之前，為學(xué)生展示本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)。然而，試圖回想自己的學(xué)生時(shí)期，幾乎沒(méi)有學(xué)生會(huì)對(duì)這一環(huán)節(jié)保有印象，很多教師也明白這里的目標(biāo)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(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)過(guò)程中不得不注意的一種“學(xué)習(xí)目標(biāo)”。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(guò)渡。同樣以知識(shí)點(diǎn)一的設(shè)計(jì)為例，經(jīng)過(guò)故事情節(jié)的描述后，接下來(lái)頒布任務(wù)：通過(guò)故事描述，試圖理解亞里士多德對(duì)于力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的想法。以此任務(wù)作為OBE理念中反向設(shè)計(jì)的核心，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，自主探索。同理在其他節(jié)點(diǎn)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(huì)經(jīng)歷“情景化—去情景化—再情景化”的過(guò)程，因此經(jīng)過(guò)導(dǎo)入環(huán)節(jié)的情景化后，教師進(jìn)行新課內(nèi)容講授時(shí)往往拋開(kāi)前面所塑造的情景，進(jìn)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(kāi)始——學(xué)生帶入角色后即正式進(jìn)入了這種模式，接下來(lái)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(gè)知識(shí)點(diǎn)——亞里士多德的觀點(diǎn)為例，這段描述中提供了兩個(gè)線索讓學(xué)生思考，其中線索一“拉一下動(dòng)一下，拖多遠(yuǎn)就走多遠(yuǎn)”，這讓學(xué)生在情境中不禁思考“力與運(yùn)動(dòng)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(huì)得到“有力就有運(yùn)動(dòng)”“力作用一下物體就動(dòng)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(guò)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(guò)教師的總結(jié)引導(dǎo)，學(xué)生不難得到“力是物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原因”或“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”這些錯(cuò)誤結(jié)論，但是學(xué)生恰恰通過(guò)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(yùn)動(dòng)的關(guān)系的結(jié)論的。這一環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單明了且探究性強(qiáng)地達(dá)到了讓學(xué)生設(shè)身處地于當(dāng)時(shí)科學(xué)家所處時(shí)代的探索過(guò)程，將物理的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換成了對(duì)線索的深入追究。同時(shí)保證了整個(gè)教學(xué)過(guò)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(diǎn)圖。2.4“以問(wèn)代學(xué)”的驅(qū)動(dòng)過(guò)程O(píng)P模式中，線索是引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)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(wèn)代學(xué)”的驅(qū)動(dòng)過(guò)程。在牛頓第一定律的教學(xué)設(shè)計(jì)中，我們以略微復(fù)雜的理想斜面實(shí)驗(yàn)講解為例。通常教師會(huì)采用多媒體模擬動(dòng)畫(huà)的形式，讓學(xué)生進(jìn)行觀察，得到結(jié)論。這一過(guò)程中留給學(xué)生思考的時(shí)間非常有限，更何況提出有價(jià)值的問(wèn)題，并且更多情況下是老師在問(wèn)，學(xué)生在答。所以在這一知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該如何體現(xiàn)學(xué)生對(duì)于問(wèn)題的利用，是OP模式的側(cè)重點(diǎn)。我們可以描述這樣一個(gè)場(chǎng)景：伽利略將一個(gè)長(zhǎng)木板中間刻一條直而光滑的槽，槽內(nèi)用羊皮紙貼襯。再準(zhǔn)備一個(gè)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(gè)長(zhǎng)槽滾下，同時(shí)測(cè)出滾下的時(shí)間。接下來(lái)由學(xué)生根據(jù)描述及圖片分組討論，提出疑問(wèn)點(diǎn)。學(xué)生一般能夠提出的問(wèn)題有“為什么在木槽內(nèi)鋪羊皮紙？”“在沒(méi)有精密儀器的時(shí)代如何測(cè)定時(shí)間？”“這些操作的目的是什么？”等。總的來(lái)說(shuō)，學(xué)生圍繞著任務(wù)會(huì)提出這樣幾種問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)器材的作用；操作的目的；達(dá)到目的的途徑。這一設(shè)計(jì)中并沒(méi)有直接展示理想實(shí)驗(yàn)，而是首先展示真實(shí)的故事場(chǎng)景。實(shí)際上伽利略在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候并沒(méi)有先進(jìn)的儀器設(shè)備，他的每個(gè)細(xì)節(jié)都是可以深究的“好問(wèn)題”。場(chǎng)景的構(gòu)建過(guò)程實(shí)際上也是線索的提供過(guò)程，由此學(xué)生產(chǎn)生問(wèn)題，提出疑問(wèn)，教師在解答疑問(wèn)的過(guò)程中進(jìn)一步將理想化情境構(gòu)建出來(lái)，從而幫助學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)。2.5“環(huán)環(huán)相扣”的解答過(guò)程延續(xù)上一個(gè)部分的內(nèi)容，在學(xué)生提出問(wèn)題以后教師又如何進(jìn)行解答。這里需要用到的是教師廣而深的知識(shí)儲(chǔ)備和課前準(zhǔn)備。以理想斜面實(shí)驗(yàn)這一知識(shí)點(diǎn)為例，這里用到的是模擬伽利略在做實(shí)驗(yàn)的圖片，為了總結(jié)與解答學(xué)生提出的問(wèn)題，將分為三個(gè)情景進(jìn)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(lái)越快？到平面后為什么越來(lái)越慢？教師解答：解釋實(shí)驗(yàn)裝置——伽利略判斷速度快慢使用的是時(shí)間的長(zhǎng)短，用到的儀器類(lèi)似于我國(guó)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(lái)越快；小球由于受到阻力的作用所以速度減緩。同時(shí)繼續(xù)拋出假設(shè)問(wèn)題——若阻力減小會(huì)對(duì)小球哪些運(yùn)動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生影響？引導(dǎo)學(xué)生深入思考小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并且?guī)椭鷮W(xué)生在下一個(gè)情景提問(wèn)時(shí)能夠類(lèi)比提出同樣類(lèi)型的問(wèn)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(méi)有阻力的作用小球會(huì)怎么樣？如果阻力變大又會(huì)怎么樣？教師解答：解釋實(shí)驗(yàn)裝置——一小段圓弧軌道是為了讓小球在兩斜面間運(yùn)動(dòng)時(shí)平滑過(guò)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(méi)有運(yùn)動(dòng)到原來(lái)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(dá)到，因此稱(chēng)之為理想化實(shí)驗(yàn)條件，但隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，可以在仿真軟件上實(shí)現(xiàn)。引出理想化斜面實(shí)驗(yàn)，解答阻力對(duì)小球運(yùn)動(dòng)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(jìn)行猜想可能會(huì)產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象——包括小球速度的變化、滾上最高位置的變化、運(yùn)動(dòng)路程的變化。然后通過(guò)觀察來(lái)描述實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(huì)發(fā)生什么？阻力消失以后小球在三種情況下的運(yùn)動(dòng)又是怎么樣的？這里教師通過(guò)擬人的思路引導(dǎo)學(xué)生將自己當(dāng)作小球進(jìn)行思考——即小球的目標(biāo)是回到原來(lái)的高度，阻力是唯一影響因素。當(dāng)滾下后進(jìn)入水平面運(yùn)動(dòng)，小球陷入迷茫，回不到原來(lái)的高度，因此只能一直運(yùn)動(dòng)下去。以上便是在理想斜面實(shí)驗(yàn)中對(duì)學(xué)生分情景提出問(wèn)題的解答方式。3結(jié)語(yǔ)愛(ài)因斯坦曾說(shuō)過(guò)：“提出問(wèn)題往往比解決問(wèn)題更困難?！背晒麑?dǎo)向理念與問(wèn)題驅(qū)動(dòng)模式的側(cè)重點(diǎn)分別在于成果和問(wèn)題，在二者結(jié)合的OP模式中