问题学习对物理学习影响思索

“基于问题的学习”(problem－basedlearning，PBL)是指以问题为中心，将学生置于复杂的、结构不良的、现实世界的问题情境中，让学生主动探究问题的解决方案，学习问题中所隐含的科学知识，籍此过程发展高层次的思维技能、培养学生解决问题的能力、自主学习能力与合作能力的教学方法［1］。“基于问题的学习”和新课程倡导的学习方式具有高度的适切性，因此把其引入物理教学对物理课程的有效实施具有重要意义。那么，把“基于问题的学习”引入物理教学会对物理教学产生什么影响呢?对此，笔者在西安市某高中做了为期三个月的教学实践探索，并对实践效果依据课程三维目标从多个方面进行了分析。

一、“基于问题的学习”教学实践过程

教学实践在陕西省西安市某中学高二年级进行，其中高二三班(49人)为实验班，高二四班(44人)为对照班。这两个班的学生学习水平相当，实验前两个班考试成绩不存在显著性差异，在高二年级处于中等水平。教学实践从2011年4月开始，2011年7月初结束，历时三个月。教学内容是人教版高中物理课标教材选修3－4和选修3－5。在教学过程中，实验班选择合适内容采用“基于问题的学习”进行教学:教师选择合适的内容设计问题和情景，引导学生以当事人的身份分析、解决问题，将学习成果以多种形式展现出来［2］。对照班仍采用传统的授课方式。教学实践前对两班学生依据“知识与技能”、“过程与方法”和“情感态度与价值观”三个维度从“自我评价能力”、“预习方法”、“独立性”等多个观测点［3］进行前测。教学实践后进行后测，后测的方式与前测相同。教学实践流程如下图［4］。前测和后测的内容包括学习方式、态度、兴趣及知识掌握情况等。学习方式、态度和兴趣采用问卷进行测量，问卷涉及19个观测点［5］，将学生各观测点的达标情况由优到劣划分为A、B、C、D四个等级，其中A表示优(强)，B表示良(较强)，C表示中(弱)，D表示很差(很弱)。为了使测量结果量化，给各选项赋予不同分值，A、B、C、D由高到低依次赋值为4分、3分、2分、1分［6］。知识掌握情况采用笔试进行测量，其范围为前一阶段所学物理知识内容。

二、前测与后测数据分析

(一)前测数据分析

1．总体平均分及三维目标所得的平均分分析。前测采用调查问卷和笔试两种方式进行，对照班与实验班的总分及三维目标所得的平均分如图2所示。从图2看，对照班和实验班的总分和三维目标所得的平均分相近，说明二者三维目标的达成情况没有明显差异，且二者的整体水平基本相同。

2．三维目标的观测点得分分析。在前测中，针对三维目标笔者从19个观测点进行测评，对照班与实验班前测的各个观测点的平均分如图3所示。从图3可见，两个班的物理学习水平基本相当，其中对照班学生在“学习信心”、“物理学习功利程度”、“合作意识”和“关心他人”4个观测点的平均分与实验班相同，在“思维灵活性”、“探究能力”、“预习方法”、“课堂参与程度”、“学习动机”和“物理学习功利程度”6个观测点的平均分高于实验班，其余9个观测点的平均分实验班高于对照班。由此可知，整体上对照班和实验班的三维目标的达成情况相同，但两班在各观测点的表现不尽相同，且实验班略微优于对照班［7，8］。

3．前测笔试成绩分析。笔者针对实验班和对照班就教学实践前的知识掌握采用笔试形式进行测量，测量范围为前一阶段所学物理知识内容，两班试成绩的分数段分布如表1所示。由表1可知，对照班在高分段(80－100分)和低分段(20－40分)所占比例均大于实验班，在中分段(60－80分)和中低分段(40－60分)小于实验班。以60分为及格线，对照班及格人数所占比例(9%)大于实验班(8．2%)，不及格人数所占比例(91%)小于实验班(91．8%)。说明，整体上知识掌握情况对照班优于实验班［9］。对照班与实验班前测笔试成绩的平均分及标准差如表2所示。对两个班笔试前测的平均分的差异采用Z检验，其Z值为－0．301，这说明在统计意义上两个班的平均分差异不显著，即二者平均分无本质差异［10］。

(二)后测数据分析

1．总体平均分及三维目标所得平均分分析。后测的方式与前测相同，对照班与实验班后测的总分及三维目标所得的平均分如图4所示。从图4可以明显看出，实验班的总分和三维目标所得的平均分均高于对照班，其中二者总分的差异最大，其次为“情感态度与价值观”、“知识与技能”、“过程与方法”所得的平均分。表明二者三维目标的达标情况有明显差异。

2．三维目标的观测点得分分析。与前测方式相同，针对三维目标笔者从19个观测点进行测量，对照班与实验班的各观测点的平均分如图5所示。从图5可见，教学实践后，实验班三维目标19个观测点的平均分全部高于对照班，其中“自我评价能力”、“物理学习功利程度”、“独立性”和“关心他人”4个观测点平均分的差异较小，其余15个观测点平均分的差异较大。由此可知，整体上实验班三维目标的达成情况优于对照班，且在各观测点实验班均优于对照班。

3．后测笔试成绩分析。笔者针对对照班和实验班就实验后的知识掌握情况采用笔试形式进行测评，其范围为教学实践期间所学物理知识内容，将两班后测笔试成绩的分数段分布如表3所示。由表3可以发现，经过三个月的教学实践，实验班在高分段(80－100分)所占比例与对照班相近，中低分段(40－60分)与低分段(20－40分)所占比例均小于对照班，而在中分段(60－80分)所占比例远大于对照班。对照班与实验班后测笔试成绩的平均分及标准差如表4所示。对两个班笔试后测平均分进行Z检验，所得Z值为3．23，这表明在统计意义上二者平均分差异极其显著，说明实施“基于问题的学习”的教学，实验班的知识掌握情况明显优于对照班。

(三)对照班前测与后测数据分析

1．总体平均分及三维目标所得平均分分析。针对对照班教学实践前后三维目标达成状况的变化，笔者对该班前后测的总分及三维目标的平均分的差异进行T检验，前后测的平均分及相伴概率如表5所示。由表5可以看出，除“过程与方法”维度，总体平均分、“情感态度与价值观”维度和“知识与技能”维度的相伴概率均远远大于0．05，表明对照班前后测的平均分无显著差异。

2．三维目标的观测点得分分析。笔者从19个观测点进行测评，对照班前后测的各观测点所得的平均分如图6所示。

三、“基于问题的学习”教学效果分析

三个月的“基于问题的学习”教学实践取得了明显的教学效果，与对照班相比，实验班不仅知识掌握水平明显提高，而且学生对物理学习的情感、科学探究能力及合作意识得到很好的发展。

(一)“基于问题的学习”增强了学生的物理学习情感

经过3个月的教学实践，实验班采用“基于问题的学习”实施教学，学生对物理学习从心态上发生了明显的变化，学生普遍认为物理学习负担减小、上课心情比较轻松、对课外物理知识好奇心和求知欲增加、对当前的学习现状满意度提高，相关观测点前后测的数据充分说明了这一点。由图6和图7可以看出，在针对“物理学习负担”、“上课时的心情”、“学生对自己当前物理学习现状满意程度”、“学习信心”、“物理学习态度”和“物理求知欲”等6个观测点的测评中，实验班后测的平均分均高于对照班后测的平均分，且实验班前后测的平均分的提高幅度大于对照班。实验班采用“基于问题的学习”实施教学增强了学生物理学习的情感，其可能原因是这种方式使课堂气氛变得轻松，教师由知识的传授者转变为学生学习的引导者，学生自主性得到了充分发挥，这样就减轻了学生上课压力。同时，知识与问题相结合，问题与现实生活相联系的模式，激发了学生对物理知识的好奇心和求知欲。伴随着学生对问题的解决，他们的自信心也不断增长，对物理学习现状的满意度逐渐提高。

(二)“基于问题的学习”提高了学生的科学探究能力

经过3个月的教学实践，实验班学生的问题意识和探究能力显著提高，面对问题，实验班学生反应迅速、思维活跃，具有强烈的探究欲望，能积极地展开探究活动，对探究活动进行自我评价。由图6和图7可见，在针对“思维灵活性”、“探究能力”、“自我评价能力”和“问题意识”等4个观测点的测评中，实验班后测的平均分均高于对照班后测的平均分，除“自我评价能力”外，其余3个观测点实验班前后测的平均分的提高幅度均大于对照班。采用“基于问题的学习”提高了学生的科学探究能力，这与该教学中学生面对需要解决的真实的开放性的问题密切相关。要解决面对的问题，学生必须认真思考，主动收集并分析相关资料，设计问题的解决方案并付诸行动。在此过程中，学生要经历“了解问题—明确问题陈述—收集和共享资源—解决问题—评估”等不同阶段，不断探究，寻求解决问题的方法，评价解决问题的方案及效果。学生通过不断地进行探究活动，其探究能力必然会得到锻炼和提高。由图12可知，“思维灵活性”观测点教学实践后，实验班B项和C项选择比率大幅度减小，而A项和D项选择比率增加。这可能是由于实施“基于问题的学习”的教学后，学生的思维灵活性受到了影响。处于B项水平的学生多数基础较好，经过“基于问题的学习”的训练，增强了其思维的灵性。而处于C项水平的学生一部分缺乏学习兴趣，另一部分基础薄弱。对于缺乏兴趣的学生，“基于问题的学习”通过使枯燥的物理知识生活化来鼓励学生探究发现，提高了学生的学习热情。此类学生经过训练，思维更加灵活。而基础薄弱的学生，开展“基于问题的学习”在一定程度上增加了他们的学习负担，导致其物理学习更无头绪，思维混乱。

(三)“基于问题的学习”增强了学生的合作意识

教学实践后，与对照班相比，实验班学生在团队协作方面表现突出，相关观测点前后测的数据也证明了这一点。由图6和图7中“合作意识”、“独立性”和“关心他人”3个观测点的测评结果不难发现，实验班后测的平均分均高于对照班后测的平均分，且实验班前后测平均分的提高幅度大于对照班。产生这个效果的可能原因，是由于这种教学方式要求学生在学习过程中与他人分工协作，共同解决问题。在“基于问题的学习”教学中，面对要完全解决的真实的问题，团队成员必须明确分工且相互协作。一方面，团队中的每一位成员必须明确自己担当的责任并独立完成任务。另一方面，为了共同的目标，成员之间必须相互合作。要有效合作，每位成员还必须体会他人的情感变化。可见，这样的学习过程必然会促使学生合作意识的增强。

(四)“基于问题的学习”提高了学生的知识掌握水平

3个月的教学实践表明，与对照班相比，实验班学生知识掌握水平明显提高，笔试成绩就反映了这一点。由表6和表8可见，与对照班相比，实验班的学业成绩明显提高，中分段学生的学业成绩提高尤为明显。这一现象的产生与实验班学生学习的主动性和自学能力的提高密切相关。由图6和图7可以看出，在“预习情况”和“预习方法”观测点的测评中，实验班后测的平均分高于对照班后测的平均分，且实验班前后测的平均分的提高幅度大于对照班。“预习情况”在一定程度上反映了学生学习的自觉性和主动性，“预习方法”在一定程度上反映了学生的自学能力。在“基于问题的学习”教学中，为了了解将要解决的问题、明确问题涉及的知识内容，学生必须进行课本内容的预习。与此同时，每个学生还必须针对问题大量收集相关资料，并对资料进行整理和分析，从中选出对问题解决有利的资料。经历这样的学习活动，学生必然能够逐步养成预习的习惯，学习并掌握预习的方法。这样会不断提高自学能力，使学生充分理解物理知识的本质，从而提高其知识掌握水平。

本文研究了“基于问题的学习”对物理学习的影响，教学实践表明，将“基于问题的学习”引入物理教学不但是可行的，符合新课程改变学生学习方式的理念和要求，而且有利于提高物理教学质量和水平。学生在物理学业成绩得到提高的同时，对物理学习的情感、科学探究能力与合作意识也得到了较好的发展。尽管笔者的教学实践取得了满意的成绩，但由于研究时间较短，局限在一所学校且样本较小。因此，本研究所得结论是否具有普遍性，能否大面积推广还有待进一步的深入研究。