基于PBL的中学生科学探究能力的培养

蒋沁芸 黄艳红 林秀敏

【摘 要】科学探究是促进学生自由全面发展的途径之一，因此培养学生的科学探究能力能满足当前时代的需要。PBL教学模式从具体问题出发，充分发挥学生主体性，对学生科学探究能力的培养有促进作用。基于PBL培养中学生科学探究能力的教学模式分为创建学习小组、呈现问题情境、学生自主学习、小组交流合作、教师总结、反思评价等六个环节。

【关键词】PBL;科学探究能力;教学模式

科学探究是物理学科核心素养和科学素养的重要内容之一，科学探究能力的培养不仅符合新课改的需要，更是连接学校与社会的桥梁。有研究表明，我国中学生的科学探究能力仍处于中下水平，一般探究过程的能力要素均较低[1]。显然，必须重视对中学生科学探究能力的培养。Problem-Based Learning是一种基于问题开展教学，以小组合作促进教学，关注教学过程中学生能力培养的教学模式。而科学探究能力也是在科学探究过程中培养的，因此基于PBL培养中学生的科学探究能力是可行的。

1   概念

1.1  PBL

PBL（Problem-Based Learning，基于问题的学习），是一种以具体的结构不良性问题为中心，学生通过小组合作，运用已有知识自发解决问题，并从中获取新知识，提高自身能力的教学模式。在这个过程中教师不再作为指导者存在，而仅仅是以“协助者”的身份来帮助学生。与传统教学注重知识的传递不同，PBL更注重学生能力的培养，它强调的是通过这些异构问题，让学生脱离“标准答案”的束缚，充分发挥自我想象力，在解决问题的过程中锻炼其科学严谨的思维能力[2]。

1.2  科学探究能力

科学探究能力是指通过科学探究的过程，学习者形成的一种能够促进探究活动顺利开展的个性心理特征。科学探究能力主要包括提出问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等能力[3]。

2   基于PBL培养中学生科学探究能力

2.1  教学模式设计

结合PBL教学模式，以科学探究七大能力为核心，有针对性地对教学模式进行改进。如从创设的问题情境出发，利用认知冲突，使学生主动提出问题;在对问题进行猜想的过程中强调学生给出猜想依据，获得更科学的猜想，进而提高猜想与假设的能力;将提出问题、猜想假设、制订方案三项放置于学生自主学习阶段，增加学生的参与性，避免出现“一组一人参与”问题;充分利用合作学习的特點，对学生的成果进行组内交流，确定最终方案并实施，最终在班级内进行成果展示，通过这种学生间的交流合作来确保知识的获取;深刻运用多元评价的理念，对整个过程中的学生活动（包括自主学习阶段、交流合作阶段以及反思阶段）进行分析和评价。

因此，把PBL教学模式的理念运用到中学生的科学探究能力培养中，一般将教学活动分成五个环节：创建学习小组、呈现问题情境、学生自主学习、交流合作、教师总结。

2.2  教学模式分析

一是创建学习小组。根据学生的具体情况进行分组，可在课前进行。在分组时可以从学习成绩、性格差异、家庭背景等方面考虑，确保学生能够“取长补短”。因此在实施这种教学模式前，教师需要花费时间对所有学生进行充分的了解。

二是呈现问题情境。问题情境是由教师根据教学内容以及教学目标提前设计好，并在课堂中呈现给学生。在设计问题情境时，首先问题必须来源于生活的真实情境，这样可以激发学生的学习兴趣，增加学生在自主学习环节中的积极性。同时，也要保持问题的结构不良性，让学生从真实的自己出发，真正参与到学习中。

三是学生自主学习。学生根据问题情境提出问题，对该问题进行猜想与假设，并制订一个初步计划以验证自己提出的问题和猜想。在此阶段，学生需要在自主学习报告单上记下相关内容以便分享交流。通过亲自参与，学生可以锻炼提出问题、猜想与假设、制订计划三个方面的能力。因此，教师应尽量不给予提示，让学生自由发挥想象力，从提出问题开始，慢慢学会运用科学探究方法。

四是交流合作。该环节分为小组内交流合作和班级展示两部分。小组内交流合作需要小组成员分享自己在自主学习环节的成果，并得出最终的小组展示方案;再根据制订好的计划进行实验，记录相关现象或数据;最后分析获得的实验现象或数据，论证之前的猜想与假设，并填写小组成果报告单。该部分主要靠学习小组合作完成。而班级展示则是各小组进行成果汇报，汇报的内容包括所有环节中该小组做出的努力，而不是单纯的解决问题的方案，并且其他同学还可以向汇报的同学提问，达到交流的目的。

五是教师总结。教师对学生的成果汇报进行总结，确保完成教学目标。总结的内容应包括各学习小组在此过程中的得到的重要成果、存在的问题，以及新知识点的总结等。

3   基于PBL培养中学生科学探究能力应注意的问题

3.1  教师要有扎实的专业知识以及专业技能

在学生自主学习以及小组内交流合作两环节，教师应在旁协助。虽然教师不应干涉学生的科学探究过程，但对于一些专业知识上的难题，应予以解答，这就需要教师拥有扎实的专业知识，而如何把握好这个“度”，就只能靠专业的教师技能了。因此在实施PBL教学模式之前，教师必须不断提高自身的专业能力。

3.2  教师应在课前做好充分的准备

在课前，教师要构思好整个环节，做好充分的准备。第一，全面了解学生情况，只有这样才能更科学地进行小组分配。虽然这需要教师花费大量的时间和精力，但能够使课堂顺利进行，更好地帮助学生实现科学探究能力的培养。第二，教学目标要明确。教师在课前应从教学目标出发，仔细思考各个环节，充分考虑可能出现的情况，提前想好应对方案，以免到时手忙脚乱，偏离目标。第三，准备好课堂中需要用到的材料。自主学习报告单、小组成果报告单、反思评价报告单等都要提前设计好，教师可以让学生在课堂中可以直接填写这些材料，避免学生不知道该做什么的情况，延误教学时间。

【参考文献】

[1]刘东方.中学生科学探究能力表现及现状测查[J].东北师大学报（哲学社会科学版），2018（5）.

[2]BarrowsHS，eta1.Problem-basedlearning：Anapproachtomedicaleducation[M].SpringerPublishingCompany，1980.

[3]义务教育课程标准（2011版）[S].北京：北京师范大学出版社，2011.

【作者简介】

蒋沁芸（1996～），女，汉族，四川岳池县人，研究方向：中学物理教学。

黄艳红（1976～），女，汉族，福建厦门人，高级物理教师，本科，物理教学。

林秀敏（1965～），女，汉族，福建永春人，教授，中国科学技术大学光学博士，研究方向：量子光学和量子信息学。