_基于问题的学习_对物理学习的影响_王较过

内蒙古师范大学学报（教育科学版）

JournalofInnerMongoliaNormalUniversity（EducationalScience）

Apr．，2012Vol．25No．4

“基于问题的学习”对物理学习的影响

○王较过，范

范

（陕西师范大学物理学与信息技术学院，陕西西安710062）

摘要：“基于问题的学习”“基于问题的学习”研究对物理学习的影响，将引入物理教学进行了三个月的

实践探索，从三维目标和知识掌握水平两方面分析了实验班和对照班教学前后学生的变化，结果显示，实验班学生知识掌握水平明显提高，他们在物理学习的情感、科学探究能力及合作意识等方面都得到了较好的发展。

关键词：中图分类号：基于问题的学习；三维目标；知识掌握水平G633．7

文献标识码：A0916（2012）04-0130-06文章编号：1671-

“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

［1］

能力、自主学习能力与合作能力的教学方法。“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。

、“基于问题的学习”一教学实践过程

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

收稿日期：基金项目：作者简介：

学过程中，实验班选择合适内容采用“基于问题的

进行教学：教师选择合适的内容设计问题和学习”

情景，引导学生以当事人的身份分析、解决问题，将

［2］

学习成果以多种形式展现出来。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

”、“过程与方法”识与技能和“情感态度与价值观”、“预习方法”、“独立三个维度从“自我评价能力”

［3］

性”等多个观测点进行前测。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［4］图。

图1教学实践流程图

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

［5］

问卷涉及19个观测点，将学生各观测进行测量，

B、C、D四个等点的达标情况由优到劣划分为A、

B表示良（较强），C表示中级，其中A表示优（强），

2011－06－18

国家教师教育985优势学科创新平台建设项目子项目：教师教育理论创新和研究中心建设（项目编号：GJ9850102）。

王较过（1957－），男，陕西师范大学物理学与信息技术学院教授，主要研究方向为物理课程与教学论；范范（1988－），女，陕西师范大学物理学与信息技术学院硕士研究生，主要研究方向为物理课程与教学论。

·130·

王较过，范范/“基于问题的学习”对物理学习的影响

（弱），D表示很差（很弱）。为了使测量结果量化，A、B、C、D由高到低依次赋给各选项赋予不同分值，

3分、2分、1分［6］。知识掌握情况采用笔值为4分、

其范围为前一阶段所学物理知识内容。试进行测量，

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。

试成绩的分数段分布如表1所示。

表1成绩区域对照班实验班

对照班与实验班前测的笔试成绩频数分布80－1004．5%2．1%

60－804．5%6．1%

40－6043．2%46．9%

20－4047．8%44．9%

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

［9］

握情况对照班优于实验班。

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。

表2

前测笔试成绩的平均分及标准差

人数

平均分41．340．4

标准差15．213．5

图2对照班与实验班前测总分

及三维目标所得的平均分

对照班实验班

4449

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且二者的整体水平基本相同。没有明显差异，

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。

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即二者平均分无本质差的平均分差异不显著，［10］异。

（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。

图3对照班与实验班前测各观测点的平均分

从图3可见，两个班的物理学习水平基本相当，

、“物理学习功利程其中对照班学生在“学习信心”

”、“合作意识”4个观测点的平均和“关心他人”度

、“探究能力”、分与实验班相同，在“思维灵活性”“预习方法”、“课堂参与程度”、“学习动机”和“物

6个观测点的平均分高于实验班，理学习功利程度”

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

［7，8］

。班略微优于对照班

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，两班笔

图4对照班与实验班后测总分

及三维目标所得的平均分

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、“知识与技异最大，其次为“情感态度与价值观””、“过程与方法”能所得的平均分。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。

·131·

王较过，范范/“基于问题的学习”对物理学习的影响

表5

对照班前后测的均值及T检验分析

M知识与技能过程与方法情感态度与价值观总体平均分前测后测图5

对照班与实验班后测各观测点的平均分

P9．4899．1770．5216．0247．6490．04126．27626．4530．71341．79343．2790．632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”、“物理学习功利程度”、“独立性”价能力和“关心

4个观测点平均分的差异较小，他人”其余15个观整体上实验班测点平均分的差异较大。由此可知，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。

表3成绩区域对照班实验班

对照班与实验班后测的笔试成绩频数分布80－1006．8%6．1%

60－8013．6%44．9%

40－6045．5%36．7%

20－4034．1%12．3%

由表5可以看出，除“过程与方法”维度，总体

、“情感态度与价值观”平均分维度和“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

对照班前后测的各观测点所得的观测点进行测评，平均分如图6所示。

图6对照班前后测各观测点所得的平均分

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。

表4项目对照班实验班

后测笔试成绩的平均分及标准差

人数4449

平均分47．557．4

标准差15．014．5

从图6不难发现，对照班19个观测点中有9个

“预习方的平均分后测高于前测，其中“预习情况”“课堂参与程度”3个观测点的平均分后测远法”和

；“探究能力”高于前测等8个观测点的平均分后测；“思维的灵活性”2与前测基本相同和“关心他人”

个观测点的平均分后测低于前测。

3．对照班前测与后测笔试成绩分析。为了了解对照班教学实践前后知识掌握状况的变化，将其前后测笔试成绩的分数段进行统计，如表6所示。

表6

成绩区域前测比率后测比率增长率

对照班学生笔试成绩频数分布

60－804．5%13．6%9．1%

40－6043．2%45．5%2．3%

20－4047．8%34．1%－13．7%

80－1004．5%6．8%2．3%

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。·132·

由表6可见，教学实践后，对照班学生在高分

段、中分段和中低分段所占比例有所增长，其中中分段所占比例增长幅度最大，而低分段减少幅度最小。

综合以上分析可知，传统教学对学生三维目标的达成有一定作用，但整体上看效果不显著。（四）实验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。针对实验班教学实践前后三维目标达成状况的变化，

王较过，范范/“基于问题的学习”对物理学习的影响

笔者对总体平均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7所示。

表7

实验班前后测的均值及T检验分析

M知识与技能过程与方法情感态度与价值观总体平均分前测后测P9．48912．6110．0135．999．4080．02426．52133．4320．0194255．4510．000以5分为组距，实验班前后测笔试成绩的频数

分布图如图8和图9所示。

表7的数据显示，实验班后测总体的平均分和

总体平均分前后测三个维度的平均分均高于前测，

，“知识与技能”、“过程与方得平均分差异极其显著

“情感态度与价值观”和等三维目标平均分的差法”

异显著。

2．三维目标的观测点得分分析。针对三维目标实验班前后测的各个笔者从19个观测点进行测评，

观测点所得的平均分如图7所示。

图8前测成绩频数分布

图9后测成绩频数分布

比较图8、图9可以看出，后测成绩分布较前测更为集中，且峰值向高分段移动。由此可见，教学实

图7

实验班前后测各观测点所得的平均分

践后，实验班成绩分布更为均衡，且有向中分段和高分段移动的趋势。

，“基于问题的学习”以上分析表明教学方法对

学生三维目标的达成有显著作用，尤其对处于中下学习水平学生提高作用明显。

（五）“思维的灵活性”观测点达成状况的前后测数据分析

“思维的灵由图3和图5可知，实验班和对照班

活性”观测点（第11题）前测的平均分相近，而后测相差明显。实验班与对照班前后测该观测点各选项的选择比率，如图10和图11所示。

由图7可以看出，教学实践后，实验班有15个

；“物理学习功利程观测点的平均分明显高于前测

”、“独立性”3个观测点的平均分和“关心他人”度

；“自我评价能力”略微高于前测观测点的平均分与前测相同。这说明“基于问题的教学”对提高学生

三维目标的达成具有明显的作用。

3．实验班前测与后测笔试成绩分析。为了了解实验班教学实践前后的知识掌握状况的变化，将其前后测笔试成绩按照分数段进行统计，如表8所示。

表8

成绩区域前测比率后测比率增长率

实验班学生笔试成绩频数分布

60－806．1%44．9%38．7%

40－6046．9%36．7%－10．2%

20－4044．9%12．3%－32．6%

80－1002．1%6．1%4%

由表8可以看出，经过三个月的教学实践，实验班在高分段和中分段所占比例均有增加，中低分段且以中分段和低分段改变和低分段所占比例减少，

幅度最大。处于中低分段和低分段的学生减少了，主要流向了中分段，较少部分流向了高分段。

·133·

图10

对照班与实验班前测各选项选择比率

王较过，范范/“基于问题的学习”对物理学习的影响

对当前的学习现状满意度提高，相关观测点欲增加、

前后测的数据充分说明了这一点。由图6和图7可“物理学习负担”、“上课时的心情”、以看出，在针对

“学生对自己当前物理学习现状满意程度”、“学习”、“物理学习态度”和“物理求知欲”等6个观信心

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。

图11

对照班与实验班后测各选项选择比率

由图10看，教学实践前实验班与对照班学生各选项选择情况基本相同。由图11看，教学实践后，实验班学生A选项和D选项的选择比率明显大于

B选项与C选项的选择比率小于对照班。对照班，

从各选项的选择情况来看，对照班和实验班前测情

况基本相同，两班后测区别明显，这与该观测点从整体上所反映的规律相同。

实验班学生第11题各选项前后测的选择情况的统计结果如图12所示。

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

他们的自信心也不断增长，对物理学习现状的满决，

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、“探究能力”、“自图7可见，在针对“思维灵活性”我评价能力”和“问题意识”等4个观测点的测评

图12实验班第11题各选项前后测选择情况比较

由图12可以看出，教学实践前，实验班学生的A项和D项的选择比选择主要集中在B项和C项，

A、D两项的率较小，且均不超过5%；教学实践后，B项稍有下降，C项的选择比率选择比率大大增加，下降幅度超过50%。

、“基于问题的学习”三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·134·

实验班后测的平均分均高于对照班后测的平均中，

“自我评价能力”分，除外，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。

“基于问题的学习”采用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。

，“思维灵活性”由图12可知观测点教学实践后，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，增强了其思维的灵活

王较过，范范/“基于问题的学习”对物理学习的影响

性。而处于C项水平的学生一部分缺乏学习兴趣，

，“基于另一部分基础薄弱。对于缺乏兴趣的学生问题的学习”通过使枯燥的物理知识生活化来鼓励

提高了学生的学习热情。此类学生学生探究发现，

思维更加灵活。而基础薄弱的学生，开展经过训练，

“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、“独立明了这一点。由图6和图7中“合作意识”

“关心他人”3个观测点的测评结果不难发现，性”和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“基于问题的学习”决问题。在教学中，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

与对照班相比，实验班的一点。由表6和表8可见，

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

“预习情况”看出，在和“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

，“预习方法”性和主动性在一定程度上反映了学生的自学能力。

“基于问题的学习”在教学中，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

每个学生还必须针对课本内容的预习。与此同时，

并对资料进行整理和分析，问题大量收集相关资料，

从中选出对问题解决有利的资料。经历这样的学习

学生必然能够逐步养成预习的习惯，学习并掌活动，

使学生握预习的方法。这样会不断提高自学能力，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

但由于研究时间较短，局限在一所学校且样本较绩，

本研究所得结论是否具有普遍性，能否大小。因此，

面积推广还有待进一步的深入研究。参

考

文

献：

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［责任编辑李海燕］

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