教育信息化背景下PBL教学模式在高中物理中的运用

摘

要：高中物理学习不仅知识范围较广，而且难度较大。在教育信息化的背景下，教师需要紧跟时代发展，依据新课程标准，在物理教学中由浅入深地帮助学生解决物理问题。基于PBL的教学模式，教师需要对问题进行分析和设计，通过创设问题情境，巧妙设疑；设置合理问题，鼓励学生合作探究；对学生进行点拨、巩固，让学生通过问题升华知识；最后让学生通过问题进行归纳总结、迁移运用，从而使学生掌握物理的相关知识和规律，提升物理学科的综合素养。关键词：高中物理；PBL教学模式；教学策略；教育信息化一、创设情境，巧妙设疑基于问题的教学最重要的是教师要在课堂教学开始创设一个巧妙的问题情境，通过设置问题引导学生进行思考，从而激发学生的学习兴趣。通过运用信息技术手段，教师可以创设出一个独特、新颖的教学情境，在课堂开始的时候就吸引学生的注意力，让学生跟随多媒体的情境思索问题，自然而然进入学习状态，这能够为学生的学习打下坚实基础，也能为学生后续的探究性学习提供帮助。教师利用信息技术创设情境，能够让学生根据提出的问题层层深入。具体而言，在巧妙设疑中，一般包括：教师通过创设实际问题、抛出问题，引导学生讨论、观摩物理实验，从而引入新课。针对不同的教学内容，课堂教学的导入环节也要灵活，教师要结合学生实际的认知水平，通过独特、新颖的方式引导学生思考问题，从而激发学生对高中物理课学习的兴趣和积极性。在问题导学教学模式中，教师的作用是引导学生发现问题、分析问题、解决问题，同时也要注意培养学生的自主学习能力。因此，开场白的设置要注重学生的参与和互动，让学生感受到自己是学习的主人，从而激发他们学习的兴趣和主动性。例如，高中物理学中的《万有引力定律》教学，教师可以创设如下引导性问题，让学生紧跟教师的思维进行层层思考：问题1：“根据地理所学，我们知道，太阳系的行星都是围绕着太阳这颗恒星运动的，那么为什么它们会围绕太阳做椭圆形的圆周运动，而不是飞离太阳系呢？”学生：“太阳具有巨大的引力，能够吸引周围的行星围绕它运动，这个引力为行星提供了一个做椭圆圆周运动的向心力；这个吸引力不僅与它们之间的距离有关系，还与它们的质量大小有关系。”问题2：“太阳和行星之间万有引力的大小如何推导呢？”学生：“根据之前所学习的牛顿运动定律，包括牛顿第二定律和第三定律，以及开普勒第一定律和第二定律，可以推导出太阳对行星的万有引力的计算公式：F=。”问题3：“那么继续思考，为什么地球表面的物体总是向着地球的方向运动，而不是远离地球呢？”教师可以利用信息技术创设牛顿发现万有引力的过程，让学生更加形象、直观地感受到万有引力的探究，以此引导学生推导出万有引力定律的计算公式。教师可以引导学生通过各种方式，如阅读、演示、讨论等了解牛顿是如何通过观察、实验和理论推导出万有引力定律的。这个过程可以让学生了解科学家的知识探究过程，体验科学发现的艰辛和乐趣，培养学生的科学思维能力和科学素养。二、设置问题，探究合作问题驱动下的高中物理教学，问题设计非常关键。一个好的问题不仅可以激发学生的学习兴趣和动力，还可以帮助学生更好地理解和掌握物理知识。为了设计出有效的物理问题，教师需要紧扣教学内容。在设计问题时，教师首先要确保问题与当前教学内容的密切联系，问题能够涵盖教学的重点和难点，以帮助学生掌握课程的核心内容。为了激发学生的兴趣和参与度，教师需要设计出有趣、具有挑战性的问题，这样的问题可以引发学生的好奇心，促使他们积极思考和讨论。教师还要考虑问题的难度，难度要适合学生的能力水平。过于简单的问题无法引发学生的思考，而过于复杂的问题可能会让学生感到困惑和沮丧，只有合适的难度问题可以让学生感到挑战性，也能让他们在解决问题后获得成就感。同时问题设计要具有开放性，能够引发学生的多角度思考，这样的问题可以促使学生进行深入讨论，拓宽他们的思维视野。并且在解决问题的过程中，学生能够进行合作交流，并通过小组成员的共同努力，互相学习、互相帮助，实现共同进步。同样以《万有引力定律》为例。“假设一个质量为m的物体，放在月球上的万有引力为F1，放在地球表面受到的地球重力为F2，那么放在月球的引力F1与放在地球的引力F2的比是多少？在月球的重力加速度a是地球表面重力加速度g的多少分之一？”第一问的解法相对简单，根据万有引力定律可以得出，受到地球引力的F1=；物体在地球表面的引力F2=，因此==。第二问主要根据牛顿第二定律F=ma，物体所在月球轨道处的加速度a=，物体在地面的重力加速度g=，由此可知==。再如，“已知月球围绕地球的周期是T=27.3天，g=9.8m/s2，另已知月球的轨道半径是地球半径的60倍，求月球的重力加速度与地球重力加速度的比。”教师引导学生根据上述例题进行计算：这两道题都是学生自行探究，由学生分组合作完成的。经过讨论，学生总结出：根据万有引力定律，能够计算出地球与地球表面物体之间的万有引力，计算出月球与地球之间的万有引力；根据上述的计算过程和结果，可以得出：月球重力加速度与地球重力加速度的比与距离的二次方成反比，与它们的质量的乘积成正比。三、点拨巩固，类比升华教师通过类比已学知识来教授新知识，这种方法在很多学科中都有应用，尤其是在物理这种需要抽象思维的学科中更为常见。如果能将新知识和已学知识进行类比，那么学生可以更容易地理解和掌握新知识。在具体的教学策略上，教师可以以高中物理中的《电势和电势能》教学为例。如果教师还是沿用传统的教学模式，生搬硬套公式讲解知识，学生可能会听不懂，甚至会厌恶物理。因此，教师可以通过类比已学的知识引导学生理解新知识，这种方式能够让本身就很抽象的电磁学知识更容易被学生接受和理解。类比学习是一种有效的教学方法，它可以引导学生将新知识和已学知识进行比较和联系，帮助他们更好地理解和掌握新知识。同时这种教学方法也可以提高学生的学习兴趣和积极性，使他们更加主动地参与到学习中。如图1所示，电荷q在电场中从A点移动到B点，已知电场是均匀强度电场，根据甲、乙、丙不同的运动情况，分别计算电荷q做的功。在这道题中，教师可以引导学生回忆之前所学的重力做功与重力势能的关系，学生都知道，重力做功与物体的运动路径没有关系，只与物体始末位置的高度的差有关系。对同一个物体而言，无论是做自由落体运动，还是做平抛运动，其运动路径不同，但高度差相同，那么重力做功就相同。由于重力作用的这个特点，因此物理学中将重力称为保守力。根据保守力的特点可以知道，重力做的功等于重力势能的减少量，这也是重力这种保守力所特有的。重力做功越多，重力势能减少量越多，重力势能越小；反之重力做功越少，重力势能减少量越少，重力势能就比较大。根据类比方法，检验电荷q不同的路径从A到B。先看图1中的甲，电荷q沿着直线从A到B，静电力F=qE，位移AB与力F形成的夹角为θ，所以电荷q在静电力下做功为W1=F·cosθAB=qE·AB。图1中，电荷q沿着折线运动，从A到M再到B，那么电荷q在AM段的做功为W2=qE·AB。图1中，电荷q还可以沿着曲线运动，从A到N再到B，因为q的移动方向为平行电场线，则电场力做功，q移动方向垂直于电场线，电场力不做功；平行电场线的位移之和等于AB，所以沿着曲线移动到B点，电荷q做功为W3=qE·AB。由此可以得出，在云强电场中，电荷q无论如何移动，电场力做功都是不变的，因此电场力做功与电荷所在的起始位置和终点位置有关，与运动路径无关。因为电场力做功与重力做功的特点一样，那么同样类比下，电势能和电场力做功又有什么关系呢？根据电势能EPA=WA∞，电场力和电势能的关系为WAB=EPA-EPB，当W电>0，EP减少；当W电<0，EP增加。教师通过类比方法，可以让学生掌握电势能，学生听得懂、易于接受，因此对抽象内容就更能形象地掌握了。由此教师引入新的物理量，将电势能与电荷的比值称为电势，即φ=。同样，类比于重力势能，在同一个高度下不同物体的重力势能是不同的，可以得出，在同一个电势的位置，不同电荷的电势能也是不相同的，所以，电势能还可以表示成：EP=qφ。四、归纳总结，迁移反馈教师生动地引导问题可以帮助学生更好地理解和应用物理知识。通过解决实际问题，学生可以更好地理解物理知识的本质和应用价值，从而提高他们的应用能力。在小组合作学习后，教师可以通过展示问题的方式引导学生进入新一轮的小组合作，通过不断质疑和探究讨论，学生可以加深对物理知识的理解，提高应用能力。在物理教学中，教师也应该注重学生的自我感悟和归纳总结。学生通过自我感悟和对物理概念、规律的深刻理解，可以形成自己的学习方法和解题思维。而归纳总结则可以帮助学生提高对知识的认识水平。高中阶段的“电流、电阻”教学与生活息息相关。教师将物理知识与生活实践紧密结合，可以让学生更好地理解物理原理和概念，并感受到物理知识在生活中的实际应用。通过解决这些问题，学生可以更好地理解物理知识，感受到物理知识在生活中的实际应用，从而达到更好的教学效果。首先，教师要求学生进行思考，形成持续电流的条件是什么。学生都知道，形成持续电流要满足两个条件，一个是有电压，一个是有自由电荷，缺一不可。同时学生需要思考，计算电流的公式都有哪些。学生总结出：1.值定义式：I=；2.电流决定式：I=；3.电流微观表达式：I=nsqv。然后，教师给出实际应用题目，让学生进行迁移运用。例如，在相距40km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800Ω，如果在A、B间的某处发生短路，这时接在A处的电压表示数为10V，电流表的示数为40mA，求发生短路处距A处有多远？要想解决这道问题，可以先简易地畫出电路图，如图2所示。根据题意可知，AB两地相距l=40km，U=10V，I=40mA=40×10-3A，R=800Ω。假设发生短路的地点距离A地有xm远，A到短路距离的电阻为Rx，根据欧姆定律，I=，Rx===250Ω，根据电阻定律，可知Rx=ρ