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【摘要】PBL模式下的物理教学将知识置于有意义的物理问题情境中，让学生作为主体，从问题出发，结合已有知识，运用科学思维方法，找出规律，过程中对不同观点和结论提出质疑和批判，进行检验和修正，最终解决问题。实践证明，在物理课堂教学中运用PBL模式是培养科学思维能力行之有效的手段。
【关键词】科学思维;PBL;核心素养
科学思维作为物理核心素养四大要素之一，是学生科学素养重要的部分和终身发展的基础。培养学生的科学思维能力是物理课程教学重要的目标。而课程目标的落实，着脚点是每一节的物理课。如何在物理课堂教学中培养学生科学思维能力？经过教学实践，作者认为，PBL模式是课堂教学中培养科学思维能力的有效手段。
PBL（Problem-Based Learning）即建基于问题的学习或问题导向式的学习，是“学习者为了解或解决一个问题而进行学习的历程”。PBL模式强调学生学习的主体性和情境性，让学生在特定的问题情境中主动地进行知识建构并不断修正从而最终实现问题的解决及能力的提升。在课堂教学中，将物理知识置于有意义的物理问题情境中，让学生从问题出发，提取有用的已知信息，结合已有知识，综合运用观察、分析、概括、判断、推理等科学思维方法，从定性和定量两个方面在相关问题中找出规律、形成结论，最终解决问题。学会从不同角度思考问题，基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判，进行检验和修正。显然，在解决问题的过程中学生运用科学思维方法，发展科学思维能力。
下面以人教版第十七章第3节《电阻的测量》为例，呈现运用PBL模式培养科学思维能力的教学实践。
一、创建问题情景
PBL模式以问题情境作为学习的开端。本节课首先提出问题“如何测量碳膜电阻与小灯泡电阻？”并以此为起点，推动后面的持续性学习活动。该问题情景为教学目标的达成服务，贯穿整个教学过程，把教学目标根据教学内容的内在逻辑联系分解成若干关联的，递进的，具体的子任务，然后把子任务转化为问题的形式呈现，形成一个有连贯的，层次的，结构化的闭环问题系统。解决问题的过程强调学生为中心，教师的作用是引导、传授方法与思路，而不是代替学生提出解决方案，课堂在一个个“为什么？”“怎么办？”的思考与分析中不断深化，实现知识的迁移与建构，达成教学目标并培养科学思维能力。
二、基于问题情景的结构化分解
1.如何进行实验设计？
间接测量电阻使用伏安法，教师引导学生运用已学的欧姆定律知识寻求解决问题的途径，关键是渗透思维方法，建立一条收敛式的逻辑线。
确定解决测量电阻的思路后，接下来要确定具体实施办法，即进行实验设计，这是实施科学探究的关键能力之一。因为有前面欧姆定律实验的铺垫，电流、电压表的正确使用不成问题，难点在于滑动变阻器。比较多的学生设计的电路图并不包含滑动变阻器，部分学生加入了滑动变阻器却并没有真正明白其作用。如何破局？要先明白为什么，再决定怎么做。同样是基于问题，教师提出“由于机械式仪表精度有限，且仪表读数会出现误差，测量一组U、I算出的R可能不准确，为了减少误差，需要多测几组U、I，如何解决？”明确多测数据的目的所在，再带着学生回归课本，看滑动变阻器一节关于利用滑动变阻器改变电阻两端电压的实验，深化了知识间的相互联系，水到渠成地引导出学生在实验电路中加入滑动变阻器。在此基础上，设计好实验数据记录表格。
2.如何进行数据处理？
科學思维培养目标指出，要培养学生综合运用观察、分析、概括、判断、推理等科学思维方法，从定性和定量两个方面在相关问题中找出规律、形成结论。可见，处理信息（数据），归纳形成结论是科学思维能力的重要部分。本实验的设计环节中，教师并未在实验前提出实验数据处理的方法而是留在了数据分析中一并呈现。目的就是让学生面对真实数据，学会基于数据（事实），得出数据处理的办法。
通过多组实验数据收集，可以发现碳膜电阻数据基本不变，有个别数据略有变化。以此为事实基础，提出为何出现这种情况？电阻以哪个为准？分析可得是仪器和读数造成的或高或低的误差。为减少误差，应取平均值。
同样是通过多组实验数据收集，发现小灯泡电阻都在增大。教师提出问题“是否也是由于实验误差造成？”科学思维的定义中提到：“基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判”。引导学生对数据（事实）进行分析研判，根据实验数据的变化幅度和各组数据的共同规律，检验和修正结论，电阻的增大不可能是误差造成的，小灯泡的电阻不是定值，不可用取平均值的方法处理数据。
3.数据变化规律的归因？
“获得结论并做出解释”是科学思维能力评价的要点，也是科学思维能力水平的呈现。在得到“碳膜电阻阻值基本不变，小灯泡电阻随电流电压增大而增大”的规律基础上，进一步进行归因。教师提示碳膜电阻主要成分是碳，灯丝主要成分是钨，材料不同，有意识的引导学生断电后，马上用手试触一下电阻和小灯泡，感受实验前后温度的变化，让学生基于证据再结合前面已学习的影响电阻的因素尝试对结论并做出解释。从感知具体事物的表象上升到理性归因分析，科学思维能力得以训练与强化。还可以继续提出问题“若碳膜电阻两端电压为零，电流多少？阻值多少？”巩固和加深了对欧姆定律及电阻性质知识理解。
核心素养中科学思维水平划分的高阶要求指出“能考虑证据的可靠性”。结合到本节课，就是能做到对实验数据可靠性、合理性进行评估。“评估”是义务教育物理课程标准，关于科学探究的七要素之一，正好结合实验评估训练高阶的科学思维水平，例如，小灯泡电阻的测量中，由于本实验用了3节电池，学生觉得V表应该接0-15V量程，但小灯泡额定电压2.5V，用0-15V量程，会导致实验误差明显增大，多数学生并没发现不妥，可以通过这些点点滴滴的真实案例，一步一步培养学生评估的意识，从评估中吸取经验教训，改进实验，进而提升科学思维。
【参考文献】
[1]余文森.核心素养导向的课堂教学[M].上海：上海教育出版社，2017.
[2]哈利·弗莱彻·伍德.基于问题导向的互动式、启发式与探究式课堂教学法[M].北京：中国青年出版社，2019.
【关键词】科学思维;PBL;核心素养
科学思维作为物理核心素养四大要素之一，是学生科学素养重要的部分和终身发展的基础。培养学生的科学思维能力是物理课程教学重要的目标。而课程目标的落实，着脚点是每一节的物理课。如何在物理课堂教学中培养学生科学思维能力？经过教学实践，作者认为，PBL模式是课堂教学中培养科学思维能力的有效手段。
PBL（Problem-Based Learning）即建基于问题的学习或问题导向式的学习，是“学习者为了解或解决一个问题而进行学习的历程”。PBL模式强调学生学习的主体性和情境性，让学生在特定的问题情境中主动地进行知识建构并不断修正从而最终实现问题的解决及能力的提升。在课堂教学中，将物理知识置于有意义的物理问题情境中，让学生从问题出发，提取有用的已知信息，结合已有知识，综合运用观察、分析、概括、判断、推理等科学思维方法，从定性和定量两个方面在相关问题中找出规律、形成结论，最终解决问题。学会从不同角度思考问题，基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判，进行检验和修正。显然，在解决问题的过程中学生运用科学思维方法，发展科学思维能力。
下面以人教版第十七章第3节《电阻的测量》为例，呈现运用PBL模式培养科学思维能力的教学实践。
一、创建问题情景
PBL模式以问题情境作为学习的开端。本节课首先提出问题“如何测量碳膜电阻与小灯泡电阻？”并以此为起点，推动后面的持续性学习活动。该问题情景为教学目标的达成服务，贯穿整个教学过程，把教学目标根据教学内容的内在逻辑联系分解成若干关联的，递进的，具体的子任务，然后把子任务转化为问题的形式呈现，形成一个有连贯的，层次的，结构化的闭环问题系统。解决问题的过程强调学生为中心，教师的作用是引导、传授方法与思路，而不是代替学生提出解决方案，课堂在一个个“为什么？”“怎么办？”的思考与分析中不断深化，实现知识的迁移与建构，达成教学目标并培养科学思维能力。
二、基于问题情景的结构化分解
1.如何进行实验设计？
间接测量电阻使用伏安法，教师引导学生运用已学的欧姆定律知识寻求解决问题的途径，关键是渗透思维方法，建立一条收敛式的逻辑线。
确定解决测量电阻的思路后，接下来要确定具体实施办法，即进行实验设计，这是实施科学探究的关键能力之一。因为有前面欧姆定律实验的铺垫，电流、电压表的正确使用不成问题，难点在于滑动变阻器。比较多的学生设计的电路图并不包含滑动变阻器，部分学生加入了滑动变阻器却并没有真正明白其作用。如何破局？要先明白为什么，再决定怎么做。同样是基于问题，教师提出“由于机械式仪表精度有限，且仪表读数会出现误差，测量一组U、I算出的R可能不准确，为了减少误差，需要多测几组U、I，如何解决？”明确多测数据的目的所在，再带着学生回归课本，看滑动变阻器一节关于利用滑动变阻器改变电阻两端电压的实验，深化了知识间的相互联系，水到渠成地引导出学生在实验电路中加入滑动变阻器。在此基础上，设计好实验数据记录表格。
2.如何进行数据处理？
科學思维培养目标指出，要培养学生综合运用观察、分析、概括、判断、推理等科学思维方法，从定性和定量两个方面在相关问题中找出规律、形成结论。可见，处理信息（数据），归纳形成结论是科学思维能力的重要部分。本实验的设计环节中，教师并未在实验前提出实验数据处理的方法而是留在了数据分析中一并呈现。目的就是让学生面对真实数据，学会基于数据（事实），得出数据处理的办法。
通过多组实验数据收集，可以发现碳膜电阻数据基本不变，有个别数据略有变化。以此为事实基础，提出为何出现这种情况？电阻以哪个为准？分析可得是仪器和读数造成的或高或低的误差。为减少误差，应取平均值。
同样是通过多组实验数据收集，发现小灯泡电阻都在增大。教师提出问题“是否也是由于实验误差造成？”科学思维的定义中提到：“基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判”。引导学生对数据（事实）进行分析研判，根据实验数据的变化幅度和各组数据的共同规律，检验和修正结论，电阻的增大不可能是误差造成的，小灯泡的电阻不是定值，不可用取平均值的方法处理数据。
3.数据变化规律的归因？
“获得结论并做出解释”是科学思维能力评价的要点，也是科学思维能力水平的呈现。在得到“碳膜电阻阻值基本不变，小灯泡电阻随电流电压增大而增大”的规律基础上，进一步进行归因。教师提示碳膜电阻主要成分是碳，灯丝主要成分是钨，材料不同，有意识的引导学生断电后，马上用手试触一下电阻和小灯泡，感受实验前后温度的变化，让学生基于证据再结合前面已学习的影响电阻的因素尝试对结论并做出解释。从感知具体事物的表象上升到理性归因分析，科学思维能力得以训练与强化。还可以继续提出问题“若碳膜电阻两端电压为零，电流多少？阻值多少？”巩固和加深了对欧姆定律及电阻性质知识理解。
核心素养中科学思维水平划分的高阶要求指出“能考虑证据的可靠性”。结合到本节课，就是能做到对实验数据可靠性、合理性进行评估。“评估”是义务教育物理课程标准，关于科学探究的七要素之一，正好结合实验评估训练高阶的科学思维水平，例如，小灯泡电阻的测量中，由于本实验用了3节电池，学生觉得V表应该接0-15V量程，但小灯泡额定电压2.5V，用0-15V量程，会导致实验误差明显增大，多数学生并没发现不妥，可以通过这些点点滴滴的真实案例，一步一步培养学生评估的意识，从评估中吸取经验教训，改进实验，进而提升科学思维。
【参考文献】
[1]余文森.核心素养导向的课堂教学[M].上海：上海教育出版社，2017.
[2]哈利·弗莱彻·伍德.基于问题导向的互动式、启发式与探究式课堂教学法[M].北京：中国青年出版社，2019.