PBL模式下初中数学大单元教学设计研究

一、研究背景和所要解决的主要问题

（一）研究背景

近年来，国内外众多学者对于“PBL模式”的研究愈发热烈，对其不同的情境下的应用优势以及与课程标准相契合的程度等方面均进行了不同层次的探索。同时，符合整体教学的大单元教学设计也不断发展起来。两者相结合，就共同构成了本课题的研究方向。

（二）所要解决的主要问题

①通过问卷、访谈等调查方式了解师生对PBL模式以及大单元教学的认识程度，从而与当下的教学模式进行对比分析。

②从PBL模式以及大单元教学模式中博采众长，构建本课题所研究的教学设计的流程与框架，从而形成一定的教学模式。

③帮助教师更好地关注问题并设计教学，使教师知道如何促进学生对课程标准所规定的重要观点的理解，以促进学生数学核心素养的提升。

二、国内外同一领域的研究现状与研究价值

(一)国内外同一领域的研究现状

①本课题国外研究现状

PBL教学于20世纪50年代萌芽，首先出现在医学领域中，最早由美国精神病学专家H·S·Barrows提出。随着时间的发展，PBL模式有从医学领域向教育教学发展的趋势，20世纪90年代以后，该模式逐渐被引入到基础教育领域当中。目前，国外许多学者结合基础教育的特点针对PBL模式的不同层面进行了研究，主要集中在概念、特点、流程、影响等方面。

国外有关大单元教学设计的研究首先起源于对单元教学的重视。国外单元教学思想最早萌芽于赫尔巴特所提出的四阶段说，即“明了”、“联想”、“系统”、“方法”，揭示教学是一个系统的过程。19世纪以后，赫尔巴特学派的学者戚勒倡导“分析”、“综合”、“联合”、“系统”、“方法”，提出方法论单元，从此“单元”思想开始起步。19世纪末20世纪初，德可乐利提出“观察”、“联想”、“表达”三段式教学法并将按学生学习兴趣为依据整合的学习内容重组为一个单元，这就是“单元教学”的萌芽。而后杜威、布鲁纳等人都提倡以“单元”为单位的教学形式，进一步发展了单元教学的思想。21世纪以来，国外有关单元教学的研究逐渐趋向成熟。

②本课题国内研究现状

近年来，国内PBL模式的研究也慢慢从医学领域向基础教育发展，具体来说主要体现在四个方面，分别是PBL模式与基础教育结合的理论研究、在基础教育中应用PBL模式的实践研究、PBL模式对课堂的要求与影响的结果分析、PBL模式与其他基础教育模式的对比研究。可见，PBL模式在基础教育领域的研究范围不断扩大，研究程度不断加深，但与国外相比仍有差距，更多的还是集中在理论层面，研究视角还不够广泛，研究内容还不够成熟。

自从新课改以来，单元教学的热度不断上升，主要有三类：第一类是关于单元教学设计本身的研究，包括单元教学设计的概念、特点、步骤、实施策略等。第二类是单元设计与学科核心素养培养的结合。第三类是单元教学设计与深度学习的结合。从整体上看，国内以单元教学设计为主题的研究领域较为广泛，研究方法较为多样，研究成果也比较丰硕，但是从具体学科上看，发展较为不平衡，研究视野较窄。

（2）本课题与之区别与联系

①区别：本课题所要研究的PBL模式下的大单元教学设计强调在教学开始前为学生创设情境，强调以问题的形式呈现本节课的主要内容，引导学生在围绕关键性问题进行自主学习、合作探究的过程中掌握系统知识，发展关键能力，提升核心素养。而传统单元教学设计只是在课时教学设计的基础上对知识点进行整合，并没有做更多的重组，而且缺少关键问题的引导。

②联系：首先，都强调知识呈现的完整性，强调知识点之间的联系，强调帮助学生构建完整的知识体系。其次，教学设计的内容都是以单元为单位的阶段性学习，在达成单元教学的最终目标前，都会分阶段完成多个小目标。最后，都是理论与实践并存，是在教学设计的理论指导下进行，最终用于指导教学实践。

(二) 研究价值

（1）实践意义

在现如今教学技术的不断变革中，数学教师更应该回归到数学的思维本质。不仅应该关注知识与技能的掌握，更应该关注思维方式的传授，而思维的起点就是教师的有效提问。教学中的问题设计需要教师放慢脚步、精心构建，而核心素养下，教师如何基于提升学生数学素养的角度针对性地进行设问、提问，变成亟需解决的问题。如此，PBL模式下的大单元教学便值得思考借鉴。

①有利于帮助学生掌握完整的知识体系

现如今我们的课堂时间仅有45分钟或40分钟，在授课时有些具有紧密联系的知识点只能被拆分成不用的课时，导致学生掌握的知识较为零碎化，难以形成完整的知识框架。利用大单元的教学模式可以有效帮助学生解决这一问题，教师在授课过程中关注知识的连贯性、教材的整体性，同时以PBL模式为指导，通过单元设计的方法，将单元的各个知识点联系起来来，能够有效帮助学生理解知识点，掌握深层含义。

②有利于培养学生的核心素养

基于PBL模式进行的单元教学设计能够有效培养学生的各项能力，学生围饶某一个问题进行讨论、探究时，可以有效地锻炼自己的逻辑思维能力。以PBL模式为指导，进行单元教学设计的过程中，会尽可能地让学生进行主动探索，有利于提高学生的自主学习的能力。

③有利于提高教师的专业技能

大单元教学设计不用于以往的教学设计，以一个单元、一本书，甚至是将几个不同科目的知识相融合，这就为教师的教学设计增加了难度。教师在进行大单元教学设计时，需要融会贯通，将知识点学懂、理透。而以PBL模式为指导，教师还需考虑如何激发学生的学习积极性，如何创造有利于知识讲解的具体情境，如何将课堂真正地还给学生等。教师在思考这些问题的同时，能够有效地提升自己的专业技能。

（2）理论价值

①有利于丰富单元教学设计的理论基础

大单元教学设计需要一定的理论支撑，目前已有的理论基础如认知主义学习理论、人本主义学习理论、建构主义学习理论等，为单元教学设计提供了良好的理论方向。PBL教学的融入，符合新课程改革的要求，进一步充实了大单元教学设计的理论，深化了相关理论之间的联系，为单元教学设计的进行提供了新的指导思想，使得单元教学设计可以在一个新的理念指导下进行，丰富了单元教学设计的理论基础。

②为PBL模式研究提供更广阔的理论视野

PBL模式首先应用在医学领域，后来逐渐扩展到信息技术、法律、教育等领域，将PBL模式引用到大单元的数学教学设计中，对于PBL模式来说，进一步扩展了其研究的领域，拓展了PBL教学研究的范围，进而为PBL教学研究提供了更广阔的理论视野。

（3）创新之处

①理念新

PBL模式下的大单元教学设计强调在教学开始之前为学生创设学习情境，营造学习氛围，强调以问题的形式呈现本节课的主要学习内容，引导学生在围饶关键性问题进行自主学习、合作探究的过程中掌握系统知识，发展关键能力，提升核心素养，始终以提高学生的学习能力为目标，以培养学生的数学核心素养，让学生感悟知识的连贯性为出发点和落脚点。

②内容新

PBL理论与大单元教学两者从理论与实践的不同角度深度融合，使初中数学的教与学有了合二为一的统一和整体的升华，内容主要新在：①课程标准显性化；②教学设计问题化；③问题设计情境化；④学生主体突出化；⑤评价方式多元化。

三、概念界定与课题内涵认识

（一）概念界定

（1）PBL模式：即问题式教学模式，更进一步可以拓展为项目式教学模式。其以问题为导向，将问题以问题串的形式贯穿整个教学过程，是以学生为主体，让学生在情境的引领下，经历提出问题-分析问题-自主探究-合作讨论-解决问题等过程，营造出师生积极参与、交往互动、共同发展的课堂氛围，最终使学生达到掌握知识、发展能力、提升素养的一种教学模式。

（2）大单元教学：立足于“大”，不同于传统教学的“按部就班”，而是以培养学生核心素养为目标、培养学习能力为核心，依托课程标准和教材，根据学生自身学习情况，有目的性地选择内容与构建情境，以大问题、大任务、大观念、大项目为中心，需要教师对内容与情境进行再把握、再整合、再处理、再开发，将重构后的教学单元以灵活多样的形式呈现出来的教学方式。

（3）PBL理论下初中数学大单元教学设计：基于PBL理论的初中数学大单元教学，抓住“问题驱动”这一核心，以PBL为先导，大单元教学为方式，对教学内容进行“结构化”重组，加深核心素养与单元之间的联系，以学生为主体，教师为引导，从学生自身学习情况出发，整合单元，提炼大概念、核心问题，拓展学生学习的时间和空间，突出知识之间的联系，让学生有更多的机会去主动参与、独立思考、亲身实践和自我构建，形成和发展数学核心素养。

四、支撑理论

（1）系统理论

由贝塔朗菲提出的“一般系统理论”以整体性概念为核心，以系统整体为研究对象，强调“整体大于部分之和”。一般系统理论从整体出发研究整体以及组成整体的各部分之间的关系。一般系统理论在环境、结构、行为和状态间存在固有规律，这一规律可以很好的解决具体科学中的很多问题，也可以增强人们对自然界和社会中很多复杂系统的认识与理解。以PBL模式为指导进行初中数学大单元教学设计，以一个学习单元的内容为设计对象，从整体出发，符合一般系统理论的相关理念要求。

（2）学习理论

学习理论包括行为主义学习理论、认知主义学习理论、建构主义学习理论和人本主义学习理论四个部分。

①行为主义学习理论认为学习是刺激与反应之间的联结，学习的过程是个体在接受外界的刺激后而做出的相应的反应。以PBL模式为指导进行的大单元教学设计，在整个教学过程中，教师会采取一系列的措施对学生进行“刺激”，如营造情境、提出问题等，学生在接受这一“刺激”后，会产生相应的行为，如思考问题、小组探究、得出答案等。

②认知主义学习理论重视学生在学习过程中的准备状态，强调强化的重要作用，并且认为个体在学习过程中的主动创造性非常重要。PBL模式以问题呈现教学内容，倡导学生主动思考，积极探究，重视学生个体主观能动性的发挥。

③建构主义学习理论强调学生学习的主动建构性、社会互动性和情境性。"建构主义理论的支持者认为教学的过程是教师与学生合作建构知识的过程。以PBL理论为指导，进行大单元教学设计倡导学生学习方式的多样，主张学生合作探究学习，强调在学习开始之前给学生营造真实有趣的学习情境，体现了建构主义学习理论的相关原则。

④人本主义学习理论主张关注人的高级心理活动，强调有意义的自由学习观以及学生中心的教学观。PBL模式指导下的大单元教学设计强调学生学习的主体性,学习的主动性与自觉性，而教师最为引导者，主要任务是给学生提供学习的手段与方向。

五、研究目标与研究内容

（一）研究目标

本课题的研究目标是在PBL模式的指导下，通过情境设计、问题设计、评价设计等环节，对初中数学大单元教学进行设计，并把设计成果运用到实际课堂教学中，充分发挥PBL理论下的初中数学大单元教学设计的优势，帮助学生掌握系统性、整体性的初中数学知识，帮助学生构建大单元整体知识脉络，完善知识体系，提高学生运用知识分析问题、解决问题的能力，由此培养学生的数学学科核心素养，进而达到新课程改革对学生数学学习的目标要求。

（二）研究内容

①现状研究：对初中数学大单元教学现状及PBL模式的调研与分析，将调查后的大单元教学现状与当下已有的PBL模式进行横向、纵向联系与对比，以此作为本课题研究的出发点。

②框架研究：通过PBL模式指导初中数学大单元教学设计，使之符合教学实际，形成一定的教学流程，架构出问题框架，从而构建科学的大单元教学设计模型。

③案例研究：采用课堂观察法将PBL理论下初中数学大单元教学设计应用到实际课堂教学案例中，并对教学设计的实施效果进行评价，帮助教师更好地关注问题并设计教学，使教师知道如何促进学生对课程标准所规定的重要观点的理解，以促进学生数学核心素养的提升。

六、研究思路、方法与实施步骤

（一）研究思路

（二）研究方法

①文献研究法：查阅有关“PBL（Problem-Based Learning）”方面的理论与实践，并分析近年来国内外中学数学大单元教学的开发与实践的研究资料，学习成功的经验与方法。

②调查研究法：通过问卷调查等方式对学生的学习现状及学习效果等方面进行跟踪调查，分析得失，及时修正。

③行动研究法：对课题研究过程中出现的问题及时反思，做到边实践边研究，边反思边修正，积极聆听专家讲座，研讨方案。

④经验总结法：对PBL教学理念在初中数学大单元的教学实践中的作用及时总结，对研究大单元教学形成的方法与经验、优秀案例进行推广，在实践中发挥课题研究的示范作用和引领作用。

⑤数据统计法：对实践中反馈的问题进行归类统计，对学生的数学大单元学习情况定期进行汇总，对课题组成员研究的成果进行归类，对研究的样本进行各项指标下的数据对比、分析。

（三）实施步骤

（1）准备阶段（2022年4月—2022年12月）

①基于提升学生数学核心素养的需求，制定“PBL理论下初中数学大单元教学设计”的课题研究方向，成立课题研究小组。②通过网络搜寻、图书馆查阅等途径，检索与本课题研究相关的资料，了解本课题相关领域研究的进展情况。③学习有关理论，提升课题组成员的认知范围。④组织教师研讨、学生交流、问卷调查，了解师生对PBL模式和大单元教学的想法。⑤进行主题研讨，进一步明确课题的内涵、价值和意义，确定课题研究的内容、方法、思路与实施步骤，制定课题研究方案。

（2）实施阶段（2023年1月—2024年6月）

①将理论学习和教学实践相结合，积极开设课题研究课，扎实展开实践性研究。②做好观察记录，实验数据收集、整理工作。③进行课题中期汇报，形成第一阶段的研究报告，对前期研究过程中可能出现的困惑、问题进行集中研讨，邀请专家现场指导，及时调整研究策略。④对PBL理论下大单元教学进行科学、系统的评价，反思教学设计与实践过程中存在的问题，并进一步修正、实践。

（3）总结阶段（2024年7月—2024年12月）

①在实践研究的基础上，对研究过程中积累的数据、材料进行整理、分析、加以总结，形成研究成果。②呈现和展示研究成果，邀请专家对PBL理论下的大单元教学进行客观、公正的评价，组织课题组成员对教学效果进行总结与反思。③进一步完善评价体系，开展研究成果的反馈、总结、交流，撰写课题研究报告，汇编实验成果，总结经验，形成理论，指导实践，不断推广。

七、课题成果形式