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1、第六章 物理教学设计,曲阜师范大学,主要学习内容,1.物理教学设计概述2.物理教学设计的原则 3.物理教学设计的策略4.物理教学设计的内容 5.物理教学设计的方法 6.物理教学设计示例,曲阜师范大学,第一节 物理教学设计概述,简单地说 教学设计是指教育实践工作者为达成一定的教学目标，对教学活动进行的系统规划、安排与决策。,物理教学设计应依据物理学科特点、学生的实际情况、教学的目的要求，通过对教学过程中各种相关要素的系统分析，优化教学活动的模式，形成有序的操作流程。,传统备课与物理教学设计的相同点,2. 传统备课与物理教学设计的相异点,2. 传统备课与物理教学设计的相异点,2. 传统备课与物理教
2、学设计的相异点,第二节 物理教学设计的原则,一、确定物理教学设计原则的依据 1. 依据物理教学目的 2. 依据物理教学内容 3. 依据物理教学规律 4. 依据物理教师的创造性,有两层涵义：一是做到物理教学面向生活、生产和现代社会；二是物理教学改革的实践需要有先进的教育科学理论来指导。,苏联教育家巴班斯基说：“把教授最优化和学习最优化融合在一起，就能保证教学最优化有一个完整的过程只有把各种方法综合起来，才能保证教学的各个基本成份有一个最优化的设计”,二、物理教学设计的原则1. 主体作用和主导作用相统一的原则 2. 理论和实际相统一的原则 3. 科学性和思想性相统一的原则4. 探究知识和发展能力相
3、统一的原则5.分析要素和综合优化相结合的原则6.创设情境和丰富情意相结合的原则7.及时反馈和巩固提高相结合的原则8.创新性和规范性相结合的原则,科学性不仅指在进行物理知识的教学时要注意教学的严谨性和阶段性，而且指在教学设计中运用教育科学理论时还需考虑观念的先进性与合理性。思想性则指物理教学的教育功能。,第三节 物理教学设计的策略,一、物理教学设计的基本策略取向,二、物理教学设计的常用策略,1. 有意义的接受式教学策略,接受式教学策略的理论基础是奥苏贝尔的有意义接受学习理论,其一般教学策略过程如下：,2. 发现式教学策略,发现式教学策略是以美国著名教育家布鲁纳的学习理论为基础,其一般教学策略过程
4、如下：,3 . “最近发展区”与“一般发展”教学策略,原苏联心理学家维果茨基提出的“最近发展区” 把学生的发展水平分为两种：（1）现有的发展水平；（2）学生潜在的发展水平。,其教学要领包括以下两项：,（1）在课堂上要有步骤、分层次地展示知识结构。 （2）针对学生智力水平层次不同的实际情况，提出不同的目标和相应的练习题。,第四节 物理教学设计的内容,物理教学设计的内容包括六方面： 教学内容分析 教学对象分析 教学目标设计 教学策略设计 教学媒体设计 教学评价设计,1. 教学内容分析,分析教学内容包括:学生应学习的知识、技能及态度。教学内容分析的步骤：（1）单元教学目标确定（2）教学任务分类（3）
5、教学任务分析（4）教学内容评价,2. 教学对象分析 -教学设计的基础,在教学设计中，学生是核心。我们应分析学生在学习新知识前所具有的一般特征，确定学生的初始状态，注意学生认知结构的特点，了解学生的准备状况。,3. 教学目标设计,目标分类,中学物理教学目标包括4个部分 (1)教学对象，物理教学目标是针对哪一类学生的； (2)学生的行为，用可观测到的术语来说明学生的 行为； (3)确定学生行为的条件； (4)程度，是学生达到中学物理教学目标的最低衡 量依据。 例如：学习弹力后（条件），每个学生（对象） 能够领会这个概念（程度），鉴别出某力是否 是弹力（行为）。,教学策略是指根据已定的物理教学任务和
6、学生的认知特征、情感特征以及动作特征，有针对性地选择与整合相关的物理教学活动、教学方法以及教学组织形式，并计划和安排好教学时间，形成具有效率意义的实际教学方案。 教学策略设计包括：教学活动的安排、教学方法的选用、教学组织形式的选择和教学时间的安排等4个方面。,4. 教学策略设计,5.教学媒体设计,教学媒体包括语言媒体、文字媒体、图表 媒体、幻灯投影媒体、影视媒体、计算机多媒体 系统等多种类别。 教学媒体设计要根据教学的实际需要和具体 要求，把教学内容与方法转换成由多媒体手段展 现的，视听等方式同时运用的教学模式，充分利 用多媒体的模拟、重复再现、改变时空、加快信 息反馈等作用，把教学内容展示给
7、学生。,6. 教学评价设计,物理教学评价是对物理教学活动以及物理教师教得怎样、学生学得怎样的效果进行价值判断的过程。 遵循四个原则： （1）导向性原则； （2）科学性原则； （3）客观性原则 ；（4）综合性原则 。 教学评价步骤：选择被评价对象 ，收集教学评价所需要的资料，制定教学评价标准，整理和解释收集的资料，形成评价报告。,第五节 物理教学设计的方法,一、教学设计的基本步骤 1.确定教学目标 2.明确教学任务 3.确定教学起点 4.确定课时教学目标 5. 选择教学策略 6. 选择教学方法和媒体 7. 设计教学过程 8. 进行教学评价,分析学生学习新知识所必须具备的基础知识和能力，学生学习新
8、知识所需要的情感准备。根据学生原有的基础，确定教学的起点。,立足于学生的实际，符合学生的认知心理规律，注重理论与实践的结合，充分发挥学生的主动性和创造性。,首先明确本课程的教学目标 ，在此基础上制定单元教学目标。,期望学习应达到何种要求及程度 计划如何组织、引导学生学习 如何随时获取反馈信息,二、教学设计的总体思路,第六节 物理教学设计示例,1.“电磁感应现象”的教学设计,2. “简谐运动”的教学设计,【示例 1】 “电磁感应现象”的探究式教学设计,教学内容：高中物理选修3-2模块 一、教学任务分析“电磁感应现象”一节是在学生初中学习过电磁感应的有关内容和已经掌握了高中电场和磁场的有关内容的基
9、础上，以实验为基础，运用由特殊到一般的科学抽象法，即从实验现象的多样性中发现共性，抽象出电磁感应现象的本质，这是进一步学习电磁感应规律、交变电流和电磁波的基础。所以这节课的教学任务主要是让学生设计并实施多种实验方案，交流讨论多变的实验现象，通过科学分析得出结论。,二、 学生学习心理特点分析,学生原有的认知结构是意义建构的基础。在学习新知识前，教师必须了解学生的原有认知结构，这将有利于学生实现新旧知识的联系。如果学生选修高中物理选修3-2模块，学习“电磁感应现象”这一节具备的知识基础是：知道“闭合电路的部分导体作切割磁感应线运动，回路中就有电流产生”；掌握了“磁通量”和“磁通量变化”的概念，这是
10、学习“电磁感应现象”的基础。,从思维能力来看，这一节要求学生在实验基础上,抽象出电磁感应现象的本质。从导体作切割磁感应线运动回路中就有电流产生到只要穿过闭合回路的磁通量发生变化回路中就有电流产生，跨度大，对学生抽象思维能力有较高要求，而高中学生的抽象思维能力水平不高，这容易形成学习障碍。,【教学设计说明】教学任务分析与学生学习心理特点分析是教学设计的出发点。,三、教学目标,以现代教育理念为指导，结合上述学习内容和学生情况分析，确定如下教学目标：1. 知识与技能理解电磁感应现象的本质。会应用感应电流产生的条件解释与电磁感应现象有关的问题。操作研究电磁感应现象的实验，提高实验操作技能。,2. 过程
11、与方法,在探究“电磁感应现象”的过程中，初步学会“实验分析猜想实验验证归纳结论”的科学探究方法。在研究电磁感应现象本质的过程中，学习抽象与概括的思维方法。在收集关于“电磁感应现象”的历史资料的过程中，学习收集、处理信息的方法。,3. 情感态度与价值观,了解法拉第发现电磁感应现象的过程，体会科学家探索自然规律的科学态度和科学精神。在探究“电磁感应现象”的过程中，体验成功的喜悦，体会合作的快乐，同时培养学生合作学习的习惯。【教学设计说明】所设计的教学目标体现了物理新课程的三维教学目标，并且目标是结合电磁感应现象的具体内容设计的，避免了空洞的、千篇一律的目标。,四、 教学重点和难点分析,学生亲历探究
12、“电磁感应现象”的过程，理解电磁感应现象的本质是这一节课的教学重点；利用科学抽象法，从实验现象的多样性中抽象出“电磁感应现象”的本质是教学难点。,五、 教学媒体,电磁感应实验器材、计算机、网络、投影仪、教科书。,六、 教学过程,1. 创设问题情境，激发探究动机，引导学生发现问题“电磁感应现象”一节的教学建立在实验基础上，可以结合学生原有认知结构，利用实验创设问题情境，使得学生发现值得探究的问题。具体策略如下：【事件1】引导学生回忆初中学过的电磁感应知识：闭合电路的部分导体作切割磁感应线运动，该回路中就有电流产生，并演示这一实验。,【事件2】教师改变实验操作，加深学生的感性认识。方案如下：（1）
13、磁铁不动，导体顺着磁感应线运动；（2）导体不动，分别沿着磁感应线方向和垂直于磁感应线方向移动磁铁；（3）磁铁和导体同时运动（包括二者在垂直于磁感应线方向上有相对运动和无相对运动）；（4）把蹄形磁铁移走，换一个条形磁铁插入或拔出回路。学生面对多变的实验现象会发现并提出问题：为什么有的情况下，即使闭合电路的部分导体不作切割磁感应线运动，回路中也产生电流呢？产生电流的本质原因是什么？,【教学设计说明】通过改变初中物理的一个演示实验，为学生创设真实的问题情境，使得学生发生认知冲突，陷入问题困境的同时，萌发探索、发现新知的欲望。,2. 构建知识平台，铺设探究之路,【事件3】教师在演示实验的基础上，利用多
14、媒体模拟实验，让学生进一步观察比较各个实验现象，并提出一系列问题：在每一个实验过程中是什么发生了变化？磁场变了没有？回路变了没有（例如回路包围的面积是否有变化）？是否产生了电流？【事件4】把事先设计好的表格投到屏幕上，让学生针对一系列问题分组讨论，各抒己见。,【事件5】待学生达成共识回路中产生电流时，有的回路所包围的面积发生了变化，有的回路所处的磁场发生了变化，教师进一步提出问题：上述各种直观的变化会引起什么物理量发生变化？【教学设计说明】教师提出的问题能够启发学生将一系列变化与“磁通量变化”联系起来，从而将学生的认识引向深化。表格中“磁通量的变化”一列先隐藏，待涉及到磁通量的变化后再显示。,
15、【事件6】学生联系磁通量的变化，进一步讨论各个实验现象的联系，寻找共性。【事件7】师生共同总结，达成共识：不论是导体运动，还是磁铁运动，或是二者同时运动，或是条形磁铁插入或拔出回路，都可以在回路中产生电流。回路中产生电流时，穿过它的磁通量都发生了变化，只是引起磁通量变化的原因不同，有的是由于回路面积发生变化，有的是回路所处的磁场发生变化。此时，学生已经能把电流的产生与磁通量的变化联系起来，从而为下一步探究电磁感应现象的本质构建起知识平台。,【教学设计说明】学生发现问题后，教师若直接让学生独立探究，由于原有认知结构的局限和科学抽象思维能力水平不高，学生将遇到较大的困难。这就需要教师站在稍微超前于
16、学生智力发展的边界上，通过提问来引导学生探究。,感应电流产生条件分析表,3. 猜想与假设,【事件8】学生提出问题：除了导体或磁铁运动可以引起回路的磁通量发生变化外，还有什么方法可以改变回路的磁通量？ 同时学生会猜想：穿过回路的磁通量发生变化，就能产生电流。【教学设计说明】教师应为学生创造独立提出问题的机会，并鼓励学生依据科学事实大胆猜想。,4. 设计实验方案,【事件9】学生分组设计“改变穿过回路的磁通量”的实验方案。【事件10】每个小组找一个中心发言人汇报本组设计的实验方案,师生共同讨论各组方案的合理性、可行性及存在的问题。【事件11】教师提供学习资源，例如校园网上教师制作的专题网页、有关网站
17、、课本上有关的知识等让学生浏览，了解更多的方案，简单易行的可以借鉴。学生通过参考多种学习资料，最终形成自己的实验方案。,【事件12】教师强调实验注意事项，提供必需的实验器材。,【教学设计说明】“设计实验”是这一节教学需要突出的探究要素之一，教师应该鼓励学生设计出尽可能多的方案，不能仅局限于课本。每个小组设计出方案后，教师不要轻易给予肯定或否定，可以让学生亲自进行实验验证。对于课堂上不能实施的方案，教师可以在课外，为学生创造条件实施。,5. 进行实验与收集证据,【事件13】学生设计记录表格，分组实验，观察和记录实验现象。在实验过程中，教师巡查，发现问题及时指导。,6. 分析与论证,【事件14】教
18、师提出认知任务寻找各个实验现象之间的联系，归纳出共性，得出产生感应电流的条件。【事件15】学生分组交流讨论，归纳探究结果。教师积极参与其中，认真倾听，给予指导。【事件16】待小组讨论完毕，教师组织学生进行小组间交流。每个小组找一个中心发言人汇报本组的探究结果，教师鼓励学生之间进行互评，并给予激励性评价。,【事件17】师生共同总结：（1）部分导体作切割磁感应线运动，回路中产生电流；导体不动，磁铁运动，使得导体相对磁场作切割磁感应线运动时，回路中也有电流产生。这两种情况下，都是由于回路的面积发生了变化，从而导致穿过它的磁通量发生了变化。（2）磁体插入或拔出某一回路，该回路中产生电流；通过原线圈的电
19、流发生变化，则副线圈中有电流产生。这两种情况下，都是由于回路所处的磁场发生了变化，从而使得穿过它的磁通量发生了变化。分析归纳实验现象得出以下结论：不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。,【教学设计说明】“分析与论证”也是这一节教学需要突出的探究要素之一。鼓励学生交流讨论，分析多变的实验现象，发现共性，抽象出电磁感应现象的本质。在这一过程中，培养学生分析论证能力和交流合作能力。,7. 知识深化,【事件18】师生共同讨论：电磁感应现象中能量的转化。【教学设计说明】引导学生从能量角度认识电磁感应现象，将新知识整合到原有认知结构中，使新旧知识建立联系。,8. 学习效
20、果检测,【事件19】教师使用多媒体投影或其它手段出示练习题，或提前将检测题发布在校园专题网上。【事件20】学生练习，并把存在的疑点当堂反馈给教师或通过专题网提交给教师。【事件21】教师针对学生普遍存在的疑点给予解释，至于个别问题，教师课后利用专题网发送给学生或个别面谈。,【教学设计说明】现代信息技术的发展为我们实施评价与反馈开创了新的途径。网上检测便于每一位学生将疑点反馈给教师，使教师了解每一位学生的学习情况，实现因材施教。条件允许的学校，应开发和研究现代信息技术与物理教学的整合。,9. 学生自评,【事件22】在这一节课的终了，留出时间让学生自评。自评内容包括：这一节课你学到了哪些知识？最大的
21、收获是什么？在探索电磁感应现象过程中你感受最深的是什么？学到了什么样的物理研究方法？【事件23】学生把自评通过校园网提交给教师或通过书面表达反馈给教师。教师结合课堂上了解的学生的表现给予合理的评价，一并存入学生的成长记录文件夹或档案袋中。,【教学设计说明】这节课的评价，实现了评价方式多样化，评价主体多元化，而且注重实施发展性评价。教师不仅关注学生的学习结果，更关注学生的学习过程与方法、情感态度与价值观。,10. 课外学习指导,【事件24】 布置课外作业要求学生在课外搜集有关法拉第发现电磁感应现象的历史资料和电磁感应现象在生产、生活中的应用实例，发布在校园网上实现资源共享或形成书面文字，同学之间
22、交流讨论。【教学设计说明】学生在搜集资料的过程中可以体会科学家探索自然规律的科学态度和科学精神，认识物理学与实际生活的紧密联系，同时又培养了学生收集和处理信息的能力。,八、 总评,物理新课程提倡科学探究，但并不要求每个知识点的教学都让学生进行科学探究，也不需要在一个知识点的教学中让学生经历科学探究的7个要素，应该根据知识点的特点，采取突出重点的教学方式。由于“电磁感应现象”属于规律教学，结合本节知识内容的特点和学生的认知水平，在本教学设计中，着重突出了提出问题、猜想与假说、设计实验方案和分析与论证等4个探究要素。整个教学过程注重为学生创设发现问题与提出问题的情境；重视将教学活动建立在学生认知发
23、展水平和已有的知识经验基础上，帮助学生建立新旧知识间的联系；强调学生学习过程是在教师引导下自我构建、自我生成的过程。,【示例 2】“简谐运动”的教学设计,教学内容：高中物理选修34模块一、教学目标分析知识与技能：“简谐运动”概念是通过弹簧振子模型引入的，弹簧振子模型是在实验探究的基础上运用理想化方法抽象出来的。在运用弹簧振子模型探究分析简谐运动规律时，学生已经有了受力分析、运动描述及牛顿运动定律等方面的知识基础，因此，这部分内容的知识与技能目标可确定为：,(1) 能够识别机械振动；(2) 理解简谐运动的特征，会分析在一次全振动中位移、速度、加速度、回复力、动量、动能、势能的变化规律；(3) 理
24、解简谐运动概念，会通过分析回复力判定一个振动是不是简谐运动；(4) 会通过观察演示实验归纳振动概念，会利用模拟弹簧振子的实验装置抽象出理想弹簧振子模型，能通过观察录像、投影分析简谐运动的特征；,过程与方法,在牛顿第二定律的学习中，学生已经有过通过实验探究物理规律的经历，对科学探究的基本环节有了初步的认识。简谐运动中适合展开探究结论的内容有两部分，分别是“增加模拟弹簧振子实验装置的振动次数”和“简谐运动中各量的变化规律”，前者是在实验情境中展开的，后者则要通过系统分析一次全振动中各相关物理量的变化规律来研究，需要在问题情境中进行。关于理想化方法，在以往的学习中已有过多次应用，如伽利略的理想实验、
25、光滑平面、质点模型等，这节课的方法教学应该更进一步，让学生在教师指导下运用理想化方法抽象出理想弹簧振子模型。在学习中不但要掌握概念、规律本身，还要了解表述概念、规律时采用的辅助方法与辅助手段。综合以上分析，简谐运动的过程与方法目标可以归纳为：,(1)能在教师指导下运用理想化方法抽象出理想弹簧振子模型； (2)能就 “增加模拟弹簧振子实验装置的振动次数”和“简谐运动中各量的变化规律”两问题展开探究；(3)能借助于示意图、表格或数学工具等辅助手段表述振动规律，得出回复力公式；,情感态度与价值观：,简谐运动的规律分析需要学生通过分工合作来完成，对简谐运动概念的理解则需在感受生活中的振动现象的过程中逐
26、步内化，因此，情感态度与价值观维度的教学目标可以归纳为：(1)通过 “改进模拟弹簧振子演示实验装置” 的探索过程体验合作的意义与成功的喜悦；(2)通过现实生活中振动及简谐运动的实例分析体现物理与生活的密切联系。,二、教学过程设计：表1. 教学事件1,教学设计说明：从生产生活中的实例入手，利用演示实验创设物理情境，引入将要研究的课题。在实验观察的基础上归纳事物的共性，既帮助学生形成了初步的概念，又能够培养学生的观察、分析、归纳的能力。,表2. 教学事件2,教学设计说明：将演示实验改为学生实验，让学生动手操作，既增强了感性认识，激发了学生的参与热情，又为随后的科学探究提供了一个平台。通过操作和观察
27、强化振动概念，并在此基础上发现、提出新的问题，进行猜想和假设，设计实验并通过实验验证假设，让学生经历了科学探究过程的几个要素，同时又为随后利用理想化方法抽象弹簧振子模型作好准备。,表3. 教学事件3,教学设计说明：让学生在由模拟弹簧振子的演示实验装置抽象出理想弹簧振子模型的过程中亲历理想化方法，在原来对科学抽象感性认识的基础上进一步加深对理想化方法的理解，在亲身探究抽象过程中体验科学方法，实现了过程与方法的融合。,表4. 教学事件4,教学设计说明：按照建构主义的问题解决策略，学生应在将问题内化的基础上，提高制定探究计划的能力，学会把探究的课题分解为几个相对独立的小问题，会思考解决每个问题的多种
28、不同方法，会根据现实条件选择、优化有关方法，从而形成探究的方案。,表5. 教学事件5,教学设计说明：老师提出合作学习的要求，关注学习过程中的小组分工和成员之间的相互支持与配合，促进互动过程，使学生在合作中完成重点知识的建构。通过对学习过程和研究结果的广泛讨论，在多种方式的评价中增强了对学习过程的监测和调控意识。通过对比选择合适的表述方式，在规范的整理过程中内化重点知识和表述技能。,表6. 教学事件6,教学设计说明：利用概念同化和顺应策略突破难点，获得回复力和简谐运动概念。在积极的探究中建构新的知识体系。,表7. 教学事件7,教学设计说明：学生自己总结新课，从知识技能、过程与方法、情感态度与价值
29、观等侧面评价自己的学习行为。,表8. 教学事件8,教学设计说明：在对新概念的正反例证的辨析中巩固概念。运用多种手段联系生活中的实例，充分体现物理知识从生活中来，到生活中去的理念。利用课堂练习强化重点知识，且使教师获得关于重点知识学习效果的反馈信息。,表9. 教学事件9,教学设计说明：课下研究论题也是科学探究性的，让学生巩固知识的同时在课下的研究性情境中经历探究过程，感受成功的喜悦，从而提高物理学习的兴趣。,以上两个教学设计的示例都是按照教学事件发生的先后顺序，以主要教学事件为单元设计整个教学过程。这样的教学设计，使得整个教学过程条理清晰、直观明了。示例6-2将教学过程的设计利用表格的形式表述，而且分了教学任务及实现途径、教师活动和学生活动三个侧面分别描述，突出了教学系统的各要素，使教学过程中各个阶段的教学任务、师生活动一目了然。以上教学设计中的“教学设计说明”体现了各个教学环节设计的思想和预期达到的教学效果。,The end,休息一会儿,
