1、新课程高中物理课堂教学设计 物理课堂教学设计基本原则,绵阳市教育科学研究所 龚林泉 E-mail：,内容提要,一.什么是新课程高中物理课堂教学设计 二.以“三维目标”为导向的原则 三.以学生学习为中心的原则 四.以理解概念为前提的原则 五.以揭示规律为重心的原则 六.以反思评价促发展的原则,1.传统教学中，“备课”的主要特点 特点 2.新课程高中物理课堂教学设计的内涵 内涵 3.新课程高中物理课堂教学设计的要素 要素 4.新课程高中物理课堂教学设计的基本原则 原则,一.什么是新课程高中物理课堂教学设计,二.以“三维目标”为导向的原则,“三维目标”是当今世界各国课程标准或教学大纲的共同元素。“三
2、维目标”的教学设计是新课程改革不可回避的核心课题。“三维目标”与“双基论”相比，是素质教育的根本诉求。,1.三维教学目标区别于知识本位的价值取向，是提高学生的科学素养。 素养2.确定物理课堂教学目标的依据 依据3.表述课堂教学目标应注意的问题 注意,三.以学生学习为中心的原则,上海师大博士生陈隆升选取五种教学“名刊”，梳理其10年间发表的教学设计、课堂实录、教案等，共有605个样本。对这605个样本进行分析，把材料里提到“学情”的或者说到学生情况的筛选出来，共115个。也就是，605个教学案例中，提到学生情况的只有115个，占样本数的19%。由此可以看出，要以学生学习为中心，就必须在课堂教学设
3、计中花大力气克服传统教学设计惯性。要克服传统教学设计惯性，建议重视以下几点：,1.进行学情分析，为学生找准真实的学习起点，对贯彻执行物理学科课程标准至关重要。 学情2.创新有效情境，促进学生在物理学习过程中的认知得到不断巩固和强化。 情景3.创设五种课堂状态，以学生学习为中心。 状态,四.以理解概念为前提的原则,物理概念是整个物理学知识体系的基础，物理概念是学生学好物理的关键。,1.传统上，物理概念教学的特点 特点2.物理概念教学需按照陈述性知识的教学特征，强化由“是什么”到“为什么” 的学习过程 转化3.利用“认知冲突”进行物理概念教学 冲突4.还原原始问题，使学生发现、体验概念的形成过程
4、过程5.在运用概念的过程中，加深对概念的理解 运用,五.以揭示规律为重心的原则,物理规律反映的是物理概念之间的联系，是物理知识结构体系的枢纽。学生对物理规律的应用程度，取决于对规律的理解程度。由此可知，让学生掌握规律是教学的重心。,1.规律教学中常见的问题 问题 2.创设物理环境，使学生获得必要的感性认识 感性 3.引导学生按物理学研究方法探索物理规律 探索 4.组织学生讨论和运用物理规律 运用,六.以反思评价促发展的原则,教师对课堂教学设计方案进行反思评价，以便进一步修改完善，是课堂教学设计不可缺少的重要环节和基本原则之一。这种反思评价会使未来的课堂教学设计变得更加有效，是对教师教学认识能力
5、的进一步提高，对教师专业发展是直接有效的促进。,1.教学反思和评价的四个基本要素 要素 2.教学反思和评价的五个具体问题 问题,谢谢！,（1）传统教学中，备课是教师为上课所进行的一系列课前准备工作。一般把备课概括成“三备三写”,1-1.传统教学中，“备课”的主要特点,“三备”是指：备教材、备学生、备教法,“三写”是指：写学期计划，包括教学目的、教学内容、教学进度等； 写单元计划，包括教学目的、教学内容、单元测验的制定等；写课时计划（教案），包括教学目标、教学内容（重难点）、 教学方法、教具使用、教学过程的安排等。,1-1.传统教学中，“备课”的主要特点,（2）传统教学中，备课特点的具体表现,（
6、3）传统教学中，备课特点导致的结果,1-1.传统教学中，“备课”的主要特点,主观上，要求学生从同一起点出发，在统一的教学目标导引下，在共同教学方法指导下，进行相同的教学活动，以相同的学习速度，达到相同的终点。,返回,客观上，导致学生的学习成绩相差悬殊，对继续学好物理的认同度出现明显差异，教学效果不易预测和掌控。同时，教师的教学水平和能力也难以得到淋漓尽致的发挥。,1-2.新课程高中物理课堂教学设计的内涵,返回,是指教师在新课程理念的指导下，以物理教学理论为基础，运用系统观的方法，为达成一定的教学目标，确定解决高中物理课堂教学问题的方法和途径，并对教学结果进行评价的计划过程。,包括：（1）学习者
7、的特征、学生的学习需要、学习 内容等方面的分析，,1-3.新课程高中物理课堂教学设计的要素,（2）教学目标、教学策略、教学媒体等方面的确定和选择，,（3）教学活动的具体展开，,（4）教学效果的评价。,返回,教学设计没有唯一，只有多样；教学设计没有最好，只有更好。,1-4.新课程高中物理课堂教学设计的基本原则,以“三维目标”为导向的原则,以学生学习为中心的原则,以理解概念为前提的原则,以揭示规律为重心的原则,以反思评价促发展的原则,但物理课堂教学设计可遵循以下基本原则：,返回,过去的教学大纲主要是强调科学知识，过去的课堂，我们关心学生能学到哪些知识。如果学生不学物理，学生就学不到许多重要的物理知
8、识。而“知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观”的三维教学目标，强调以学生为本。提倡在老师的指导下让同学们经历动手动脑的自主学习过程，不但学习知识，还学习科学思想、方法，要求学生学会学习。因此，新课程的物理课堂除关注学生学到哪些物理知识外，也关注学生还有哪些收获。如果学生不学物理，学生不仅不知道许多物理知识，还将失去更为重要的有关科学方法、科学精神等方面的培养和熏陶，最终影响学生科学素养的提升。,2-1.三维教学目标区别于知识本位的价值取向，是提高学生的科学素养,返回,例如：学习万有引力定律时，传统的知识本位把教学目标定位在定律本身，而忽略了牛顿建立万有引力定律的创造性思维过程，忽略了牛顿艰
9、苦的智慧劳动。我们如果以三维教学目标为导向，就要考虑如何利用物理学史的宝贵资源使三维目标有机融合。即借鉴历史，但不是简单陈述历史事实；把学生带进历史的探究中去；在过程中理解知识；在过程中领悟方法和培养能力；把历史和现代的发展联系起来。,简略而精炼的教学目标，是教学的精髓和灵魂。确定一节课的教学目标时，应该对“教什么”“怎么教”“教到什么程度”等有明确而具体的回答。那么，确定物理课堂教学目标的依据是什么呢？,2-2.确定物理课堂教学目标的依据,（1）学生依据课堂教学目标必须与学生的学习水平相匹配，才能使课堂教学达到学生的最佳发展区。,初高中学生思维方式有差异初中生以形象思维为主，分析综合能力较低
10、，课堂学习时习惯以身边的生活现象或事例，通过观察、体验与感悟认识事物，在教师的启发、集体讨论和辨析过程中形成知识。高中生以抽象思维为主，他们希望通过精彩的物理实验，严密的理论推导或严谨的文字叙述，去归纳、理解、探究复杂的物理内涵，从而在更深的层次上认识事物。,不同类型学校的学生群体学习起点水平有差异,同一群体不同学生个体学习物理的追求有差异（自然分材教学）,（2）学科依据物理学科特点是物理概念、规律严密，学科知识系统性、实验性、实用性强，对观察、理解、分析、归纳、推理、探究的能力要求高，与生产及生活的联系紧密。这就要求教学通过逐次化解，达成课堂教学目标，把物理教学的总目标分解在不同的学习阶段、
11、不同的课程内完成，并且做到教学目标前后呼应，浑然一体。,2-2.确定物理课堂教学目标的依据,例如：对于功的概念，学生则是经历了初中和高中两个阶段，才逐渐有所领悟。在初中功是力与路程的乘积使学生对功有表象性的认识。到了高中阶段，当位移的概念形成以后，功是力与力方向位移的乘积使学生对功的认识提高了一步，还知道了功不仅有大小，还有正负；功的本质是什么，学生仍觉得有疑问。随着能概念的引入，更让学生清楚了功的本质是能量转化的量度，做功的过程是能量转化的过程，能的转化必须通过做功来实现，有了对功的理解，才能去研究各种具体形式的能及转化。这样的螺旋式上升，循序渐进，不仅让学生掌握知识，更让学生提高了获取知识
12、的能力。,（3）课题依据尽管新课程的课程目标按照知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度来陈述，但是每节课的课时目标不必机械地、一一对应地照搬上述格式，也不必都按三个维度来陈述。不同的课题，其知识及能力的构成方式不同，学生在探究这些知识时，需要投入的思维方式的重点就不同。因此，应根据具体教学内容和学生认知规律，侧重在三个维度的某些方面或某几个方面予以加强，以体现课堂教学的灵活性和针对性。,2-2.确定物理课堂教学目标的依据,返回,例如：关于布朗运动的教学，就应该把侧重定位在：通过观察显微镜下花粉颗粒的运动，认识微观粒子运动的不规则性，解释布朗运动；体会由宏观现象推想微观本质的思维方法。
13、,（1）要注意教学目标的行为主体是学生，不能以教师作为教学目标的行为主体。教学目标是教学设计中的一个基本要素，是教学活动预期达到的结果，是学生通过学习后预期产生的行为变化。因此，在教学目标表述中，应避免使用诸如“培养学生”、“提高学生”、“使学生”等教师在教学过程中应当进行的工作。这样表述带来两个困难，一是教学目标中没有表述学生的具体行为而使教师难以操作，二是难以评价学生是否达到了预期的学习结果而给教学评价带来困难。,2-3.表述课堂教学目标应注意的问题,（2）要注意所使用的行为动词尽可能是可理解和可评估的。在以往的教学大纲中，对教学目标的要求所运用的术语比较模糊且笼统，例如“了解”“掌握”“
14、提高”等等，既缺乏质和量的具体规定性，又缺乏可操作性和可测量性。,（3）如有必要，可附上产生目标指向的结果的行为条件。这里的行为条件是指影响学生产生学习结果的特点的限制和范围，包括辅助手段的运用，提供信息或提示、时间的限制及完成行为的情景等。对于学生通过一段时间的学习后所产生的行为变化的最低表现水准或学习水平的表述，就要体现出具体的表现程度，如：,2-3.表述课堂教学目标应注意的问题,返回,根据马杰和加涅的行为目标理论与技术，一般认为，一个完整、 具体、明确的教学目标应该包括四个要素，即行为主体、行为活动、行为条件和行为标准。,例如，“力的图示”认知教学目标可陈述如下：目标1：能说出力的三个要
15、素。目标2：对提供的实例，能用力的三个要素来分析力的作用效果。目标3：对提供的实例，能用力的图示法做出正确的图示。,“完成测电源电动势和内阻实验后，80%的学生能够在1分钟内按要求整理好实验器材”、 “天平处于空盘状态时，90%的学生能够在10秒内调节天平平衡”等。,没有准确而细致的学情分析，“学的活动”就无法落实。在进行课堂教学设计时，应注意分析和判断学生的起点能力，包括：学生是否已经了解即将学习知识的有关内容，有多少人了解？了解什么？达到什么程度等？概括讲，应该包括知识起点、技能起点和态度起点等方面内容。,3-1.进行学情分析，为学生找准真实的学习起点，对贯彻执行物理学科课程标准至关重要,
16、返回,分析知识起点能力，就是判断学习者原有知识结构的状态。怎样判断 呢？用“概念图”技术（美约瑟夫D.诺瓦克）。“概念图”是一种知识结构的表现方式。由于学习上的差异，每个学习者绘制的概念图也各不相同。,例：下面的概念图忽视了“速度”的矢量性，表现的是:“匀速圆周运动”和“匀速直线运动”属于“匀速运动”的下位概念，都属于“匀速运动”。,知识不可能脱离活动情境而抽象地存在，只有通过在实际情境中的应用才能真正被人所理解。“让学生在生动具体的情境中学习”是新课程倡导的理念之一。但情境创设必须考虑物理学科教学的有效性。例如，学习螺线管如果把重点放在学生缠绕线圈，看似突出了学生动手，实则把物理课变成了劳技
17、课，对物理学习而言是低效甚至无效的。,3-2.创新有效情境，促进学生在物理学习过程中的认知得到不断巩固和强化,高中物理新课程还强调“在课程实施上注重自主学习，提倡教学方式的多样化”。,如：学习圆周运动时，老师通过演示实验和多媒体课件展示下面三个物体所做的曲线运动：用细线拴住的小球，演示竖直平面内的圆周运动展示学生熟悉的钟表指针的走动用课件展示人造卫星围绕地球的圆周运动让学生观察上面运动的共同特点，可以确定它们的运动轨迹均是圆。,然后请学生列举一些生产和生活中物体做圆周运动的实例。并提出问题：做圆周运动物体上的质点，哪些运动较快？哪些运动较慢？我们应该如何比较它们运动的快慢呢？,返回,根据上述猜
18、想，可设计多样化的教学方式：对于猜想1、猜想2，让学生结合教科社课本必修2第22页中“闹钟与手表快慢之争”提出的问题进行分组讨论与交流。对于猜想3，引导学生设计实验，探测做圆周运动的物体速度的大小。对于猜想4，可给出阅读提纲，让学生自主学习。,3-2.创新有效情境，促进学生在物理学习过程中的认知得到不断巩固和强化,引导学生分组讨论，形成猜想： 猜想1，比较物体转过一圈所用时间 猜想2，比较物体在一段时间内转过的圈数 猜想3，比较物体在一段时间内通过的圆弧长短 猜想4，比较物体在一段确定时间内半径转过的角度的大小,以学生学习为中心，可从五种外显状态把握学生的学习活动。 一是参与状态 二是紧张状态
19、 三是试误状态 四是讨论和评估状态 五是问题与反思状态,3-3.创设五种课堂状态，以学生学习为中心,返回,成功之处：一讲清物理概念的内涵，即它们的物理内容和物理意义；二强调物理概念的外延，即它们的适用条件和范围；三理清有关概念的联系和相近概念的区别。,4-1.传统上，物理概念教学的特点,返回,不足之处：一是压缩概念形成过程的教学，概念在教学中往往作为陈述性知识，学生多死记硬背概念。如“电动势”的概念教学，一般都以定义的直接呈现，告之电动势是“将其它形式的能转化为电能的本领”。二是通过题海战术让学生机械熟记概念，而不是在感悟中“升华”。如学习“加速度”时，匆忙给出加速度的意义和数学表达式，然后进
20、行大量的习题强化，导致许多学生对引入加速度的必要性缺乏充分的认识，没有理解为什么要引入加速度、什么是加速度、加速度的物理意义等，致使学生被强化了物理难学的意识。,例如，学习“电动势”概念时，先让学生观察以下三个实验。实验1，将小灯泡、开关与干电池连成回路，灯泡发光。实验2，将小灯泡、开关与蓄电池连成回路，灯泡发光。实验3，将小灯泡、开关与手摇发电机连成回路，摇动发电机使灯泡发光，且摇的速度越快，灯泡越亮。结论1：干电池、蓄电池能将化学能转化为电能，手摇发电机能将机械能转化为电能，我们把这些能将其它形式的能转化为电能的装置叫电源。结论2：干电池、蓄电池、手摇发电机工作时灯泡的亮度不同，说明它们在
21、相等时间内产生的电能的多少不同，我们把干电池、蓄电池、手摇发电机这种具有不同的“将其它形式的能转化为电能的本领”叫做电动势。也就是说，在上述实验中，干电池、蓄电池、手摇发电机产生的电动势不同。,4-2.物理概念教学需按照陈述性知识的教学特征，强化由“是什么”到“为什么”的学习过程,从上述教学设计来看，学生不仅能从具体情境中知道为什么要引入电动势概念，而且能从中进一步理解电动势的内涵。通过情境展示，现象对比，引出概念的学习过程帮助学生有效掌握概念。,返回,物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特征在人们头脑中的反映，是物理事物的抽象。利用学生认知冲突，能让学生在概念形成过程中伴随自己内部的心理活
22、动过程，加强其理性分析。如人们在生活中普遍认为“重物体比轻物体下落快”，为此，用一铁锁和一纸片从同一高度同时下落，其演示结果和学生的判断都一样：“纸片下落慢”。但当纸片质量不变而被紧紧揉成团后，再让它和铁锁同时从同一高度下落，其结果和学生的预期判断就会不一样，发现它们几乎同时落地。这种现象引起的认知冲突否定了生活中形成的“重物体一定比轻物体下落快”的错误概念，在解释清楚引起这一现象的原因后引出“自由落体”概念，再用真空管做自由落体实验。这样，学生就容易形成“自由落体”运动的概念。,4-3.利用“认知冲突”进行物理概念教学,返回,如，关注加速度概念的形成过程。 比较：磁浮列车以432km/h高速
23、匀速行驶了8s蜗牛在10s内速度从零加速到0.1cm/s， 体验：速度大与速度变化大是两个不同概念。 再比较：普通轿车速度从零加速到100km/h用时20s旅客列车速度从零加速到100km/h用时500s， 建立：速度变化相等时变化有快慢的初步概念。,4-4.还原原始问题，使学生发现、体验概念的形成过程,原始问题：例1，兰博基尼Murcielago跑车速度从零加速到100km/h，加速时间4.0s，例2，麦克拉伦F1LM跑车速度从零加速到100km/h，加速时间3.2s例3，宝马Z4跑车速度从零加速到60km/h，加速时间3.2 s，例4，F1方程式赛车速度从零加速到300km/h，加速时间1
24、5.6s。 生分析：问题1，例1与例2速度变化相同，如何比较其变化快慢？问题2，例2与例3变化的时间相同，如何比较其变化快慢？问题3，例2与例4速度变化不同，变化时间也不同，如何比较其变化的快慢？通过上述比较，学生在探究中逐渐形成速度变化快慢的基本概念，并掌握了如何比较的方法（控制变量法）。,返回,概念的真正形成并没有在概念定义之后就结束，运用物理概念分析、解决物理问题，既是深化认识的过程，也是检验学生概念是否清晰正确的标志。坚持让学生试误，让学生自己去碰“钉子”，有利于学生进一步理解概念的本质。,4-5.在运用概念的过程中，加深对概念的理解,返回,（1）感性知识不足：教学内容中的物理现象，学
25、生亲身经历、感受到的很少，日常的生活经验不足。,5-1.规律教学中常见的问题,返回,教师更多关心学生能否正确应用公式得出最后答案。学生表现在：,（2）学生日常生活中形成的错误观念的干扰：“先入为主”的表面性、片面性经验，给学生正确学习和理解物理规律造成一定的干扰。如，由“合力就是几个力之和”误认为是其代数和，由“要让物体由静止变为运动，必须施加力的作用”误认为力是维持物体运动的原因等。,（3）运用物理规律说明、解释现象，分析解决实际问题，有困难。,课堂教学设计让学生学习物理规律，首先要引导学生在物理世界中发现问题。因此，要创设便于发现问题的物理环境。,5-2.创设物理环境，使学生获得必要的感性
26、认识,二是创设的物理环境要有利于引导学生探索规律，让学生获得探索物理规律必要的感性知识和数据，为学生提供进一步思考问题的线索和依据，给学生研究问题提供必要的知识准备等。创设的物理环境有助于学生“发展探索自然、理解自然的兴趣与热情”。,一是通过课堂观察、实验发现问题，或是从分析贴近学生生活的典型事例中发现问题，在充分利用多媒体辅助教学手段的同时，要避免在黑板上做实验，避免在屏幕上做实验。,5-2.创设物理环境，使学生获得必要的感性认识,例如，学习闭合电路的欧姆定律时，实验1，按如图1所示的电路，测出一组U、I数据，并作出UI图线实验2，按如图2所示的电路：电动机卡住不动；电动机转动。分别测出一组
27、U、I数据。,结论：当电动机不转时，其U、I的变化关系与纯电路相同；当电动机转动后，其U、I的比值不再是一个恒量。,5-2.创设物理环境，使学生获得必要的感性认识,返回,现象：实验1得到的数据，在误差允许范围内是一种线性关系。实验2中的一组数据也是线性关系，中的一组数据的变化是非线性的。,分析：初中物理学习阶段，学生对U/I为一恒量已形成定势。在上述实验的操作过程中，学生对实验1的数据已有先期经验，对实验2中的数据也容易理解，但对实验2中的数据则激发了学生的好奇心，对产生这种现象的原因可做出多种猜测。且对纯电阻电路与非纯电阻电路元件的本质有了较为深刻的认识，从而理解欧姆定律所阐述的物理量之间的
28、关系以及适用范围。,（1）实验归纳法。由此发现的规律，一般叫做定律。从物理事物和物理现象中提出问题，对事物和物理现象作多次观察和实验，在取得大量实验资料基础上，进行分析、综合、归纳，发现在一定条件下有关物理量之间的必然联系，从而得到结论，再通过实验检验就成为规律。如牛顿第二定律、动量守恒定律、法拉第电磁感应定律、光的反射定律、折射定律等。,5-3.引导学生按物理学研究方法探索物理规律,返回,（2）理论演绎法。由此发现的规律，一般叫做定理或原理。从已知的规律或物理理论出发，对某特定事物或现象，进行演绎、推理，从而得出在一定范围内有关物理量之间的函数关系或新的论断，最后，通过实践检验就成为规律。它
29、们不再仅仅是对经验事实的概括，而是成为科学理论系统的出发点。如动量定理、动能定理、功的原理、波的叠加原理、光路可逆原理等。,（3）提出假设法。由此发现的规律，一般叫做理论或定律。对有些物理规律的研究，可以引导学生在观察实验或分析推理的基础上进行猜想，提出假说，然后再运用实验或理论加以检验，修正假说，得出科学的结论。如楞次定律教学可用此法。,（1）防止学生死记硬套规律，针对学生在理解和运用中容易出现的问题，组织讨论。讨论规律及其各物理量的物理意义，讨论规律的适用条件和范围，讨论这一规律与有关概念、规律、公式间的关系。,5-4.组织学生讨论和运用物理规律,返回,（2）引导学生运用物理规律解决实际问
30、题。用典型例题培养学生运用物理规律解决实际问题的能力；精选练习题，适量训练，强化学生运用物理规律解决具体问题的能力；适时组织测验，检查学生运用物理规律解决实际问题的能力。,物理课堂教学设计过程集中体现了教学设计的四个基本要素，据此可进行反思评价：,6-1.教学反思和评价的四个基本要素,返回,一是教学所要达到的预期目标是什么？,二是为达到预期目标，应选择怎样的知识经验或教学内容。这要求以物理学科课程标准为纲，参考除所选教科版外的其它版本教科书和相关资料确定授课内容。,三是如何组织有效的教学，包括教学策略和教学媒体的选择，以及学生活动的确定。,四要确定如何获取必要的反馈信息，包括学生的反思与评价。,一般而言，教师对课堂教学设计方案进行反思和评价时，可以选择以下几个问题：,6-2.教学反思和评价的五个具体问题,返回,（1）你是否考虑学生通过哪些教学过程实现三维教学目标，以及如何判定其达成度？,（2）你是否考虑三维教学目标在教学过程中的教学重点和教学关键？,（3）你是否考虑过最佳的教学流程？,（4）你是否考虑过教学过程中学生参与的活动，以及采用哪些相应的教学策略和教学方法？,（5）对于那些没有达到预期水平的学生，还能为他们提供哪些额外的实践和后续的评估？,
