（课程与教学论专业论文）综合性设计性物理实验的“任务型”教学模式构建与实践研究.pdf

山东师范大学硕士学位论文 综合性设计性物理实验的“任务型”教学模式构建与实践研究 中文摘要 综合性设计性物理实验是一种新的实验教学形式，实践证明它能很好地培养学生的探 索精神、科学思维、实践能力和创新能力。为了能更好地组织和开展综合性设计性物理实 验，我们有必要构建便于操作和推广的综合性设计性物理实验教学模式，以提高实验教学 效率。 本文旨在基于对大学物理实验教学的改革发展趋势及综合性设计性物理实验现状分 析的基础上，进一步探讨构建便于操作和推广的综合性设计性物理实验教学模式及其意 义。 综合性设计性物理实验的“任务型”教学模式是在建构主义学习论、活动教学论和物 理实验论等现代教学理论指导下，结合了综合性设计性物理实验的特点，借鉴“任务型 教学模式、抛锚式教学模式、“启发一创新”教学模式和“交流一互动”教学模式并吸取 其优点，遵循教学模式构建方法，经过研究和教学实践提出的，并在这种模式的指引下， 开展物理实验教学，并对教学提出改进建议。 教学实践表明，利用综合性设计性物理实验的“任务型”教学模式组织实验教学是有 效的。综合性设计性物理实验的“任务型”教学模式对于培养学生的探索精神、科学思维、 实践能力和创新能力有很大作用，使学生在非智力方面也得到发展，并没有降低传统教学 在培养学生基础知识和操作技能方面的优势。这对于高师院校培养符合时代要求的大学生 有很大启发，对于高校进行实验教学改革，构建新的实验教学体系有着重大意义。 关键词：综合性设计性物理实验；“任务型”教学模式；教学方法；建构主义 分类号：g 6 3 3 7 山东师范大学硕士学位论文 t a s k - - e d u c a t i o n - - m o d e lo fc o m p r e h e n s i v ed e s i g n i n g p h y s i c se x p e r i m e n t a b s t r a c t c o m p r e h e n s i v ed e s i g n i n gp h y s i c se x p e r i m e n ti san e wk i n do ft e a c h i n gf o r m s ；i th a sb e e n p r o v e di np r a c t i c et h a tt h i sk i n do ft h ee x p e r i m e n tc a l lc u l t i v a t es t u d e n t s e x p l o r i n gs p i r i t ， s c i e n t i f i ct h i n k i n g ，p r a c t i c a la b i l i t ya n dc r e a t i v ea b i l i t yw e l l i no r d e rt oo r g a n i z ea n dc a r r yo u t t h ec o m p r e h e n s i v ed e s i g n i n gp h y s i c se x p e r i m e n tb e t t e r ，i ti sn e c e s s a r yt oc o n s t r u c tt h et e a c h i n g m o d eo fc o m p r e h e n s i v ed e s i g n i n gp h y s i c se x p e r i m e n t ，w h i c hi sc o n v e n i e n tt oo p e r a t ea n d e x t e n d ， b yi m p r o v i n gt h ee f f i c i e n c yo fe x p e r i m e n tt e a c h i n g o nt h ea n a l y s i sb a s i so ft h et r e n do fr e f o r mi nc o l l e g ep h y s i c a le x p e r i m e n tt e a c h i n ga n dt h e p r e s e n ts i t u a t i o na b o u tt h ec o m p r e h e n s i v ed e s i g n i n gp h y s i c se x p e r i m e n t ，a n dt h e ne x p l a i nt h e s i g n i f i c a n c eo ft h et e a c h i n gm o d eo fc o m p r e h e n s i v ed e s i g n i n gp h y s i c se x p e r i m e n t ， w h i c hi s c o n v e n i e n tt oo p e r a t ea n de x t e n d t a s k e d u c a t i o n - m o d e lo fc o m p r e h e n s i v ed e s i g n i n gp h y s i c se x p e r i m e n ti sp u tf o r w a r da f t e r s t u d y i n ga n dt e a c h i n gp r a c t i c e ， w h i c hi sb a s e do nm o d e mt e a c h i n gt h e o r ys u c ha st h es t u d y t h e o r yo fc o n s t r u c t i v i s m ，t h et e a c h i n gt h e o r yo fa c t i v i t ya n dp h y s i c se x p e r i m e n tt h e o r y ， c o m b i n i n gw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fc o m p r e h e n s i v ed e s i g n i n gp h y s i c se x p e r i m e n t ，d r a w i n go n t h ea d v a n t a g e so ft a s k e d u c a t i o n m o d e l ，a n c h o r i n gt e a c h i n gm o d e l ，i n s p i r a t i o n - i n n o v a t i o n t e a c h i n gm o d e l ，c o m m u n i c a t i o n i n t e r a c t i o nt e a c h i n gm o d e l ， a n df o l l o w i n gt h ec o n s t r u c t i o n m e t h o do f t e a c h i n gm o d e l u n d e rt h eg u i d a n c eo ft h i sm o d e l ， w ec a r r yo u tp h y s i c se x p e r i m e n t t e a c h i n ga n dp r o p o s ei m p r o v e m e n ts u g g e s t i o n t e a c h i n gp r a c t i c es h o w st h a ti ti se f f e c t i v et oo r g a n i z a t i o no fe x p e r i m e n tt e a c h i n gb yu s i n g t a s k - e d u c a t i o n m o d e lo fc o m p r e h e n s i v ed e s i g n i n gp h y s i c se x p e r i m e n t t a s k e d u c a t i o n - m o d e lo f c o m p r e h e n s i v ed e s i g n i n gp h y s i c se x p e r i m e n th a sg r e a ti m p a c to nt r a i n i n gs t u d e n t s e x p l o r i n g s p i r i t ，s c i e n t i f i ct h i n k i n g ，p r a c t i c a la b i l i t ya n dc r e a t i v ea b i l i t y ，i tm a k e ss t u d e n tp r o g r e s si n u n i n t e l l i g e n c e ，a n di td o e sn o tl o w e rt h ea d v a n t a g eo ft r a d i t i o n a lt e a c h i n gm e t h o di nc u l t i v a t i n g s t u d e n t s b a s i ck n o w l e d g ea n dm a n i p u l a t i v es k i l l i th a sg r e a ts i g n i f i c a n c ei nu n i v e r s i t y i i i 山东师范大学硕士学位论文 e x p e r i m e n tt e a c h i n gr e f o r ma n dc o n s t r u c t i n gn e we x p e r i m e n tt e a c h i n gs y s t e m k e yw o r d s ：c o m p r e h e n s i v ed e s i g n i n gp h y s i c se x p e r i m e n t ，t a s k - e d u c a t i o n m o d e l ， t e a c h i n gm e t h o d ，c o n s t r u c t i v i s mt h e o r y c a t e g o r y ：g 6 3 3 7 i v 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得( 注：如没有其他需要特别声 明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位敝作者繇辫薹0 导师粹 学位论文版权使用授权书 私膨 本学位论文作者完全了解堂撞有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权兰 丝可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者虢得洳 新擗 签字日期：2 0 0 9 年厂月) 。日 签字吼2 咖年j 嘭p 日 山东师范大学硕士学位论文 王上- 一 刖昌 长期以来，基础物理实验教学存在较多缺陷，如教学模式单一，教学内容陈旧，教学 方法落后等等。实验课在内容上只是对理论的验证，缺乏创新性，在实验方法上也属于机 械性的模仿，按照现成的步骤进行操作。长此以往，学生始终处于被动地位，没有积极的 思维和创新，也没有探索的目标和方向。这种千篇一律的实验教学内容和方式在定程度 上限制了学生学习的主动性与积极性，不利于创新人才的培养，已不能适应社会发展的需 要。 近年来，国内各高校为了改变这种现状都相继进行了物理实验课程方面的改革，提出 了综合性、设计性实验课程的构想。综合性、设计性物理实验教学方式的出现给传统的物 理实验教学营造了提高学生的科学素质、创新能力及充分调动学生自主能动性的环境，使 物理实验教学从传统的呆板的灌输式教学模式中走出来，为实验教学融入了一种创造性、 主体性、探索性的亮色，在培养学生的实践动手能力和创新意识方面越来越呈现出独特的 教育功能。虽然各高校根据自身的情况进行了一些有益的尝试，但是由于此项活动开展的 时间不长，并且综合性设计性实验在整个物理实验中的比例还不是很大，因此，如何利用 先进的教育理念和实验教学观念，更好地、更加有效地开展综合性设计性实验课程，是值 得进行深入研究和探讨的问题。 研究教学模式，可以更好地把握教学关系，促进教学活动优化，对于提高教师的教学 水平和教学质量大有裨益。要在教学中体现现代教育观念，突出学生创新能力培养理念， 就必须改变传统的实验教学方式，构建新的教学模式。本文在建构主义学习论、活动教学 论和物理实验论等现代教学理论指导下，结合综合性设计性物理实验的特点，借鉴“任务 型”教学模式、抛锚式教学模式、“启发创新”教学模式和“交流一互动”教学模式并 吸取其优点，遵循教学模式构建方法，经过研究和教学实践提出的便于操作和推广的综合 性设计性物理实验的“任务型”教学模式，是提高实验教学效率的重要手段，也是进行实 验教学改革的科学方法之一。 本文将致力解决以下问题： 1 通过对大学物理实验教学改革发展趋势和综合性设计性物理实验的现状分析，提 出构建综合性设计性物理实验教学模式的必要性。 2 对构建教学模式基本问题的研究。 3 对构建综合性设计性物理实验的“任务型”教学模式理论基础分析。 1 山东师范大学硕士学位论文 4 构建综合性设计性物理实验的“任务型教学模式原则及其借鉴。 5 综合性设计性物理实验的“任务型 教学模式构建及在其指导下，开展综合性设 计性物理实验所遵循的一般步骤。 6 结合实例，简单介绍综合性设计性物理实验的“任务型”教学模式在我校实验教 学中的具体实施情况。 7 综合性设计性物理实验的“任务型教学模式研究总结及主要结论，对当前综合性 设计性实验的改革和推进有何重要启示和建议。 2 山东师范大学硕士学位论文 第一章概述帚一早僦尬 1 1 大学物理实验教学改革发展趋势 目前，国内高校所开设的实验是沿用了几十年的一套一成不变的教学模式，实验内容 上只是对理论的验证，缺乏创新性，实验方法上属于机械性的模仿，按照现成的步骤进行 操作，学生始终处于被动地位，没有积极的思维和创新，也没有探索的目标和方向。这种 千篇一律的实验教学内容和方式在一定程度上限制了学生学习的主动性与积极性，不利于 创新人才的培养，更不能适应当代科学的进步和社会的快速发展。 因此，从2 1 世纪科技发展和对人才科学素质要求的角度考虑，在实验教学中，应着 重培养学生的实践能力和创新能力，努力营造提高学生的科学素质、创新能力及充分调动 学生自主能动性的环境。长期以来，广大物理教师及实验教学人员一直朝着这个方向努力。 我们在综合分析了国内外相关文献报导【1 。1o 】的基础上，总结出目前高校实验教学改革有以 下几个方面的趋势。 1 1 1 构建新的实验教学体系，积极开设综合性设计性实验 教育部关于开展高等学校实验教学示范中心建设和评审工作的通知指出，先进的 教育理念和实验教学观念“应坚持传授知识、培养能力、提高素质协调发展，注重对学生 探索精神、科学思维、实践能力、创新能力的培养 ，同时指出先进的实验教学体系、内 容和方法“应当从人才培养体系整体出发，建立以能力培养为主线，分层次、多模块、相 互衔接的科学系统的实验教学体系，加强综合性设计性、创新性实验”【5 1 。 实验教学体系的建立要参照以下两个原则：一是阶段性原则，实验课的设立要考虑到 不同层次、不同专业的需要和理论的协调；二是系统化原则，要从专业整体和学生发展的 角度考虑，学生应该具备什么样的实验理论和技能，实验将相关要素进行集合、组织，构 成科学合理的体系。 因此，在实验内容的设置上应充分考虑技能训练与提高能力相融合，使学生逐步提高 动手能力，以培养学生的学习兴趣、创新意识、创新精神和解决问题的能力。具体内容包 括：基础性实验，主要包括基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能的 训练和基本测量方法与误差分析等；综合性设计性实验，意在激发学生的学习热情，增 加学生的启发性和思考性，使他们变被动学习为主动学习；研究性实验，主要面向优秀 3 山东师范大学硕士学位论文 学生开设，以若干围绕基础物理实验的课题，以科研方式进行实验，培养学生的研究、开 发应用能力。 1 1 2 改革教学方式和手段，教学主体向学生转移 教学方式上应该尽早改变“以教师为中心”的传统观念，积极向“以学生为主体，教 师为主导 新型教学模式转变。教师应根据学生的需要并针对不同的实验模块采用不同的 指导方式。对简单仪器的使用，操作技能培训的验证性实验，可以让学生通过开放性实验 室随时学习，并可以安排高年级学生或研究生指导。对综合性设计性实验，教师则是提供 知识范围和仪器设备，让学生自己查阅资料，自行设计实验方法。而在研究性实验阶段， 学生可以选择导师，跟随导师走进专业实验室，由导师布置任务，在硕士生或博士生的合 作和协助下完成科研任务。在教学手段上，要加强计算机辅助实验和运用计算机进行实验 数据处理和虚拟实验的能力。例如，麻省理工学院物理实验室向本地区中学生f h i g hs c h o o l s t u d e n t s ) 开放，邀请他们进入实验室，从事一些研究性的实验，体验科学家进行探索发现 的过程，以达到充分利用仪器设备、服务社区的目的1 6 1 。德国德累斯顿大学和凯泽斯劳滕 大学要求学生自己组装仪器再进行测型7 1 ，对学生动手能力要求非常高。 1 1 3 教学内容体现时代性，教学考核方式灵活 科技发展日新月异，各种新技术层出不穷，它们既可以作为物理实验研究的对象也可 以成为物理实验研究的手段，使物理实验不再只是已知现象的重现，而是更贴近生活，贴 近现实，在已有的理论和知识基础上进行创新。在教学过程中，可以不设统一的教材，教 学内容经常更新，将最新的科技进展在实验中得以反映，学生在做实验时，可以仅依靠单 项讲义加实验设备说明书，并辅以有关文献资料，大胆发挥主观能动性。在实验考核上， 有的大学没有考试，有的则有笔试口试或操作考试。在评分标准上，有的只根据报告给分， 有的操作与报告各占一半，有的预习4 0 ，报告6 0 等等【8 】。 1 1 4 突出物理实验“设计性、研究性、探索性”的教育功能 注重为学生提供足够的实验条件，由学生自主选择实验题目、拟定实验方案、配置实 验设备、测量数据、分析结果、完成报告、对实验的时间和最终结果不作硬性规定，学生 可以根据自己的时间、能力及兴趣来安排，这些实验的选题都是科学前沿，学生在教授、 4 山东师范大学硕士学位论文 实验指导教师指导下，从事创造性的实验工作。这种教学模式极大地提高了学生的兴趣和 积极性，培养了学生的科研能力和创新能力【8 一。这类实验强调的是研究、创新、探索未 知世界的精神，这是物理实验的根本任务和最终价值，也是物理实验教学追求的崇高目标 之一。 1 1 5 改善实验室条件，加强硬件和软件建设 目前，高校实验室都想方设法筹措资金，淘汰部分旧仪器，添置更多的新仪器。教学 仪器和设备越来越向新型和先进、运用集成电路后的小型化和数字化、运用各种传感器采 集数据通过计算机来直接显示的方向发展。同时，积极依托专门的网络教学管理信息平台， 以高素质的专门实验师资队伍和先进优良的设备为基础，采用科学规范的管理体系，以培 养学生能力为核心、结合最新科研实践成果，建设以层次性实验课程体系为蓝本的高标准 教学实验室。 为贯彻落实国务院批转教育部2 0 0 3 2 0 0 7 年教育振兴行动计划和教育部第二次普 通高等学校本科教学工作会议的精神，推动高等学校加强学生实践能力和创新能力的培 养，加快实验教学改革和实验室建设，促进优质资源整合和共享，提升办学水平和教育质 量，教育部在2 0 0 5 年5 月2 4 日发布了教育部关于开展高等学校实验教学示范中心建设 和评审工作的通知。在2 0 0 6 年4 月1 7 日教育部高教司公布了包括物理、化学、电子、 生物四个学科2 5 个首批国家级实验教学示范中心，其中物理类的有北京大学基础物理实 验中心、中国科学技术大学物理实验教学中心、南京大学物理实验教学中心、北京交通大 学物理实验中心、上海交通大学物理实验中心、西安交通大学大学物理实验中心【lo 】。 1 2 综合性设计性物理实验的现状分析 从培养学生的创新能力，提高学生的综合素质出发，我们明白，物理实验的类型不能 仅仅只停留在操作型、验证性实验的水平上，而要按学生能力形成的不同阶段，在实验教 学中实行分层次教学。做到既有基本实验的训练，也有体现知识、能力和素质培养的综合 性，培养学生独立思考、综合运用知识和创新等适应科研工作能力的实验，即综合性设计 性实验。 哥伦比亚大学、麻省理工学院的“u p p e rd i v i s i o n 实验课，斯坦福大学、哈佛大学的 “p r o j e c t 实验课相当于我们所说的有课题性质的“设计性、探究性实验”【8 9 】。近年来， 山东师范大学硕士学位论文 国内许多高校也相继进行了不同范围和层面的改革，对高年级学生开设了一些选题性实 验、综合性设计性实验和研究性实验，从全国实验室建设和物理实验教学改革成果比较突 出的一些高等学校的情况来看，它们对综合性设计性实验的开设情况既注重对物理实验教 学内容的系统整合，又各具特色，自成体系。 复旦大学物理实教学中心根据人才培养的要求，研究和开发了“实验园地、“自学物 理实验”、“综合物理实验等一系列能开拓学生思维、激励学生创新的特色实验课程和实 验项目，构建了以能力培养为目标的多层次实验教学新体系，开设了以培养学生创造能力 为宗旨的“设计性研究性物理实验”系列课程。 中国科学技术大学物理实验教学中心依托网络教学管理信息平台，建立实验教学和管 理的信息化、网络化平台和多元化的教学环境。同时，打破了力、热、电、光、近代物理 封闭的传统物理实验课程体系，注重物理实验的时代性与先进性，提出了与现代科技发展 相适应的由基本实验、综合性实验、设计性实验、科学小实践组成的四级物理实验课程体 系。 武汉大学在普通物理实验中开设综合性设计性实验，并在实验课堂教学中采用“三阶 段课程体系】；山东师范大学删除了一些内容陈旧对培养学生能力作用不大的题目，在 原来的普通物理实验的基础上增加了综合性、设计性实验，积极创建综合性设计性创新实 验室，并结合自身实际情况尝试开设综合性设计性实验，让学生在教师的指导下完成实验 题目，最终形成论文，并取得一些可喜的成绩等等。 总体上来说，大多数高等学校在物理实验内容的设置上都体现了综合性设计性物理实 验的内容，并且综合性、设计性物理实验在大学物理教学中设置比例也呈逐年上升趋势。 1 3 构建便于操作和推广的综合性设计性物理实验教学模式，是提高实验教学 效率的重要手段 教学模式是在一定教学思想指导下建立起来的较为稳固的教学程序及其方法的策略 体系，它是教学思想、教学理论、教学方法、教学形式等诸因素的高度概括，是从整体上 思考教学过程的一种工具和方法。教学模式作为教学论的重要概念和教学实践的重要范 畴，具有典型性、可学性和较强的理论功能和实践功能。研究教学模式，可以更好地把握 教学关系，促进教学活动优化，正在为越来越多的教学实践者所重视。因此，研究教学模 式进而构建便于操作和推广的新型综合性设计性物理实验教学模式，对于提高实验教学效 6 山东师范大学硕士学位论文 率具有重要意义： ( 1 ) 教学模式是教学思想、教学理论、教学方法和教学形式等诸因素的高度概括，是 从整体上思考教学过程的一种工具和方法。教学模式研究不仅是目的，更是一种手段，可 以为教学实践寻找一个切入口，理顺教学关系，促进教学活动优化。因此，构建新型的综 合性设计性物理实验教学模式，既是教学理论研究的科学方法，也是教学实践的一个切入 口。 ( 2 ) 教学模式研究既是教学实践向理性化和概念化发展的重要途径，也是优秀教师向 更高层次发展的重要中介。构建新型综合性设计性物理实验教学模式，不仅可以帮助优秀 教师实现教学经验与教育思想和教学理论相结合，提高自身教学素养，而且还有利于他们 掌握教学模式教育功能的实质，积极组织教学，提高实验教学的效率。 ( 3 ) 教学模式研究有利于教师实践能动性和创造性的发挥。教学模式是教学实践的产 物，是实践的升华但又高于实践，又是教学理论的演绎，是理论的延伸但低于理论，它不 仅具有高度的概括性和抽象性，又具有丰富的活动性和可操作性，是教学理论和教学实践 的“中介物”。因此，构建新型综合性设计性物理实验教学模式，不仅可以丰富和发展 教学理论，还有利于调动教师实践的能动性和创造性，促进教学改革。 ( 4 ) 教学模式虽然具有规范的且相对稳定的教学结构，但它又是一个开放的、动态的 体系并在一定条件下是可以转换的。其具有较强的操作性，易于模仿、学习，是教学理论 转化为教学行为的桥梁，具有迁移价值。因此，构建新型综合性设计性物理实验教学模式， 、 可以将其向其它实验教学推广和迁移。 山东师范大学硕士学位论文 第二章构建教学模式的基本问题 2 1 教学模式的基本理论问题 2 1 1 教学模式的本质 1 9 7 2 年美国学者乔伊斯和威尔的专著当代西方教学模式的问世，拉开了教学模式 研究的序幕。我国理论界从2 0 世纪8 0 年代中期开始对教学模式进行研究。然而时至今日， 人们对教学模式本质的认识莫衷一是，还未形成一致的看法。乔伊斯和威尔认为，“教学 模式是构成课程的课业、选择教材、提示教师活动的一种范型或计划 1 2 】。而国内有关 学者也给教学模式下了多种定义【l3 1 。尽管国内外专家学者的观点不同，见仁见智，但从教 学模式归属的角度看，不外乎以下6 个方面，即：教学理论、教学结构、教学设计、教学 程序、教学范型、教学策略或方法等，并且具有如下特点【14 】：强调教学模式是指向教学 结构的；从静态和动态两方面揭示了教学模式的中介性；强调了特定的教学目标和内 容对教学模式的制约；指出教学模式接受教学思想的指导并具有教学经验的基础。因此 我们认为教学模式，是在丰富的教学经验基础上并在教育思想和学习理论指导下，为完成 - 特定的教学目标和内容，围绕教学活动中某一主题而形成的相对稳定的、系统化的、简明 的教学理论框架及其具体可操作的实践活动方式。 2 1 2 教学模式的结构 纵观各种类型的教学模式【1 2 】，我们认为它们在构成要素上都体现出了不可替代性、不 可或缺性。具体构成要素体现在以下四个方面： ( 1 ) 理论基础 任何一种教学模式都有一个赖以成立的教学思想或理论。正如乔伊斯和威尔所说： “每一个模式都有一个内在的理论基础。也就是说，它们的创造者向我们提供了一个说明 我们为什么期望它们实现预期目标的原则。 它在教学模式结构中既自成独立的因素，又 渗透在教学模式的各个要素之中，指导着教学模式结构中其他因素的选择与确立，是教学 模式内隐的灵魂和精髓，反映了教学模式的内在特征。例如，程序教学模式的理论基础是 9 山东师范大学硕士学位论文 行为主义心理学，非指导性教学模式的理论基础则是人本主义心理学。 ( 2 ) 功能目标 任何一种教学模式都有一个独特的功能指向，它是理论主题所规定任务的具体化，是 教学模式的核心，对其他因素具有制约作用也是教学评价的标准和尺度。例如，范例教学 模式，其功能目标在于使学生掌握基本的示范材料，举一反三，培养学生独立思考和独立 工作的能力；合作教学模式则侧重培养学生合作精神、独立人格和创造才能等。人们对教 学目标的认识水平以及功能目标的实现程度，可以作为种反馈信息，帮助人们调整或重 组结构程序，使教学模式日趋完善。 ( 3 ) 实现条件 任何教学模式都是在特定的条件下才能有效。为了促使教学模式发挥效力、达到一定 功能目标，教师在运用教学模式时所需要的各种条件及参与要素都可以作为教学模式的实 现条件。教学模式的实现条件包括教师、学生、课程内容、教学方法、教学工具、教学的 时间和空间等。例如，布卢姆认为掌握学习模式的实现条件包括“认知前提行为 、“情 感前提特性、“教学的质量”。同时他还指出：“有利的学校条件能使大多数学生很好 地进行学习，并从学习中获得满足。”因此，认真地研究并保障教学模式的实现条件，既 可更好地掌握和运用教学模式，也可成功地达到预期目的。 ( 4 ) 活动程序 任何教学模式都有一套独特的操作程序，详细地说明教学活动的环节步骤以及每个步 骤的具体操作方法和各步骤所要完成的任务等。例如，累积性教学模式把操作程序分为注 意、选择性知觉、复演、语义性编码、检索、反应组织、反馈、执行控制八个步骤。但在 教学过程中，既有教材内容的展开顺序、教学方法交替运用的顺序，又有内在的复杂的心 理活动顺序，在具体的实施过程中人们往往只能从不同侧面来处理教师、学生与教学内容 的关系及其在时间上的顺序。因此，活动程序也只能是基本的和相对稳定的，而不应是僵 化的和一成不变的。 2 1 3 教学模式的特点 事物的基本结构决定着事物的基本特点，由于“理论基础”、“功能目标 、“实施 条件和“操作程序”四要素构成了教学模式的基本结构，所以教学模式具有如下几个基 本特点： 1 0 山东师范大学硕士学位论文 ( 1 ) 整体性 任何教学模式都是由各个要素有机构成的整体，本身都有一套比较完整的结构和机 制，它制约着整个教学活动体系。因此，在运用时必须整体把握，既透彻了解其理论原理， 又切实掌握其方式方法。如暗示教学模式就既有其独特的理论基础一暗示学，又有其独特 的策略方法，如暗示教学三原则。 ( 2 ) 简约性 任何教学模式都是简约化了的教学理论框架及活动方式，既是教学理论的具体化，又 是教学实践的理论化且大都以精练的语言、象征性的图式或明确的符号表达出来。一般说 来，简约化后的教学模式的形态主要有：条文型、框图型和公式型。 ( 3 ) 针对性 每种教学模式都有它特定的作用，并且具有明确的针对性。这也就是说在具体的教学 实践活动中教学模式都有一定的使用范围，不可能存在普遍适用的万能模式。当然，可能 有些教学模式的适用范围较为宽广一些，有些教学模式仅适用于较为特殊的教学情境。所 以，要根据具体的教学目标来选择合适的教学模式。如果不具备相应的实施条件或超出教 学模式的适用范围，就很难取得好的教学效果。例如，程序教学模式长于知识技能训练， 而对于培养探究精神和科学态度则显得过于捉襟见肘；发现式教学模式利于数理学科教 学，却不适用于体育教学。 ( 4 ) 操作性 教学模式之所以具有操作性，一方面是因为教学模式总是从某一特定角度、立场和侧 面来揭示教学的规律，所提供的教学理论、操作要求和教学程序比较接近教学实际而易被 人们理解、把握和运用；另一方面教学模式的产生是为了让人们去掌握和运用，而不是为 了空洞的思辨，因此它又有一套操作的系统要求和基本程序。 ( 5 ) 开放性 虽然教学模式是简约化了的教学理论框架及活动方式，基本结构相对稳定，具有一定 的操作程序，但这并不意味着它就从此不变了。教学模式是一个动态开放的系统，有一个 产生、发展、完善的过程，它总是随着教学实践、教学理念和学习理论的不断发展变化， 不断地得到丰富、创新和发展完善。能适应新变化并在原有基础上不断充实与提高是教学 模式保持顽强生命力的关键所在，而教师广泛深入的教学实践和丰富的教学经验，正为教 学模式的发展和完善提供了广阔的前景和丰富的素材。 山东师范大学硕士学位论文 2 1 4 教学模式的功能 根据对教学模式本质的认识、特点和结构的分析，纵观各种类型的教学模式【1 2 】，我们 认为教学模式一般具有四个方面的功能： ( 1 ) 描述组建功能 教学模式是在被实践证明行之有效的教学经验的基础上，加以概括、规范，使之更为 成熟、完善，并上升为一种行之有效的理论体系，具有较强实践性和独特的个性特点。教 学模式描述组建功能的有效发挥，可以帮助优秀教师将其个人丰富的教学经验进行整理、 加工、升华，使之转化为一般理论，促进教学理论的概括化和层次化，使教学方式更趋于 结构化、稳定化和合理化。 ( 2 ) 咨询阐释功能 教学模式作为简约化了的教学理论框架及活动方式，可以通过精练的语言、象征性的 符号图形来阐释教学理论的基本特征，使教师直观形象而快速地领会并把握其精神实质， 增强其驾驭教学模式的信心和选用教学模式的针对性，从而完成向实践者提供咨询的任 务。教学模式咨询阐释功能的发挥，不仅有利于教学理论的传播与普及，也能使教学实践 者自觉地接受理论的指导，克服教学实践的盲目性而增强其有效性。 ( 3 ) 示范引导功能 教学模式为教学理论运用于教学实践提供了较为接近教学实际而易被人们理解、把握 和运用的操作程序。教学模式的示范引导功能，目的在于指导教师学会教学的“基本套 路”，并不限制教师的创造性，而是使教师根据具体教学情境灵活调整，形成适合教学实 际的“变式”。青年教师掌握若干常用的教学模式，并在规范的教学模式的示范引导下， 可以很快地过渡到独立教学，从而大大减少盲目摸索、错误尝试所浪费的时间和精力。 ( 4 ) 诊断预测功能 根据不同的教学内容、教学条件，对照教学模式的理论基础，确立在教学实施过程中 预期要实现的教学目标、操作程序，对教学活动进行诊断，及时发现教学中存在的问题诸 如教学目标不明确、实施条件不具备、操作要领不规范等，说明原因即可据此改进教学。 教学模式诊断预测功能的发挥，可以有效地对教学过程进行调节和控制，使之朝着有利于 改进教学、提高教学效率的方向发展，减少教学过程中的盲目性。 ( 5 ) 系统改进功能 教学模式的整体性特点决定着我们必须以整体的、动态的眼光看待教学过程中教学模 山东师范大学硕士学位论文 式优化和转换问题。为了适应新的教学目标，与之相应的教学条件、活动程序等因素必须 做出一些改进，同时要求教师提高教学理论水平和教学实践能力，以促进教学模式转化， 使教学活动过程更系统化、更有效、更完善。教学模式系统改进功能的发挥，可以带动课 堂教学、师生关系、教学评价、教学管理等教学领域的一系列改革。 2 2 教学模式构建的原则 结合前面对教学模式基本理论问题的分析，我们认为在教学模式的构建问题上，要把 握以下几个原则【1 5 】： 2 2 1 时代性原则 任何一种有影响的教学模式都具有显明的时代性。也就是说，教学模式是时代的产物， 具有特定的现实意义。教学模式的构建，只有把握历史的潮流与教学方法的发展方向才能 被人们了解乃至接受。例如，凯洛夫教学模式就是在前苏联清除杜威模式轻视书本知识， 轻视系统严格的课堂教学的不良倾向的过程中产生的，它对当时的苏联教育曾产生过积极 的作用。但是，时代在前进，任何一种教学模式都不可能永远适用。上面说的凯洛夫教学 模式，由于具有轻视学生主体作用和能力培养的倾向，在今天已不能适应现代社会对教育 的要求，它必然要被新的模式所代替。 2 2 2 整体性原则 教学方法的改革是教学改革的一个有机组成部分。它服从于教学目的和总的教学指导 思想，并且受到教学内容、教学组织形式、教学对象和教育管理者的管理思想和管理手段 的制约。例如，传统的考试制度不改革，传统的教学方法是难以改变的，教学方法模式的 创新是“胳膊扭不过大腿”的。所以，教学方法模式的创新，应与教育管理思想的改变， 与考试制度、招生制度、教材等方面的改革结合起来，才能取得较好的效果。 2 2 3 借鉴性原则 学习和借鉴他人成功的教学模式，是提高自己教学理论水平与教学实践能力的有效途 径。但是，教学模式不是万能的，在学习和借鉴时应从教学目标的实际出发，从教材的实 际出发，从学生的实际出发，从教师的实际出发，从可能拥有的教学时间和条件的实际出 1 3 山东师范大学硕士学位论文 发，吸收古今中外已有教学方法的可取之处，扬长避短，为我所用。 2 2 4 实践性原则 首先，无论是刚刚建立的教学模式，还是相对成熟的教学模式，都是在实践中不断发 展和完善的。而在这个过程中，科学而成功的实验活动恰恰是教学模式理论最重要的支撑。 其次，已经被科学实验证明并取得成功的教学模式，在推广时必须逐步展开，决不可一味 追求速度想要一蹴而就然后便偃旗息鼓无疾而终了。最后，教学模式的创新，必须要立足 自身实际，结合优秀教师积累的丰富经验并在先进教学理论指导下，构建出具有自己特色 的教学模式，并付诸于教学实践。 2 3 教学模式构建的方法 从方法论的角度看，教学模式的构建不外乎两种方法：演绎法和归纳法【1 6 1 。 2 3 1 演绎法 演绎法，是指针对某种教学活动，从一种科学的假设出发，在一定的教学思想和理论 指导下，推演出相应的课堂教学模式，然后将其付诸于教学实践，并通过严密的实验对其 反复验证，不断修正，逐步发展完善，最终形成相对稳定的教学体系。它的起点是科学理 论假设，思维过程是演绎。例如，布鲁纳的概念获得教学模式、奥苏伯尔的先行组织者 教学模式、发现教学模式、自学辅导教学模式等均属于演绎型的教学模式。 假设是思维形式之一，而科学的假设正是理性认识形式，是人们在科学研究活动中由 已知推测未知时所采用的一种思维形式。教学实验的实践功能和认识功能，不仅可以帮助 教学实践者通过严密的实验对教学模式的实施效果提出改进建议，还可以帮助自己提高科 学认识水平、验证科学假设，进而构建适合自身实际的教学模式。如果没有科学的假设和 严格意义的教学实验，教学模式就得不到很好的演绎和验证，教学模式的成功与否也就无 从谈起。因此运用演绎法构建教学模式的关键在于科学假说，重点在于具有严格意义的教 学实验。 2 3 2 归纳法 1 4 归纳法，是指在对丰富而成功教学经验进行分析、概括和提炼的基础上，在教学理论 山东师范大学硕士学位论文 的指导下，构建成教学模式。它的起点是丰富成功的教学经验，思维过程是归纳，它是教 学实践由经验层次上升到理论的结果。用归纳法构建的教学模式，有的是在学习、借鉴和 总结前人的各种成功经验的基础上，经过提炼、加工、改造而成；有的则是对当前优秀教 师的丰富而成功的先进经验加以总结、升华，系统化而成。例如，“指导一接受 模式、 “自学一辅导”模式、“探索一发现”模式这些在我国课堂教学中被广泛运用的教学模式 都属于用归纳法构建的教学模式。 用归纳法构建教学模式的主要步骤：确定构建目标。以学科素质教育为导向确定有 效的构建目标；研究典型案例。以优秀教师的先进教学经验作为研究案例；抓住主要 特征。从理论上对研究案例进行分析，对其结构及过程进行概括和抽象；确定关键词。 用关键词表述所构建的教学模式；简要描述。以精炼简洁的语言对所构建的教学模式进 行定性表述；实施检验。通过反复教学实践来检验教学模式的实施效果；构建子模式 群。针对不同类型的教学内容和课型进行合理变换，形成相应的教学模式；评价论证。 通过组织教学反馈评价，最终形成成果。 1 5 山东师范大学硕士学位论文 第三章综合性设计性物理实验的“任务型”教学模式构建 鉴于前面对当前大学物理实验教学改革发展趋势的分析，特别是对综合性设计性物理 实验的现状分析，可以知道构建便于操作和推广的综合性设计性实验教学模式，是开展综 合性设计性实验教学研究的重要课题，具有重要的现实意义。因此，我们认为在教学模式 理论和现代教育理论的指导下，学习并借鉴其它成功的教学模式，立足教学实际，加以改 进和创新，是设计新型教学模式的有效手段之一，是提高综合性设计性物理实验效率的重 要方式。 3 1 构建综合性设计性物理实验的“任务型”教学模式理论基础 为了提高综合性设计性物理实验的教学效率，切实落实每一个教学环节的功能，使其 真正达到培养学生创新精神和实践能力，必须在建构主义学习理论和活动教学理论等现代 教学理论的指导下，构建出便于操作和推广的综合性设计性物理实验的“任务型 教学模 式。 3 1 1 建构主义学习理论 建构主义【l 刀也称为结构主义，它是由瑞士学者皮亚杰最早提出来的。他的理论充满唯 物辩证法，坚持从内因和外因相互作用的观点来研究个体的认知发展。他认为，个体与环 境相互作用的过程中涉及“同化 与“顺应”两个基本过程。认知个体就是通过同化与 顺应这两种形式来达到与周围环境的平衡：当个体能用现有图式去同化新信息时，他是处 于一种平衡的认知状态，而当现有图式不能同化新信息时，平衡即被破坏，修改或创造新 图式的过程就是寻找新的平衡的过程。个体的认知结构就是在同化与顺应的过程中逐步建 构起来的，并在“平衡一不平衡一新的平衡”的循环中不断得到丰富、提高和发展。 建构主义学习理论强调以学生为中心，认为学生是认知的主体，是知识意义的主动建 构者。教师只对学习环境下学生的意义建构起帮助和促进作用，并不要求教师直接向学生 传授和灌输知识。建构主义学习理论提倡教师指导下的、以学生为中心的学习。建构主义 学习环境包含情境、协作、会话和意义建构等四大要素。下面介绍一下建构主义学习理论 的基本观点： 山东师范大学硕士学位论文 ( 1 ) 强调以学生为中心 明确“以学生为中心 的教学理念，这一点对于教学设计有至关重要的指导意义，因 为从“以学生为中心 出发还是从“以教师为中心”出发将得出两种全然不同的设计结果。 建构主义认为可以从三个方面努力体现以学生为中心，强调要在学习过程中充分发挥学 生的主动性，激发了学生学习兴趣，诱发了探究欲望和动机，要能体现出学生的首创精神； 要让学生有多种机会在不同的情境下去应用他们所学的知识，使每个学生都能形成自信 心和持续发展能力，促进了学生积极主动发展；要让学生能根据自身行动的反馈信息来 形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案，提高了学生思维能力，培养学生的科学素 养。 ( 2 ) 学习是一种协商交流的活动 建构主义认为，学习者与周围环境的交互作用，对于学习内容的理解起着关键性的作 用，这是建构主义的核心概念之一。学生在教师的组织和引导下一起讨论和交流，共同建 立起学习群体，彼此沟通协商，共同批判地考察各种理论、观点、信仰和假说。通过这样 的协作学习环境，学习者群体的思维与智慧就可以被整个群体所