光和影-北航赵文喆.doc

2008年北京市中小学优秀课堂教学设计征集与评选 教学基本信息课题光和影学科小学科学学段： 高年级年级五年级相关领域物质科学教材科学五年级上册 出版社：教育科学出版社 出版日期： 2007年 5月教学设计参与人员姓名单位联系方式设计者赵文喆北京航空航天大学附属小82316688-216讲课者赵文喆北京航空航天大学附属小82316688-216指导者王思锦北京市海淀区教师进修学件制作者赵文喆北京航空航天大学附属小82316688-216其他参与者光和影教学设计一、 指导思想与理论依据本课的教学设计以“关注学习过程”为主题展开。为了更好地实现这一主题，在对本课进行教学设计时选择了学习性评价理论和建构主义的支架理论作为本课的指导思想与理论依据。（一） 学习性评价理论 学习性评价关注学生如何学习，要求教师应充分考虑到学生的学习过程。因此，教师在进行教学设计时应充分考虑到如何为学生提供获得和运用达成学习目标的机会并使其适应学生最初出现的观念和技能（即前概念水平）。该理论认为，为促进学生的创造性思考，教师应对学生进行有效提问，同时不急于或不直接告知答案，适当增加等待时间，让学生在独立的思考中寻求答案。基于此，为了帮助学生们更好地达成学习目标，本课在进行教学环节的设计时，根据学生前概念水平的测试情况，采取了一系列的关注学生学习过程的教学策略。（二） 建构主义的支架理论根据建构主义理论，教师在学生的学习过程中应当扮演支架的角色。学生的学习应从其已有的观念出发。基于这样的指导思想，为了切实地发挥教师的支架作用，为学生的学习过程提供有效的帮助和指导，本课在教学之前根据教学目标中涉及的科学概念对学生进行了前测，目的是为了在充分掌握学生前概念的基础上进行有针对性的教学设计。基于对学生前概念水平的了解，本课共设计了六个教学环节，分别对应着三个教学目标。具体的设计意图将在下文中详述。二、 教学背景分析（一） 学习内容分析 本课是教科版五上光学单元的第一课。与以往教材不同的是本课将光源的概念与影子的特点安排在同一个教学内容中。以往教材侧重于影子产生的原因，而本课则侧重于探索影子变化的特点和影子产生的条件。（二）学生情况分析本课为光学单元的起始课，在进行教学设计之前对学生进行了前测，以了解学生的前概念水平。根据学生的概念发展情况，将学生的概念发展水平分为三个等级。概念水平等级的划分标准见下表：概念水平水平1水平2水平3影子产生的条件清楚的知道影子产生的条件是：光、遮挡物和屏知道影子产生的条件是：光和遮挡物只知道影子产生需要光或者什么条件都不知道光源的概念能够正确解释光源的定义：能自己发光的物体。认为能发光的物体是光源。 对光源的概念认识模糊或者不知道如何定义光源影子的变化特点知道光、遮挡物和屏均会引起影子的变化；知道当遮挡物和屏的位置不变时，影子的变化与光的入射角度或光源到遮挡物的距离有关只知道光或遮挡物会引起影子的变化；只知道遮挡物和屏的位置不变时，影子的变化与光的入射角度或者只知道与光源到遮挡物的距离有关对影子的变化特点认识非常模糊，或者认识是错误的影子的应用知道影子的多种应用（3种以上）知道影子的少数用途（3种以下）不知道影子的用途或者认识是错误的测试方式采用问卷法附之以访谈法，被试的选取采用分层取样的方法共抽取样本32个。根据前测发现学生前概念水平如下：由上图可知，关于“影子产生的条件”，学生的概念水平主要停留于等级2，即仅知道影子产生的条件是：光和遮挡物；关于“光源的概念”，学生的概念水平主要处于等级2和等级3，即认为能发光的物体是光源或不知道如何进行定义，从问卷中发现，很多学生都认为月亮是光源；关于“影子的变化特点”，学生的概念水平主要处于等级2，即知道与光的入射角度或者知道与光源到遮挡物的距离有关；关于“影子的应用”，学生的概念水平主要处于等级2和等级3，即知道影子3种以下的用途或者根本不知道影子的用途。针对以上问题，在对本课进行教学设计时，设计了相应的教学环节，具体内容详见下文。（三）教学方式与教学手段在学生建构新概念时，为了更好的关注学生的学习过程，加强学生思维技能的培养，教师不是采用直接告知的方式，而是采用间接的方式。在设计影子产生的条件这一环节时，采用了” 猜想实验发现问题顿悟验证”的教学方式；在设计光源的概念这一环节时，采用了“初步定义创设矛盾顿悟修改定义”的教学方式帮助学生从已有概念中建构新的概念。（四）技术准备教师设计、制作、选择恰当的实验材料；教师准备适当的课件；教师设计实验记录单。（五）前期教学状况由于本课是光学单元的起始课，之前学生还没有系统而正式的学习过有关光学的知识。通过访谈得知学生对光学知识的了解主要来源于课外书、家长及日常生活的一些经验。因此，他们对光学知识充满了好奇和疑问，有很强的求知欲。（六）问题和对策 本课的特点是科学概念较多，概念与概念之间的联系较松散。因此本课的问题是如何找到概念之间内在的逻辑关系，将这些概念用一条主线贯穿起来。从而使学生在1个课时的有限时间内有效的学习较多的科学概念。采取的对策是将“影子”作为本课的主线，先研究“影子产生的条件”，从而引出“光源”的概念，继而研究“影子的变化特点”，最后研究“影子的应用”。先研究“影子产生的条件”，再引出“光源”的概念，这样的安排正好与教材相反，但是从教学环节的逻辑关系上看，本课如此设计显得更流畅，更具逻辑性。三、 教学目标设计知识与技能1 影子产生的条件：光、遮挡物和屏2 光源的定义：可以自己发光的物体叫光源3 影子变化的特点：A 光、遮挡物和屏的变化均会引起影子的变化B 遮挡物和屏的位置不变，改变光源的照射角度，影子的变化规律C 遮挡物和屏的位置不变，改变光源距遮挡物的距离，影子的变化规律过程与方法1 做光和影的实验，并将实验数据进行测量和记录情感、态度、价值观1 通过对实验数据的测量和记录，培养学生在科学研究的过程中重视实证、以事实为依据、客观地对待问题的科学素养。四、 教学过程与教学资源设计（一） 教学流程图激趣引入研究影子产生的条件光源的定义研究影子的特点影子的应用课后拓展播放皮影视频讲述机智故事讨论影子产生的条件通过实验探索影子产生的条件初步定义创设矛盾：镜子实验修改定义改变光源的照射角度改变光源与遮挡物的距离（二） 教学资源设计教师准备：有窗帘的教室、手电筒、平面镜、量角器、皮影戏视频、课件等分组实验材料：手电筒1只、白色纸屏1个、遮挡物（小纸盒）1个、两种颜色的彩笔各1只（对两个实验中描画的影子进行区分）、尺子1把（测量光源到遮挡物之间的距离及影子的长度）、量角器1个（控制光的入射角度）、实验记录单1张（三） 教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图一、激趣引入A 讲述关于光的机智故事引出“光”，板书“光”B 播放皮影戏的视频资料引出“影”，板书“影”（教师在播放时告知学生这项传统的民间艺术就利用了影子的原理）A思考机智故事的答案B观看视频聆听有关皮影戏的背景知识用机智故事和皮影戏的视频资料引出本课的课题，激发学生探索光和影的兴趣。二、研究影子产生的条件1讨论影子产生的条件A组织学生讨论（猜想）影子产生需要哪些条件；B根据学生汇报板书影子产生的条件：“光”、“遮挡物”A学生讨论并填写记录单；B汇报讨论结果通过前测发现对影子产生的条件大部分学生都知道光和遮挡物而没有意识到还需要呈现影子的屏。因此，根据学习性评价理论强调的原则：教师在进行教学设计时应充分考虑到如何为学生提供获得和运用达成学习目标的机会并使其适应学生最初出现的观念和技能（即前概念水平）。为促进学生的创造性思考，教师应对学生进行有效提问，同时不急于或不直接告知答案，适当增加等待时间，让学生在独立的思考中寻求答案。基于此，在设计这一环节时，采用了” 猜想实验发现问题顿悟验证”的教学方式，当学生出现问题时，不直接告知，而是通过亲历实验和师生的讨论，让学生在独立思考中寻求答案从而达成教学目标。2通过实验操作探索影子产生的条件A根据学生汇报，为学生提供手电筒（光）和遮挡物，请学生制造影子；B请一组学生汇报他们如何制造影子，并询问：影子在哪里呢？C通过谈话引导学生理解影子产生还有一个重要条件：屏。并板书“屏”D为学生提供屏，请学生再次制造影子A 利用手电筒（光）和遮挡物制造影子B汇报演示制造影子的过程C 发现问题：还需要一个呈现影子的东西D 再次制造影子，体验影子产生的条件是：光、遮挡物和屏课堂预设：在讨论影子产生的条件时，若有学生提到“光源”，此时不必纠正为“光”，只需按照学生的思路书写在黑板上，板书为：“光（源）”，即表示光或光源。待到“光源的定义”环节结束，学生明白光和光源的关系后，提出：月亮不是光源可是月光下却有影子的疑问，帮助学生纠正刚才的错误观念。重新定义影子产生的条件，并修改板书。三、理解光源的定义A 组织学生通过讨论初步定义什么是光源并举例B 通过镜子实验（用手电筒照射镜子使镜子反光，在黑暗中镜子是发光的，即模拟月亮发光的原理）创设矛盾使学生顿悟“能够自己发光的物体才是光源”，并修改定义。A 学生汇报对光源的理解并举例B通过观看演示实验,顿悟了“光源必须要自己发光”从而理解了“光源”的正确定义。通过前测发现学生对光源的理解是“发光的物体”，不知道光源必须要自己能够发光，很多学生将月亮当做光源，这是学生已有观念。根据建构主义理论，学生的学习应从已有的观念出发，教师的作用是搭建一个有效的支架帮助学生从已有观念建构新的观念从而达到观念的转变。为了给学生搭建一个有效的支架，在设计本环节时，采用了“初步定义创设矛盾顿悟修改定义” 的教学方式，让学生在学习的过程中积极思考，教师在学生学习的过程中扮演着支架的角色，并始终关注着学生学习的全过程。课堂预设：若有学生在“初步定义”时就说出了正确的定义，不必急于加以肯定，而是利用“镜子实验”创设的矛盾来肯定学生的说法。四、研究影子的特点1改变光源的照射角度，探索影子的变化特点A组织学生将自己的猜想画在实验记录单上；B指导学生通过光源与遮挡物之间夹角的变化的实验来探索影子变化的特点。C实验过程中要求学生将影子画在屏上并测量不同角度照射时产生的影子的长度同时记录实验结果。A 学生填写记录单B学生进行实验C测量数据并记录，总结影子的特点在研究影子的变化规律时，光源、遮挡物和屏的位置变化都会引起影子的变化。这个问题实际是一个多因素的复杂问题。研究这样的问题需要进行变量的控制，将复杂问题进行简化。即，只让一个变量进行变化，而将其他变量进行控制。因此，在组织学生探究这个问题时，探究的开放性不易太大，需要教师在实验方法上给予较多的指导。因为在试教本课时，发现学生在这一环节出现了研究困难，因为三个变量都会变化，学生不知道该如何进行实验，处于一种盲目实验的状态，因为三个变量同时变化，所以总结不出实验规律。基于此，在设计这一环节时，将探究的开放性降低，将其定位为：在教师较多指导下的探究。由教师介绍研究此类问题的方法，然后请学生设计本课的实验。由于课堂时间的限制，课堂上只进行“光源变化，遮挡物和屏不变”的实验，并要求学生在实验中进行数据的测量和记录。尽管数据精确度不高，也未要求学生进行进一步的定量研究，但是，这种在实验中培养学生收集数据、重视实证的意识，我认为对他们学习如何“像科学家一样的研究问题”以及对其科学素养的提高是有意义的。2改变光源与遮挡物的距离，探索影子的变化特点A组织学生将自己的猜想画在实验记录单上B指导学生通过光源与遮挡物之间距离的变化的实验来探索影子变化的特点C实验过程中要求学生将影子画在屏上并测量不同光源在不同距离时产生的影子的长度同时记录实验结果。A 学生填写记录单B学生进行实验C测量数据并记录，总结影子的特点3汇报、影子的特点组织学生根据记录单上的实验结果汇报影子的特点；学生汇报时，教师用画图的方式将学生的实验结果呈现在黑板上。学生在投影仪下汇报实验结果注意：1 应告知学生，这种复杂问题的研究需要进行变量的控制，对问题进行分解和简化。 2 应告知学生光由光源产生，在本课的研究中通过控制光源来改变光。否则学生会感到疑惑，因为上一个环节刚强调了影子产生的条件是光而不是光源。五、影子的应用组织学生谈谈他们所知道的有关于影子的应用学生汇报影子的应用让学生了解影子在日常生产生活中的一些应用。六、课后拓展想一想为什么会产生影子？有时候影子会给我们的生产生活带来不便，如何使影子消失？学生记录问题课后思考。为后续研究“光沿直线传播”进行铺垫。（四）板书设计光 光源 光 和 影 产生条件 遮挡物 自己发光的物体 屏（五）实验记录单五、 学习效果评价设计根据学习目标，设计了后测问卷。对学生进行了后测，以了解学生通过本课的学习对学习目标的掌握情况。利用前文中列出的概念水平等级的划分标准，对学生的新概念进行了评价，以下是学生新概念水平以及学生概念发展水平的情况： 由上图可知，学生的概念发展水平有了显著的提高。其中“影子产生的条件”、“影子的应用”和“光源的定义”提高最为显著，处于水平等级1的学生最多，而且从水平1到水平3呈明显的下降趋势，由此可以判断，这几个环节的教学效果非常明显。但是，从“影子的变化特点”概念发展水平图中，发现处于水平等级2的学生依然是最多的，可见，此环节的教学效果没有上述环节明显。造成这一现象的原因将在教学反思中详述。六、 本次教学设计与以往或其他教学设计相比的特点本教学设计借鉴了前人在光单元中的一些教学经验，并吸纳了科学教育中较新的指导思想，经过试教和修改，形成了一定的特色和创新之处。1在教学设计之前，对学生进行前测，在充分了解学生前概念的基础上有的放矢的进行教学设计，因此，课堂预设非常充分，教学环节的衔接非常流畅。2 采用了较新的学习性评价理论作为指导思想，按照学习性评价所强调的有效提问、增加等待时间、不直接告知答案等原则和方法进行教学环节的设计，充分考虑到学生的思维发展情况，关注了学生的学习过程。3 在进行教学设计时，打破了教材的由“光源的概念引出影子产生的条件”的逻辑顺序，而是反其道而行之，先研究影子产生的条件再学习光源的概念，并经过教学实践证实是非常有效的。4 进行了教学前测和后测，因此，对学习效果的评价和教学效果的评价更为客观和有效。5 在学生的探究活动中，进行了有关探究活动开放程度的探索和尝试。教学基本信息课题光和影学科小学科学学段： 高年级年级五年级相关领域物质科学教材科学五年级上册 出版社：教育科学出版社 出版日期：2007年 5月教学设计参与人员姓名单位联系方式设计者赵文喆北京航空航天大学附属小82316688-216讲课者赵文喆北京航空航天大学附属小82316688-216指导者王思锦北京市海淀区教师进修学件制作者赵文喆北京航空航天大学附属小82316688-216其他参与者教学反思本课所依据的教材是教育科学出版社2007年5月修订版五年级上册光单元的第一课。本课的课题为光和影，所需课时为1课时。通过课堂教学的实践和对学生进行的后测，发现了教学设计中的一些值得探讨的问题和不足之处。一、优点和创新之处1在教学设计之前，对学生进行前测，在充分了解学生前概念的基础上有的放矢的进行教学设计，因此，课堂预设非常充分，教学环节的衔接非常流畅。2 采用了较新的学习性评价理论作为指导思想，按照学习性评价所强调的有效提问、增加等待时间、不直接告知答案等原则和方法进行教学环节的设计，充分考虑到学生的思维发展情况，关注了学生的学习过程。3 在进行教学设计时，打破了教材的由“光源的概念引出影子产生的条件”的逻辑顺序，而是反其道而行之，先研究影子产生的条件再学习光源的概念，并经过教学实践证实是非常有效的。4 进行了教学前测和后测，因此，对学习效果的评价和教学效果的评价更为客观和有效。二、值得探讨的问题1本课在研究“影子的变化特点”这个环节上是依据教材的要求设计的，但是，经过教学的实践和后测的情况分析，发现说研究影子的“特点”似乎不太合适。改为研究“影子的变化规律”应该更合适。因为，本课的设计实际上是让学生通过实验摸索影子随光源的变化而发生的变化，而这种变化又是有规律可循的。2在学生的探究活动中，进行了有关探究活动开放程度的探索和尝试。在探究活动中，学生作为探究活动的主体，而教师的定位是支架或脚手架的角色。本人认为，从这样的从属地位来看，教师所担负的责任是需要进行分层的。根据教师在探究活动中的参与程度可以将探究活动进行分层。明确教师在探究活动中的地位，避免教师在探究活动中出现不敢放手或者不敢干预的情况。例如，本课在研究影子的变化特点时，光源、遮挡物和屏的位置变化都会引起影子的变化。这个问题实际是一个多因素的复杂问题。研究这样的问题需要进行变量的控制，将复杂问题进行简化。即，只让一个变量进行变化，而将其他变量进行控制。但是对于五年级的学生，这个问题显然不适于开放性的探究。因为在试教本课时，发现学生在这一环节出现了研究困难，因为三个变量都会变化，学生不知道该如何进行实验，处于一种盲目实验的状态，因为三个变量同时变化，所以总结不出实验规律。因此，对于小学生而言，这是一个典型的探究的开放性不易太大的问题。在组织学生探究这个问题时，需要教师在实验方法上给予较多的指导。三、不足之处1在“光源的定义”环节中，设计了通过举例了解学生对光源的认识。再通过镜子实验反射光，使学生认识到自己发光的是光源。这个思路是没有问题的，但是在实际的操作中，教师让学生列举的光源太少，应该让学生列举更多的光源，力图从中发现问题。如果从学生的列举中没有发现问题，可以问学