浙江省宁波市高二物理新课程培训物理课堂教学设计的思考课件选修三.ppt

物理课堂教学设计的思考 浙江省教育厅教研室梁旭 一 教学设计的作用 适应时代发展需要 效率与品质时代 是注重细节的时代 日本地铁的感受 是关注差异的时代 塑造教师专业形象 同行的评价 实施教师专业成长 教师成长体会 生成教师智慧品质 实践经验的积累 按照书本讲的教师永远在封闭系统内 达到教学艺术境界 求真 求善 求美的统一 二 教学设计的意义 使教学有效率 做到高效 精致 教学全过程的重视 对全体学生的重视 知识结构的完善 使教学有价值 做值得去做的事情 教师对教材仍有选择内容的权力 对教学指导意见的正确理解 使教学有魅力 教学有长久的效果 除了知识以外的方法 观念 除了认知领域以外的情感 价值和审美影响等 解决了教学的效率问题 才有可能去做值得做的事 才有可能使教学展示全面的功能 使教学有魅力 三 教学设计的基本理念 思考教学的目的是什么 培养能力吗 能力如何培养 学生不会解决问题是基本概念与规律没有掌握吗 一听就懂 一做就错的原因是什么 学生听课时缺少思维的原因是什么 1 知识是动态的 知识结构就是能力 知识结构是教学的目标 但学生构建知识结构不是一蹴而就的 设计师与工匠的区别 全面思考与局部制作 2 问题解决是认知的核心 物理学习的主要内容是认知领域 问题解决中蕴含丰富的知识 教师水平的差异表现在引导学生对问题解决过程中蕴含知识的提取 3 思考与抽象是成为一名 专家 的关键 教学中问题设计的重要性 问题是思考与抽象的发动机 4 思维与感知不可分割 实验与问题情景的重要性 一个实际的问题可以超越模式识别 引发思维 5 教学是对意义建构进行协商6 学习包括了对表征进行建构7 意义是通过建构形成的 学生活动与教师教学策略的重要性 电场力 电场强度 电势差 电势 电势能 电场力的功 电场力做功与路径无关 电场力 电场强度 电势差 电势 电势能 电场力的功 试探电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关 电场力做功与路径无关 电场中两点电势之差叫电势差 试探电荷在场中某点受的电场力与电荷量的比值跟试探电荷无关 e数值等于沿场强方向单位距离的电势差 e f q wab epa epb ep q uab a b u ed 知识结构完整了吗 案例知识结构的重要性 重力势能1 重力势能的定义e mgh2 重力势能的相对性3 重力做功与重力势能变化的关系 公式 思考 这样的知识结构完善吗 功率教师的板书写了10点 1 功 2 功率 3 平均功率 4 瞬时功率 5 额定功率 思考 说明了教师存在什么问题 推理模型 识别模型电场力做功与电势能变化之间关系作为结论 知识结构丰富 在激活模型中 如果学生知识结构中有 电场力做功与电势能变化之间的关系式 便可直接提取 如图中虚线所示 如果没有知识 只能从另一途径 电场力做功与重力做功可类比 提取 如果连 电场力做功与重力做功可类比 也没有 只能用推理模式获得结论 启示 学生知识结构简单的结果使简单问题转化成了困难问题 案例 平衡状态 知识结构的建立 从运动角度 表面 物体处于静止或匀速直线运动状态 错误想法 只要速度为零 物体就处于平衡状态 只要速度大小不变 物体就处于平衡状态等 上抛运动最高点的物体处于平衡状态 匀速圆周运动的物体也处于平衡状态等 学过加速度概念后 应进一步理解为 物体处于加速度为零的状态 再让学生讨论 只要速度为零 物体就处于平衡状态 就容易发现上述想法的错误之处 学过牛顿第二定律后 应理解为 物体处于合外力为零状态 等学生学过圆周运动后再讨论 只要速度大小不变 物体就处于平衡状态 也容易发现上述想法的错误之处 有了这么一个对 平衡状态 比较完整 深入的理解过程 学生就能清醒地判断匀速圆周运动是不是平衡状态 所受的合外力是否为零 上抛运动的最高点是否是平衡状态 简谐运动的振子在最大位移处是不是处于平衡状态等问题 启示 引导学生接受新的概念框架也并非 一蹴而就 要有前后联系的意识 教材一般不会再叙述 而习题有此功能 四 教学设计中的几个意识 1 目标意识新教师常忽视教学目标 认为可有可无 或者等同于教材内容 一般教师常常通过重点 难点内容的分析确定教学目标 教学目标受制于教材 以教材为依据 对于没有教材的习题课常常缺乏目标 导致知识结构简单 相互割列 优秀教师在教学时 心中主要有的是教学目标与达到教学目标可以采用的不同途径 教学目标的立足点是对学生应该构建的知识结构的思考 综合教材 考纲与习题 与教师自身的知识结构 积累 有密切关系 是教师对知识结构 理想化与阶段化统一 的把握 教学目标既有知识内容 又有掌握程度的界定 教学指导意见中的教学目标可供参考 2 类型意识 教无定法与教学有法的统一 物理教学的内容 物理现象及对现象的初步解释 知识 是什么的知识 物理概念和规律 怎么办 对外 的知识 物理模型 是什么与怎么办知识的综合 解决问题的方法与策略 怎么办 对内 的知识 案例 分子间的相互作用力 1 设计问题情境 告知教学目标 引起学生注意与激发学习动机教师 我手上有一根橡皮筋 当我拉伸它的时候 它表现出什么力 这个力从微观上讲是什么 当我挤压它时 它表现出什么力 为什么会有这两种不同的表现 原因是什么 2 提示回忆 按照教师提示进行回答 激活原有知识 使已有的知识组织化问1 分子动理论的基本观点是什么 问2 分子运动的特点是什么 这种运动与什么有关 问3 既然分子在运动 固体为什么不会离散 3 阅读性提问 引导学生选择性知觉 呈现经过组织的信息 进行编码问4 分子间存在引力与斥力的证据是什么 学生通过阅读课本相关内容回答 学生相互补充 问5 你还能提供课本所述例子以外的其它例子吗 问6 分子间引力与斥力与r是怎样的关系 学生回答 r r0时 f引 f斥 r r0时 f引 f斥 r r0时 f引 f斥 问7 你还能通过阅读课本发现有关引力与斥力的更深刻的关系吗 学生认真阅读后发现 斥力随r的变化比引力随r的变化更快 4 整合性提问 阐明新旧知识的各种关系 促进新知识理解问8 能否综合课本中有关引力与斥力的信息后用图象加以表示 点评 用文字与图象对引力与斥力随r变化的规律进行双重编码 有利于学生的记忆 问9 为什么要引入f f表示什么 问10 f随r变化的规律是什么 学生回答 r r0 f 0 rr0 f为引力 r 10d f 0 问11 d与r0之间存在什么关系 问12 f随r变化的规律用图象表示是怎样的 问13 分子力做功与什么因素有关 何时做正功 何时做负功 问14 为什么要引入分子 弹簧 模型 问15 分子间真有弹簧吗 问16 为什么说分子 弹簧 模型能粗略反映分子合力的情况 问17 为什么说分子间的作用力比 弹簧 模型复杂得多 在什么情况下分子合力的实际情况与 弹簧 模型相差很多 教师 请大家建立关于分子力的知识结构 5 拓展性提问 在更广的背景上 功与能的角度 构建知识结构 掌握分子力做功与分子势能变化的关系 问18 重力做功与重力势能变化的关系是什么 问19 当将橡皮筋拉伸时 橡皮筋内分子的a 引力增大 斥力减小b 斥力增大 引力减小c 引力和斥力都增大 引力增大得较多d 引力和斥力都减小 斥力减小得较多问20 物体分子间的距离为r0时 分子力的合力为零 当分子间的距离由r0开始增大或减小时 下列说法正确的是a 增大时 分子力的合力做正功b 减小时 分子力的合力做正功c 增大时 分子力的合力做负功d 减小时 分子力的合力做负功 学生活动 请2名同学板演 其实同学对照自己建立的知识结构参与修改 老师进行评价与完善 思考 上述教学的内容是什么类型 教学的关键是什么 学生在教学活动中主要做了什么 教师的作用是什么 对教师的要求是什么 知识教学 精致 组织和编码 意义学习的条件 具有意义学习的心向 即主动地将所要学的知识与学生原有的知识发生联系 具有适当的知识进行新旧联系 教法 避免 满堂灌 的做法 而用 少而精 的讲授 要求 教师不仅要了解学生原有的知识结构 设计适合学生水平的 理想知识结构 作为教学目标 还要采用适合 有意义接受学习 的教学模式 采用先行组织者策略 不断分化和综合贯通等教学策略等 案例 平抛运动 教学过程 1 充分感知现象 在此基础上进行大致分类 第一步是观看飞机投弹的录像 观察水平管子中射出水流的运动 观察桌面上滚下的小球的运动 观察水平抛出的纸飞机的运动 既有正例 又有反例 第二步是区分类别 将值得一起研究的运动归为一类 2 求同寻异 对归在一起的几种运动进行分析 既找不同点 又寻相同点 例如不同点为 运动速度不同 物体大小和质量不同 下落高度不同 所受重力不同 所受空气阻力不同等 相同点为均为曲线运动 轨迹相似 初速度均水平 渗透了多角度分析的思想方法 3 运用理想化方法 忽略次要因素 重新认识相同点 例如 前述几种运动中空气阻力是次要因素 将其忽略 4 寻找模型本质上的共同点 忽略空气阻力以后 从运动和力这一层面我们可以找到初速度方向水平 只受重力作用 加速度均为g这些相同点 从功与能角度 我们可以找到在运动过程中只有重力做功 机械能守恒这些相同点 5 综合表象 平抛运动与自由落体 平抛运动与水平匀速运动 频闪照片等 最后舍弃具体细节特征 概括形成反映平抛运动这一运动模型本质特征的表象 例如 虽然物体有大有小 重力有大有小 但重力加速度不变 虽然初速度有大有小 下落高度不同 这些可以影响轨迹的长短和形状 但运动的性质仍然相同 6 研究模型遵循的规律 平抛运动的速度公式 位移公式等 7 运用模型解决实际问题 思考 上述教学过程还可以怎样设计 知识结构的建构过程开始阶段 平抛运动初速度方向水平 平抛运动为曲线运动 理想化后 平抛运动只受重力作用 平抛运动加速度为g 平抛运动只有重力做功 机械能守恒 综合表象后 平抛运动在竖直方向作自由落体运动 平抛运动在水平方向作匀速直线运动 研究模型遵循的规律后 平抛运动物体的下落时间只由高度决定 物体运动的轨迹为抛物线 表象建立的过程 教师对知识与表象建构过程的把握 在观察演示实验和录像的基础上 提取关于平抛运动的初步知识 在对实际过程理想化后 寻找模型本质上的共同点 可从运动和力及从功与能角度寻找相同点 进一步提取关于平抛运动的知识 演示平抛运动与自由落体运动等时性实验 让学生描述这两种运动的情景 绘出平抛小球和自由落体小球每隔1 ns 例如 10s 所在位置的变化图 即想象每隔 ns闪光一次所拍得的照片是什么样子 请两位同学在黑板上绘出来 让全体同学评议 修改 补充 直到得出满意的结果 如前面图1所示 演示平抛运动与水平匀速运动等时性实验 让学生描述并绘出 闪光照片 图 经全体同学评议 修改和补充 得出较满意的图像 如前图2 从而建立起揭示平抛运动在水平方向上的位置如何变化的物理表象 反映平抛运动水平方向特征的典型表象 引导学生将两种典型表象交织 融合在一起 形成概括平抛运动本质属性的表象表征 如前图3所示 在综合表征后 引导学生继续提取命题 引导学生运用抽象思维方法研究平抛运动的基本规律 如推导水平位移公式 下落位移公式 推导 计算平抛运动速度大小和方向的公式等 并要求学生提取有关命题 上述教学的优点是什么 思维 由表及里 定性到定量 有抽象过程 知识结构 既有知识 又有表象 是一个模型 特点 过程精致 学生思维活动多 思维活动有结果 围绕知识结构建构 通过平抛运动的研究 还可以总结研究方法方面的知识 普通教师的教学行为 教学设计 特征 教学过程比较粗放 环节上有缺陷立足点是考虑知识的科学性 使学生相信平抛运动的规律是这样的 从知识结构建构的角度考虑较少 学生参与意义建构少 知识结构的完善依靠练习 练习是必要的 目的主要是运用知识结构解决问题 同时补充一些解决问题的方法 如果要承担完善知识结构的任务 题量就多 效率也低 思考 加速度概念教学时你的教学设计是怎样的 案例 加速度 青年教师在概念建立过程中存在的主要问题是什么 定义性概念学习 在概念教学中我们不能用学生能否陈述概念定义来判断学生是否习得了 例如提问 什么是加速度 学生可能只是重复定义 而根本不知道概念含义 概念习得过程的过于简化 学生对概念的理解 往往是在以后的练习 运用中获取 这样一种学习方法 使得学主在还没有抓住物理概念的本质时 就去应用 增加了学习负担 也不一定能够保证通过 尝试错误 习得的概念是否达到了真正理解其本质的程度 概念教学模式 1 创设情景提出课题给出下表所列数据 要求学生对照分析火车 卡车与轿车的运动情况 也可先用录像 生活中的典型事例 人与摩托车 轿车比赛 谁快 后给出数据 三者都作变速运动 且速度变化均匀 故为匀变速运动 同时还可看出 它们的速度变化的快慢不尽相同 轿车变化最快 卡车次之 火车变化最慢 如何来描述物体的速度变化的快慢呢 也可以设置速度变化相同 而时间不同的表 2 实验观察 比较分析学生分组实验 让小车从平板上端由静止滑下 改变平板倾角 仔细观察小车的运动情况 通过比较 学生发现 随着倾角的增大 小车初 末速度的变化量 v 增大 运动时间 t 变小 相应地 小车的速度变化也就越快 思考 为什么还要学生分组实验 提供了加速度的另一表象 有利于学生通过表象的比较 把握本质特征 3 联想类比 概括定义联想速度的定义v x t 对照上表数据 可知这种想法有理 因为各组的比值 v t均为不变的常数 不变往往寓有规律性 学生还进一步发现 各比值大小正好与物体速度变化的快慢一致 于是我们就可用此比值来描述物体速度变化的快慢 并将其定义为加速度 既a v t 4 纳入知识结构对有关加速度的理解 表述 单位意义的各种不同说法 表示进行辨别 建立与加速度概念有关的其它概念之间的联系 引导对加速度与速度 速度变化大小 速度变化快慢 速度变化率 之间进行区别与联系 5 完善结构 强化 活化结构通过概念变式练习使学生对概念的提取和运用逐步达到自动化 思考 上述教学方式是否符合现代认知心理学理论 如果是向心加速度的教学呢 加涅指出的概念学习的内部条件是 1 工作记忆中具有概念定义中所包含的相关概念 事物概念或关系概念 2 具有正确理解陈述句本身的句法技能 学习的外部条件是 1 观察演示定义 2 呈现肯定和否定例证 思考 教学理论与教学实际的关系是什么 优秀教师的教学方法大致与理论一致 反复实践归纳 或学习理论的结果 教学实践比理论更具体 丰富 理论是灰色的 而实践之树常青 对加涅条件中 演示定义 的理解不能 刻板化 理解为是做实验 在电场强度概念学习时 我们可以在定性实验 电场中放入电荷 受到电场力的作用 增加电荷的电量 电场力增加 的基础上 再进行 思想实验 在电场中放入带电量是q的点电荷 受到的电场力是f 如果将电荷的电量增加到2q 受到的电场力为2f 显然 这里的 演示定义 是由实验与思维操作共同完成 下列教学内容哪些属于规则 规律 教学 牛顿运动定律动能定理机械能守恒定律左手定则 右手定则 平行四边形定则光电效应曲线运动简谐运动的图象电磁感应现象 案例 曲线运动速度方向的确定 确定曲线运动速度方向容易吗 青年教师常常认为 曲线运动的速度方向就是轨迹的切线方向 这一结论太简单 直接告知就行 新课程由于先讲 机械能及其守恒定律 后讲 曲线运动 杭外的一位教师告诉我 在分析摆线拉力是否对小球做功时 学生就碰到了困难 不能确定速度方向 圆周运动况且如此 一般的曲线运动速度方向呢 启示 教学设计时心中要有学生 心理换位思考 重视过程的方法是为了建立的知识结构更稳定 更丰满 案例简谐运动的图象 学生理解简谐运动的图象容易吗 你是如何设计该节教学的 1 匀速直线运动的x t图 根据运动作出 2 往复匀速直线运动的x t图 理解运动与图象对应关系 3 简谐运动的图象 先猜想 比划 后沙摆实验 两种图线比较 沙摆实验 先不拉 与学生的猜想不符 更深刻地理解t轴 后加速度 条件 最后匀速 思考 回旋加速器属于什么知识类型 教学模式是怎样的 创新教学案例 回旋加速器 传统教法 介绍结构 讲解原理 可能造成教师呆板地讲 学生被动地听的局面 学生所获得的也只是些静态的知识 现成结论 而那些蕴含于研究过程中的动态知识 科学方法等 却得不到应有的开发 缺少思维 1 用这种方法加速粒子 获得的能量也不够大 只能达到几十万至几兆电子伏 请同学们想一想 如何突破电压限制 使带电粒子获得更大的能量呢 2 我想是否可以再加几个电场 让带电粒子逐一通过它们 教师根据学生回答 在图1上改画成图2 3 仔细推敲一下它的可行性 按图2所示的方案 真的能实现多级加速吗 在相邻两级加速电场的中间 还夹着一个反向电场 当带电粒子通过它们时 将会受到阻碍作用 4 用金属圆筒代替原来的极板 在图2上改画成图3 这样 既可以在金属圆筒的间隙处形成加速电场 又使得圆筒内部的场强为零 从而消除了减速电场的不利影响 5 再让我们讨论一下电源 为了简化装置 我们可用一个公用电源来提供各级的加速电压 在图3上改画成图4 6 若电源的极性保持恒定 例如始终a正b负 你认为这个粒子能够 一路顺风 不断加速吗 为了实现带电粒子的多级加速 应该采用交变电源7 电源极性的变化还必须与粒子的运动配合默契 步调一致 即要满足同步条件 这是确保加速器正常工作的关键所在 那么 如何做到这一点呢 8 1 如要保证同步 电源频率应该越来越高才行 2 当电源频率恒定时 也有可能满足同步条件 只要使得金属圆筒的长度随着粒子速度的增大而相应地加长就行了 9 刚才讨论的这类加速器 人们通常称之为直线加速器 例如北京正负电子对撞机的注入器部分 就是一个全长200多米的直线加速器 这类加速器固然有其优点 但它的设备一字儿排开 往往显得拖沓冗长 我们能否寻找一种既可使带电粒子实现多级加速 又不必增加设备长度的方法呢 10 如果只用一个电场 带电粒子经过加速后还会再次返回 那就好了 用什么方法能使粒子自动返回呢 生 豁然开朗 外加磁场 利用带电粒子在匀强磁场中作圆周运动的特点 可使它重返电场 再次加速 启发 物理器件教学的设计教学模式 初步器件 分析存在问题 提出改进措施 分析存在问题 提出改进措施 充满思维与方法 案例 日光灯 形式多样日光灯 日光灯优点 1 比白炽灯省电 因为日光灯的发光效率高 可达65流 瓦以上 而60瓦的钨丝白炽灯的发光效率只有10 13流 瓦 2 日光灯的发光颜色比白炽灯更接近日光 光色好 且发光柔和 3 白炽灯 寿命短 普通白炽灯的寿命只有1000 3000小时之间 日光灯寿命较长 一般有效寿命是3000 6000小时 白炽灯 日光灯 一 灯管 1 结构 氩气 低压水银蒸汽 设计课题 现提供如下仪器请设计一个方案 使日光灯发 电容 荧光高压汞灯 拓展 紫外灯 优点 突出了对于日光灯电路设计的探究过程 理论分析与实验骓结合 猜想与求证 围绕教学目标 时间可控 不足 围绕日光灯讲日光灯 知识目标成份比较多 背景还可扩展 思维种类及广度还可增加 但要注意对学生的适应性 溯源通今 经历完整的创新过程 3 学生意识 1 对学生知识起点及前提技能的关注 学生的知识起点是变化的 特别是浙江初中教学实施新课程后 高中数学新课程的影响 2 对学生活动设计的关注 3 对学生思维发展过程的关注 见下面案例 4 对学生参与教学活动情感的关注 一次关于 楞次定律的探究 课堂教学摘录 当磁铁插入线圈时 线圈中的磁通量增大 当磁铁抽出线圈时 线圈中的磁通量减小 下面探究磁通量增大和减小时线圈中感应电流方向的特点 1 线圈中磁通量增大时 可得出的结论 根据以上 1 和 2 的结论 进一步概括得出 线圈中感应电流的方向和磁通量变化的关系为 怎么事先就知道要比较b感和b铁方向关系 怎么事先就知道表中要列一个 感应电流磁场的方向 2 线圈中磁通量减小时 可得出的结论 增加 相反 减小 相同 阻碍 变化 4 三序合一 意识 三序 知识序 认知序 教学序案例 回旋加速器 知识序 从知识的内在联系看 直线加速器与回旋加速器的工作原理有着诸多相同之处 因此可将前者作为后者的铺垫 在理解直线加速器原理的基础上 一旦突破 磁场回旋 这个关键 回旋加速器的得出就是水到渠成了 认知序 学生对直线加速器的理解 一般要比回旋加速器来得容易 于是可把前者当作后者的桥梁 学生在解剖直线加速器这只 麻雀 的过程中 发现了加速器所应具备的若干重要条件 并经过他们自己的总结 整理 建立起来相应的认知结构 以此为依托 有关回旋加速器的内容就可以通过与结构中的有关知识互相作用 实现同化或顺应 从而达成知识的迁移 知识线索 教学活动设计 5 超越教科书意识 教科书对教师的教学设计有重大影响 教科书在知识呈现与思维过程叙述时是线性的 有其局限性 教学设计应该根据教学目标和学生思维发展的情况进行设计 教学设计时的思考学生对速度并不陌生 关键是速度知识结构还不够精细与完整 按照教材的顺序讲速度 学生的兴趣与思维强度都不够理想 一种教学设计1 学生与教师共同例举各种速度 生活中 运动中 军事中等 2 学生对所例举的各种速度凭感受 自己的理解 进行分类 并说出理由 3 对分类结果进行讨论 说出理由 暴露知识结构的缺陷 4 揭示分类意见不统一的原因 对速度的分类及各速度的定义掌握还不够精确 看课本的定义 激发学习心向 5 在学习定义的基础上 重新讨论前面的分类 6 练习巩固 教师在向心加速度教学时的困惑先讲向心力还是先讲向心加速度 为什么在讲向心加速度时还先讨论力呢 猜测教材的意图为确定加速度的方向作一个体验 教材编写时的矛盾心理 既想进行一般性的讨论 又不能进行一般性的讨论 教学设计的思考圆周运动也遵守牛顿运动定律 根据学生的基础 已经能够进行运动和力的分析 强化学生的分析意识和牛顿运动定律解决问题的功能 一种教学设计1 创设问题情景 地球绕太阳运动 小球在光滑水平面上作匀速圆周运动 小球在竖直面内作圆周运动 2 对各种运动进行运动状态及性质分析 3 对各种运动进行受力分析 4 选择简单问题先进行研究 匀速圆周运动5 确定匀速圆