中学物理课程实训教程 课件 第三章 中学物理课堂教学内容设计的实践入门

第三章中学物理课堂教学内容设计的实践入门在发展学生核心素养的背景下，教师根据学习主题完成教学目标设置后，最重要的任务之一就是如何围绕着学习主题，制订出有利于实现教学目标，落实核心素养培育的学习活动。本章着眼于课堂教学内容的设计研究，结合本书第一章中教学设计的基本原则，帮助新手教师理清课堂教学内容和过程设计的立场和主张，树立符合当代课堂发展需求的科学设计观。在此基础上，结合物理学科的基本特征和教学改革的成果，围绕着课堂教学活动，重点论述当前高中物理课堂教学内容的设计范式。01树立正确的课堂教学内容设计观建立扎实的理论基础和科学的设计理念02掌握课堂教学内容设计的技术路线学习情境创设、教学活动流程设计等核心技能03运用课堂教学内容设计的典型范式掌握逆向设计、大单元教学等先进模式教学内容设计的理论基础教学内容设计是学科内容向课堂学习内容转化的重要过程，在专业研究领域，它是一门重要且独立的学科。如果追溯到教学设计的前科学阶段，古希腊亚里士多德、苏格拉底等哲学家已经在经验性层面触及了教与学的理论关系的思辨，这种思辨为后人讨论学习与记忆的关系奠定了一定的认知基础。教学设计的三个发展阶段1第一阶段：行为主义导向代表人物：美国科学家桑代克核心理念：联结主义，强调学习与行动的联姻，建立包括练习律和效果律等在内的一系列学习定律教学特点：将"强化"作为影响结果的首要因素，十分凸显重复训练的重要性2第二阶段：认知主义转向代表人物：德国格式塔学派K·勒温、瑞士J·皮亚杰、美国J·S·布鲁纳和D·P·奥苏伯尔核心理念：强调个体内部的认知结构，关注学习者的认知结构及其组织特性对学习的影响教学特点：学习是有机体将新的概念和新的环境信息融入已有认知结构的过程3第三阶段：建构主义发展核心理念：知识是个体依据自己的经验来创造的意义，学习是学习者主动地建构内部心理表征的过程教学特点：不仅包括结构性的知识，而且包括非结构性的经验背景学习理论的发展：情境学习理论学习理论是研究"人是如何学习的"的一门认知科学。学习的情境理论构建了学习科学研究的基本假设和基础理论，它是学习科学研究领域中最重要的主题。自20世纪90年代后，情境学习理论在认知科学、人工智能、心理学、教育学等各领域迅速渗透。观点1：知识的情境观知识的情境性揭示了学习和知识本质的一个新视角，即知识是情境化的，是通过活动不断发展的。知识是情境性的知识具有生成性知识具有分布性知识具有默会性观点2：学习是合法的边缘性参与学习是一个极为复杂的概念，既蕴涵着一整套生理、心理及其认知因素，又涉及一系列的社会、物理因素。学习根植于情境之中学习是个体参与实践学习是一种文化适应学习是社会协商学习是知识创新具身认知理论：与传统认知理论相对应，具身理论认为我们的心智和理性能力都是具身的，它进一步强调了学习者实践参与的重要性。教学内容设计的基本立场当前国内外的教学设计，即教学内容和活动的设计大多数都基于构建主义以及同时期产生的学习情境理论。这标志着课堂教学从学习是反应的强化、学习是知识的记识，转向到"学习是通过具身的实践参与，从而实现知识建构和意义协商的过程"的新认识。构建主义教学设计的共识强调学习者的具身实践参与实践参与是学习者与环境发生作用的具体方式，学习者只有通过实践，使自身浸润在实践文化与环境脉络中，才能获得具有完整意义的知识。强调广泛的社会协商事物的意义源于学习者的个体构建，通过合作交流，才能构建出具有社会意义的新知识，因此创造社会协商的环境和平台受到广泛重视。强调学习者个体经验学习者以自己的经验和视角构建对事物的理解，才能获得自己对世界的真实理解，构建的解释不存在唯一标准。教学内容设计的实践主张教师在教学内容的具体实践中，除了能够准确理解和把握教材内容外，我们需要尽早找到能够引发共鸣的教学理念，形成具体、明晰的课堂价值追求，形成个体独特、理性且科学的教学主张，指导课堂教学设计工作的开展。以素养为导向物理学科核心素养是学生在学习物理过程中逐步形成的行为习惯与关键能力，应作为课堂教学的价值归属，是目前课堂教学设计的取向和参照。以学习为中心教学设计应该要以遵循学生的学习思路进行展开，依据学习需要谋划学习活动，真正做到情景是载体，任务为主线，活动做抓手的教学设计。回归学科本质将教学内容回归到学科本质的层面进行确定，学科本质的意涵远远要比静态知识多维且饱满。优化学习环境关注学习环境设计是新时期教学设计的重要转向，这是课堂在外显层面为学习为中心而进行的学习空间设计。学习情境的创设与开发情境创设与开发是构建主义导向下开展情境教学的技术支撑，一线教师对于情境教学的功能定位，不能只停留在情境是知识载体和用情境激发学习兴趣层面，需要意识到，学习情境是开展学习活动的素材、场域和支撑。情境创设与开发的演进脉络图3-1情境的演进脉络01生活情境抽象为学科情境根据教学内容，将合适的生活情境抽象为学科情境。本环节的核心工作由专家在编写教科书时完成，教师需要结合生活经验和学科专业知识，进一步理解和丰富这些学科素材。02学科情境加工为教学情境教师需要基于学生实际和认知规律，以课堂教学的视角将学科素材进行解构与重组，形成具有明确教学意图的结构化的教学素材。03教学情境转化为学习情境学习情境是学生在具身体验中完成认知复苏后，顺着探寻到的认知脉络，生成问题和解决问题的学习场域。不同情境的功能和内涵学科情境学科情境使得情境具备了学科特征，有了孕育知识和承载认知活动的功能。从学科的角度讲，学科情境将知识从生活情境中的原始状态，抽象并聚合成为具有明显认知脉络的学科素材。学科情境是沟通学生生活经验与科学世界的桥梁。教学情境课堂情境创设指的就是将学科情境加工成教学情境。其目的是让学生在情境中通过具身体验，能够对知识产生原初性的感受，然后在情境中探寻认知活动的脉络和知识的生长点。充足的具身体验能够让学习者出现认知复苏和思维觉醒，才有条件发生真实的学习行为。学习情境学习情境是学生在情景教学中进行核心认知活动的场域，是学生在课堂中发生学习活动的关键。如果说教师搭建了教学情境，那么，学习情境的开发主体则是学生。只有实现了学习情境的转化，触发学生真实的认知活动，最终完成知识的意义构建，才算真正实现了情境教学的初衷和本意。通过情境创设奠定深度学习的基础让学习情境的创设符合深度学习的逻辑深度学习的发生取决于知识逻辑、教学逻辑、学习逻辑和认知逻辑间的有序和有效转化，而教与学中相关要素的动态转化是深度学习的关键。情境创设与开发的三个阶段的演进分别遵循知识逻辑、教学逻辑、认知逻辑，这与深度学习的发生逻辑是完全符合的。通过学习情境的开发促使深度学习的发生余文森教授指出："知识转化为素养的重要途径是情境，构建从真实情境中学习的认知途径，是知识通向素养的必然要求。"在教学实际中，教师虽然重视课堂情境的创设，但缺乏情境开发的意识和能力，导致教学情境挖掘不深、开发不足，情境教学止于形式。1做足体验确保学生在教学情境中得到充足的感知浸润，使情感受到激发，认知得以复苏，这是情境开发的内部条件。2给够空间确保学生对知识轮廓有原初性的感受，寻得认知的脉络和知识的生长点，这是情境开发的内隐起点。3生成任务引导师生在情境中自然地生成可供深度研究的核心任务或问题，这是情境开发的外显起点。4重视氛围课堂为学习者提供了自主的、自由的、互助的学习环境，这是情境开发的外部条件。5搭建脚手架情境能为学生完成任务或解决问题提供符合认知规律的活动线索和活动平台，这是情境开发的关键。教学活动的流程设计教学流程是教师在课堂教学中有序推进教学活动的规划。在新时期，物理课堂的设计不再鼓励教师过于细致地划定教学环节或按照固化的程序组织教学，而是主张在教学设计中沿着问题探究的脉络开展教学活动。图3-2物理课堂教学流程设计的一种典型范式近年来，教学设计的流程图的规范性逐步被弱化，只要能够清晰地表达出教学过程即可。可以利用思维导图软件、word或者WPS的自带功能按需制作，界面简洁，操作便捷。图3-3《闭合电路欧姆定律》的教学流程图课堂教学技能的优化最新一轮的课堂教学改革中，学科核心素养滋养着教师教学观念的成长，全面实施的新教材推动了教学内容的研究和优化。当前，如何通过教师课堂教学行为的适应性转变，来驱动学生学习方式的转变，应该逐步成为继续深化教学改革的重要内容。教师以情境创设与开发、提问（问题或任务生成）、启发和课堂组织这四项课堂教学技能为重要手段，在课堂教学中创设活动、激活认知、唤醒自主、促进合作，使课堂具备了"活动、认知、自主、协作"等有利于促进学生发生深度学习的要素。图3-4新时期课堂教学技能群从教师行为视角看，提升课堂教学技能的协作性有利于完善知识的结构性和教学的整体性。图3-5核心教学技能的课堂协作模式逆向教学设计范式逆向教学设计，是一种先确定学习的预期结果，再明确预期结果达到的证据，最后设计教学活动以发现证据的教学设计模式。它强调以清晰的学习目标为起点，评价设计先于教学活动设计，指向促进目标的达成。与传统的"目标-活动-评价"的教学设计相比，逆向教学设计按照"目标-评价-活动"的逻辑展开。01第一阶段：确定预期结果学生应该习得什么结果？明确学习目标和期望成果。02第二阶段：确定合适的评估证据如何判断是否习得？设计评价方式和标准。03第三阶段：规划学习经历和教学怎样才能促进习得预定结果？设计具体的教学活动。理解的多侧面视角按照GrantWiggins和JayMcTighe形成的关于理解的多侧面视角，在每个阶段中都应该从六个侧面进行学习评价：解释恰如其分地运用理论和图示，有见地、合理地说明事件、行为和观点阐明演绎、解说和转述，从而提供某种源自于内化后的意义应用在新的、不同的、现实的情境中有效地使用知识洞察批判性的、富有洞见的观点神入感受到别人的情感和世界观的能力自知知道自己无知的智慧，知道自己的思维模式与行为方式是如何促进或妨碍了认知大单元主题教学的设计范式在传统的课堂教学中，为了方便划分和确定具体的教学任务，大多数教师都以课时为单位进行教学设计和实施。这种基于小任务和小问题的做法一定程度上促进了局部内容的落实程度，但弱化了学习结果间的关联性和整体感。大单元主题教学的设计逻辑图3-7大单元教学设计的逻辑按照生成和应用两条教学路径理解和展开大单元主题教学：生成路径指向新授课的设计，主张在大单元中确定学习的核心主题，然后生成学习任务，在任务探究中建构大概念，最终升华为物理观念。应用路径关于问题的解决过程，学习者需要基于观念，才能派生问题解决的正确意识，由意识萌生问题的解决思路，然后找到合适的方法，最后规划出具体的解决策略。大单元主题教学的设计指南关于大单元主题教学的设计实践，教师应该遵循依次明确以下7个方面的内容：确定学习主题、创设真实情境、生成学习大任务、分解课时子任务、制定学习路径、规划学习活动、拟定评价内容。创设真实的情境课堂创设的学习情境要以真实的复杂情境为载体，比如以真实的现象、活动情境、机械仪器等作为学习素材，来开展大单元教学设计。真实情景学习主题简谐振动的研究圆周运动的研究实用仪表电路备注：第3图取自云南师大附中呈贡校区保伟燕老师的教学设计，通过完成《DIY多用电表》的大任务，组织学生了电压表量程改装、电流表量程改装、电流表多档位电路、电压表多档位电路、欧姆表测量原理等核心内容。图3-8物理内容与真实情境科学探究教学的设计范式在科学教育的发展中，科学本质观经历了"科学作为知识"到"科学作为探究"，再到"科学作为实践"的发展过程。物理作为科学教育的重要组成部分，在此背景下，我们有必要将物理科学的探究教学回归到科学实践本质的国际视域下进行理解、探视和培育。物理科学探究的认识传统科学探究表示学生需要发展的，设计和实施科学实验研究的能力，以及应获得的对于科学探究本质的理解。重视通过观察、测量等手段，收集数据、处理数据并获得实验结果的学习经历。科学实践视角传统的科学探究与"构建解释"和由主张、批判、论证等社会性交互活动所组成的"评估"，共同构成科学实践的三个关键活动。图3-9《K-12框架》中科学实践的三个关键活动物理科学探究与科学实践2017版的《高中物理课程标准》指出："科学探究"（以下称为"物理科学探究"）是指基于观察和实验提出物理问题、获取证据并作出论证和解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力，它由"问题、证据、解释、交流"四个核心要素组成。图3-10物理科学探究素养中的四个关键活动物理科学探究的重要进步物理科学探究在传统科学探究的基础上丰富了实践活动的要素及内涵，"交流"和"解释"两个关键活动，分别从社会和认知层面回应了实践作为科学本质的最新的科学观。"解释从来不是对客观世界一一对应的反映，而是人表达自我、想象和自由的方式。"物理科学探究中的解释特指个体通过体验、推理、协商、洞见、创造等途径，与客观世界对话的方式。科学探究教学的设计指南总体要求上，科学实践背景下的科学探究教学，不仅要重视科学实验中的数据测量和数据处理的过程，还要强调学生基于测量结果的数据建模和构建解释的学习体验，并在问题、证据、解释三个关键活动间，建立以思辨和论证为立场的同伴对话机制。以真实问题或任务为中心问题的生成讲究自主、自然，任务驱动下的探究活动要以获得解决方案为直接导向，在问题解决过程中通过"解释"实现规律和概念的建构。以真实情境为基础探究性学习情境的创设目的不仅在于激发学生的学习动机，更要为学生开展认知活动，进行探究学习创设环境。因此，以实验为手段的科学探究要关注情境的创设，更要重视"问题情境-实验情境-学习情境"的有序转移。确立学生的独立主体地位传统的科学探究太重视应然结果的获得，实践倾向下的科学探究则更在意学生独立地参与了哪些具体活动。希望教师在实践活动中能够自觉退位，不过度预设、不过界引导，以确保学生像科学家一样独立地经历科学研究中本就存在的迷思和不确定性。翻转课堂教学模式的设计范式翻转课堂自2007年源起于美国后，随着"可汗学院"的兴起，在全美产生了很深的影响力。这种借鉴国外成功经验，并顺应信息时代发展，整合优质网络资源的课程改革是有必要且具有生命力的。翻转课堂的结构设计图3-11RobertTalbert的翻转课堂结构图翻转课堂的经典模式包括三个阶段：第一阶段是课前观察教学视频，并进行有针对性的练习；第二阶段是课堂上解决问题，促进知识内化；第三阶段是知识总结，并进行反馈评价。翻转课堂模式并不是全新的课程开发，更不是颠覆性的课堂教学变革，事实上，翻转课堂只是在信息技术手段的支持下，将知识讲授由课中调至课前，将疑难处理环节由课后调至课中，从而实现课堂教学重心的转移。翻转课堂的设计指导01确定课堂主题翻转课堂不能仅以学生反馈的问题作为教学活动的主线或支撑,教师应把握好学科知识的体系，并将学生反馈的问题进行分类梳理，诊断造成学生认知困难的根源，挖掘知识内化的通道。02整合教学资源教师需要像设计传统教学一样，基于自主学习中的困难、教材内容和学生认知需要，设计有结构、有层次的整体性内容方案。03规划课堂重心课中面授的核心目标应该是提升学生认知、分析和创造能力，重心应定位在知识深化，内容拓展，疑难辨析和延伸创造方面。教学设计案例：《闭合电路欧姆定律》设计人：昆明市第十中学董光顺选自：人教版必修3第十二章第3节教学主题的设计背景主题背景第十二章电能能量守恒定律课时：6主题概述（一）从全章的编写逻辑看单元教学的脉络人教版教科书根据课程标准将"电路中的能量转化""闭合电路欧姆定律""测量电动势和内阻"和"能源与可持续发展"整合在一起，构成了本章内容。本章内容凸显了3个与核心素养相关主题词："能量"指向物理观念、"测量"指向科学探究、"可持续发展"指向科学态度与责任。（二）从课节的编写联系确定单元教学的重点"闭合电路欧姆定律"是本单元的核心，它在全章中具有特殊的地位和作用，是第1节"电路中的能量转化"的实例，是第3节"测量电动势和内阻"的原理。学习目标设计物理观念能理解闭合电路欧姆定律中的核心概念和内涵能用能量转化和守恒的视角理解闭合电路欧姆定律能够用闭合电路欧姆定律分析生活中的实际问题科学思维能够从能量守恒和闭合电路欧姆定律的视角对初中所学的电路内容提出有依据的质疑和论证能够将实际的电路问题转换成恰当的电路模型，然后对相关问题进行分析、推理和解释科学探究能根据演示电路的"异常"现象，提出可探究的物理问题，并作出有依据的猜想能合作制定合理的探究方案，选择合适的仪器获取有用的数据能利用恰当的方法和理论解读数据结果，并将数据结果用于解决问题、论证观点和发现规律科学态度与责任能够认识到物理研究是建立在观察和实验基础上的一项推理探究工作有学习和研究物理的内在动机，坚持实事求是，在合作中既能坚持观点又能修正错误教学设计案例：《二力平衡》设计人：重庆市求精中学李晓玉选自：人教版第八章第2节教学内容的设计背景本节是在学生学习了牛顿第一定律的基础上，通过对保持静止和匀速直线运动状态的物体进行受力分析展开的。它为后面学习测量滑动摩擦力、浮力打下基础。本节内容由"二力平衡的条件"和"二力平衡条件的应用"两部分构成。学情分析"有利"学情学生已经了解了物理的一些基础知识和学习规律，并且学习了基本的力学知识和牛顿第一定律的内容。学生在学习速度、密度知识时，对控制变量法有了一定的认识和应用，可以迁移类推到本节课。"不利"学情学生对平衡状态有着一些感性认识，但这些认识多是经验性的。同时，学生现有的经验认识中还存在一些偏差，这一错误的认识会造成学生对物体在平衡状态下，对平衡力大小及对物体受力分析的理解出现障碍。课时内容的设计分析01概念建构根据牛顿第一定律，物体在没有受到力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态，通过对生活中保持静止状态和匀速直线运动状态的物体进行分析，建构平衡状态和平衡力的概念。02规律探究