摘 要:本课题以建构主义理论为指导,着重从与课堂教学直接相关的新课程高中物理课堂教学设计和教学资源开发两个方面,结合高中物理教学的具体实践展开研究。通过实践逐步形成体现新课程理念的物理教学设计的基本模式,开发相关的课堂教学资源,更好地为新课程理念有效地转化为教师具体的教学行为提供支持。
关键词:新课程 教学设计 教学资源
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1672-8882(2011)01-102-02
高中物理新课程改革,涉及培养目标的变化、课程结构的调整、课程内容的更新、课程资源的开发、教学方式的变革、课程评价体系的重建等。它对教师的教育理念、专业素养和教学管理等方面都提出了新的要求。如何尽快转变教学观念,掌握新的教学内容和方法,适应新的教学评价方式,有效地实现新课程的目标,已成为广大一线教师的迫切要求。新课程教学的具体实施,面临的首要问题是在加强理论学习、转变教学观念的基础上,把新课程理念有效地转化为教师具体的教学行为。为此,我们结合第一阶段新课程的教学实践,从分析课程标准、课程目标入手,以建构主义理论为指导,从新课程的教学设计、教学资源开发、教学实施等角度开展针对性的实践探索。通过实践逐步形成体现新课程理念的物理教学设计的基本模式,开发相关的课堂教学资源,更好地为提高教师的专业水平和新课程改革的进一步深入提供支持。
一、新课程背景下的高中物理课堂教学设计模式
传统的教学中,往往以教师为中心,偏重于知识的传授和灌输,把学生作为知识的被动接受者,对学生自主学习的培养不够重视。教学设计过程通常按照以下步骤进行:
这种教学设计的最大优点是教学目标明确、有助于形成知识的系统性,有利于学生较快形成概念,理解有关知识,有助于基本技能的培养。但忽视了学生的主观能动性,学生学习的主动性和创造性难以得到发挥,不利于过程目标和情感目标的具体落实,不能很好地体现新课程的教学理念。
新课程标准要求在课程实施上注重学生的自主学习,给学生更多的空间,让学生较独立地进行科学探究,培养学生的自主探究、自主学习、自已解决问题的能力。倡导教学方式的多样化,让学生学习物理知识与技能,具有一定的科学探究能力,养成一定的科学态度与科学精神。这正是建构主义教学思想的具体体现。建构主义的教学理念强调以学生为中心,认为学生是学习活动的主体,是自已认知结构建构的决定者。教师应该是教学环境的设计者、学生学习的组织者和指导者、课程的开发者、意义建构的合作者和促进者,是学生的顾问。建构主义认为教学设计,包括教学方法的选定、教学过程的安排、教学媒体的选择与使用都要从学生角度出发,必须以学生的感受和经验为基础,以学生的思考和理解为前提来加以实施,以达到学生知识建构的目的。
因此,我们应根据中学物理的教学实际,吸取建构主义教学理念的合理成分和传统教学设计的优点,对传统教学设计方法和建构主义教学理念进行分析和整合。在具体的教学实践中,我们倡导按以下流程进行教学设计:
这种模式倡导以问题为中心,综合考虑教学目标和学生的前概念,以及学生的认知过程,围绕中心问题实施教学设计。
二、整合和开发新课程的教学资源
1．利用现代技术开发教学资源
物理是一门实验科学。如何将物理现象引入课堂,加强知识与生活的联系,引发学生对生活、社会、科学的关注与思考,是物理新课程改革的焦点问题。现代技术尤其是数字化技术的发展和普及无疑为物理教学提供了新的方法和手段,在展示生活中的物理现象、模拟和仿真物理实验、研究物理规律上都能起到传统教学难以实现的教学效果。
⑴利用数据采集器采集记录实验数据
利用数据采集器采集记录实验数据,可以更好地展示某些人眼难以观察的物理现象的细微过程,记录人工难以捕捉的瞬间变化的信息,从而为学生建立物理概念、理解和掌握物理规律提供可靠的感性基础。如在“超重与失重”一节的教学中,多数学生存在着“物体超失重情况与运动方向有关”的错误前概念。为帮助学生转变这一错误的观念,教学中我们利用数据采集器配合计算机进行实验探究,展示超重、失重过程力的动态变化过程,并以图像的形式显示整个过程中力的变化,与学生的错误观念形成对比,引起学生的认知冲突。我们将一个重量适合的重物挂在力传感器挂钩上,手持力传感器手柄提起力传感器,先保持静止,然后突然向上快速拉动,待静止后,再突然快速向下,同时启动数据采集器采集整个过程中重物对传感器的拉力。这样,数据采集器采集并记录了物体在发生失重、超重的运动过程中,对力传感器的瞬时拉力的大小随时间变化的数据及图像,清楚地向学生展现物体运动过程中出现的超重、失重现象。学生利用图像和自身的感受,比较好地得出了结论。
⑵利用数字摄像技术记录生活现象
新课程要求课堂教学应加强知识与生活的联系,引发学生对生活、社会、科学的关注与思考。利用数字摄像技术可以将不便在实验室中完成观察的实际生活中的物理现象搬到课堂。例如,在“超重与失重”一节内容的教学中,我们通过数字摄像技术,对放于电梯内台秤上所显示的物体超重、失重以及电梯行状态的全过程进行了记录,并在课堂上进行展示,吸引了学生的好奇心,从而激发了研究问题的兴趣。
⑶利用物理仿真软件进行仿真实验
中学物理教材中涉及的有些实验,因各种条件的限制而不能做,但可通过多媒体仿真实验来完成。例如:对于α粒子散射实验,由于完成该实验需用的实验设备,普通中学实验室不可能提供。教学中,我们利用仿真软件（仿真实验室）设计制作了α粒子散射的仿真实验,向学生展示α粒子散射实验的实验装置、实验过程、实验现象,从而激起学生探究原子结构奥秘的兴趣,积极分析实验现象,猜想、推理原子的结构情况。仿真实验是一种模拟理想物理条件的虚拟实验,具有高度的真实性,对于辅助教师进行演示实验和教学都很有帮助,同时也是学生自主探究物理规律、进行实验、尝试创新的工具。
⑷利用多媒体软件模拟演示实验
用 Flash 课件演示的物理模型能把重要的对象以特殊的效果显示出来,具有形象、生动的演示效果,能引起学生的注意与重视。用 Flash 动画模拟物理情境和物理实验可以使声、光等可感知的物理现象和电流强度、方向等难以感知的物理对象都形象地表现出来,并且同虚拟的实验操作实现交互、响应、控制,能使学生更容易分析物理现象以及规律。例如,在传感器内容的教学中,为使学生更好地掌握电磁继电器的原理,我们首先利用 Flash 课件讲解电磁继电器的结构,然后让学生猜测电磁继电器的工作过程,并用实验来验证猜测的结论。让学生叙述实验中观察到的电磁继电器的工作过程,然后用 Flash 课件加以演示,加深学生的印象,从而达到了良好的教学效果。
2．整合利用网络等资源
现代信息技术的飞速发展和网络技术的广泛应用,为物理课程提供了极为丰富的课程资源,也为物理课程改革带来了前所未有的发展机遇。教师在开展教学活动过程中如何实现新课程标准的理念和目标,如何将信息技术与物理教学相整合,不仅决定于教师个人专业水平,更需要一个内容丰富符合新课程理念的教学资源库的有力支持。开放的网络是世界上最大的资源库,各个物理教学资源网站均有数量不等的视频素材,为新课程教学资源的收集和开发提供了广阔的途径。在新课程实施的过程中,我们课题组各位成员按内容进行分工,对网络资源进行收集、整理,并初步建立了跟各教学内容相关的素材库,给平时的教学备课活动带来了很大的方便。我们着重在以下几个方面对网络资源进行了收集和整合。
⑴视频材料。视频录像表现手法丰富多样,且不受时空的限制,是课堂教学中较为常用的教学资源。它的特点是:声、形、色并茂,能吸引学生的注意力,激发学生的兴趣,有助于学生在积极的情感中学习知识;可以展示各种真实的物理现象及其变化,如宇宙空间的星球运动、物质分子的微观结构等,从而极大地扩展了学生的感知领域,为认识物理概念和规律创造了有利的条件;既可以将微小的肉眼看不到的现象、过程放大并清晰地呈现出来,也可将宏观事物缩小并呈现在屏幕上。在物理课堂教学中,通过视频可以帮助学生在头脑中复现一些生活现象（如:惯性现象、反冲运动、超失重、热胀冷缩等力、热、电、光现象）;完成一些因教学时间、空间或现实条件的限制而无法在课堂上完成的实验（如:静电实验、布朗运动实验等）;既可以把微弱的物理现象进行放大（如微小形变等）,也可以将稍纵即逝的物理现象（如碰撞过程等）延时拉长、展开,便于学生观察。视频资源的开发主要可通过网络下载、电视节目、各种DVD、VCD影片和自己拍摄等途径收集。
⑵图片资料。物理课堂教学中离不开图片的使用,通过各种图片传递的信息可以帮助我们创设情境,提出问题;呈现物理现象和特征;展示实验过程及研究方法;解释物理现象的成因;图示分析物理过程与原理;展示物理仪器的构造特点及使用方法;体现人文色彩等作用。因此,图片是新课程教学资源的重要组成部分。图片资源的开发主要可通过网络搜索下载、从各种教材和教辅资料中复印和自己拍摄等途径收集。
⑶文本材料。主要包括:各种版本的物理教材（如“沪科版”、“司南版”和“广东版”等）,它们对同一教学内容常有不同的处理,可供教师备课中借鉴;物理教学刊物中的相关文章,其中大多是一些经验丰富的教师和专家的研究成果,能及时地反映物理教学理论的发展动向,以及物理教学实践的经验成果;优秀的物理教学案例,可供教师依据自已的教学实际改造和利用;科学家传记、科学画报、科学史著作、百科辞典等,从不同方面为物理教学提供可以借鉴的资料,也为学生的物理学习提供课外阅读材料,因此也是不可忽视的文本课程资源。
⑷教学课件。开放的网络技术,为我们提供了极为丰富的教学课件资源,我们可通过收集大量的与教学内容相关的教学课件作为参考,虽然其中有不少课件的质量不高,或有不妥之处,但大多仍具有某些可用的素材,取之仍可为我所用。
三、开发教辅资料和试题库建设
学习物理离不开练习,物理练习是知识与技能运用的一种方式,它既是检验学生物理学习结果的一种手段,又是促使学生理解和巩固知识,熟练技能,实现知识与技能的迁移,提高解决实际问题能力的一种措施,同时也是培养学生理论联系实际、实事求是的科学态度,锻炼克服困难的意志的有效途径,是发展学生科学素养过程中不可缺少的一个阶段。物理练习的主要目的是:巩固、深化、活化物理学基础知识和基本实验技能;学会分析解决问题的思路与方法,提高运用知识分析和解决际问题的能力;体验物理科学知识与方法的价值,激发学生积极的情感态度。
物理练习重在选题,习题质量的好坏是物理练习能否达到良好效果的重要保证。目前市场上教辅用书鱼目混珠、质量低下,不能适应新课程的要求,省编资料质量虽然不错,但其要求定位又不能满足重点中学学生的需要。鉴于这样的情况,我们组织资料编写团队,根据新课程的要求,并结合本校的实际,编写开发教辅资料,逐步建立试题库,目前已取得了初步成果,主要有:
⑴一套教辅用书――《高中物理新课程导学导练》,《新课程高中物理题组精编》（由浙江教育出版社出版）,依据《高中物理新课程标准》和《省普通高中新课程实验物理学科教学指导意见》,分六个模块编写。其编写的宗旨是让学生明确新课程各知识点的学习目标、学习内容,揭示、提炼研究问题的思路和方法,体念物理学的科学方法的价值,培养学生运用物理知识分析解决实际问题的能力。同时对不同程度的学生提出不同要求,以满足各个层次学生的学习需求,使他们各尽所能,都有所提高。
⑵一套课外同步作业。针对各节课的内容,按《省普通高中新课程实验物理学科教学指导意见》的基本要求和发展要求中的各知识点设置题目。题目情景的设置,尽可能联系生活、生产的实际。题目的形式灵活多样,既保留传统的题型,又渗透一些情境化、评价性、实践性等拓展性的习题,注重新课程理念在习题中的渗透。
⑶拓展性习题集。常见的物理练习着重于知识的运用、技能的培养以及能力的发展,而拓展性物理练习则进一步体现了新课程理念,赋予物理练习以新的功能。拓展性习题主要包括:①情境化问题。强调其情境的真实性以及与社会、文化、相关学科之间的联系。②评价性问题。为了考察学生的思维与方法,或者完成某一任务的过程,呈现关于某一问题解答的不同方法或途径,让学生对此进行评价等。③实践性问题。注重学生运用科学知识与方法对现实中存在的与物理相关的问题进行自主的、合作的探究,关注学生对“科学、技术、社会”关系的理解。
高中物理新课程的教学实践研究涉及的内容广泛,可研究的问题较多,需要广大一线教师长期的探索与实践。本课题所涉及的教学设计理论的理解和运用,需要我们在具体的教学实践中不断的探索、体会和深化,教学资源的收集、整合与开发,题库的建设等工作也需要长期的积累和完善,有待于我们今后继续不懈地努力。