中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計研究

中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計研究摘要本研究是圍繞“以學(xué)習(xí)活動為中心的教學(xué)設(shè)計”展開，屬于學(xué)科化教學(xué)設(shè)計技術(shù)研究，所選學(xué)科為中學(xué)物理。在此之前，針對學(xué)科化教學(xué)設(shè)計技術(shù)的研究主要包括中學(xué)數(shù)學(xué)和化學(xué)。本研究借鑒了已有研究成果，同時根據(jù)物理學(xué)科的特點，如嚴(yán)密的知識結(jié)構(gòu)體系、以物理問題為核心的教學(xué)特點、以情境為主線的問題多變方法等，從知識建模、問題設(shè)計、能力生成類活動設(shè)計等三個方面，對中學(xué)物理學(xué)科教學(xué)設(shè)計技術(shù)進(jìn)行了較深入地研究，試圖為中學(xué)物理教師提供一種理性的教學(xué)設(shè)計技術(shù)，使得中學(xué)物理教師能根據(jù)課堂需要設(shè)計出合適的、新穎的任務(wù)，并能根據(jù)不同學(xué)生的已有知識基礎(chǔ)或欠掌握知識設(shè)計出合適的問題，并能依據(jù)已設(shè)計出的任務(wù)和問題輔以特定的形式、策略、評價方式等形成一個完整的教學(xué)活動。本研究主要包括以下四部分，特點分別如下：(1)中學(xué)物理學(xué)科知識建模規(guī)范。該部分就中學(xué)物理學(xué)科的知識點類型、知識點間的關(guān)系類型、知識組塊模式圖類型等三個角度構(gòu)建了中學(xué)物理學(xué)科知識建模的規(guī)范。(2)中學(xué)物理學(xué)科問題設(shè)計技術(shù)。在已有的化學(xué)和數(shù)學(xué)學(xué)科研究的基礎(chǔ)上，重點探索了中學(xué)物理學(xué)科問題設(shè)計的基本思路、知識推理路徑的繪制規(guī)則等。(3)中學(xué)物理學(xué)科能力生成類活動設(shè)計。中學(xué)物理學(xué)科意義建構(gòu)類活動任務(wù)也包括9種，與化學(xué)和數(shù)學(xué)學(xué)科基本相似，學(xué)生問題解決能力的培養(yǎng)是中學(xué)物理新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，因此在活動設(shè)計環(huán)節(jié)重點探索了以問題為核心的能力生成類活動設(shè)計，構(gòu)建了能力生成類活動的結(jié)構(gòu)要素。(4)中學(xué)物理學(xué)科教學(xué)設(shè)計的缺陷分析及歸因。技術(shù)人造物缺陷分析法是本研究最主要的研究方法。在該部分，主要根據(jù)能力生成類活動方案和物理問題的缺陷分析結(jié)果，總結(jié)了缺陷中與技術(shù)環(huán)節(jié)相關(guān)的方面，并通過知識推理路徑的自完備性檢驗方法加以改進(jìn)。關(guān)鍵詞：物理知識建模，物理問題設(shè)計，能力生成類活動，技術(shù)人造物缺陷分析，知識推理路徑，自完備性檢驗AStudyontheInstructionalDesignofMiddleSchoolPhysicsAbstractThestudyisbasedonLearningActivity-CenteredInstructionalDesign,andbelongstothecategoryofinstructionaldesignresearchfordisciplines,andtheauthorselectsPhysicsasthesubjecttobestudied.Beforetheundertakingofthisstudy,therehasalreadybeenrelatedinstructionaldesigntechnologyresearchonMathematicsandChemistryformiddleschool.Inthisstudy,relatedpreviousresearchworkisusedasreference.InrecognitionofthespecialcharacteristicsofPhysics,suchasitsstrictandrigorousknowledgestructure,problem-orientedinstructionalfeatureswithsituationasthemainoutline,theauthorconductsanin-depthresearchintotheinstructionaldesigntechnologyformiddleschoolPhysicsfromthethreeaspectsofknowledgemodeling,problemdesignandthedesignofactivitiesaimingatfosteringstudents’capabilities.ItishopedthatthiswillprovidemiddleschoolPhysicsteacherswitharationaltechnologyforinstructionaldesign;enablethemtodesignappropriateanduniquetasksaccordingtoinstructionalneeds,designsuitableproblemsaccordingtodifferentstudents’masteryofknowledge,andformasoundinstructionalactivitybycombingthetasksandproblemswithparticularforms,strategiesandevaluationmethods.Thisresearchiscomposedofthefollowingfourparts:(1)KnowledgemodelingrulesformiddleschoolPhysics.Inthispart,theauthorestablishestheknowledgemodelingrulesfromthethreeaspectsofknowledgeclassification,differenttypesofrelationsbetweenknowledgepoints,anddifferenttypesofknowledgemodulespatterndiagrams.(2)ProblemdesigntechnologyformiddleschoolPhysics.BasedonrelatedpreviousresearchonMathematicsandChemistry,theauthoremphasizesuponexploringthebasicthoughtsofproblemdesign,themappingrulesofknowledgeratiocinationroutesandsoon.(3)Designofactivitiesaimingatfosteringlearners’capabilitiesformiddleschoolPhysics.LikeMathematicsandChemistry,tasksofmeaning-constructingactivitiesinPhysicsconsistofninedifferentkinds;andfosteringstudents’abilitiesofproblemsolvingisincludedinthenewcurriculumstandardsasthebasicrequirement.Therefore,inthepartofactivitydesign,theauthorlaystheemphasisuponthedesignofcapability-fosteringandproblem-centeredactivity,andconstructstheelementsofcapability-fosteringactivity.(4)Limitation-analysisoninstructionaldesignofmiddleschoolPhysics.Limitationanalysisoftechnologicalartifactsisthemostimportantresearchmethodusedinthisstudy.Inthispart,accordingtotheresultoflimitation-analysisoncapability-fosteringactivityplanningandPhysicsproblems,theauthormakesasummaryoftechnologicalprocess-relatedproblemsinthelimitationanalysis,andimprovesthedesigningbywayofself-consistencyverificationbasedonknowledgeratiocinationroutes.KEYWORDS：KnowledgeModelingforPhysics,QuestionDesigningforPhysics,Capability-fosteringActivity，LimitationAnalysisofTechnologicalArtifacts，KnowledgeRatiocinationRoutes,Self-consistencyVerification目錄中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計研究 圖22所示，粗細(xì)均勻的長為L的鐵鏈對稱地掛在輕而光滑的定滑輪上，輕輕拉動鐵鏈的一端，使它從靜止開始運動，則鐵鏈脫離滑輪瞬間的速度大小為多少（假設(shè)鐵鏈下端尚未接觸地面）？（參考答案：v＝）附錄SEQ附錄\*ARABIC2教學(xué)方案及問題缺陷分析－－－專家評審問卷“教學(xué)方案及問題缺陷分析”問卷本問卷旨在尋找教學(xué)活動方案及其中所用物理例題和練習(xí)題存在的缺陷，并探究原因，為不斷修改和完善教學(xué)設(shè)計理論提供依據(jù)。正式填答問卷之前，請您先如實填寫個人資料。對于選擇題，需要您在相應(yīng)的答案編號上打“√”。如果您選擇了第①項或第②項或第③項，還請您在橫線上說明原因和看法，越詳細(xì)越好；對于主觀題，越具體越好。謝謝您的合作！您提供的信息對我后續(xù)研究具有非常重要的參考價值。問卷結(jié)果僅供研究使用，對于您填寫的所有信息我們都會嚴(yán)格保密，不會給您帶來任何不良影響。懇請您在收到此問卷后15天內(nèi)填好并返回。個人資料姓名：性別：○男○女最高學(xué)歷：○高中○職業(yè)高中○大專（或高等職業(yè)學(xué)校）○大學(xué)本科○碩士研究生○博士研究生○其他工作單位：教齡：職務(wù)：職稱：聯(lián)系方式（電話、E-Mail）：教學(xué)研究成果的數(shù)量及代表作：《***——活動*》問卷備注：因每個活動中的問題不一樣，所以針對活動中問題設(shè)計的問卷題目也略有不同，在此，我們以“《機(jī)械能——活動四》問卷”為例您認(rèn)為該教學(xué)活動能夠達(dá)到預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)嗎？①完全不能 ②基本不能③勉強能夠請詳細(xì)說明：④基本能夠 ⑤完全能夠您認(rèn)為按該教學(xué)活動方案進(jìn)行教學(xué)能照顧到學(xué)生的個體差異嗎？①完全不能 ②基本不能③勉強能夠請詳細(xì)說明：④基本能夠 ⑤完全能夠您認(rèn)為該教學(xué)活動方案中的教學(xué)組織形式合適嗎？①完全不合適 ②基本不合適③勉強合適請詳細(xì)說明：④基本合適 ⑤完全合適您愿意采用該教學(xué)活動方案進(jìn)行教學(xué)嗎？①完全不愿意 ②基本不愿意③勉強愿意請詳細(xì)說明：④基本愿意 ⑤完全愿意您認(rèn)為該教學(xué)活動方案能夠促進(jìn)師生互動、生生互動、形成良好的課堂氣氛嗎？①完全不能 ②基本不能③勉強能夠請詳細(xì)說明：④基本能夠 ⑤完全能夠您認(rèn)為按該教學(xué)活動方案進(jìn)行教學(xué)能夠提高學(xué)生的問題解決能力嗎？①完全不能 ②基本不能③勉強能夠請詳細(xì)說明：④基本能夠 ⑤完全能夠您認(rèn)為該教學(xué)活動方案還有哪方面的不足？應(yīng)如何改進(jìn)？下面幾道題是針對問題4.2。問題4.2：帶有光滑的半徑為R的圓弧軌道的滑塊靜止在光滑的水平面上，此滑塊的質(zhì)量為M，一只質(zhì)量為m的小球以v從A點沿滑塊下滑，當(dāng)滑塊固定不動時，試求小球可以滑行的最大高度，以圓弧軌道的最低點為零勢能點。您認(rèn)為該習(xí)題對于鞏固和提高學(xué)生對原理“機(jī)械能守恒定律”的理解是否具有針對性？①完全不具有 ②基本不具有③有一點請詳細(xì)說明：④比較具有 ⑤非常具有您認(rèn)為該習(xí)題具有科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性嗎？①完全不具有 ②基本不具有③有一點請詳細(xì)說明：④比較具有 ⑤非常具有您認(rèn)為該習(xí)題能夠用于培養(yǎng)學(xué)生運用“機(jī)械能守恒定律”解決問題的能力嗎？①完全不能 ②基本不能③勉強能夠請詳細(xì)說明：④基本能夠 ⑤完全能夠您是否愿意使用該習(xí)題進(jìn)行教學(xué)？①完全不愿意 ②基本不愿意③勉強愿意請詳細(xì)說明：④基本愿意 ⑤完全愿意下面幾道題是針對問題4.3。問題4.3：帶有光滑的半徑為R的1/4圓弧軌道的滑塊靜止在光滑的水平面上，此滑塊的質(zhì)量為M，一只質(zhì)量為m的小球由靜止從A放開沿滑塊下落，當(dāng)小球從滑塊B處水平飛出，并且滑塊在光滑的水平面上可自由滑動，求小球飛出的速度？您認(rèn)為該習(xí)題對于鞏固和提高學(xué)生對原理“機(jī)械能守恒定律”的理解是否具有針對性？①完全不具有 ②基本不具有③有一點請詳細(xì)說明：④比較具有 ⑤非常具有您認(rèn)為該習(xí)題具有科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性嗎？①完全不具有 ②基本不具有③有一點請詳細(xì)說明：④比較具有 ⑤非常具有您認(rèn)為該習(xí)題能夠用于培養(yǎng)學(xué)生靈活運用“分隔法”和“整體法”解題的能力嗎？①完全不能 ②基本不能③勉強能夠請詳細(xì)說明：④基本能夠 ⑤完全能夠您認(rèn)為該習(xí)題能夠用于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用“機(jī)械能守恒定律”與“動量守恒定律”解決問題的能力嗎？①完全不能 ②基本不能③勉強能夠請詳細(xì)說明：④基本能夠 ⑤完全能夠您是否愿意使用該習(xí)題進(jìn)行教學(xué)？①完全不愿意 ②基本不愿意③勉強愿意請詳