例说两种教学论下的物理概念教学设计*

孔 云

(上海市七宝中学 上海 201101)

例说两种教学论下的物理概念教学设计*

孔 云

(上海市七宝中学 上海 201101)

以科学取向教学论为主线，通过具体案例设计，对比研究了在概念教学下的哲学取向教学论和科学取向教学论，并提出了教学设计的新观点.

哲学取向教学论 科学取向教学论 物理教学 概念教学 教学设计

目前，国内外存在多种以教学规律为研究对象的教学理论，大致可分为哲学取向教学论和科学取向教学论[1].近年来，基于科学取向教学论的教学体系已逐步建立，并成功运用于语文、化学等学科的教学实践中[2，3].因此，如何在物理概念教学中运用教学论，形成意义学习，促进知识论、发展论在课堂教学中的具体实现，显得尤为重要.

1 两种教学论

哲学取向教学论，是一种基于经验和哲学的教学理论，如孔子的“不愤不启,不悱不发”、“因材施教”、“循序渐进”等.哲学取向教学论不仅明确了教育、教学的宗旨，而且通俗易懂、广为人知，因此，长期以来在教学中占主导地位.该教学论虽然能用哲学原理对教学进行方向性指导，但由于缺少具体的设计流程，不易实践，最终导致教学的好坏完全凭教师经验.经验教学的弊端在于：(1)经验形成时间周期长，导致新教师成才慢；(2)经验容易固守，阻碍老教师大胆变革.

所谓科学取向教学论，就是在科学心理学，尤其是在学习心理学基础上建立起来的教学理论以及相应的教学设计原理和技术[4].它来源于丰富的教育学、心理学理论基础，如布卢姆的教育目标分类理论、奥苏贝尔的意义学习理论、加涅的学习分类理论和信息加工心理学相关理论及教学技术.该教学论从学习理论角度构建具体的认知策略，使教学的目标、内容和评价相统一.就物理学科而言，其指导下的教学行为表述概念清晰、流程具体，然而由于其起步较晚，有些地方还有待完善，具体如表1所示.

表1 教学设计加工机制对比

2 物理概念学习

2.1 哲学取向教学论下的概念学习

每一个物理概念都有它的图式(见表2)，哲学取向教学论下的概念教学依据“循序渐进”和“最近发展区”原理，将概念图式中的条目逐条梳理，凭经验设计实验和例题，搭建学习的“脚手架”，最终形成意义学习.由于这种教学设计对教师教学素养和教学经验的依赖很大，因此在考试经验指导教学经验的大环境下，片面的考试观容易导致教师将概念学习和概念数学表达式的学习一分为二地割裂开，形成“学习概念的数学表达式靠练，学习概念的相关属性靠背”的经验主义教学模式.注重概念表达式的应用，忽视概念内涵的理解的教学，貌似意义学习，实则机械学习.

2.2 科学取向教学论下的概念学习

华东师范大学的陈刚教授指出：物理概念的学习一般经历提出问题、猜测与假设、设计实验、处理数据等子环节，每一子环节所需解决的问题和问题策略都不尽相同.因此，在学习理论基础上建立起来的教学设计，就是通过揭示解决各子问题所用的策略和过程，并为规划教学活动提供可靠的依据[5].同时，他还强调：“概念的习得要从奥苏贝尔的意义学习规律出发，在安排教学活动中依据布卢姆的教育目标分类学，最终在测量学生的外显行为的评价方式上依据加涅的理论来设计.”[6]可见，对物理概念的真正理解，在于概念间的本质或者因果联系，即物理概念获得的逻辑方法，而科学取向教学论为此提供了心理学基础.

3 基于科学取向教学论的物理概念教学设计

下文以“功率”为例，说明科学取向教学论指导下的物理概念的教学设计，而哲学取向教学论下的教学设计较为常见，其流程这里不再赘述.

3.1 教学目标分析

3.1.1 认知目标

(1)通过举例归纳和数学演绎，领会功率的图式，识记功率的符号和单位；

(2)通过平均速度和瞬时速度的类比，领会平均功率和瞬时功率；

(3)通过具体实例的分析演绎，领会机械功率、额定功率和实际功率；

(4)在动手实验和演示实验中，运用功率解决实际问题.

布卢姆教育目标分类：识记、领会、运用、分析、综合、评价.

3.1.2 态度、情感目标

(1)在功率与动力学的实验中，接受理论指导生活的科学态度；

(2)在功率与能量关系的分析中，接受绿色环保的生活态度.

布卢姆价值观内化的5种水平：接受、反应、评价、组织、性格化.

3.2 学习任务分析

3.2.1 建立概念图式

“功率”的图式如表2所示.

表2 功率的图式

3.2.2 学习层级分析(图1)

图1 “功率”层级分析框图

3.2.3 获得图式中主要结论的逻辑方法分析

(1)功率的物理意义

获得结论的逻辑过程——共变法，如表3所示.

表3 功率的物理意义

(2)平均功率和瞬时功率的概念——演绎法

如果一个物理量随时间不断变化，则可以用瞬时值和平均值两个角度进行描述(大前提).

功率随时间变化(小前提).

功率有平均值和瞬时值(结论).

(3)机械功率(额定功率、实际功率)的概念——演绎法

能量转化时，参与转化的能量不可能无穷大(大前提).

机械是一种能量转化的装置(小前提).

任何机械都有额定功率和实际功率(结论).

(4)机械功率与牵引力、速度之间的关系——共变法(表4)

表4 功率与牵引力和速度之间的关系

3.3 制定教学过程

教学过程如表5所示.

表5 教学过程

续表

3.4 学习结果测量与评价

3.4.1 “功率”课后测试

(1)功率的定义采用的科学方法是

(“领会”)，功率的单位是 .(“识记”)

(2)挖土机能在1 h内能把160 t的砂土匀速送到5 m高的地方去，它的功率为W(“领会”).

(3)关于功率，以下说法正确的是( )(“领会”)

A.平均功率就是瞬时功率的平均值

B.用功率的定义式计算的是平均功率

C.瞬时功率和功没关系

D.机械的实际功率不会超过其额定功率

(4)一个质量为2kg的物体从某一足够高处自由落下，则在它下落的过程中，第3s末重力的功率为W，在它下落过程中的第3s内重力的功率为W.(“领会”)

(5)起重机的额定功率为50kW，竖直向上匀速起吊一个质量为3t的重物，则该重物的最大速度是m/s，如果该重物被匀速吊起的速度为1.5m/s，则起重机的实际功率为kW.(“运用”)

(6)一辆质量为2 500kg的汽车沿水平路面由静止开始行驶，并始终以额定功率60kW工作，所受阻力恒为2×103N，则：

1)当汽车速度达到6m/s时，加速度为多大？

2)汽车最终达到的最大速度为多大？(“运用”)

(7)变速自行车在上坡的时候要换成低速挡还是高速挡，为什么？(“运用”)

(8)请从功率的角度对我们的绿色生活提一个建议.(“接受”)

3.4.2 测试题目说明

本测试题的安排是按照布卢姆的教学目标分类进行的.其测试内容直接针对教学目标，从而能够科学地检测教学过程是否合理，教学效果是否良好.其中，教学目标 (1)：对应测试题1和2；教学目标(2)：对应测试题3和4；教学目标(3)：对应测试题5；教学目标(4)：对应测试题6和7；教学目标(5)、(6)：对应测试题8.

4 总结

总之，不论是哲学取向教学论还是科学取向教学论，其最终目的在于通过知识的意义学习促进人的发展，虽然立论基础不同，但两者各有所长.教学设计者应将两者有机结合，才能扬长避短，左右逢源.

1 皮连生.科学取向的教学论的核心理念及其应用的基本操作程序.当代教育科学，2012(8)：3～30

2 吴红耘，皮连生，林红.基于ADDLE模型的“教师学习”范式——以苏州市实验小学语文教师专业成长为例.教育科学研究，2013(9)：69～76

3 潘庆玉.当前国内教学理论研究热点扫描与问题反思.课程教学研究，2013(2)：5～10

4 皮连生.运用科学取向教学论，引领教改新方向.教育科学研究，2013(8)：5～11

5 陈刚.试论物理概念和规律的学习与教学设计.物理教学，2012(7)：11～16

6 陈刚.物理教学设计.上海：华东师范大学出版社，2009.118

*上海市闵行区教学课题“科学取向教学论在高中物理概念教学中的实践研究”，项目编号：QY2015194

孔云(1976- )，男，中教高级，上海市闵行区骨干教师，主要从事物理教学设计和与学习心理学的相关研究.

2016-12-16)