《物理教學(xué)設(shè)計與實施》重點解決基于學(xué)習(xí)心理學(xué)的物理教學(xué)設(shè)計模式的具體應(yīng)用問題。內(nèi)容上分為物理概念和規(guī)律意義學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計、物理習(xí)題解決的教學(xué)設(shè)計、物理系統(tǒng)化知識學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計等三編。每編結(jié)構(gòu)上由教學(xué)設(shè)計模式闡述和典型課例構(gòu)成。通過多樣化課例實施過程,顯示出各類教學(xué)設(shè)計模式的內(nèi)在一致性。本書重點解決基于學(xué)習(xí)心理學(xué)的物理教學(xué)設(shè)計模式的具體應(yīng)用問題。內(nèi)容上分為物理概念和規(guī)律意義學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計、物理習(xí)題解決的教學(xué)設(shè)計、物理系統(tǒng)化知識學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計等三編。每編結(jié)構(gòu)上由教學(xué)設(shè)計模式闡述和典型課例構(gòu)成。通過多樣化課例實施過程,顯示出各類教學(xué)設(shè)計模式的內(nèi)在一致性。
《物理教學(xué)設(shè)計與實施》和《物理學(xué)習(xí)與教學(xué)論》兩本書一同構(gòu)成了基于學(xué)習(xí)心理學(xué)的物理教學(xué)設(shè)計理論的體系!段锢韺W(xué)習(xí)與教學(xué)論》側(cè)重闡述學(xué)習(xí)心理學(xué)視角下物理教學(xué)設(shè)計理論的構(gòu)建,《物理教學(xué)設(shè)計與實施》則側(cè)重于教學(xué)設(shè)計理論的具體應(yīng)用。
《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》提出培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)。物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究等學(xué)科核心素養(yǎng)的實質(zhì)是什么?如何在課堂教學(xué)中有效地培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的學(xué)科核心素養(yǎng)?這些是物理教學(xué)研究領(lǐng)域應(yīng)該給予回答的問題!段锢斫虒W(xué)設(shè)計與實施》依據(jù)學(xué)習(xí)心理學(xué)關(guān)于內(nèi)部表征、解決問題的內(nèi)部過程等研究成果,揭示出學(xué)習(xí)者表現(xiàn)出的物理學(xué)科核心素養(yǎng)所對應(yīng)的內(nèi)部機制。只有符合學(xué)習(xí)者內(nèi)部機制的教學(xué)才是有效教學(xué)!段锢斫虒W(xué)設(shè)計與實施》提出建立在學(xué)習(xí)者內(nèi)部機制基礎(chǔ)上的教學(xué)設(shè)計方案,并通過豐富的物理課例來展示方案的具體實施,嘗試為學(xué)習(xí)者物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供一種可行的解決路徑。
叢書總序
課堂教學(xué)的科學(xué)
《學(xué)與教的心理學(xué)》在學(xué)科教學(xué)中的運用
1987年,我在蘇州鐵道師范學(xué)院(今蘇州科技大學(xué))從事公共課心理學(xué)的教學(xué)工作。當(dāng)時,我國高等師范院校一般只開設(shè)一門心理學(xué)課程(一個學(xué)期,每周23課時)。教材內(nèi)容主要是從蘇聯(lián)引進的普通心理學(xué),包括認(rèn)知過程: 注意、感知覺、記憶、思維、想象;個性心理特征: 能力、性格、意志等;另外還增加了有關(guān)兒童發(fā)展心理學(xué)和教育心理學(xué)等的內(nèi)容。學(xué)生對心理學(xué)這門概念多、實際運用難的課程普遍不感興趣,認(rèn)為學(xué)了用不上。教育行政部門對這門課程也普遍不夠重視。在一次江蘇省教委的會議上,我提出心理學(xué)課程只開一學(xué)期,每周只有兩課時,課時太少。一位教委負責(zé)人回答:給兩課時基層學(xué)校還嫌浪費,給三課時就更嫌浪費了。
值得慶幸的是,國際心理學(xué)在20世紀(jì)七八十年代發(fā)起了認(rèn)知心理學(xué)革命。認(rèn)知心理學(xué)恰好回答了錢學(xué)森先生提出的教育科學(xué)的基礎(chǔ)理論問題。他說:教育科學(xué)中難的問題,也是核心的問題是教育學(xué)科的基礎(chǔ)理論,即人的知識和應(yīng)用知識的智力是怎樣獲得的,有什么規(guī)律。解決了這個核心問題,教育科學(xué)的其他學(xué)問和教育工作的其他部門就有了基礎(chǔ),有了依據(jù)。沒有這個基礎(chǔ)理論,其他也就難說準(zhǔn)。所以,首先應(yīng)該集中研究教育科學(xué)的基礎(chǔ)理論。例如,加涅在20世紀(jì)70年代將學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果分成言語信息、智慧技能、認(rèn)知策略、動作技能和態(tài)度等五個類別。他在《學(xué)習(xí)的條件》一書中解釋了每類學(xué)習(xí)的過程和條件。除態(tài)度之外,其他四類學(xué)習(xí)結(jié)果都來源于知識。加涅系統(tǒng)地闡明了知識是怎么轉(zhuǎn)化為學(xué)生的技能和智慧能力(即錢先生所說的應(yīng)用知識的智力)的一般規(guī)律。這樣心理學(xué)就從孤立地研究認(rèn)知過程走上將認(rèn)知過程與知識學(xué)習(xí)相結(jié)合的道路。
20世紀(jì)八九十年代,在認(rèn)知學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上又產(chǎn)生了一門新學(xué)科,即基于學(xué)習(xí)心理學(xué)的系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計。它通過四個關(guān)鍵環(huán)節(jié),使教師教學(xué)行為建立在科學(xué)的學(xué)習(xí)心理學(xué)基礎(chǔ)上:
(1) 通過一套技術(shù)使教學(xué)目標(biāo)行為化,變得可以觀察和測量;
(2) 對教育目標(biāo)中的學(xué)習(xí)結(jié)果類型及其學(xué)習(xí)的條件進行分析,據(jù)此決定學(xué)習(xí)的過程和條件;
(3) 依據(jù)上述分析選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)過程和方法,為有效學(xué)習(xí)創(chuàng)造合適的條件;
(4) 對照目標(biāo)設(shè)計測量與評價教學(xué)效果的工具(包括測驗題、練習(xí)題)以及評價標(biāo)準(zhǔn)。
傳統(tǒng)上,教師的教學(xué)主要基于經(jīng)驗。新教師上崗主要模仿老教師的做法。因此一般師范院校的學(xué)生認(rèn)為不用學(xué)心理學(xué),照樣可以當(dāng)教師。在系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計產(chǎn)生并被移植到學(xué)校課堂教學(xué)之后,教師不學(xué)心理學(xué),寸步難行。因為不懂心理學(xué),在備課時教師不會寫教學(xué)目標(biāo);在上課時,教師不知道學(xué)習(xí)的性質(zhì)是什么,往往會將技能教成知識,或用教知識的方法來教學(xué)生態(tài)度和行為,也不知道如何用外顯行為來檢測學(xué)生內(nèi)在的能力和傾向的變化。
為了反映國際學(xué)習(xí)心理學(xué)和教學(xué)設(shè)計方面的新進展,改革高等師范院校公共心理學(xué)課程,我在1987年承擔(dān)高等師范院校公共心理學(xué)課程的教學(xué)工作之后,就著手改革高等師范院校公共心理學(xué)的教材內(nèi)容。經(jīng)過三年的努力,在華東師范大學(xué)心理學(xué)系邵瑞珍教授的指導(dǎo)下,蘇州鐵道師范學(xué)院聯(lián)合上海教育學(xué)院、浙江省教育學(xué)院、南京師范大學(xué)和寧波師范學(xué)院(今寧波大學(xué))部分心理學(xué)教師編寫了一本以學(xué)習(xí)心理學(xué)和教學(xué)心理學(xué)為主要內(nèi)容的高等師范院校公共心理學(xué)教材,取名《學(xué)與教的心理學(xué)》(1990年由華東師范大學(xué)出版社出版)。實際上,它是我國本基于科學(xué)心理學(xué)的教學(xué)論,簡稱科學(xué)取向的教學(xué)論。
該教材一經(jīng)使用就受到試用學(xué)校的普遍歡迎。蘇州鐵道師范學(xué)院的公共心理學(xué)教學(xué)教材獲院內(nèi)優(yōu)秀教材一等獎,并獲江蘇省普通高校優(yōu)秀教學(xué)質(zhì)量三等獎(1991年);寧波師范學(xué)院的公共心理學(xué)教學(xué)改革獲院內(nèi)特等獎,省內(nèi)二等獎(1993年);《學(xué)與教的心理學(xué)》曾獲上海市哲學(xué)社會科學(xué)優(yōu)秀著作三等獎(1994年),優(yōu)秀教材一等獎(1999年),2006年入選教育部普通高校教育十一五規(guī)劃教材。
《學(xué)與教的心理學(xué)》被作為高等師范院校公共心理學(xué)教材之后,受到了普遍歡迎,每年發(fā)行一萬多冊,近三十多年來經(jīng)久不衰。但試教學(xué)校的教師和學(xué)生普遍感到該書的特點是新和難。難在什么地方?不在文字,而在于如何運用。因為學(xué)習(xí)公共心理學(xué)的師范院校的學(xué)生來自語文、數(shù)學(xué)、英語、歷史、地理等不同系科。公共心理學(xué)教材只講一般學(xué)習(xí)與教學(xué)的心理學(xué)原理,舉例也大多數(shù)是小學(xué)的例子。學(xué)科知識越簡單,越容易被來自不同系科的學(xué)生接受。但各學(xué)科的學(xué)生如何在本學(xué)科的實踐中運用學(xué)與教的一般心理學(xué)原理呢?對于這個問題,不僅學(xué)生感到難,任課教師也感到難,而且作為教材的編者,也犯難,因為這是一個有待研究和開發(fā)的全新領(lǐng)域。同時,這一任務(wù)不是心理學(xué)家、教學(xué)設(shè)計專家能獨立完成的,他們必須與中小學(xué)學(xué)科教師合作,只有經(jīng)過多年努力,才可能在理論研究和案例開發(fā)上獲得較大突破。自20世紀(jì)90年代以來,我和我的碩士、博士研究生先后在華東師范大學(xué)附屬小學(xué)進行多年語文教學(xué)研究,之后又連續(xù)三年在上海市寶山區(qū)十所中小學(xué)校的多個學(xué)科課堂中進行應(yīng)用研究。在碩士、博士論文研究的基礎(chǔ)上,我們出版了學(xué)科教學(xué)論新體系叢書共七種: 語文、數(shù)學(xué)各兩冊,自然科學(xué)、社會科學(xué)和英語各一冊(2004年和2005年先后在上海教育出版社出版)。
此后,我和王小明、龐維國及他們的研究生的參與下,將修訂的布盧姆認(rèn)知目標(biāo)分類學(xué)《學(xué)習(xí)、教學(xué)和評估的分類學(xué): 布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)修訂版》(2001年)、加涅等的《教學(xué)設(shè)計原理》(2005年)、史密斯等的《系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計》(2005年)、迪克等的《教學(xué)設(shè)計》(2005年)和M·P·德里斯科爾的《學(xué)習(xí)心理學(xué): 面向教學(xué)的取向》(2005年)翻譯出來,于2008至2009年在華東師范大學(xué)出版社先后出版,為深入進行學(xué)與教的理論與應(yīng)用研究提供了資料。
從學(xué)科應(yīng)用研究來看,語文學(xué)科是難運用學(xué)與教的心理學(xué)原理的學(xué)科。經(jīng)過長期積累和近十年的集中研究,語文學(xué)科的應(yīng)用研究取得了重大突破。由我和合作者所著的《小學(xué)語文學(xué)習(xí)與教學(xué)論》和《小學(xué)語文教學(xué)設(shè)計與實施》已經(jīng)完稿。由安徽師范大學(xué)文學(xué)院何更生教授(心理學(xué)博士)及其合作者所著的《中學(xué)語文學(xué)習(xí)與教學(xué)論》和《中學(xué)語文教學(xué)設(shè)計與實施》、由華東師范大學(xué)教師教育學(xué)院陳剛副教授(心理學(xué)博士)及其合作者所著的《物理學(xué)習(xí)與教學(xué)論》和《物理教學(xué)設(shè)計與實施》近期內(nèi)可以完稿。由北京師范大學(xué)張春莉教授(數(shù)學(xué)碩士、心理學(xué)博士)及其合作者所著的《數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與教學(xué)論》和《數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計與實施》實踐卷爭取在年內(nèi)完稿。因研究人員更換,由蘇州科技大學(xué)教育與公共管理學(xué)院吳紅耘教授及其合作者所承擔(dān)的《歷史學(xué)習(xí)與教學(xué)論》和《歷史教學(xué)設(shè)計與實施》,由徐州市教研室副主任、英語特級教師李秋穎及其合作者所承擔(dān)的《英語學(xué)習(xí)與教學(xué)論》和《英語教學(xué)設(shè)計與實施》爭取明年完成。
在2005年前,我們的教學(xué)案例開發(fā)是單科進行的。自2005年起,廣州市花都區(qū)教育局提出了構(gòu)建科學(xué)課堂的任務(wù)。構(gòu)建科學(xué)課堂實質(zhì)上就是用科學(xué)取向的教學(xué)理論武裝教師,并通過在專家指導(dǎo)下的教學(xué)設(shè)計與實施的反復(fù)練習(xí),使該理論支配教師備課、上課和評課的行為。全區(qū)設(shè)立了七所實驗學(xué)校(小學(xué)三所,初中、高中各兩所),同時聘請我的學(xué)術(shù)團隊中的五名教授、一名副教授和一名特級教師進行理論指導(dǎo)。經(jīng)過兩年不分學(xué)科與分學(xué)科系統(tǒng)培訓(xùn)與操練,實驗學(xué)校的教學(xué)骨干才開始比較系統(tǒng)地領(lǐng)會了科學(xué)取向的教學(xué)論。一旦他們系統(tǒng)地領(lǐng)會了科學(xué)取向的教學(xué)論,他們的教學(xué)設(shè)計就能表現(xiàn)出創(chuàng)造性,F(xiàn)在廣州市花都區(qū)的科學(xué)課堂建設(shè)已經(jīng)進入第三年,正是到了出人才和出成果的時候。
在此我要十分感謝廣州市花都區(qū)教育局和教研室領(lǐng)導(dǎo)為我們提供了心理學(xué)專家、學(xué)科教學(xué)論專家、教研員和優(yōu)秀的一線教師四結(jié)合開發(fā)教學(xué)案例的機會。沒有你們的高瞻遠矚和強有力的領(lǐng)導(dǎo),要完成這樣的大型工程是不可想象的。經(jīng)過三十年努力,供教師學(xué)習(xí)與運用的心理學(xué)不僅有《學(xué)與教的心理學(xué)》的一般原理,不久又會有語文、數(shù)學(xué)、英語、物理、歷史等學(xué)科版的學(xué)與教的心理學(xué)教材出版。盡管不同學(xué)科的研究深度會有不同,可能還會留下遺憾,但我們已盡力了。
皮連生
編 物理新授課的教學(xué)設(shè)計
編 導(dǎo)讀
章 物理概念和規(guī)律學(xué)習(xí)理論概述
節(jié) 認(rèn)知策略的實質(zhì)與教學(xué)
一、 認(rèn)知策略的界定
二、 認(rèn)知策略的特征
三、 方法教學(xué)樣例
第二節(jié) 物理概念和規(guī)律意義的建立
一、 定性關(guān)系建立的邏輯方法
二、 定量關(guān)系建立的邏輯方法
三、 排除物理量間因果關(guān)系的邏輯方法
四、 物理觀念習(xí)得的實質(zhì)
第三節(jié) 物理概念和規(guī)律意義習(xí)得之理論分析學(xué)習(xí)途徑
一、 理論分析途徑解決科學(xué)問題中的策略
二、 理論分析途徑學(xué)習(xí)過程分析樣例
三、 科學(xué)思維素養(yǎng)的實質(zhì)與實現(xiàn)
第四節(jié) 物理概念和規(guī)律意義習(xí)得之實驗探究學(xué)習(xí)途徑
一、 實驗探究途徑解決科學(xué)問題中的策略
二、 實驗探究途徑學(xué)習(xí)樣例分析
三、 科學(xué)探究素養(yǎng)的實質(zhì)與實現(xiàn)
四、 拓展討論科學(xué)方法的層次
第二章 物理概念和規(guī)律意義學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計
節(jié) 教學(xué)設(shè)計理論概述
一、 教學(xué)設(shè)計概述
二、 教學(xué)任務(wù)分析
三、 教學(xué)方法選擇與教學(xué)樣例
第二節(jié) 教學(xué)設(shè)計說明及樣例
一、 教學(xué)設(shè)計說明
二、 牛頓第二定律教學(xué)設(shè)計樣例
第三章 物理概念和規(guī)律意義學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計樣例
樣例一:自由落體運動教學(xué)設(shè)計
樣例二:牛頓第三定律教學(xué)設(shè)計
樣例三:太陽與行星間的引力教學(xué)設(shè)計
樣例四:電勢能與電勢教學(xué)設(shè)計
樣例五:靜電現(xiàn)象的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計
樣例六:安培力教學(xué)設(shè)計
樣例七:楞次定律教學(xué)設(shè)計
樣例八:光電效應(yīng)教學(xué)設(shè)計
樣例九:平面鏡成像教學(xué)設(shè)計
樣例十:凸透鏡成像規(guī)律教學(xué)設(shè)計
樣例十一:浮力教學(xué)設(shè)計
樣例十二:比熱容教學(xué)設(shè)計
第二編 物理習(xí)題課的教學(xué)設(shè)計
第二編導(dǎo)讀
第四章 物理習(xí)題教學(xué)理論概述
節(jié) 物理習(xí)題解決的學(xué)習(xí)機制
一、 物理習(xí)題解決領(lǐng)域的策略
二、 解決一類物理習(xí)題的學(xué)習(xí)結(jié)果問題圖式
第二節(jié) 復(fù)雜物理習(xí)題解決的教學(xué)目標(biāo)
一、 問題解決的研究對習(xí)題教學(xué)的啟示
二、 習(xí)題教學(xué)的目標(biāo)
第三節(jié) 復(fù)雜習(xí)題解決策略的提煉技術(shù)
一、 物理復(fù)雜習(xí)題策略提煉技術(shù)
二、 提煉技術(shù)應(yīng)用案例
三、 拓展討論
第五章 復(fù)雜物理習(xí)題的教學(xué)樣例
樣例一:一道運動、力、功能關(guān)系綜合題的新題教學(xué)
樣例二:一道傳送帶問題的新題教學(xué)
樣例三:一道導(dǎo)體棒在磁場中運動的新題教學(xué)
樣例四:浮沉狀態(tài)不同,液面升降類習(xí)題的教學(xué)
樣例五:物體受共點三力靜平衡類習(xí)題的教學(xué)
樣例六:存在相互運動疊加體類習(xí)題的教學(xué)
樣例七:溫度變化引起的液柱(活塞)移動問題的教學(xué)
樣例八:共點力的動態(tài)平衡問題的教學(xué)
樣例九:電磁感應(yīng)中的圖像問題的教學(xué)
第三編 物理復(fù)習(xí)課的教學(xué)設(shè)計
第三編導(dǎo)讀
第六章 物理系統(tǒng)化知識的教學(xué)設(shè)計
節(jié) 系統(tǒng)化知識的學(xué)習(xí)
一、 組織知識是人類學(xué)習(xí)的一種機制
二、 物理學(xué)習(xí)中組織知識的策略
三、 系統(tǒng)化知識的基本要求
第二節(jié) 物理學(xué)科系統(tǒng)化知識的教學(xué)
一、 系統(tǒng)化知識學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)結(jié)果
二、 系統(tǒng)化知識教學(xué)目標(biāo)
三、 系統(tǒng)化知識學(xué)習(xí)的教學(xué)方法
第七章 物理系統(tǒng)化知識教學(xué)樣例
樣例一:萬有引力定律一章知識系統(tǒng)化的教學(xué)
樣例二:靜電場一章知識系統(tǒng)化的教學(xué)