基于学习进阶的高中物理教学设计讲座课件

基于学习进阶的高中物理教学设计

一、教学设计概述教学是以促进学习的方式影响学习者的一系列事件，而教学设计是一个系统化规划教学系统的过程。（加涅，1992）教学设计是设计科学大家庭的一员，设计科学各成员的共同特征是用科学原理及应用来满足人的需要。教学设计是对学业业绩问题的解决措施进行策划的过程。（帕顿，1989）教学设计是运用系统方法，将学习理论与教学理论的原理转换成对教学目标（或教学目的）、教学条件、教学方法、教学评价等教学环节进行具体计划的系统化过程。（何克抗，2001）问题网络技术进一步发展，会更加要求教师传授所谓的“隐性知识”（tacitknowledge）。这种隐性知识是不可能从网络上获得的，相反，那些显性知识，即可以通过语言、文字、概念、公式表达出来的东西，都很容易在网络搜索到。

——吴国盛，《人民教育》公众号1.教学设计的特点有哪些？2.教学设计的重点应放在哪里？我想知道这是为什么。我想知道为什么我想知道这是为什么。我想知道究竟为什么我非要知道我为什么想知道这是为什么！

——费曼一、教学设计概述设计理念以学生学习为中心主要理论基础认知心理学、学习科学等设计出发点学生的认知基础与规律、教师经验主要关注点学生怎么学、学得怎样目的预设、预案设计思路基于学生认识发展与知识内在逻辑二、物理教学设计的内在逻辑二、物理教学设计的内在逻辑取得的进展围绕学生的学习设计教学，落实以学习为中心的教学理念研究工具：学习进阶重视实证，及时反馈及时矫正侧重整合，突出关键能力培养2.存在的问题一线教师缺乏建构学习进阶假设的理论基础和实践经验各模块如何以学习进阶作为工具进行开发：内容与思路二、物理教学设计的内在逻辑教学内容分析学习情况分析学习进阶假设核心素养培养规划学习过程设计教学目标（关键点分析与突破策略）教学过程设计（活动、方式、策略）教学评价设计（内容、方式、水平）3.教学设计要素的内在逻辑二、物理教学设计的内在逻辑4.教学设计中知识与素养的内在逻辑个体在面对复杂的、不确定的现实生活情境时，能够综合运用特定学习方式下所孕育出来的（跨）学科观念、思维模式和探究技能，结构化的（跨）学科知识和技能，世界观、人生观和价值观在内的动力系统（三维目标的升级版），解决现实复杂问题过程中表现出来的综合性品质。

——OECD(2005)Thedefinitionandselectionofkeycompetencies二、物理教学设计的内在逻辑4.教学设计中知识与素养的内在逻辑物理观念是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华。物理观念的形成和发展需要学生通过物理概念、物理规律等内容的学习及运用才能逐步形成。学习概念和规律是学生形成物理观念的有机组成部分。在教学中，通过对物理概念和规律的逐步学习、系统反思和迁移应用，可促进学生的物质观念……。（2017年版物理课程标准）

要注重培养支撑终身发展、适应时代要求的关键能力。在培养学生基础知识和基本技能的过程中，强化学生关键能力培养。（关于教育体制机制改革的意见，2017）知识、技能→物理观念、关键能力→物理学科核心素养二、物理教学设计的内在逻辑4.教学设计中知识与素养的内在逻辑知识技能过程方法知识技能情感态度价值观物理观念科学思维科学态度与责任科学探究提炼升华显化整合显化整合认识认识方式内在动力知识技能三维目标物理学科核心素养二、物理教学设计的内在逻辑4.教学设计中知识与素养的内在逻辑物理学科核心素养素养导向精准诊断情境创设优化过程关联整合迁移创新学会学习二、物理教学设计的内在逻辑4.教学设计中知识与素养的内在逻辑二、物理教学设计的内在逻辑4.教学设计中知识与素养的内在逻辑物质与能量的流动、转化与守恒柱状模型：概念建构过程→问题解决过程柱状模型分析的角度：电荷流动、相互作用、能量柱状模型→球状模型二、物理教学设计的内在逻辑4.教学设计中知识与素养的内在逻辑要素类别水平认识对象实物单个→组（多个）→系统场稳恒单一场→复合场→变化场认识角度物质结构与属性宏观属性→微观结构运动与相互作用平衡→直线牛二→曲线牛二能量种类→转化→守恒→品质认识思路宏观与微观宏观→微观定性与定量定性→定量静态与动态静态→动态唯象与机理唯象→机理瞬时与积累瞬时→积累科学探究猜想→验证变与不变变→不变……二、物理教学设计的内在逻辑4.教学设计中知识与素养的内在逻辑认识思路举例：物体的机械运动由物体受力和初速度决定物体的复杂运动可以分解为简单运动处理宏观的物理现象可以从微观角度进行解释通过对过程或者物理量的无限分割可以化变为不变既可描述作用的瞬时效果也可描述积累效果既可以定性也可以定量描述物理过程场的性质可以用强度量和势概念进行描述探究未知世界可以先提出猜想再进行验证物理学不仅要分析事物所处的状态还分析过程物理学不仅要描述客观世界还要因果解释物理学不仅要分析变量之间的关系，还试图分析变化之中的守恒物理学可以从物质、运动与相互作用、能量等视角研究……三、学习进阶与核心素养培养规划1.学习进阶的界定美国国家研究委员会（NRC）：学习进阶是对学生在一段较长的时间跨度内学习或研究某一主题时，学生的思维方式从新手型到专家型的连续且有层级的发展路径的描述。Alonzo：学习进阶是学生对某一概念理解的有序描述。Salinas：学习进阶是以实证为基础的、可检验的假说，它阐述了在一段时间内经过适当的教学指导，学生对科学核心概念、科学解释以及科学实践的理解和运用是如何逐渐发展、逐渐深入的。三、学习进阶与核心素养培养规划三、学习进阶与核心素养培养规划事实带电体在电场中不同位置受力不同映射用电场强度描述电场的强弱事实某点的F/q是定值关联F/q可描述电场强弱概念定义电场强度大小和方向整合解释、场的叠加、场的强度量三、学习进阶与核心素养培养规划事实电场力做功与路径无关映射用电势描述场的能的性质事实试探电荷在某点EP/q恒定，与试探电荷无关关联EP/q可描述电场能的性质概念定义电势的概念整合保守场的势概念、定性解释电势差与场强关系三、学习进阶与核心素养培养规划SOLO学习结果分类理论例：牛顿第二定律前结构单一结构多元结构关联结构拓展抽象结构学习水平三、学习进阶与核心素养培养规划学科能力评价框架（北师大郭玉英教授团队）三、学习进阶与核心素养培养规划学科能力评价框架（北师大郭玉英教授团队）恒定电流中的能量概念三、学习进阶与核心素养培养规划问题猜想实验设计动手操作解释论证整合创造三、学习进阶与核心素养培养规划三、学习进阶与核心素养培养规划在知识建构与问题解决中有意识地规划单元整体规划和课时教学设计规划事实经验物理概念概念体系认知策略观察、建模、实验设计、推理、论证……建模、推理、论证、类比、反思……应用迁移建模、推理、论证、类比、质疑、创新……2.基于学习进阶的核心素养培养规划三、学习进阶与核心素养培养规划事实电荷间有力的作用：解释事实带电体在电场中不同位置受力不同：建模映射用电场强度描述电场的强弱：跨学科概念事实某点的F/q是定值：推理关联F/q可描述电场强弱：论证概念定义电场强度大小和方向：比值定义、约定整合解释、场的叠加、场的强度量三、学习进阶与核心素养培养规划特例

猜想

验证加速度与合力、质量关系→科学探究论证牛顿第二定律:F=ma→科学论证三、学习进阶与核心素养培养规划具体内容对应科学思维大量复杂的落体运动到研究简单的初速度为零、只受重力作用的运动模型建构物理学史上关于重物下落快还是轻物下落快的讨论质疑、推理自由落体运动是匀变速直线运动科学论证重力加速度的测量创新（发散思维）制作反应尺创新应用（产品）2.在具体物理概念理解中发展学生核心素养四、为了精准诊断的教学内容分析与学情分析1.让教学基于精准诊断

如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话，我会说：影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。弄清了这一点后，进行相应的教学。

——奥苏贝尔四、为了精准诊断的教学内容分析与学情分析教也不会教才会学就会已会1.让教学基于精准诊断教学策略学习指导策略四、为了精准诊断的教学内容分析与学情分析1.让教学基于精准诊断全无诊断的教学大水漫灌你听我讲反复讲解就题论题教师中心精准诊断的教学滴水滴灌：滴滴有效你讲我听：诊断问题答疑解惑：雪中送炭整合拓展：醍醐灌顶学生中心：主动学习0100四、为了精准诊断的教学内容分析与学情分析教学的价值：基于学生已有认识，帮助学生突破认知关键点，提升学生认识的过程。教师的价值：在学生需要的时候提供必要的帮助；引导学生产生新的问题与需求。学生的学习：在原有认知基础上不断突破认知关键点，完善已有认识，并在教师引导下进行新的探索。2.基于诊断重新审视教学的要素四、为了精准诊断的教学内容分析与学情分析3.基于课前（学习）诊断设计课堂教学内容（人大附刘娜）四、为了精准诊断的教学内容分析与学情分析4.基于课堂学习诊断调整教学的内容与节奏课堂学习诊断的途径与工具课堂观察交流互动检测反馈……例：电场强度定义的教学AqQ

？？四、为了精准诊断的教学内容分析与学情分析教学内容分析内容结构核心素养发展载体关键点分析课标要求内在逻辑5.教学内容分析的主要角度四、为了精准诊断的教学内容分析与学情分析学情分析学习进阶已有知识与事实经验结合实际的认知路径学习关键点学习目标6.学习情况分析的主要角度四、为了精准诊断的教学内容分析与学情分析6.学习情况分析的主要角度四、为了精准诊断的教学内容分析与学情分析举例：“万有引力定律”教学内容分析与学情分析人民大学附中刘娜老师说课|||教学目标教学片断教学策略|||教学背景内容分析科学思维模型建构科学推理科学论证质疑创新匀速圆周运动行星为什么如此运动太阳-行星力的推导月地检验的推导这种力适合椭圆吗？万有引力定律正确吗从一些事实和证据出发，得出结论|||教学目标教学片断教学策略|||教学背景内容分析科学探究科学思维问题证据交流解释月地统一的伟大猜想苹果总会落向地心牛顿假想的发射卫星制定方案：如何做？运用数据进行检验推广到万有引力定律找寻当年的困难和猜想创新思想不懈努力精神|||教学目标教学片断教学策略|||教学背景内容分析物理观念科学探究科学思维运动与相互作用观牛顿运动定律统一性、普适性|||教学目标教学片断教学策略|||教学背景内容分析物理观念科学探究科学思维科学态度与责任科学本质社会责任科学态度万有引力定律的意义探索自然的内动力科技开拓世界|||教学目标教学片断教学策略|||教学背景学情分析认知发展进阶已有知识事实经验牛顿运动定律开普勒三定律匀速圆周运动地球上的落体、天上的行星、参数|||教学目标教学片断教学策略|||教学背景学情分析认知发展进阶点运动？力形式？

123月地统一月地检验推及万有456789回顾质疑反思总结意义科学思维科学探究质疑创新科学态度与责任|||教学目标教学片断教学策略|||教学背景太阳行星间的力月地检验评价反思运动？力形式？

123月地统一月地检验推及万有456789回顾质疑反思总结意义科学思维科学探究质疑创新科学态度与责任教学目标五、基于学习进阶的教学目标与关键点设计1.确立教学目标与关键点的依据课程标准的内容要求教学内容分析学生学习情况分析五、基于学习进阶的教学目标与关键点设计2.确立教学目标与关键点的思路分析学习进阶，确立进阶的关键点沿着学习进阶路径，分析能力与素养发展点及其载体建立进阶关键点与素养发展点的对应，并以“…过程，…能力或素养”表述目标，知识与技能目标除外五、基于学习进阶的教学目标与关键点设计2.确立教学目标与关键点的思路举例：《作用力与反作用力》一节的教学目标

（1）知道力的作用是相互的，了解作用力和反作用力的概念。

（2）能把一个力的反作用力和这个力的平衡力区分开。

（3）通过实验探究，了解两个物体间作用力与反作用力大小的关系和方向的关系。

（4）会对物体进行初步的受力分析，并解释物理现象或者解决实际问题。

（5）能正确表述牛顿第三定律，并应用牛顿第三定律分析和解决实际问题。五、基于学习进阶的教学目标与关键点设计3.教学关键点的设计明确教学关键点是什么为什么是教学的关键点如何突破教学的关键点六、基于学习进阶的教学过程设计1.教学设计基本流程A教学内容与学情分析学习进阶建构与核心素养培养规划教学目标与重难点及其突破教学过程设计（活动、策略与方式）学习评价设计（内容与方式）教学后反思（为了教与学）课例比较：《洛伦兹力》的两种教学设计思路思路一：展示极光图片，以极光现象引入出示课题阴极射线管实验洛伦兹力方向理论推导洛伦兹力大小例题巩固解释极光现象课例比较：《洛伦兹力》的两种教学设计思路思路二：复习安培力知识提出问题并猜想：解释安培力阴极射线管实验验证猜想探究洛伦兹力方向理论推导洛伦兹力大小巩固应用：例题、解释极光现象分析洛伦兹力做功特点并提出猜想概念关联科学推理科学探究概念关联实验设计六、基于学习进阶的教学过程设计2.教学设计基本流程B教学内容与学情分析学习进阶建构与核心素养培养规划课前学习资源开发与个性化指导基于诊断确定教学目标与重难点课上：答疑、整合、巩固、反馈教学后反思（为了教与学）困惑：探究、学生负担、教师负担、两极分化等|||教学目标教学片断教学策略|||教学背景运动？力形式？

123月地统一月地检验推及万有456789回顾质疑反思总结意义科学思维科学探究科学思维科学态度与责任教学重难点

月地统一回顾质疑反思总结六、基于学习进阶的教学过程设计2.教学设计基本流程B举例：“动量动量定理”课上教学内容安排北京景山学校朱亚平老师说课教学重难点及突破一、动量概念的建构过程实验数据mv是碰撞中的守恒量生活感受碰撞的作用效果不仅与v有关，还有m有关物理情境力F，时间t，加速度a，质量m，速度v，牛顿第二定律，动能定理.抽象感性熟悉具体

牛顿第二定律

F=ma

得：F（t’-t）=mv’－mvFΔt=Δp二、动量定理推导过程建立模型推理论证新的结论分析共性特征和推导思路教学重难点及突破直线变化的外力多个恒力曲线一个恒力从简单到复杂由特殊到一般二、动量定理推导过程教学重难点及突破教学重难点及突破三、碰撞过程太快，如何确定碰撞的初末状态？教学重难点及突破四、从变化率的角度认识力

抽象的结论类比学习对比实验过程量之比学生活动教学重难点及突破四、从变化率的角度认识力板书设计六、基于学习进阶的教学过程设计情境真实情境生产生活情境科学研究情境学生实验情境建构情境问题情境理想情境跳水运动扫描隧道显微镜跳环实验地球隧道电场强度引入3.在情境中促进认识发展，达成核心素养目标六、基于学习进阶的教学过程设计3.在情境中促进认识发展，达成核心素养目标指标指标描述分类新颖程度与已有模型的相似程度熟悉→新颖复杂程度信息整合导致的思维深度简单→复杂综合程度信息数量的多少及其跨学科程度单一→综合结构化程度已知信息与答案的开放性结构良好→结构不良六、基于学习进阶的教学过程设计物理概念的建立：创设体现概念本质特征的情境，发展科学思维；物理规律的探究：创设发现和提炼可提出问题并可提出猜想假设的情境，体会探究乐趣，提高探究能力；应用知识解决问题：具体的实际情境，获得在实际情境中解决问题的大量经验，形成把情境与知识相关联的意识以深层思维激发学生学习兴趣！而不是靠表面的热闹和泛滥的称赞！3.在情境中促进认识发展，达成核心素养目标六、基于学习进阶的教学过程设计

如图，质点甲和乙分别在半径不同的圆周上做匀速圆周运动。在相等时间内，如果两个物体所通过的弧长相等，两个物体的线速度大小是相等的。那么，两个物体的运动是否完全相同呢？如果不完全相同，又应该如何描述它们的不同之处呢？3.在情境中促进认识发展，达成核心素养目标六、基于学习进阶的教学过程设计3.在情境中促进认识发展，达成核心素养目标楞次定律感应电流产生的条件动生现象感生现象六、基于学习进阶的教学过程设计3.在情境中促进认识发展，达成核心素养目标问题与猜想：加速度与合力关系牛顿第一定律自由落体运动特例六、基于学习进阶的教学过程设计4.设计知识间的接口，让知识自然发生整合问题与猜想：加速度与合力关系牛顿第一定律自由落体运动特例前接口后接口六、基于学习进阶的教学过程设计4.设计知识间的接