《在高中物理教学中应用活动元教学设计的研究》论文

在高中物理新课程教学中，如何体现以学生发展为中心的课程理念，如何促进学生的学习方式从过多的接受学习向自主学习、探究学习和合作学习方向转变，如何快速而有效地开展符合新课程要求的教学活动，是进行新课程教学的每一个教育工作者面临的重要问题。我们的行动研究表明，根据高中物理新课程的特点，利用活动元教学设计原理，教师根据教学资源和学生情况，将教学设计的重点从关注“教”到关注学生参与“活动”，设计一个或几个活动元，形成课堂活动流，通过这些活动使学生达到三维教学目标的要求，活动元教学设计是一种高效、符合新课程理念的新型教学设计方法。

一、活动元教学［1］

（一）活动元

活动元是指在教学中为完成某一学习任务中的一个或几个子任务而进行的相对独立的学习活动。这种活动是以学生为中心，以学习任务为背景来进行的。

教育部《基础教育课程改革纲要（试行）》中指出的基础教育课程改革的目标之一是：“改革课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现象，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。”［2］从中我们不难得出，要实现新课程目标，就要改变以往的过于强调接受学习的教学，要利用各种活动吸引学生主动参与，使他们在活动中乐于探究、勤于动手；在活动中搜集和处理信息；在活动中得到获取新知识的能力；在活动中交流与合作；在活动中解决问题。因此组织好课内外的学生学习活动是能否实现新课程目标的重要一环。

活动元就是将符合新课程理念的学生活动抽取出来，将其作为课堂教学的一个元素或一个环节来使用，在设计时应注意以下要点。

1.活动元必须是以学生活动为中心，以学生接受学习、自主学习、探究学习和合作学习为基础进行的一组活动。如课堂物理实验探究活动是让学生在分组和实验室条件下自由探究物理规律进行的活动。

2.每个活动元必须有明确的学习任务，学生在此任务驱动下进行学习活动。

3.每个活动元必须是一个相对独立的整体，是学生认识活动的一个组成部分。

（二）活动元模式

活动元模式是指将活动元进行分类，从中抽取出同一类活动元的教学程序，将这些活动元进行抽象、提炼出共同的、可操作的步骤，以利活动元的设计和使用。

活动元模式设计的要点为：

1.活动元模式是由一组同类的活动元，将其共同可操作的步骤抽取出来而形成的。如分组实验探究、课堂实验探究和课外实验探究都可以提取出相似的操作步骤：（1）获得任务；（2）实验探索；（3）记录和分析结果；（4）得出结论和反思。

2.一种活动元模式可代表一个或多个活动元。其步骤的提取主要来源于学生主体的活动过程。

二、活动元教学设计

教师在进行教学设计时提取自己活动元模式库中的活动元模式，根据教材特点、教学资源情况、学生实际等因素进行活动元设计，再将一个或几个活动元有机组成课堂活动方案的过程称为活动元教学设计。

（一）活动元教学设计方法

1.理论基础

教学系统是由相互联系、相互作用和相互影响的多种要素构成的。教师在备课过程中，用系统的方法对这些要素进行合理的安排和计划，这就是教学设计。活动元教学设计是教学设计的新发展，它仍然将教学的诸要素连接起来考虑，成为一个有机的整体，以改善教育教学质量。［3］其理论基础源于教学设计理论，其中不同或改进之处有以下几点。

●强调以学生活动为中心，充分体现学生的主体地位。在设计过程中，继承了系统论的观点，但突出学习主体的合作、学生主体的自主学习和自主探究。

●设计的重点从设计教师的“教”转移到设计学生的学习活动上。

●建立系统单元的观点（活动元），使教学设计的系统落到实处。

●强调教师在组织学生活动后，对教学的反思和对自己“活动元模式库”的优化和调整，进而形成自己组织教学活动的风格。

2.设计原则

在进行活动元教学设计时，为达到设计中体现学生活动为中心的教学思想，体现活动元教学设计理念。在进行教学实践中我们初步提出了如下一些教学原则。［1］

●以学生活动为中心的原则.在设计中必须体现以学生发展为中心，以学生活动为中心的教学原则，体现学习者也是教学的参与者这一设计思想，这是本教学设计方法的关键。

●以活动流方式进行教学设计的原则：活动元教学设计是以一个一个的活动单元（活动元）来开展教和学的过程的，这些活动流来源于每个教师自己的“活动元模式库”中的一个个“活动元模式”，结合系统分析后设计而成的“活动元“。而这些活动元模式大多数是经过检验的，有的是经过了多次优化后形成的。

●为学生的学习提供足够的教学资源原则.

●任务及任务体系合理原则.每节课有明确的学习任务，组成每节课的活动元有自己的学习任务，这样一个任务体系要符合学生的心理特点和可能性，使学生在一定的努力下能完成相关任务，达到学习效果。

3.设计方法

活动元教学设计要按照系统的观点，对整个活动进行系统分析，同时分析自己的活动元模式库的情况，从中选出合适的活动元模式，并组成合理的活动流系列。

（二）活动元教学设计案例和分析

高中物理新课程教学设计案例——自由落体运动［4］

设计思想

本节教学设计以实验探索活动为主线，充分展现隐含在本节内容中的科学探究方法和科学思维方式。首先，通过“测反应时间”的实验游戏激发学生学习兴趣，引出研究的问题——落体运动，接着从生活经验和亚里士多德的观点出发进行巧妙的推理，使亚里士多德的理论陷入自相矛盾的境地，引起学生探究的兴趣。在此基础上学生自主进行实验探究，通过对实验结果的分析和讨论得出初步结论，提出物体下落快慢与质量无关的设想；再进一步通过教师演示“毛钱管”实验进一步验证设想。最后再由学生自主进行实验探究，利用打点计时器，记录自由落体运动的信息，为下一节定量地探究自由落体运动规律做好准备。

由于本节课学生自主实验探究的活动较多，故采用学生分组实验模式进行课堂活动，以小组为单位进行教师引导下的科学探究，加强小组同学间的讨论与交流，师生间的相互反馈，培养学生合作学习的精神。课堂以问题和小组交流贯穿教学的始终，不断提出新问题，不断解决新问题，培养学生的逻辑思维能力。

教学过程

活动元1：测“反应时间”

教师活动：课前设计制作好“测反应时间尺”（在一约50cm长的尺的一面标记上自由下落对应长度所用的时间，以一面朝向学生）

引出问题：“一般刻度尺是用来测量什么的？”

学生活动：学生习惯性回答：测长度。

教师活动：老师手中的这把尺很神奇，它不仅能测量长度，还能测量时间，并且能测出同学们的大脑反应时间，谁想知道自己的大脑反应时间是多少？可以用我的这把尺来测量。（选3～4名学生上来玩“测反应时间”的游戏。）

学生抓住尺的同时就报出其反应时间，可采用“比比谁的反应时间短”的方式调动学生积极性。设计说明：在此将教材中的“做一做”栏目中的“测定反应时间”改为放在课前引入，目的是通过这一游戏产生“惊奇”效果，激发学生探究的兴趣，增强学生的感性认识，激发学习物理的兴趣，活跃课堂气氛。

活动元2:引入课题(略)

活动元3.关于落体运动的进一步思考

A.提出问题

落体运动的快慢与什么因素有关？（1）提示学生想象生活中经常见到的落体运动。提出疑问：以经验来看是否重的物体一定下落得快？

（2）直接经验：重得物体下落快

学生小组内相互交流对落体运动快慢的经验感受。

设计说明：此环节将对落体运动的研究落实在其运动的快慢上，直接问“是否重的物体一定下落得快”是为了更易进入主题.

B.引导学生从亚里士多德的观点进行逻辑推理，得出矛盾。

相互矛盾的结论既是对学生头脑中错误概念的震撼，也是激发学生进一步学习的手段，学生进行逻辑推理，可相互讨论，然后小组代表举手发言，其余倾听、思考。

逻辑推理为后面的研究指明了方向，使学生明确下一步要解决的问题。

C.组织学生进行实验探究

（1）教师引导学生设计实验，分别用一枚硬币、两枚和硬币大小面积相同的硬纸片、一枚粘有硬纸片的硬币、一粒小塑料球，一团棉花（质量要比小塑料球的大）来比较轻重不同或相同的物体下落快慢。

①.一枚硬币与一枚与硬币面积相同的纸片等高同时下落，比较下落快慢。

②.一枚硬币与一枚粘有面积相同的纸片的硬币等高同时下落，比较下落快慢

③.将一枚硬纸片团成团，与另一枚大小面积相同的硬纸片等高同时下落，比较下落快慢。

④.一粒小塑料球与一大团棉花等高同时下落，比较下落快慢。

设计说明：学生实验过程中教师在各个小组间巡视，收集学生实验过程中会出现的问题，引导学生在实验操作时如何创设实验条件（如怎样保证等高同时释放等）；启发学生注意总结实验现象中两物体下落快慢与物体轻重进行关联比较。

学生准备材料：硬币、纸片。课前要求学生准备材料时并没有告知学生具体用途，学生对此充满好奇，这也从一个侧面调动了学生的学习兴趣。

（2）学生进行实验与探究，小组成员分工进行实验操作、观察记录，在实验现象的基础上进行分析、讨论，得出本小组的结论。

结论一般有三种情况：

a.重的物体下落快；b.轻重不同而下落快慢相同；c.轻重相同而下落快慢不同。

考虑到如果能有与直觉经验完全相反的现象出现，学生的认识会更明确，故增加了“一粒小塑料球与一大团棉花下落快慢比较”的实验设计，体现“轻的物体可以比重的物体下落快”。

（a）选小组代表描述所观察的实验情景及小组的讨论。

（b）在学生探究的基础上教师讲解，引导学生明确：实验结果显示出物体下落快慢与其质量没有必然联系。

设计说明：教学的重心应放在精心准备的语言讲解上，归纳、认识、分析、发现。作出科学猜想，然后验证猜想，对学生进行科学方法教育，强化学生对自行探究问题的过程与方法的理解。此处由学生做结论时可以的，但学生的结论不应是最后结论，最后结论应是教师给出的，以加深学生的认识。

活动元4.进一步探究影响物体下落快慢的因素(略)

活动元5.自由落体运动的概念(略)

活动元6.学生自主实验探究自由落体

（1）.引问：若要研究某种运动规律，我们可以采用怎样的方法和器材？

学会回顾前面学习匀变速直线运动的体验，可想到：利用打点计时器采用示踪（轨迹记录）法研究。

（2）组织学生分组实验：利用打点计时器记录重物的下落过程。

（3）引导学生思考、讨论如何合理利用纸带记录的信息作初步分析：

A.轨迹——直线

方向——竖直向下

B.变速——速度越来越大——比较相等时间内发生的位移。

小组实验、操作、记录、思考、交流讨论.

活动元7.布置学生课外查阅亚里士多德和伽利略的科学研究方法

三.一些问题

活动元教学只是进行新课程课堂教学的一种方法，相信还有许多的教学方法正在研究或正在发现。本研究仅仅是一个初步的成果，也还存在一些问题，如教师如何较好地建立自己的活动元模式库、在活动元教学中如何照顾各种层次的学生、均有待进一步研究。但是本研究使我们的教学设计从“教”的设计转变为“学生活动的设计”，这一教学思想，在实践中确实取得了很好的成效。我们期待我们的研究能为教育设计理论的本土化作出微薄贡献。

参考文献：

［1］傅兴春.新课程活动元教学设计与教学原理［M］，天津：天津教育出版社，2004.3—12，56—68.

［2］教育部.基础教育课程改革纲要（试行）［Z］.教基［2001］17号.

［3］R

M

加涅，等.教学设计原理［M］.上海：华东师范大学出版社，1999.102.

［4］普通高中物理课程标准实验教科书必修1.人民教育出版社

2006

12,42-49

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