1、 1 初中物理规律教学设计 摘要 ： 物理规律是物理学理论体系中最核心的内容。 如牛顿的三个定律、动能定理、能的转化和守恒定律、动量定理及动量守恒定律等物理规律在整个物理学中占主干地位。 只有掌握了物理规律，才能遵循这些规律去分析、处理千变万化的物理问题。物理规律教学的成败将直接影响学生学习的质量和进程，所以物理规律教学是物理教学中非常重要的组成部分。通过本课程的学习 1加深对新课程物理规律教学设计的认识； 2进一步明确新课程对于物理规律教学设计的要求； 3掌握初中物理规律教学设计技术，提高教学设计质量，使教学 设计成为有效教学的重要环节，并促进高质量教学的开展。 本 讲座 从四个方面讲述：
2、第一部分初中物理规律的基本特征； 第二部分新课程物理教学设计的基本理念； 第三部分初中物理规律教学设计的阶段与具体环节； 第四部分实现以“学”为主的物理规律教学设计的教学策略。 第一部分 初中物理规律的基本特征 一、物理规律定义 中学物理教学论（阎金铎田世昆主编）中对物理规律的界定： 物理规律反映了物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律，它反映了物质运动变化的各个因素之间的本质联系，揭露了事物本质属性之间的内 在联系。简单的说，物理规律就是物理过程中各物理概念之间的必然联系。 例如，牛顿第二定律反映了在一定条件（宏观物体的低速运动；物体的平动；在惯性系中运动）和一定的单位制下
3、，物体的加速度、质量跟所受外力的关系，由 F=ma所表示。 物理规律包括了定律、定理、原理和法则、公式等。 物理定律：多数是建立在大量观察和实验基础上，而后进一步经过实践检验而确立，如焦耳定律、欧姆定律等。 物理定理：根据一些定律或理论，运用数学方法推导出来。它们的正确性取决于所依据的定律、理论的正确性，及所依据的数学推导过程的正确性。最 后也要经过实践检验。如动能定理、动量定理等。 说明：有些情况下，物理定律与物理定理的界限并不明显，某些以实验为基础，概括实验数据得到的定律，也可以根据某些物理理论用数学工具推导出来。有些规律，如万有引力定律，并不是从实践中总结出来的，而是通过数学推导出来的，
4、由于它的普遍性及重要性，也叫做定律。 物理原理：如功的原理、光的可逆原理，大家公认具有普遍性，可以作为其它规律的基础，但2 无法用别的规律去证明，它们常以原理、方程、方程组来命名。 法则、定则：还有一些内容并不属于物理学理论体系中的基本规律，但仍可作为物理规 律来看待，如二力平衡条件、物体浮沉条件、光的直线传播、平面镜成像特点、晶体熔解与凝固的特点及安培定则等。 二、物理规律的特点 （一）、物理规律是观察、实验、思维、想象和数学推理相结合的产物 例：牛顿第一定律是以大量实验为基础（力是改变物体运动状态的原因），经过推理想象（不受外力的作用（条件）得到的规律，是实验、推理、想象相结合的产物。 （
5、二）、物理规律反映有关物理概念之间的必然联系 物理概念是客观事物的共同物理属性和本质特征在人们头脑中的反映，是物理事物的抽象，它与实验测量结果相对应。 规律是表示有联系的 概念之间的关系，并用逻辑语言（数学）将此关系表示出来。 例：牛顿第二定律反映的是力、质量、加速度的关系。 （三）、物理规律具有近似性和局限性 建立规律时通常都要采用理想化处理方法：把研究对象理想化、把物体所处条件理想化、把物理过程理想化，忽略次要因素；同时测量误差也是不可避免的。这都使得规律的成立是有条件的、物理规律具有近似性和局限性的特点。 例：牛顿第一定律成立的条件是质点、平动、惯性参照系。 三、初中物理规律的分类 根据
6、物理规律的得出过程，将物理规律分为：实验规律、理想规律、理论规律。 实验规律：如光的 反射定律、欧姆定律等，是从对事物、现象的多次观察、实验出发，在取得大量资料的基础上进行归纳得到的。 理想规律：不能直接用实验来证明，但具有足够数量的经验事实，把这些经验事实进行整理分析，去掉非主要因素，抓住主要因素，推理到理想的情况下总结出来的规律。例如牛顿第一定律。 理论规律：以己知的事实或物理理论为根据，进行演绎、推理，得到在一定范围内的有关物理量之间的函数关系或新的论断。例如动能定理，动量定理。 四、物理规律教学过程 物理规律有的是实验归纳得出，教学时侧重于知识的探究过程；有的是理论推导得出，教学时注
7、重的是数学和逻辑推导；还有的是通过建立假设、尝试性的验证，教学时注重的是学生信息的接受和储存。但一般都包括以下几部分： （一）创设便于发现问题、探索规律的物理环境 目的：引起学生注意、为新课的学习铺垫、前后呼应； 对情境创设的要求：使学生感到身临其境、有利于学生发现问题、有利于学生探索规律。 3 （二）带领学生在物理环境中按照物理学的研究方法来探索物理规律 主要是运用实验归纳法和理论分析法，或者把两者结合起来进行。 初中规律教学中常用的方法大致有以下几种： 1实验归纳法 1）实验分析归纳法 由对日常经验或物理 现象的分析归纳得出结论，多用于定性结论。例：影响蒸发快慢的因素。 2）实验数据数学处
8、理法 由大量的实验数据，经归纳和必要的数据处理得到结论。用于定量实验定律。例：光的反射定律。 3）依次研究两量法：实验研究几个物理量的关系时，采用控制变量法，依次研究两个物理量的关系，然后加以综合得出几个物理量的关系。例：欧姆定律、焦耳定律的研究等。 2理论推导法 1）先定性、后定量分析法 先从实验现象或对实例的分析中得出定性的结论，再进一步推导得出定量结论。 例：研究液体内部的压强、并联电路电阻的研究。 2）理想实验法（ 观察实验、推理） 在观察实验或事实的基础上，进行推理、提出假说，然后再运用实验或理论加以检验，修正假说，得出科学的结论。例：牛顿第一定律。 3启发讲授法 教师通过各种生动形
9、象的事例、图片、演示实验，唤起学生已有的感性认识。重点在于解释概念、论证原理、阐明规律，系统地讲解物理知识，揭示事物的矛盾，讲解问题的关键、要害，为学生创设信息加工的外部条件，以增进学生了解和记忆。例：分子动理论。 （三）引导学生对规律进行讨论 对不同表述形式的物理规律，都要使学生理解它的物理意义。 文字语言表述的物理规律： 对规律建立 的事实基础进行分析、研究； （ 2）对文字表述的本质有一定认识； （ 3）弄清文字表述中关键词语的含义。 案例： 惯性定律（一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态） a关键词语：“总保持”：“和原来一样”。 “或”的含义：不是“和”
10、的意思，而是非此即彼。 b成立的条件：条件是不受一切外力（不是合外力为零）。 数学公式表述的物理规律： （ 1）了解它是怎样建立起来（运用哪种方法得出的） 4 （ 2）公式所表示的物理意义 案例： 欧姆定律 U=R/I a首先应知道公式是怎样建立起来的，然后知道公 式的物理意义。 公式含义：要知道谁表示属性，谁表示条件。（ U是条件， R是属性， I是结果。） b明确规律适用条件及范围： 适用于金属导体，不适用于高压导电液体、高压导气体、含电源电路、有非电阻元件的电路。 （四）引导和组织学生运用物理规律 用典型问题通过教师的示范和师生的共同讨论，使学生活化对物理规律的理解，逐渐领会分析、处理和
11、解决问题的思路和方法。 第二部分新课程物理教学设计的基本理念 一、教学设计的基本要素 教学设计的具体程序：在分析教学任务与教学过程的基础上，设计学习环境。 主要包括： （一）教学目标 ：教学所要达到的预期目标是什么？ （二）教学内容：为达到预期目的，应选择怎样的知识经验？ （三）教学策略、教学媒体：如何组织有效的教学？ （四）反思与评价：如何获取必要的反馈信息？ 安排时间进程（教学内容的时间进程、学生活动的时间进程、教师指导的时间进程）。 二、初中物理新课程的基本理念 初中物理规律教学设计除了要考虑教学设计的一般方法及流程，还要考虑初中物理课程标准的要求。 依据义务教育阶段物理教育的目的定位，
12、设计时要注意以下几点： （一）注重全体学生的发展，改变学科本位的观念 教学内容：要适合全体学生发 展，不是少数精英。 教学目标及教学策略：关注学生的发展需求，适应学生的认知特点。 （二）从生活走向物理，从物理走向社会 教学内容： 1.贴近实际，让学生从熟悉的生活现象去探究并认识物理规律，从中感受到乐趣。 2.将学生知道的物理知识及科学研究方法与社会实践结合起来，使其体会到物理在生活与生产中的实际应用。 （三）注重科学探究，提倡学习方式多样化 让学生通过物理学习，学会学习、探究，形成正确的价值观。 构建新的评价体系。 第三部分初中物理规律教学设计的阶段与具体环节 5 一、规律教学设计要素与具体环
13、节 （一）教学 任务分析 定义：教学任务分析是指在教学活动之前，预先对教学目标中规定的、需要学生学习的能力或知识及其层次关系进行分析。 实质：把一项复杂的教学任务转化为一系列具有内在逻辑顺序的教学阶段。 分析方法：把目标知识和技能分解为一系列的子知识和子技能，确定子技能的性质及其层次关系，为展现“物理教与学”过程提供启示。 1分析“平面镜成像的特点”主体知识：“平面镜成像的特点、成像原理” 2分析教材内容展开中的“思维过程”：新知识的形成的思路及来龙去脉，所依赖的典型事例和实验现象的物理情景是否与学生原有知识经验或实 验现象有关，它们之间形成了怎样的关系。通过实验，认识到像和物的关系，它们有些
14、是原先已经学会的，例如测量物距，有些是在当前教学中必须完成的，例如测量像距，可称为中间目标。这些中间目标也是形成该知识的重要教学任务。 3分析教材内容中的重、难点及物理学思想方法和科学价值观。 4过程的起点是原先已经学会的知识和技能或需要补充的现象与经验。如光的反射现象、光的反射定律、小孔成像现象、找像点，知道学生需要哪些知识、技能准备。 （二）学习者分析 学习者分析包括对认知水平、学习兴趣、思维特征的分析。 初中生的认知水平： 物理思维处于具体运算阶段和前运算阶段。 初中生的学习兴趣：主要是直接兴趣，因此他们对演示实验大多呈现强烈的直接兴趣，特别对课堂教学中成功而有趣味的实验表现出较自觉的注
15、意。 初中生的思维特征：思维具有片面、肤浅和动摇的特征。 由于认知水平的限制，初中生的思维离不开具体事物的支持，显得肤浅。比如，观察到同一支密度计放在水中和酒精中露出的长度不同，有些同学就认为密度计在酒精中受到的浮力大，原因是密度计在酒精中排开的体积较大。再比如，如果问“在空中飞行的炮弹（不计空气阻力）受几个力的作用？”时，学生往往回答“受重力 和向前的冲力的作用”。平面镜成像：人在镜中的像和距离有关，距离镜面近时像比较大，距离镜面远时像比较小，认为平面镜成的像在镜子里。 教学任务分析和教学对象分析很多情况下老师们并不是太重视，在教学设计时也只是简单写写，走走形式。实际上在教学设计中这两项内容
16、分析是关系到整节设计是否可行、教学实施是否顺利、教学效果是否良好的前期准备工作。俗话说兵马未动粮草先行，只有对任务和对象做到胸有成竹，才能有的放矢，针对击破。 （三）教学目标设计 教学目标设计即“知识与技能、过程与方法、情感、态度与价值观”三维目标设计。目标设 计6 要做到具体、明确、可操作。 1教学对象明确：目标中描述的行为是学生行为而不是教师的行为。规范的行为目标开头应是“学生要、学生应该”等，但通常省略，因为行为主体是学生，不言自明。 2目标明确：学生知道学习本节课后应该达到的结果。 3行为明确：用可观测到的语言说明学生的行为。 4情感、态度和价值观：与一定的认知活动联系在一起。描述语言
17、必然伴随着知识的认知活动。科学的描述方法：通过活动，得到了情感体验，建立了态度价值观念。 例如：教材第八章第三节探究平面镜成像特点一课的教学目标如 下： 1.知识与技能： （ 1）能指出生活中常见的平面镜，能分清像和物； （ 2）能说出平面镜成像的特点； （ 3）了解日常生活中平面镜成像的现象。 2.过程与方法： （ 1）通过生活实例和现象了解什么是平面镜； （ 2）通过自主探究实验归纳出平面镜成像的特点。 3.情感态度和价值观： （ 1）让学生体会科学探究的乐趣和成功的喜悦； （ 2）培养学生养成实事求是的态度。 问题： 1教学对象不一致，例如知识与技能、过程与方法的对象是学生，而情感态度与
18、价值观的对象是老师。 2过程与方法目标不同于知识与技能目标，二者易混淆 。 3态度和情感目标空洞，没有具体的认知活动支撑，容易流于形式。 改进后的三维目标： 1知识与技能 （ 1）知道平面镜成像的特点； （ 2）了解平面镜成像原理； （ 3）了解日常生活中平面镜成像的现象； 2过程与方法 （ 1）经历“平面镜成像特点”的探究，学习对实验过程中信息的记录及分析； （ 2）观察实验现象，感知虚像的含义； 3情感态度与价值观 （ 1）在探究“平面镜成像特点”中领略物理现象的美妙与和谐，并获得“发现”成功的喜悦。 （ 2）在探究“平面镜成像特点”的实验中，养成实事求是的科学态度。 7 （ 3）通过 对
19、中国古镜的欣赏以及“光污染”、“以人为鉴”的资料学习感受祖国文化和社会责任感。 （四）教学内容设计 教学内容设计是教师依据教学目标，以教科书为蓝本，组织和优化教学内容的过程。这个过程是为学生的学习寻求“最佳途径”的过程。 1分析教材内容，寻求“最佳途径” 利用层次图组织、设计教学内容呈现的基本逻辑体系，寻求“最佳途径”。要符合规律教学的一般过程和特点。 （ 1）创设情境（人体悬浮空中的魔术视频），引出课题“平面镜成像的特点”； （ 2）用研究物理规律的方法探索物理规律： 平面镜成像规律属于实验规律，新知识“ 像、物等大，像距、物距相等，像、物相连垂直于平面镜”是建立在具体经验与观察的基础上归纳
20、概括得到的，新知识的获得建立在对具体经验概括提炼的基础上，因此需要呈现平面镜成像特点的典型现象，现象应该是鲜明的，易于实验观测像。 带领学生用科学研究的方法探索物理规律的过程应包括：提出猜想、设计实验、实验操作、处理数据、讨论结果。 （ 3）引导学生对物理规律进行讨论和运用，避免讨论不足遗漏观点（例如像的大小是否随着物距的变化而变化） （ 4）运用规律（利用平面镜成像特点解决实际问题：读表、测量视力表的放置等） 2重组、优化 教材内容，细化实验环节，突破难点 前面设计的是一般的认知过程，由于教学对象的不同，教学内容的难易程度不同，往往还需要对其中具体环节、内容进行优化和细化。例如有些复杂的学生
21、实验，学生往往无从下手，可以细化实验环节，为学生的实验活动和观察提供思路和办法。 例：探究 -平面镜成像特点 猜想后请同学依据实验器材设计实验，验证“像”与“物”的关系。 教学实践中发现学生实验活动有困难。原因有二： 一：尽管学生的生活经验中观察到平面镜成像的例子很多，但是实验研究像与物的大小、像距与物距的关系等是建立在定量的基础上，定量研究 的第一步就是准确地找到像的位置。 二：准确地记录下像的位置和形状大小。这样才能比较像与物的大小，以及像的大小是否随着物距的改变而改变等特点。 因此在实验中如何观察像，如何比较像、物大小关系都需要在实验前一一帮助学生克服。 改进后的案例：找像点 教师提问：
22、要研究这些问题我们必须先找到物体的像，如何找到物体的像呢？ （注释：设问准确，提示学生实验研究像与物的关系时，首先找到像。） 8 生 1：像在镜子里。 生 2：像在镜子后。 （注释：学生的回答是一种经验回答，需要进一步寻找合适的方法，也需要活动支持，用问题启发、补充 思维空白或障碍） 师：请大家用右手手指准确地放在物体成像的地方。同时要观察到手和像。 （注释：教师设计一个活动启发学生动手寻找像，补充学生的经验空白。） 学生活动 请学生示范。 示范 1：手放在镜子前，观察到镜子里的手。 师：观察到的是手的像吧，现在请大家做的是手放在像的位置。 （注释：学生理解问题不够准确，通过追问指出有误之处，
23、明确应该正确思考的方向。） 示范 2：用玻璃板代替镜子，将手指放在玻璃板相对于物的另一侧。 师：现在请你们用提供的器材找到物体的像的位置？ （设问准确：提示学生找一种实验操作方法，找 到像的位置。为学生留下动手操作、寻求答案的空间和时间） 生演示：将一个物体放在玻璃板前，将另一个相同的物放在玻璃板的另一侧，同时移动它，当从玻璃板前观察到玻璃板后物体与眼睛观察到的玻璃板前的物体在玻璃板中像重合时，就找到像了。 （注释：学生知道大概的方法，但不够严谨，也不准确） 师：什么叫重合？ （教师追问：启发学生完全重合才叫找到像的位置，帮助学生知道要找到准确的像的位置的办法，） 生：换个方向看也一样。 师：
24、就是说从各个角度观察，都能看到玻璃板后的物体与玻璃板前的物体在玻璃板中成的像重合，就是完全重合。 通过问题引导、活动尝试，突破了“找像的位置、如何同时观察像与物、记录像的位置和形状大小、比较像与物的大小”等教学难点，使学生的探究活动进行的流畅，结果归纳的准确。 （五）教学策略设计 问题指导策略是非常重要的教学策略。在教学中要注意三类问题： 1.设问明确、留白：提示学生需要思考、回答的问题。 2.追问准确、启惑：针对学生回答的含糊点、疑惑点、错误点，提出更准确的问题，帮助学生建立准确、科学的规律、结论。 3.补问恰当、补空：针对学生的思维空白，提出启发性的问题，补充完整科学的物理规律的内涵。 9
25、 案例 1：平 面镜成像特点 -平面镜的认识 师：你能举出生活中能产生与平面镜类似成像效果的物体吗？ （注释：设问明确，提示学生寻找、回忆生活中的平面镜，而且准确指出成像效果是什么样的，给学生留出思考与回忆的空间） 生：水面。 （注释：学生有这种经验，知道水面能产生倒影，但不科学、严谨。） 师：什么样的水面。 （注释：教师追问，启发学生进一步明确必须表面光滑。） 生：平静的水面。 案例 2：研究像与物的形状大小关系 师：哪组学生将你们的实验观察到的现象告诉大家，并演示给大家。 生演示，解释：将一个物体放在玻璃板的一 侧，另一个相同的物体放在玻璃板的另一侧，移动该物体，观察到它与物体在玻璃板中的
26、像能够完全重合。说明像与物体的形状大小相同。 师：你演示得非常好，如果将物体移近玻璃板呢？还一样吗？玻璃板所成的像的大小有没有变化？ （注释：学生没有想到或者提出像随距离变化而变化这样一个困惑或错误观点，但是这恰恰是很多学生生活经验积累得到的一个错误性的经验概念，需要在研究平面镜成像特点时加以纠正或解释，但是课堂教学中恰恰没有暴露，因此教师补充一个问题，实际上把一部分学生的思维空白补充出来，同时也提示学生通过实验将这个经验概念纠正 。） （六）教学媒体的设计 教学媒体是教学的基本要素之一。任何教学活动都离不开一定的教学媒体的支持。教学媒体设计是为了确定传递教学信息的方式，在现代教学中的重要性日
27、益彰显。 一般来说，物理规律教学中媒体的使用目标： 1呈现事实：提供物理现象、物体形态等客观事实。例如用媒体展示显微镜下水分子的结构。 2创设情境：提供有关的画面、动画等展示特定的物理情境。例如：平面镜成像引入环节用媒体展示一段魔术表演：研究水的沸腾特点时用媒体展示了“手伸入沸腾的油锅”的视频，创设物理情境。 3提供示范：提供一系列的行为或 仪器装置等，供学生模仿和练习。例如用媒体示范熔化实验仪器的组装、操作，供学生在实验操作时参考。 4解释原理：提供事物、现象的产生、发展的完整过程，解释现象的特点和规律，帮助分析实验。例如用媒体辅助解释机翼升空的奥秘，分析平面镜成像原理。 （七）教学评价的设
28、计 这里指的是课堂评价。教师常用的评价手段主要是观察、课堂提问和随堂练习。 1观察性考评 10 教师通过学生的外部表现，如表情、动作等大体判断学生对问题的理解程度。在整个教学过程中都可以使用。 优点：观察评价的信息反馈得及时 ,不需要繁杂的步骤，对教学活动有明 显的调节作用。 缺点：观察所摄取的反馈信息有限、带有随意性。 建议：为了提高效度和信度，可以有计划地、按照定好的标准进行正式的观察和评价，采用书面的描述性等级评价对学生进行正式的观察。 2课堂提问 课堂提问是为了了解学生是否掌握课堂所讲内容而让某一个同学或全体学生回答教师设计的有关问题。 优点：得到信息准确，通过言语交流能更清楚地了解学
29、生的理解状况。 缺点：只是对部分学生的了解，不能代表全部的信息。 3课堂练习 课堂练习是了解全体学生的方法。 优点：可以发现学生学习中的薄弱环节，获取反馈信息，有助于改进 教学。 缺点：获得的反馈信息最关键的一环是批改，而要批改所有学生的答案，在课堂教学中显然不现实。 教学评价贯穿于教学活动的全过程，应使多种评价方式有机地结合起来，成为一个完整的质量控制系统，促进教学过程的最优化。 二、如何实现一节优秀的物理规律教学设计 经过教学任务分析、教学过程分析、教学目标设计、教学策略设计、教学媒体设计、教学评价的设计，教学设计的基本要素已经准备就绪，课堂教学设计的框架基本构建起来。从理论和程序上越来越
30、清晰了，然而这些成就最终将落实于课堂教学之中，去实现我们精心构制的设想。还要经历以下 心理模拟阶段。 一般来说教学设计包括三个阶段：思路设计阶段、活动设计阶段，还有心理模拟阶段。 （一）思路设计阶段 思路设计定义：教师根据教学过程的一般规律和中学物理规律的基本特点，明确教学目标，编制出具有一定层次的教学程序。 思路设计阶段给出了原则性的设计思路，还需要进一步具体化。 （二）活动设计阶段 活动设计是指在物理教学过程中确定师生双方活动的方式，可以概括为“ 3W”模式： Who(谁来做 )、 What(做什么 )、 How(如何做 )。 注释：活动设计是物理教学思路设计的具体化和明细化。 （三）心理模拟阶段 1心理模拟阶段介绍
