目標(biāo)導(dǎo)向式物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)——基于加涅的學(xué)習(xí)理論和教學(xué)原理

郭小玲 張軍朋

（華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院，廣東 廣州 511400）

課程改革強(qiáng)調(diào)教師的角色要由課程的執(zhí)行者轉(zhuǎn)變?yōu)檎n程的設(shè)計(jì)者.然而，目前仍有物理教師在“教教科書”，而不是“用教科書教”.物理教師需要從學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平出發(fā)，創(chuàng)造性地使用教材.課程改革強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的課程學(xué)習(xí)中的主體地位，認(rèn)為教學(xué)過(guò)程的本質(zhì)是教師組織、引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程.這和美國(guó)著名教育心理學(xué)家加涅的理論不謀而合.加涅認(rèn)為“不將學(xué)習(xí)者包括在設(shè)計(jì)過(guò)程中就不能設(shè)計(jì)教學(xué)，設(shè)計(jì)教學(xué)的最佳途徑，是根據(jù)所期望的目標(biāo)來(lái)安排教學(xué)”.這種以學(xué)習(xí)結(jié)果為切入點(diǎn)的目標(biāo)導(dǎo)向式教學(xué)設(shè)計(jì)思路，為教師創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)物理課程另辟新徑.但是，怎樣將加涅的理論應(yīng)用到物理學(xué)科中，才能根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出符合新課程改革要求的物理課程呢？這是本文探討的重點(diǎn).

1 目標(biāo)導(dǎo)向式的物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)程序

加涅認(rèn)為，引起學(xué)習(xí)的條件有兩類：一類是內(nèi)部條件，即指學(xué)生帶到學(xué)習(xí)任務(wù)中的心理狀態(tài)、先前習(xí)得的知識(shí)和能力等；另一類是外部條件，這是獨(dú)立于學(xué)生之外存在的，即指學(xué)習(xí)的環(huán)境.教學(xué)的本質(zhì)就是由教師安排和控制這些學(xué)習(xí)的外部條件，其目的在于支持學(xué)生的內(nèi)部學(xué)習(xí)過(guò)程.所以，教學(xué)設(shè)計(jì)就是基于學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的需求，設(shè)計(jì)和開發(fā)學(xué)習(xí)的外部條件的過(guò)程，其目標(biāo)在于更好地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí).

以“學(xué)”導(dǎo)“教”是目標(biāo)導(dǎo)向式教學(xué)設(shè)計(jì)的核心思想，所以教學(xué)設(shè)計(jì)以確定學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果為起點(diǎn).通過(guò)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)部條件，確定學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)所需的外部學(xué)習(xí)條件，從而明確教學(xué)的任務(wù)和設(shè)計(jì)教學(xué)事件.目標(biāo)導(dǎo)向式的物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)程序，如圖1所示.其中，“設(shè)置教學(xué)目標(biāo)”、“分析學(xué)習(xí)任務(wù)”、“設(shè)計(jì)和開發(fā)教學(xué)事件”、“開發(fā)測(cè)量與評(píng)價(jià)工具”4個(gè)步驟是課堂教學(xué)實(shí)施前的教學(xué)設(shè)計(jì)階段，是本文關(guān)注的重點(diǎn).

圖1

2 目標(biāo)導(dǎo)向式的物理課教學(xué)設(shè)計(jì)示例

下面，將以高中物理選修3-2“楞次定律”一節(jié)物理課的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，展示圖1所示的目標(biāo)導(dǎo)向式物理課教學(xué)的設(shè)計(jì)程序.

2.1 設(shè)置教學(xué)目標(biāo)

設(shè)計(jì)教學(xué)的原因在于使教育教學(xué)目的的達(dá)成成為可能，所以教學(xué)設(shè)計(jì)以設(shè)置教學(xué)目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn).而教學(xué)過(guò)程是為了支持學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，故教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)應(yīng)該是統(tǒng)一的，教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置要從學(xué)生的終點(diǎn)學(xué)習(xí)結(jié)果這一視角來(lái)分析.

這里，以“楞次定律”物理課的教學(xué)目標(biāo)分析為例加以說(shuō)明.楞次定律屬于高中二年級(jí)的學(xué)習(xí)內(nèi)容.從整套教材內(nèi)容角度審視，電場(chǎng)和磁場(chǎng)是統(tǒng)一的電磁場(chǎng)的兩個(gè)方面.高中教材已在前面分別研究了電場(chǎng)和磁場(chǎng)的基本性質(zhì)，并學(xué)習(xí)了“電生磁”的現(xiàn)象與規(guī)律.“楞次定律”所在的“電磁感應(yīng)”這一章則在另一方面進(jìn)一步揭示了電磁現(xiàn)象的聯(lián)系——“磁生電”，既是前面所學(xué)內(nèi)容的發(fā)展，又是后面學(xué)習(xí)“交變電流”、“電磁場(chǎng)和電磁波”等內(nèi)容的基礎(chǔ).

物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本節(jié)教學(xué)的要求是“通過(guò)探究，理解楞次定律”，注重點(diǎn)在于“理解”.通過(guò)對(duì)楞次定律的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，可使學(xué)生掌握從復(fù)雜的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，尋找出判定感應(yīng)電流方向的一個(gè)普遍規(guī)律.而且，楞次定律是普遍的能的轉(zhuǎn)化和守恒在電磁現(xiàn)象中的具體表現(xiàn).因此，楞次定律對(duì)培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力有著至關(guān)重要的作用.

綜合以上的分析，本節(jié)課的終點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)是——運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，解決有關(guān)問(wèn)題.這一終點(diǎn)目標(biāo)屬于智慧技能中的問(wèn)題解決技能.

2.2 分析學(xué)習(xí)任務(wù)、整合教學(xué)順序

設(shè)置教學(xué)目標(biāo)，只是確定了學(xué)習(xí)的最后結(jié)果，即確定學(xué)習(xí)的終點(diǎn)目標(biāo)，但還沒(méi)明確這些終點(diǎn)目標(biāo)要如何實(shí)現(xiàn).所以緊接著要進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)分析，這主要為了完成兩項(xiàng)任務(wù)：一是確定學(xué)生學(xué)習(xí)的起始狀態(tài)，二是分析從起始狀態(tài)到終點(diǎn)目標(biāo)之間學(xué)生必須掌握的知識(shí)、技能.

2.2.1 確定學(xué)生的起始狀態(tài)

學(xué)習(xí)是新舊知識(shí)的相互作用，學(xué)生已有的知識(shí)、技能以及學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)機(jī)等學(xué)習(xí)的起始狀態(tài)，對(duì)新課的學(xué)習(xí)起決定性作用.例如，在學(xué)生學(xué)習(xí)“楞次定律”的新課內(nèi)容時(shí)，學(xué)生是否掌握判斷磁通量變化的技能、是否理解“電生磁”的知識(shí)、是否知道電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件，將決定學(xué)生學(xué)習(xí)“楞次定律”的難度系數(shù).所以，教師在開始新課之前，需要深入了解學(xué)生的已有基礎(chǔ)，一旦發(fā)現(xiàn)學(xué)生缺乏與新課密切相關(guān)的先行知識(shí)或技能，需要完善學(xué)生的知識(shí)、能力體系.

確定學(xué)生起始狀態(tài)的方法有很多.教師一般可以通過(guò)學(xué)生的作業(yè)情況、課堂的提問(wèn)、小測(cè)驗(yàn)、個(gè)別訪談等途徑，了解學(xué)生的起始狀態(tài).

2.2.2 分析使能目標(biāo)

加涅的學(xué)習(xí)層次理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)任何一種新的知識(shí)技能，都是以已經(jīng)習(xí)得的、從屬于它們的知識(shí)技能為基礎(chǔ)的.學(xué)生學(xué)習(xí)較復(fù)雜、抽象的知識(shí)，是以較簡(jiǎn)單、具體的知識(shí)為基礎(chǔ)的.學(xué)生的起點(diǎn)狀態(tài)到終點(diǎn)目標(biāo)之間，還有一些尚未掌握的知識(shí)能力，而掌握這些知識(shí)、能力又是達(dá)到終點(diǎn)目標(biāo)的必要的前提條件.所以，對(duì)于終點(diǎn)目標(biāo)而言，掌握這些前提性的知識(shí)與能力的教學(xué)目標(biāo)，稱為“使能目標(biāo)”.

以智慧技能學(xué)習(xí)結(jié)果為例，智慧技能分為“辨別、概念、規(guī)則、問(wèn)題解決”四類，而這些智慧技能是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜排列的，學(xué)習(xí)每一種智慧技能都是以前面較簡(jiǎn)單的技能為必要的先決條件.

圖2為“楞次定律”物理課的教學(xué)圖，它展示了要達(dá)到“學(xué)生能夠運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，解決有關(guān)問(wèn)題”這一教學(xué)目標(biāo)所需要的使能目標(biāo).這一終點(diǎn)目標(biāo)屬于智慧技能中的問(wèn)題解決技能.根據(jù)加涅的累積學(xué)習(xí)理論，在問(wèn)題解決學(xué)習(xí)之前，需要先學(xué)習(xí)規(guī)則.所以學(xué)生需要先理解“楞次定律”“右手定則”（規(guī)則學(xué)習(xí)）.而楞次定律需要通過(guò)探究感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)得出（探究規(guī)則的過(guò)程）.規(guī)則是概念之間的關(guān)系，要探究感應(yīng)電流的方向這一規(guī)則，又要先理解“磁通量”“電生磁”等概念（概念學(xué)習(xí)）.所以，由上述的學(xué)習(xí)層次的分析，設(shè)計(jì)出了這樣的教學(xué)圖.

圖2

在圖2中，虛線框內(nèi)展示的就是學(xué)生的起點(diǎn)技能.但如果學(xué)生在新課之前，已經(jīng)達(dá)到了某一先決條件，則其下位的技能不需要在教學(xué)設(shè)計(jì)中體現(xiàn).相反地，如果學(xué)生的起點(diǎn)技能不扎實(shí)，教師需要在學(xué)習(xí)更高層次的知識(shí)技能之前，設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)鞏固學(xué)生的起點(diǎn)技能.

可見(jiàn)，基于以上的教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)的分析，可以繪制出物理課的教學(xué)圖（如圖2）.借助這種教學(xué)圖，物理教師就能清晰地知道每個(gè)教學(xué)目標(biāo)在指出更大的教學(xué)目標(biāo)達(dá)成中的作用，從而明確終點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)與使能目標(biāo)以及起點(diǎn)技能之間的教學(xué)順序.

2.3 設(shè)計(jì)和開發(fā)教學(xué)事件

學(xué)習(xí)是學(xué)生的內(nèi)部構(gòu)建過(guò)程，設(shè)計(jì)外部教學(xué)事件的目的在于促進(jìn)學(xué)生內(nèi)部學(xué)習(xí)過(guò)程，而只有依據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)部過(guò)程的順序來(lái)呈現(xiàn)的教學(xué)事件才有意義.所以，從學(xué)習(xí)任務(wù)的分析中所鑒別出來(lái)的教學(xué)圖，體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)心理活動(dòng)的過(guò)程，是用于設(shè)計(jì)和開發(fā)物理課堂教學(xué)事件的心理學(xué)基礎(chǔ).

“楞次定律”這節(jié)課的終點(diǎn)目標(biāo)屬于問(wèn)題解決技能，“探究楞次定律”、“理解楞次定律”“掌握右手定則”3個(gè)使能目標(biāo)都屬于規(guī)則學(xué)習(xí).假設(shè)學(xué)生已經(jīng)掌握?qǐng)D3中的起點(diǎn)技能，那么根據(jù)規(guī)則學(xué)習(xí)和問(wèn)題解決學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)出以下的教學(xué)事件，如圖3所示.需要注意的是，由于“楞次定律”一節(jié)的內(nèi)容較多，所以需安排2個(gè)課時(shí)完成.第1課時(shí)，通過(guò)探究，理解楞次定律，屬于規(guī)則學(xué)習(xí).第2課時(shí)屬于問(wèn)題解決學(xué)習(xí)，要求學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)，能夠在各種具體的物理情景中，應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，并理解右手定則是楞次定律的一個(gè)特例.

在完成教學(xué)事件的設(shè)計(jì)之后，緊接著，需要根據(jù)設(shè)計(jì)的教學(xué)事件開發(fā)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器、教具、多媒體課件等.

圖3

圖4

2.4 開發(fā)測(cè)量與評(píng)價(jià)工具

在完成教學(xué)事件的設(shè)計(jì)與開發(fā)之后，教師還需要開發(fā)測(cè)量與評(píng)價(jià)工具.這里所指的測(cè)量與評(píng)價(jià)工具，并不是指測(cè)試卷之類的考試評(píng)價(jià)工具，它關(guān)注的重點(diǎn)在于學(xué)習(xí)目標(biāo)在行為表現(xiàn)上的測(cè)量.其目的在于測(cè)量每個(gè)學(xué)生是否掌握了教學(xué)目標(biāo)，是否可以繼續(xù)學(xué)習(xí)下一個(gè)目標(biāo)，判斷是否需要補(bǔ)救性學(xué)習(xí)，以及提供改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)的反饋信息.

楞次定律是判斷感應(yīng)電流方向的基本法則，是學(xué)生學(xué)習(xí)“自感、互感”等知識(shí)的基礎(chǔ)，所以教師需要開發(fā)測(cè)量與評(píng)價(jià)工具，來(lái)了解學(xué)生是否達(dá)到了“能應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向”的目標(biāo).因?yàn)椤袄愦味伞边@節(jié)課的終點(diǎn)目標(biāo)屬于問(wèn)題解決技能，所以可以設(shè)置類似的物理問(wèn)題情境，以檢測(cè)學(xué)生是否能夠?qū)⒗愦味蓱?yīng)用于新的問(wèn)題情境，測(cè)量的途徑主要通過(guò)作業(yè)反饋的形式.

3 總結(jié)

本文基于加涅學(xué)習(xí)理論及教學(xué)原理，探討了一種針對(duì)單節(jié)物理課的目標(biāo)導(dǎo)向式教學(xué)設(shè)計(jì)程序（如圖1所示）.這種教學(xué)設(shè)計(jì)以分析學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果為起點(diǎn)，根據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果類型相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)外部條件，通過(guò)分析學(xué)習(xí)任務(wù)，將終點(diǎn)目標(biāo)細(xì)分為一系列關(guān)聯(lián)的使能目標(biāo)，并確定教學(xué)目標(biāo)的完成順序.再根據(jù)每類學(xué)習(xí)目標(biāo)類型的規(guī)律設(shè)計(jì)和開發(fā)教學(xué)事件，然后開發(fā)測(cè)量與評(píng)價(jià)工具，明確如何測(cè)量學(xué)生是否達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo).

1 李新鄉(xiāng)，張軍朋.物理教學(xué)論［M］.北京：科學(xué)出版社，2009：99.

2 ［美］加涅等著，王小明等譯.教學(xué)設(shè)計(jì)原理（第5版）［M］.上海：華東師范大學(xué)出版社，2007：5.

3 皮連生.學(xué)與教的心理學(xué)［M］.上海：華東師范大學(xué)出版社，1997：223.