试论物理课堂教学目标的内涵与陈述（一），本文主要内容关键词为：教学目标论文,试论论文,内涵论文,课堂论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
现代教学设计理论把教学过程看成是一个师生借助目标进行互动并用目标来调节自己行为的信息反馈过程。因此，教师的教学设计应从目标的制定出发，通过一系列师生活动，最后将学生学习后的行为变化与预设目标的行为相对照，以判定教学目标是否达成。如果目标未达成，应进行必要的补救教学。因此，教学专家通常都非常重视教学目标，提出目标应该起到“导教、导学、导测评”[1]的作用，有研究者表述教学目标在教学中的作用，指出“教学目标既是教学的出发点，也是归宿，它是教学的灵魂，支配着教学的全过程，并规定着教与学的方向”[2]。 教学实践中，教学目标所起的作用可能远未达到这样要求，虽然教师对每一节课都会写出教学目标，但撰写出的教学目标各异，比如对牛顿第二定律教学（此处主要涉及“知识与技能”、“过程与方法”目标）： 【案例一】[3] 知识与技能 1.理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关。 2.通过实验探究加速度与力的定量关系。 3.培养学生动手操作能力。 【案例二】[4] 1.知道国际单位制中力的单位是怎样定义的。 2.知道牛顿第二定律表达式的确切含义，深入理解牛顿第二定律的内容。 3.能用牛顿第二定律分析和处理简单的问题，初步体会牛顿第二定律在认识自然过程中的有效性和价值。 【案例三】[5] 1.通过实验研究，理解加速度与力的关系，理解加速度与质量的关系。 2.掌握牛顿第二定律的内容及数学表达式，能用它进行简单计算。 3.知道在国际单位制中，力的单位是如何定义的。 4.体验用实验探索物理规律的方法，包括控制变量、猜想、用图线寻找物理量之间的函数关系等物理方法。 以上写出来的目标似乎都挺不错的，也没有什么特别不正确的地方，当然每一位老师可能都或多或少会提出一些改进的建议。可见在教学实践中，课时教学目标的陈述似乎没有形成相对统一的要求，这显示出在教学目标认识上未取得大家共识，这样缺乏一致性、理解上存在差异的教学目标事实上难以起到导学、导教、导测评的作用。教学目标究竟应该如何撰写？教师对教学目标理解到什么程度才能在教学目标指导下有效实施教学及测评？本文结合学习心理学研究成果阐述教学目标的内涵和实质，由此提出物理课堂教学目标陈述的技术。 教育目标是教育活动中所要达到的目的或成果，体现了一定社会对教育质量的规格要求。根据教育活动责权的大小以及表达的抽象性水平不同，一般分为“教育方针”、“教育目的”、“教育目标”、“课程目标”和“教学目标”等五个层次，其间关系如图1所示。
与教师课堂教学直接相关的是教学目标。教学目标（此处指课时教学的目标）是预期学生学习的结果，也就是说，应该通过教学后预期学生在知识、解决问题能力、情感态度和价值观等方面的发展变化来界定教学目标。 加涅（Robert M.Gagné）将学习后的结果，划分为五类，分别是智慧技能、认知策略、言语信息、动作技能、态度。也就是一次具体的学习，学习者可能会在这五个方面发生变化。 课时教学是有具体的学科知识内容的学习，即“知识”目标；在学习“知识”过程中，学生往往会自觉或不自觉地运用一定的方法（即认知策略），因此也可能会存在习得认知策略的可能性，即达成“方法”目标；同时，课时教学中，学生也可能以科学家研究行为作为学习对象，明了什么样的行为是值得做的，什么样的行为是不值得，也就是了解特定态度要求的行为，由此，也可能需要设置“态度”目标。 三类学习结果的学习机制不同，因此，在课时教学中，学习者习得可能性也存在较大的不同，因而教学目标制定和陈述方面亦应有差异。以下分类进行阐述。 一、物理学科认知领域教学目标的内涵与陈述 在文献[6]中指出，学习有学习内容，当学习内容未被个体习得前，对个体来说是无意义的，可称为人类知识。人类知识经过学习者内部的学习过程，加工形成对个体来说新的联系，即习得特定的学习结果，出现相对应的内部变化（称为内部表征），也会表现出一定的外显行为。 （一）物理概念和规律教学目标的陈述 1.物理概念和规律学习后的内部表征 （1）命题网络。 学习者通过内部的学习过程，识别出必要的信息，加工形成对个体而言新的联系，存储在长时记忆中，以“命题网络”的内部表征形式存储[7]。如： 牛顿第二定律：物体的加速度跟所受作用力成正比，跟物体的质量成反比。
显然，如果经学习后学习者内部出现命题网络表征，那么学习者就不会表现出“逐字逐句地、与原文呈现方式相同的陈述学习内容”的行为（奥苏贝尔学习理论所述机械学习后学生表现出的行为），而是能以相互关联的方式一个意义单元、一个意义单元地陈述学习内容，即“能用等值的语言陈述学习内容”（奥苏贝尔有意义学习界定的行为），在布卢姆教育目标分类中，称这种用自己的语言正确陈述、说明、解释学习内容的行为，达到“领会”层次。 也可以称为习得加涅学习分类中言语信息的学习结果[8]。 （2）图式。 命题是从事物的知觉信息中抽取出主要意义而忽略其细节特征的一种表征方式。当人们对自己所了解的各个范畴的知识进行表征时，需要对某一范畴的某些典型特征加以编码，而忽略它的其他一些非典型的特征，人们这种对某一范畴典型结构的表征方式称为图式。所谓图式，就像是围绕某个主题组织起来的认知框架或认知结构，它是一些观念及其关系的集合[9]，是对一范畴中对象具有共同属性构成结构的整体编码表征方式。在物理学科的学习中，同样存在一些图式，比如对于具有定量性质的物理概念—物理量，可从物理意义、定义、物理性质、数学表达式、单位、量的性质、与其他物理概念间的关系等方面认识；对物理规律的学习，可从内容、物理意义、数学表达式、适用条件、典型实例等几方面认识，图式样例见表1。 围绕特定物理概念和规律学习相关内容个体应形成图式的表征方式。 对物理概念和规律，经过有意义的学习（即符合个体内部学习途径和加工机制），可以形成对个体而言新的联系，可称为习得意义，内部出现命题网络，外显可以为解释、转换、推断等行为（行为都是对学习内容本身）。 在物理概念或规律的性质学习后，物理公式、物理量单位的有意义学习，通常称为符号表征学习，即用特定符号表示对象或对象的属性。 小孩子能将碗从餐具中识别出来，我们称为孩子习得“碗”的意义，到学校学习是用汉字“碗”或者英文“bowl”指称这一对象，就是习得符号的意义，也称为符号学习，学习后，学生能用正确的符号表示相对应的概念。 （3）产生式或产生式系统。 现代认知心理学提出，表征程序性知识最小的单位是产生式[9]。产生式这个术语来自计算机科学，计算机之所以能完成各种运算和解决问题，是因为它存储了一系列以“如果/则”形式编码的规则的缘故；认知心理学家认为，人经过学习同样可以在头脑中存储一系列“如果/则”形式的规则，这种规则是一个由条件和动作组成的指令（C-A规则），其中的C不是外部刺激，而是处于短时记忆中的信息，A也不仅是外显的反应，还包括内在的心理活动。 例1 如果一个气体系统体积不变（条件），则判定该气体的压强与温度成正比（行动）； 例2 如果一个物体受两个力、且物体静止（条件），则判定该物体所受两个力是一对平衡力（行动）。
2.物理概念和规律学习后的外显行为 当前国际上公认的教育学目标分类框架是布卢姆（B.Bloom）等人于20世纪50、60年代提出的目标分类框架，称为教育目标分类学，将教育目标分为：认知、动作和情感三个领域，其中认知领域的教育目标分为：识记、领会、应用、分析、综合、评价六个水平层次。布卢姆教育目标分类依据学习者表现出的外显行为做出习得能力水平的推断。 “领会”是最简单的理解，是指把握知识意义的能力。当学生能够用与原先学习情景不同的方式或能用自己的方式呈现所学的内容，说明学生达到该内容学习的“领会”层次。在我国教学理论领域，“领会”通常用“理解”一词表示（以下将不做区分）。领会的外显行为表现主要有：解释、转化、推断。 解释——所谓解释，实际上是学生能够用自己的语言来陈述概念、原理或方法的意义和性质，而不拘泥于原文的呈现方式。 转换——将材料从一种形式变成另一种等价的表达方式，包括将文字转化为图表、图表转化为文字、变化文字表述方式等。 推断——根据交流中描述的条件，在超出既定资料之外的情况下延伸各种趋向或趋势。 对同一知识点，能够反映学生达到“领会”层次的问题在形式上也多样，如对应于牛顿第二定律物理性质的“领会”层次。 ①请解释牛顿第二定律的内容及依据，并举出符合牛顿第二定律的实例。（解释行为） ②假定一个物体的加速度等于零，这是否是意味着物体没有受到力的作用？试举例说明。（解释行为） ③请用作图的方式，表示一个物体受外力F作用时，其加速度的大小与方向？（转化行为） ④从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可我们用力提一个很重的物体时，却提不动，这与牛顿第二定律有矛盾吗？为什么？（推断行为） ⑤一个物体的速度发生变化，则物体________（选填“一定或不一定”）受力。 对同一个物体，如果它受到合外力加倍，则物体的加速度为原先的________倍。（推断行为） “应用”是指把所学知识应用于新情境的能力，它包括概念、原理、规律、方法、理论的应用。它与“领会”的区别在于是否涉及这一项知识以外的事物。“领会”仅限于本身条件、结论的理解。“应用”则需有背景材料，构成问题情境，而且是在没有说明问题解决模式的情况下，正确地运算、操作、使用等。 例1 篮球运动员运球时，球会落到地板上再弹起，使球弹起需要力的作用吗？ 此问题需要学习者以牛顿第二定律为大前提，通过演绎推理解决，结构如下：
学习者需要从题设中，识别出“从地上弹起的篮球，速度发生改变，即存在加速度”这一信息，因此，需要牛顿第二定律以外的知识，但其解决问题主要还是要用牛顿第二定律解决，所以，该例学生能完成，说明学习者达到“应用”层次。 例2 一个质量为2 kg的物体，在水平面上受到水平向右的20 N的拉力，以及水平向左的16 N的拉力，该物体的加速度大小和方向？ 解：选择水平向右为正方向，根据F=ma，
方向向右。 此例中，学习者遵循牛顿第二定律数学表达式蕴含的定量规则，通过数学运算，得出解答。 “应用”本质上是学生以所学概念和规律蕴含的定性或定量关系为大前提，以问题情境的相关信息为小前提，内部经历的是演绎推理过程。 3.物理概念和规律学习的教学目标陈述 综上所述： （1）物理概念和规律意义学习后的内部表征：对于物理概念和规律的学习，经过学习者内部的学习过程，学习者应该习得“图式”的这一学习结果，其中，每一子项都有具体的内容，其中的物理意义、性质等可以形成命题网络的表征方式。 （2）物理概念和规律意义学习后的外显行为：根据布卢姆教育目标分类，其对应的外显行为主要有三种：解释、推断、转换，称为“领会”。 对图式每一子项，都可能会表现出解释、转化、推断的行为，从学习内容结合行为表现，可有十余种的陈述，如果再加上许多未做清晰界定的行为动词，对目标的描述就会产生“百花齐放”的现状。 （3）物理概念和规律“意义学习”教学目标的陈述： “领会”一个物理规律性质，其最基本的外显行为是“能用自己的语言陈述规律的内容及形成过程”，即“解释”的行为；既然能用自己的语言陈述规律内容，也就表明学习者能够依据规律反映的本质特征对该规律的不同表述作出判断，即具有“转换”行为；学习者也能够依据规律，对发展变化做出推测，也就是“推断”的行为。建议在陈述目标时，对“领会”层次的目标，统一采用“解释”性行为陈述。 为此，可较为全面地写出图式中每一子项的目标： 理解牛顿第二定律。 理解牛顿第二定律的性质；能解释牛顿第二定律的物理量间的相互关系以及关系成立的依据。 理解牛顿第二定律的数学表达式；能解释表达式中各符号的表示对象及相互间的关系。 理解牛顿第二定律的特征；能解释牛顿第二定律的特征（瞬时性、矢量性、因果性）。 理解力的单位建立；能解释力的单位建立的依据和过程。 了解牛顿第二定律的适用条件；能陈述牛顿第二定律适用的条件。（因为“解释”其适用条件，学习者要能够举出牛顿第二定律在微观、高速条件下不适用的实例，而这部分内容学生要在大学普通物理才能学习，所以这部分内容，在中学阶段，只要学习者记住即可，达到“识记”层次）。 当然今后教师都补充了学习心理学的相关知识，我们对教学目标的撰写即可简单些。如果我们将教学中所称的“学习物理概念和规律”的学习结果视为“习得物理概念和规律的图式”，将物理概念和规律图式中最核心的内容作为物理意义及作为代表，同时以解释这种体现“领会”最核心的行为作为陈述。 对概念和规律教学的目标简化陈述 理解牛顿第二定律；能用自己的语言解释牛顿第二定律的性质及建立的依据。 （4）物理概念和规律“应用”学习教学目标的陈述： 学习结果：该类型学习后，学生可以解决一些主要运用所学特定的概念和规律就可以解决的问题，外显表现出的行为是“执行”规则的行为。 内部过程：学习者能以所学概念和规律所蕴含的规则做大前提，运用演绎推理解决问题。 内部表征为：产生式或产生式系统。 对牛顿第二定律“应用”层次目标的陈述 应用牛顿第二定律；在能够运用牛顿第二定律的场合，可执行牛顿第二定律的规则解决问题。 此处，特别指出：理解物理概念和规律的物理性质与理解物理概念和规律的数学表达式是不同的。 理解物理概念和规律的物理性质，需要学生能用自己的方式解释物理概念和规律中各量间存在的定性和定量的关系（知其然），特别是需要学生能解释这些定性和定量关系是如何建立的（知其所以然）；能解释概念和规律的物理性质，也就能表现出依据它们的物理性质作出相应量的变化的预测——即推断行为，也就能表现出能在不同的概念和规律的表述中选择出正确的表述方式——即转化的行为。这也是物理概念和规律教学后，我们希望学生能达到的“理解”物理概念和规律的目标。如前“领会”层次，关于牛顿第二定律层次的例题都是考查学生是否“理解”牛顿第二定律物理性质的。 而理解物理概念和规律的数学表达式，需要学生能解释F表示物体受到的外力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度，并且三者间满足F等于m与a的乘积。 也就是说理解牛顿第二定律的数学表达式，并不需要学生能解释物理概念和规律的性质如何建立的。 根据皮亚杰的认知发展理论，将儿童和青少年的认知发展划分为四个阶段：感知运动阶段、前运算阶段、具体运算阶段和形式运算阶段。当个体达到形式运算阶段（11岁以后），能够以系统的和逻辑的方式解决抽象问题，能进行假设推理，也就是说，个体无需理解规则是如何建立的（即“知其所以然”），只要达到“理解”数学表达式，也能运用该规则解决相应的问题，即表现出“应用”其中规则的能力。 比如，一位会加、减、乘、除运算的小学生，能确定等差数列的公差、首项（第一项）、末项以及项数为何，就可以运用如下等差数列求和公式，
求出数列：1、2、3……20的和。 但表现出执行规则的这种行为，并不需要学生能解释等差数列求和公式的由来，也就是其可能并不知其所以然。 有些教师会认为“应用”层次是在“理解”层次之上的，学生都能运用定量规则解决问题了，应该就已经“理解”了这个概念或规律，根据上面的分析，学生表现出能“运用”物理概念和规律所蕴含的定量关系解决具体习题的行为，需要的前提是“理解”物理概念和规律的数学表达式意义，并不能表明学习者一定“理解”了物理概念和规律的物理性质。 （二）“认知策略”教学目标的陈述 1.物理概念和规律学习的机制 文献[10]指出物理概念和规律都是通过物理概念间的关系界定的，学习者内部则是运用相应的逻辑方法加工建立其间的关系。逻辑加工所需信息，其来源主要有两种：理论演绎途径、实验归纳途径。 文献[11]指出，实验归纳途径研究中，一般经历“提出问题、猜想和假设、规划研究方案、设计实验、执行实验获取数据、处理数据获得结论、验证”等环节。就一个具体的研究课题来说，由于学生缺乏直接解决经验，所以在每一要素的实现时，都可能会遭遇障碍，即需要经历解决问题的过程。每一子环节解决问题目标不同，也就需要不同的解决方法。 认知策略是用于提高解决问题效率，是选择、组合、排列解决问题所需技能的技能。通常所称的方法、思路、窍门、（做事的）原则等都是有利于特定类型问题解决的，因此都归属于学习结果——认知策略。 文献[12]中就物理概念和规律学习各环节中运用的策略或者方法做具体讨论，其中实验归纳途径学习各子环节涉及的策略如表2所示：
（1）“设计实验”环节： 设计物理实验可遵循如下方法进行： ①确定实验目的；②确定实验中的研究对象；③确定实验中研究物体的过程、状态及要测量的物理量；④确定各物理量测量的原理；⑤选择测量各物理量的实验仪器；⑥确定每次实验中物理量的变化方式；⑦确定实验仪器连接方式。 这一方法在设计物理实验时均可使用，此即该环节子问题解决的通用策略。 【案例四】牛顿第二定律研究[13] 制定实验方案时的两个问题 这个实验需要测量的物理量有三个：物体的加速度、物体所受的力、物体的质量…… 怎样测量（或比较）物体的加速度 如果物体做初速度为0的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由
算出。 其实，在这个实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是加速度与其他量之间的比例关系。因此，测量不同情况下（即不同受力时、不同质量时）物体加速度的比值，就可以了。 由于
，如果测出两个初速度为0的匀加速运动在相同时间内发生的位移
，位移之比就是加速度之比，即
案例分析：本教学环节需要解决的问题。 目标：两个运动物体加速度的比值； 条件：直线运动，两物体运动时间相同、分别受恒定力的作用； 障碍：传统用打点计时器打出的纸带计算物体的加速度，测量、运算较复杂。 解决思路：通过
，将加速度之比转化为求两物体运动距离之比。而距离测量相对比较方便。 这种解决方法在物理学研究中称为转化法。 转化法：如果物理量不能或难以直接测量，可通过适当的物理规律或关系，将待测物理量转化为容易或能测物理量的测量。 （2）“处理数据、获得结论”环节： 这一环节通常有两项任务，其一，整理处理数据；其二，加工信息获得结论。 物理学科的研究中整理处理数据基本方法，有列表比较法、作图法等。 其中，作图法使用条件和步骤如下： 适用条件：研究满足特定数学关系的物理量间关系； 基本步骤： ①在方格纸上（如条件允许）画出一条水平线（x轴）和一条垂直线（y轴）。 ②给x轴标上自变量名称，给y轴标上因变量名称，并表明单位。 ③在两条轴上标上分别标上刻度，注意单位数值的间距要相同，数值范围要能包含所有实验数据。 ④把每一个数据在图中所对应点标出。 ⑤用实线平滑地连接各个数据点。在某些情况下，可能需要画一条能反映数据的总趋势的直线，这条线应处于所有点的中间，使线上下的点大致相同。 ⑥如果是曲线，那么可以设法对其中一个物理量做变换，然后通过变换后的物理量与另一个待研究物理量，通过作图是否是直线来确定两个物理量间的关系。 如果曲线近似双曲线，那选择一个量的变化方式取倒数，图线是直线，说明是与倒数成正比 如果曲线近似抛物线，那选择一个量的变化方式取平方、开方、立方等，若图像是直线，则与平方、开方成正比。 加工信息获得结论的方法有演绎法、归纳法（如求同法、差异法、共变法等）、类比法、理想实验法等。 显然，理解物理概念和规律学习过程中经历的子环节、各子环节子问题解决所需要的策略和必要的前提技能，教师就能够遵循各环节策略指示的方向引导学生有序挑选解决子问题所需的技能，解决问题从而习得所学的概念和规律。 在本文的第二部分，分别阐述“方法”目标教学实现方式以及方法目标的陈述技术；问题解决学习的目标陈述技术； 提出认知领域教学目标陈述规范格式，并论述如【案例一】～【案例三】中经验性教学目标撰写的不足，以及无法指导教学的原因。 最后阐述态度学习领域的学习结果以及目标陈述技术。
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