中学物理三维课程目标的实现，本文主要内容关键词为：课程目标论文,中学物理论文，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。
培养和提高全体学生的科学素养是新课程标准对中学物理课程价值取向的重新界定。与之相对应，课程标准又规定了课程目标的三维结构体系，即“知识与技能”“过程与方法”“情感、态度与价值观”。三维课程目标结构正是科学素养的全面解析和具体化，如何落实三维课程目标成为摆在教学实践中的紧迫任务。
一、三维课程目标的关系及实施的困难
在解读物理课程标准中的课程目标部分时，我们认为，“知识与技能”“过程与方法”“情感、态度与价值观”是从不同侧面对课程总目标的解析，是一个统一的整体，不能够截然分开。它们之间既不是相互独立的，更不是相互对立的，而是层层递进的关系。具体而言，“知识与技能”是基础，“过程与方法”是重点，“情感、态度与价值观”是目的。只有掌握“基础”，把握“重点”，才能最终达到“目的”。
在教学实施的过程中，这三个维度中的任何一个都不能完全独立于其他维度而单独成立，它们应该是以一个有机整体的形式渗透到每一个具体的教学环节中。这向传统的物理教学实践提出了挑战。传统的物理课堂教学大多是以实现“知识与技能”的教学为主要目的，其他两个维度则处于次要地位。因此，如何在课堂教学过程中实现三者的有机融合，成为当前需要解决的主要矛盾。
我们认为这个矛盾主要来自三个方面。其一，“过程体验”的“现场性”和有限教学条件之间的矛盾；其二，“过程体验”的时间要求和有限课时之间的矛盾；其三，内容标准中，“知识与技能”要求的具体性和明确性与“过程与方法”“情感、态度与价值观”的模糊性之间的矛盾。对于第三个矛盾，有必要再做进一步说明。在新课程的内容标准中，“知识与技能”的要求是很具体、很明确的，但是对于“过程与方法”“情感、态度与价值观”的要求则比较模糊，只给出了宏观要求，没有将其具体化，也就是说没有明确给出究竟让学生体验哪些过程，掌握哪些方法，培养哪些情感，树立什么价值观。这给一线教师的教学带来了一定的困难，也提供了可发挥的空间。我们认为，解决上述矛盾已经成为物理新课程目标实现的关键因素之一。
二、实现三维课程目标的教学案例设计及分析
案例一《认识机械波》（高中）
1.创设情境，引入新课
播放四段视频，分别展示水波、随风舒展的旗帜、电磁波和绳波等四个实验现象。学生通过观察，形成对波的初步印象。提出两个问题引入新课：
(1)波是如何形成的？
(2)波在传播过程中有哪些规律和特点？
2.演示实验，探究研究方法
请两位同学各拿绳子的一端，一人上下振动手臂，产生绳波。在观察绳波的过程中，依次提出如下几个问题，引导学生思考，得出答案，引出物理学研究中重要的理想化方法——模型法。
(1)由于手臂振动的不规律，导致产生的绳波也不规律，就此提出一个问题：如何产生规律的绳波？
设计意图：引导学生从如何保持绳子的振幅和频率两个角度回答这个问题。大致的答案是让手臂振动的幅度和频率保持不变。
(2)怎样研究绳子这个不“规则”物体产生的波动？
设计意图：引导学生把振动的手中握着的那一段绳子作为研究对象展开讨论。握着的那一段绳子的运动情形和手的振动是一致的，由此可以认为绳子是由许多“绳子段”组成的，再把“绳子段”“切割”无限小，引入“质点”的概念。这样，绳子这个不“规则”的物体就抽象成由无数个质点用细线串起来的“质点串”。绳子的运动规律和“质点串”的运动规律相似，因此，可以通过研究“质点串”的运动规律，近似得到绳子的运动规律。这就是模型法。
(3)如何控制绳波以便于观察？
设计意图：引导学生从计算机模拟绳子运动规律的角度思考，向学生展示已经制作好的演示软件。
3.大屏幕演示模拟软件（图1）
附图
图1 绳波模拟图
通过大屏幕向学生演示模拟的绳波，启发学生理解“波动问题本质上是质点的振动问题”的含义。在观察模拟绳波运动的过程中（根据需要，可以通过“暂停”“继续”“快放”“慢放”等功能控制模拟绳波的运动以便于观察。为观察仔细，可以反复播放），依次提出如下问题：
(1)各个质点的运动规律是否相同？
(2)各个质点的振动在时间上有何规律？
(3)每一个质点刚开始振动的方向是否相同？振幅是否相同？
(4)波源完成一次全振动，波传播的距离在波形上如何体现？
设计意图：通过以上问题引出波长的概念。
(5)质点振动方向与绳波传播方向有伺关系？
设计意图：绳波的质点振动方向和波传播方向是垂直的关系。这个问题为以后横波和纵波的判断依据打基础。
(6)在波传播过程中，质点是否“随波逐流”？
设计意图：质点只是在各自的平衡位置附近振动。
(7)在波动过程中，往外传播的是什么？
设计意图：波传播的是一种运动方式而不是质点本身，传播出去的是能量。让学生理解波能传递能量，为后续电磁波的教学奠定基础。
从第5个问题出发，引出横波和纵波的概念，继而演示纵波的模拟运动，将其与横波相比较，观察质点的振动方向和波传播方向的关系。引导学生继续观察横波的波峰和波谷、纵波的疏部和密部。
4.巩固和练习
学生阅读教材中“机械波”部分，复习巩固所学知识。请部分学生谈谈还学过哪些物理学研究中的理想化方法。为了引导学生思考，可先提示，比如质点概念的提出等等。
案例分析
用多媒体演示软件辅助观察，提高物理现象的可控性和直观性，最终促进学生知识的意义建构，这是信息技术应用于物理教学的常用方法之一。本案例的亮点在于，为了实现实际演示的绳子波动到模拟演示的“质点串”波动的“平稳过渡”，教师适时地引入了模型法的教学，使得模拟软件的出现不仅不突兀，而且还亲切自然，也使得在一堂课中“过程与方法”和“知识与技能”的有效结合成为现实。显然，这种结合离不开信息技术的支持。
案例二《电阻串并联规律》（初中）
把学生分成2～3人的小组，每个小组至少有一台可以运行《仿真物理实验室》的多媒体计算机。在实验开始之前，由教师先明确本次实验的目的：通过在《仿真物理实验室》中的实验探究活动，运用数学方法得到电阻串、并联的规律。实验前，向学生介绍实验条件和大致实验过程。探究活动可以参照下面提供的电路图和数据处理表格进行。实验探究过程中，教师随时给学生提供指导。
1.串联电阻规律探究实验
(1)在《仿真物理实验室》软件中，创建两个电阻串联的实验电路图（图2）。其中，左边的电阻为
，右边的电阻为
，欧姆表中的读数为
。
附图
图2 两个电阻串联电路图
(2)分别改变和的值，合上开关得到，填写表1。反复几次，将表格内容填写完整。
表1 两个电阻串联实验
附图
(3)根据表1所得到的实验数据，猜想与
的关系，并分别进行验证，得到两个电阻串联的规律。
(4)根据两个电阻串联的规律，猜想三个电阻串联的规律，并进行验证。验证猜想的实验电路图略。
分别改变
（实验）的值，看看是否相等以验证猜想。
表2 验证三个电阻串联规律的实验数据
附图
由于电阻串联的规律比较简单，数据之间的关系也明显是相加关系，因此串联电阻关系的探究活动所用时间一般不会太长（2分钟左右），学生可以马上得出电阻串联的一般规律。
2.并联电阻规律探究实验
(1)在《仿真物理实验室》软件中，创建两个电阻并联的实验电路图（图3）。其中，上面的电阻为
。
附图
图3 两个电阻并联电路图
(2)分别改变
，填写表3。反复几次，将表格内容填写完整。
表3 两个电阻并联实验
附图
(3)根据表3所得实验数据，猜想
的关系，并分别加以验证，得到两个电阻并联的规律，把该规律转换成如同串联规律相加的形式。
(4)根据两个电阻并联的规律，猜想三个电阻并联的规律，并进行验证。验证猜想的实验电路图略。
分别改变
（实验）的值，看看是否相等以验证猜想。
表4 验证三个电阻并联规律的实验数据
附图
案例分析
用实验探究的方法进行电阻串、并联规律的教学，在一般的实验条件下，往往不被采用。原因有二：一是需要的时间比较长，拆解电路、精确确定电阻值都会花费很长时间；二是由于各种偶然因素和误差的存在使得数据之间的数学关系不明显，影响规律的直接得出。本案例仍然采用了实验探究的方法，但把实验“搬到”了《仿真物理实验室》中进行，也就是把实验条件进行了理想化，有效地解决了上述两个困难。电路连接后不用拆解，只要根据需要重新设定电阻值，就可以进行下一轮实验；由于电阻值是设定的，欧姆表又可以直接给出结果，因此，偶然因素和误差都被有效地避免了。
在《仿真物理实验室》进行探究活动，虽然牺牲了真实实验条件下的偶然因素和误差存在的体验，但仍然具有探究实验的“现场性”和真实感——哪怕这些都是模拟出来的。因此，这种探究活动仍然是有效的和必要的，它在解决真实探究活动困难的同时，使得原本不适合课堂进行的教学活动，能够在一堂课中完成，并且把“过程与方法”和“知识与技能”的学习相结合，也适合当前课程改革的需要。模拟仿真技术的重要性在本案例中也是不言而喻的。
案例三《小专题研究》
1.专题研究说明
把学生分成3～4人的研究小组，每个小组从下面的选题中选择一个展开研究，允许两三个小组同时选一个专题。选择专题后，可根据需要再具体确定要研究的内容，研究成果要以科技小论文的形式出现，并制作成电子幻灯片，两个星期后向全班同学汇报。
(1)X射线的发现。
(2)海王星和冥王星的发现。
(3)“日心说”的内容及其提出。
(4)“镭”的发现。
(5)牛顿和万有引力。
2.专题研究过程建议
(1)先期讨论选定专题，制定研究任务，并进行初步分工。
(2)通过图书馆、互联网查找或向教师和家长咨询等形式收集与专题相关的材料，并进行分析整理。
(3)在现有材料的基础上继续讨论本专题，确定具体研究内容，根据需要进行分工调整，继续查找资料进行下一步的研究。
(4)在研究过程中，小组成员要充分交流、合作，共同完成研究任务。遇到困难可向教师、家长请教或者在互联网上寻求帮助。
(5)在小组成员的共同努力下，完成一篇小论文，并制作电子幻灯片，准备向全班同学汇报。
案例分析
本案例的亮点体现在几个小专题的设置上。就这几个专题而言，无论是X射线的发现，“镭”的发现，海王星和冥王星的发现，还是“日心说”的提出，相关的主要科学家都经历了艰苦卓绝的科学研究历程。伦琴的细心和锲而不舍的探究精神帮助其发现了X射线；居里夫妇在最艰苦的条件下用了4年才从8吨矿渣中提炼出0.1克纯氯化镭；哥白尼为了避免教皇的迫害，发表“改头换面”后的《天体运行论》，提出“日心说”；布鲁诺坚持真理，公开宣传“日心说”，最后付出了生命的代价……所有这些物理学史实都生动而鲜明地展现了科学家的科学态度和精神。学生在收集材料、整理加工、汇报交流的过程中，能够潜移默化地受到教育。
互联网提供的资源和交互环境是本案例得以顺利实施的基本保障。虽然从案例的要求和说明中看不出这一点，但是在专题研究的过程中，资料收集的第一选择应该是互联网。互联网的资源丰富而全面，不仅有图像和文字资料，也可以有相关的视音频材料，而且使用起来方便高效。互联网还提供了多种交流的方式可供小组成员使用，如聊天室、E-mail、QQ等等。有必要的话，小组成员还可以通过互联网与相关专家取得联系，进行问题咨询。
三、启示
上述三个案例在信息技术支持下解决了前文提到的三对矛盾，实现了三维课程目标在教学过程中的有机融合。我们可以从中得到几个方面的启示。
1.信息技术对于中学物理三维课程目标的实现，至少可以提供三个方面的支持。其一，多媒体模拟可以再现一般教学条件下难以观察的物理现象，比如《机械波》案例中的绳波、原子核结构等等，帮助学生观察这些物理现象进而促进学生的知识建构。其二，模拟仿真可以提供理想化的物理探究场所和实验环境，能够部分解决体验物理过程要求的“现场性”和“时间性”所带来的矛盾。其三，互联网提供了丰富的资源支持和实时、非实时的交互环境支持。
2.进行物理科学方法教育，应当充分挖掘知识内容中的“方法”因素，把方法的教学和知识技能的教学相结合。在《机械波》中，新课程标准对机械波的要求是这样的：“通过观察，认识波是振动传播的形式和能量传播的形式。能区别横波和纵波。能用图像描述横波。理解波速、波长和频率（周期）的关系。”这其中并没有对模型法教学的要求，但是教学过程中，从绳波到模拟软件中的“质点串”，则是进行物理抽象并理想化的结果，这种理想化的方法正是模型法。因此，这个时候进行模型法的教学是非常合适的。
科学方法教育不能试图一蹴而就，应当一丝一缕地逐步渗透，最终让学生达到掌握的目的。比如，物理学中的理想化方法，它是非常经典的研究方法，许多知识点都涉及到这个方法。质点、刚体、光滑平面、点电荷、点光源、理想气体等知识点都是进行理想化方法教育的良好载体，本文中的模型法也是理想化方法教学的一部分。
3.物理学史记载了大量科学探索、科学研究的精彩事例，这些生动鲜活的、能够表现著名科学家所具有的科学态度和精神的故事，是进行“情感、态度与价值观”教育的良好素材。这些素材可采用多种形式应用于教学中，比如本文提到的小专题研究、课外阅读材料、课上举例等。