高翔++劉新娟

基于標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生認(rèn)知心理框架下的教學(xué)設(shè)計是指在課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，分析學(xué)生已有的認(rèn)知基礎(chǔ)，尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和認(rèn)知發(fā)展點，以激發(fā)學(xué)習(xí)勝任力為目標(biāo)，通過多樣化的教學(xué)方式與手段，逐步推進(jìn)學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成的一個互動性學(xué)習(xí)過程. 在此過程中，應(yīng)依據(jù)學(xué)的情況不斷調(diào)整教的行為，使之不斷適應(yīng)學(xué)的行為，它是以推進(jìn)成功的感受閾為目標(biāo)，不斷促進(jìn)學(xué)習(xí)者自主和有效建構(gòu)的過程，它是合作背景下的協(xié)作性學(xué)習(xí).

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生認(rèn)知心理，確定適合的學(xué)習(xí)目標(biāo)是教學(xué)設(shè)計的前提，在目標(biāo)的導(dǎo)引下通過對學(xué)習(xí)資源的有效整合，形成適合學(xué)習(xí)對象有效建構(gòu)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，每一個目標(biāo)對應(yīng)確定的學(xué)習(xí)內(nèi)容，每一個內(nèi)容對應(yīng)適合的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)資源，通過任務(wù)驅(qū)動的方式推進(jìn)思維的深刻發(fā)展，以此增進(jìn)體驗性探究，真實洞悉認(rèn)知對象的內(nèi)涵.在促進(jìn)認(rèn)知建構(gòu)的同時不斷領(lǐng)悟承載的學(xué)科方法，促進(jìn)學(xué)科能力的發(fā)展，并取得發(fā)展意向的提高，這就是基于標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)知心理有效建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計.

《電容器的電容》是高中物理基于器件講述物理概念的課節(jié)，它也是基于探究形成物理概念的課節(jié).如何形成可操作、可測量的學(xué)習(xí)目標(biāo)，在學(xué)習(xí)目標(biāo)的導(dǎo)引下對教材怎樣進(jìn)行“加減法”，如何實施有效探究，學(xué)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)引下的教學(xué)過程如何最優(yōu)化，教學(xué)評價如何與學(xué)習(xí)目標(biāo)呼應(yīng)，基于該課節(jié)的教學(xué)實踐闡述如下.

一、電容在不同教學(xué)模塊“課程標(biāo)準(zhǔn)”中存在的形式與價值分析

電容器的電容在高中物理教材中先后在三個教學(xué)模塊的五個教學(xué)單元中出現(xiàn).分布如表1.

從表1可以看出，電容器的電容在高中物理不同教學(xué)單元、在不同學(xué)習(xí)階段，學(xué)習(xí)目標(biāo)呈現(xiàn)如下的遞進(jìn)關(guān)系.

（1）起始階段是認(rèn)識電容器，了解電容器充放電的特點，通過“電熔焊”認(rèn)識電容器是儲存能量的元器件.教學(xué)目標(biāo)為認(rèn)識這一層次要求；

（2）認(rèn)識和分析含容電路的結(jié)構(gòu)特征，理解“等電勢法”分析含容電路，知道電容器在穩(wěn)恒直流電路中起隔斷直流的效果.教學(xué)要求屬于應(yīng)用層次，是認(rèn)知目標(biāo)的深化；

（3）通過實驗探究了解交變電流能通過電容器，在“隔直流”的基礎(chǔ)上深化“通交流，且隨交流電頻率的變化容抗減小”這一認(rèn)識.它是深化認(rèn)識電容器充放電的課節(jié)；

（4）綜合運用電容器決定式C=分析實際電路，理解因電容變化導(dǎo)致非電學(xué)物理量改變，從而達(dá)到控制電路物理量分配的效果.是對第一層次目標(biāo)深化理解的課節(jié)；

（5）通過電磁振蕩實驗的探究，感知通過電容器的充放電和電感線圈中電流的變化實現(xiàn)電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步認(rèn)識電荷與電場能對應(yīng)，電磁波的頻率是由電容和電感共同來決定，是對“通交流”學(xué)習(xí)目標(biāo)深化性理解的課節(jié)；

（6）發(fā)展性目標(biāo).主要是基于學(xué)生個性化需求，在研發(fā)開設(shè)的校本課程中通過電子線路的介紹和操作性實驗，認(rèn)識電容器可以實現(xiàn)旁路、耦合、濾波、振蕩、相移以及波形變換等特性.這些校本課程的開設(shè)無疑深化了對電容器充放電特性的理解.

從上述遞進(jìn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的要求看，學(xué)習(xí)方式上是從體驗性實驗探究到邏輯推理，層層遞進(jìn)，深化對電容器功能的認(rèn)識.只有完成上述環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生才能對電容器的電容有清晰而全面的理解.因此說有效教學(xué)的前提就是從系統(tǒng)的角度上解析“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”，既要尊重學(xué)科自身的邏輯，又要分析學(xué)生的認(rèn)知心理，診斷學(xué)生的已有認(rèn)知.

二、生本化學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定

制定學(xué)習(xí)目標(biāo)要從學(xué)段的視角審視該內(nèi)容對應(yīng)的“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”在各教學(xué)模塊的地位，分析它在各教學(xué)單元中的角色.分析“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”形成課節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)，要從兩個角度出發(fā)，一是有效解讀教材，形成師本化理解的課程，從學(xué)段的角度對該認(rèn)知的角色進(jìn)行厘定，解構(gòu)該課節(jié)中的結(jié)構(gòu)，分析課節(jié)內(nèi)在的邏輯關(guān)系，明晰編寫的意圖；其次要從學(xué)生的經(jīng)驗世界出發(fā)，從形成該認(rèn)知需要的鋪墊性知識和生活經(jīng)驗的視角分析，這樣制定的學(xué)習(xí)目標(biāo)才會真實地貼近學(xué)生，學(xué)習(xí)目標(biāo)才會在課堂上真實地實踐，這是形成生本化學(xué)習(xí)目標(biāo)的前提.

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對“電場”中的《電容器的電容》作了如下闡述：“觀察常見的電容器的構(gòu)造，了解電容器的電容.舉例說明電容器在技術(shù)中的應(yīng)用.”從認(rèn)知發(fā)展角度看這是學(xué)習(xí)電容器初始階段內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的要求.對電容器元器件的認(rèn)識需要經(jīng)歷如下發(fā)展階段.

初級階段是認(rèn)識電容器，了解電容器的結(jié)構(gòu)，知道電容器是儲存電荷的“容器”，為此“課程標(biāo)準(zhǔn)”的“活動建議”指出“使用閃光燈照相.查閱資料，了解電容器在照相機閃光燈中的作用”.通過行為操作來體驗和感受電容器的作用，體驗電容器是通過充電和放電達(dá)到電能儲存和釋放的元器件，它與我們的生活息息相關(guān).初始階段學(xué)習(xí)目標(biāo)表述為：

（1）通過對具體電容器實物的觀察，認(rèn)識各種類型電容器的用途和電容器的結(jié)構(gòu)，知道電容器是由金屬極板和中間絕緣的電介質(zhì)組成；

（2）通過實驗探究了解電容器充放電的特征，深化理解電容器的功能；

（3）理解電容的概念及定義方法，掌握電容的定義公式C=、單位C=，并學(xué)會用定義式進(jìn)行簡單地計算，理解Q-U函數(shù)圖像的意義；

（4）通過實驗探究了解影響平行板電容大小的因素，了解平行板電容器的電容公式.

基于標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)是指如何把課程目標(biāo)轉(zhuǎn)化為具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)目標(biāo)與什么具體的教學(xué)內(nèi)容相對應(yīng)，目標(biāo)的表述才能具體，具有可操作性和可檢測與可評估性.

三、學(xué)習(xí)目標(biāo)關(guān)照下的教學(xué)過程最優(yōu)化部分環(huán)節(jié)的設(shè)計

教學(xué)過程最優(yōu)化的第一個環(huán)節(jié)是探究電容器充放電的特征，有以下四種方式.

第一種是以視頻動畫的形式呈現(xiàn)，這是模擬性的實驗，動畫設(shè)計得再好也是作秀的實驗演示而不是體驗性的探究.它只是為追求課堂認(rèn)知點學(xué)習(xí)高效，以認(rèn)知學(xué)習(xí)為唯一目標(biāo)的教學(xué)，遠(yuǎn)離了“以物究理”的學(xué)科特征，是無效的教學(xué).

第二種是以演示實驗為主導(dǎo)的機械性探究.通過演示實驗增強了電容器充放電實驗，有效形成了表象，但它忽視了學(xué)生真實的體驗性探究.學(xué)生的觀察是基于教師操作而非學(xué)生真切感受到的體驗，問題是外在加給的而非源于自我的追問.對充放電的機理有一定的認(rèn)識，但這種認(rèn)識是被動接受性質(zhì)的“授導(dǎo)型”學(xué)習(xí)而非自主學(xué)習(xí).endprint

第三種是基于體驗為目標(biāo)的探究性學(xué)習(xí).讓學(xué)生進(jìn)入探究實驗室，介紹電路結(jié)構(gòu)后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗探究，明確觀察對象是靈敏電流表的示數(shù)變化，并根據(jù)這一情況實施分析.這種設(shè)計的目的是想通過實驗現(xiàn)象引發(fā)對現(xiàn)象有意識觀察和對具體細(xì)節(jié)的追問，以此促進(jìn)自主學(xué)習(xí)與合作探究真實的發(fā)生，凸顯了學(xué)習(xí)的主體地位.在開放的環(huán)境下通過具體的實驗操作來真切感受充放電這一現(xiàn)象，對現(xiàn)象的求解是自主學(xué)習(xí)的發(fā)端.當(dāng)然對教材提供的實驗電路進(jìn)行必要的改造是實施真實實驗的重要方式，直接指出電阻的目的是為了保護(hù)電路，防止充放電電流過大而損壞電源，如圖1所示.

在具體的教學(xué)中，我們往往用發(fā)光二極管來替代電流表，即在電流表處采取并聯(lián)一紅一藍(lán)的發(fā)光二極管來顯示正向充電和逆向放電時有無電流這一現(xiàn)象.

第四種層次的教學(xué)是將傳統(tǒng)的實驗探究和教材“做一做”中的“用傳感器觀察電容器的放電過程”相結(jié)合，為提高課堂教學(xué)的效率，我們對鄰近探究實驗小組進(jìn)行分工，一組用操作性的實驗器材，另一組采取電流傳感器通過計算機觀察來呈現(xiàn)，如圖2所示.

這一做法的目的是用傳統(tǒng)的電容器充放電實驗進(jìn)行體驗性探究，而采取“用電流傳感器觀察電容器的放電過程”用于佐證和檢驗，引發(fā)學(xué)生對電容器充放電機理的思考，真切把握電容器充放電只是電源上積累的電荷向電容器兩個極板的轉(zhuǎn)移，不像其他電源那樣電路處于導(dǎo)通狀態(tài)，實現(xiàn)電中和，這是深化理解充放電的必經(jīng)階段.

從實際教學(xué)后的訪談和教學(xué)成效的比對性分析看，以教師為主導(dǎo)學(xué)生為探究主體的探究性教學(xué)易于有效形成認(rèn)知，教師授導(dǎo)為主的演示性實驗盡管節(jié)約教學(xué)時間，有利于問題的定向研究，實驗過程有序且能遞進(jìn)性地形成實驗結(jié)論，但“提出問題”“猜想與假設(shè)”“制定計劃與設(shè)計實驗”和“進(jìn)行實驗與收集證據(jù)”都是教師包辦，沒有學(xué)生真實參與的教學(xué)只是教師實驗的展示而非學(xué)習(xí)行為.盡管有“分析和論證”，但這種分析要么是教師基于實驗直接講述的，要么是在教師主導(dǎo)下對具體問題的師生問答，而不是基于學(xué)生眼中的物理現(xiàn)象對問題追根究源的任務(wù)驅(qū)動，是被動性的學(xué)習(xí).

教學(xué)過程最優(yōu)化的第二個環(huán)節(jié)處理表現(xiàn)在對“研究影響平行板電容器電容大小的因素”探究性教學(xué)的設(shè)計上.通過實驗探究來研究影響平行板電容器電容大小的因素，是形成電容器電容決定式C=的最佳方式，是本課節(jié)的教學(xué)重點.要注重探究教學(xué)的如下環(huán)節(jié)設(shè)計.

（1）“提出問題”.通過與容器容積的類比提出影響平行板電容器電容大小的決定性因素，這是基于學(xué)生的生活經(jīng)驗，在尊重學(xué)科知識特性的前提下實施的類比性教學(xué)，這有助于猜想的目標(biāo)集中.實驗探究并不是在無序的狀態(tài)下、散亂狀態(tài)下的猜想.

（2）“猜想與假設(shè)”.能從類比的角度猜想出影響電容大小的因素有平行板正對面積和板間距，但對于極板之間介質(zhì)的種類，由于容器容積大小的決定因素中沒有這一對應(yīng)量，學(xué)生在猜想時必定會缺失.教學(xué)的有效性是體現(xiàn)在通過什么樣的方式讓學(xué)生能形成“與介質(zhì)種類有關(guān)”這一猜想.從教后反思看，對電容器極板間絕緣介質(zhì)的作用、極板間的電場引發(fā)介質(zhì)的極化從而形成電容器儲存電荷這一事實必須給予必要的解釋，才能形成“絕緣介質(zhì)的種類決定了電容器耐壓值的高度”，而耐壓值的高低是由電容器儲存的電量而形成的，由此形成“電容還與極板之間介質(zhì)的種類”有關(guān)這一事實的認(rèn)識，最終形成有效的猜想和假設(shè).

（3）“制定計劃與設(shè)計實驗”、“進(jìn)行實驗與搜集數(shù)據(jù)”和“分析與評估”.該實驗是在明晰的探究目的下，基于多變量必須事實控制變量法下的有序探究，為此實驗方法和實驗器材的介紹、實驗變量及其控制方法，明確有序的因變量和誰為主導(dǎo)的自變量就成為事實有效探究的關(guān)鍵.具體教學(xué)中要強化如下環(huán)節(jié)的教學(xué).

①靜電計的結(jié)構(gòu)和測量原理.

②實驗條件的控制.探究的對象是已充電的平行板電容器，在不漏電的前提下保證兩極板的電量不變這一前提.同時要指出實驗要盡快實施，減小因空氣漏電帶來的偏差.

③有序探究.列表法突出實驗控制的變量和研究的問題，突出物理現(xiàn)象與邏輯論證的關(guān)系，這是有效形成實驗結(jié)論的關(guān)鍵，為此基于下列表格的探究是實踐有效教學(xué)的重要設(shè)計：

為降低認(rèn)知困難，教材并沒有采取多數(shù)據(jù)測量描點法作圖，通過測繪圖像的斜率來確定函數(shù)成立的關(guān)系式，而是采取不完全歸納的方式直接給出“理論分析表明，當(dāng)平行板電容器的兩極板間是真空時，電容C與極板的正對面積S、極板距離d的關(guān)系為C=，式中k為靜電力常量.”從真空到介質(zhì)過度，最終給出C=決定式.

除此之外，基于標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)知心理有效建構(gòu)的教學(xué)前預(yù)設(shè)還應(yīng)體現(xiàn)在對學(xué)習(xí)評價的設(shè)計上.從“學(xué)以致用”的角度審視該課節(jié)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，我們就應(yīng)當(dāng)定位在“學(xué)生能否從具體的生活場景中識別、辨認(rèn)和初步說出這種電容器的用途”、“電容的定義式和決定式的理解”“電容器充放電的理解”這三個學(xué)習(xí)目標(biāo)上.這樣目標(biāo)先于設(shè)計，目標(biāo)導(dǎo)引下對學(xué)習(xí)資源的優(yōu)化與整合，通過有效的任務(wù)驅(qū)動推進(jìn)學(xué)習(xí)進(jìn)程的發(fā)展，以多樣化的學(xué)習(xí)方式為手段，評價鑲嵌于教與學(xué)的各個環(huán)節(jié)，教學(xué)才富有真實的效度，探究才能真正成為自主學(xué)習(xí)的實踐方式.

綜上，基于標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)知心理教學(xué)設(shè)計的前提是真實理解課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵，有效分析學(xué)生的已有認(rèn)知和生活概念，在尊重學(xué)科邏輯的前提下確立適合學(xué)習(xí)對象的學(xué)習(xí)目標(biāo).要用目標(biāo)關(guān)照教學(xué)過程所有環(huán)節(jié)的設(shè)計，切實實現(xiàn)教為學(xué)服務(wù)、資源與手段適切學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的設(shè)計目的，這才是真實有效的教學(xué)設(shè)計.endprint