《物理教學設計與實施》和《物理學習與教學論》兩本書一同構成了基于學習心理學的物理教學設計理論的體系!段锢韺W習與教學論》側重闡述學習心理學視角下物理教學設計理論的構建,《物理教學設計與實施》則側重于教學設計理論的具體應用。
《普通高中物理課程標準(2017年版2020年修訂)》提出培養(yǎng)學習者的學科核心素養(yǎng)的目標。物理觀念、科學思維、科學探究等學科核心素養(yǎng)的實質是什么?如何在課堂教學中有效地培養(yǎng)學習者的學科核心素養(yǎng)?這些是物理教學研究領域應該給予回答的問題!段锢斫虒W設計與實施》依據(jù)學習心理學關于內部表征、解決問題的內部過程等研究成果,揭示出學習者表現(xiàn)出的物理學科核心素養(yǎng)所對應的內部機制。只有符合學習者內部機制的教學才是有效教學。《物理教學設計與實施》提出建立在學習者內部機制基礎上的教學設計方案,并通過豐富的物理課例來展示方案的具體實施,嘗試為學習者物理學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供一種可行的解決路徑。
叢書總序
課堂教學的科學
《學與教的心理學》在學科教學中的運用
1987年,我在蘇州鐵道師范學院(今蘇州科技大學)從事公共課心理學的教學工作。當時,我國高等師范院校一般只開設一門心理學課程(一個學期,每周23課時)。教材內容主要是從蘇聯(lián)引進的普通心理學,包括認知過程: 注意、感知覺、記憶、思維、想象;個性心理特征: 能力、性格、意志等;另外還增加了有關兒童發(fā)展心理學和教育心理學等的內容。學生對心理學這門概念多、實際運用難的課程普遍不感興趣,認為學了用不上。教育行政部門對這門課程也普遍不夠重視。在一次江蘇省教委的會議上,我提出心理學課程只開一學期,每周只有兩課時,課時太少。一位教委負責人回答:給兩課時基層學校還嫌浪費,給三課時就更嫌浪費了。
值得慶幸的是,國際心理學在20世紀七八十年代發(fā)起了認知心理學革命。認知心理學恰好回答了錢學森先生提出的教育科學的基礎理論問題。他說:教育科學中難的問題,也是核心的問題是教育學科的基礎理論,即人的知識和應用知識的智力是怎樣獲得的,有什么規(guī)律。解決了這個核心問題,教育科學的其他學問和教育工作的其他部門就有了基礎,有了依據(jù)。沒有這個基礎理論,其他也就難說準。所以,首先應該集中研究教育科學的基礎理論。例如,加涅在20世紀70年代將學生的學習結果分成言語信息、智慧技能、認知策略、動作技能和態(tài)度等五個類別。他在《學習的條件》一書中解釋了每類學習的過程和條件。除態(tài)度之外,其他四類學習結果都來源于知識。加涅系統(tǒng)地闡明了知識是怎么轉化為學生的技能和智慧能力(即錢先生所說的應用知識的智力)的一般規(guī)律。這樣心理學就從孤立地研究認知過程走上將認知過程與知識學習相結合的道路。
20世紀八九十年代,在認知學習理論基礎上又產生了一門新學科,即基于學習心理學的系統(tǒng)化教學設計。它通過四個關鍵環(huán)節(jié),使教師教學行為建立在科學的學習心理學基礎上:
(1) 通過一套技術使教學目標行為化,變得可以觀察和測量;
(2) 對教育目標中的學習結果類型及其學習的條件進行分析,據(jù)此決定學習的過程和條件;
(3) 依據(jù)上述分析選擇適當?shù)慕虒W過程和方法,為有效學習創(chuàng)造合適的條件;
(4) 對照目標設計測量與評價教學效果的工具(包括測驗題、練習題)以及評價標準。
傳統(tǒng)上,教師的教學主要基于經驗。新教師上崗主要模仿老教師的做法。因此一般師范院校的學生認為不用學心理學,照樣可以當教師。在系統(tǒng)化教學設計產生并被移植到學校課堂教學之后,教師不學心理學,寸步難行。因為不懂心理學,在備課時教師不會寫教學目標;在上課時,教師不知道學習的性質是什么,往往會將技能教成知識,或用教知識的方法來教學生態(tài)度和行為,也不知道如何用外顯行為來檢測學生內在的能力和傾向的變化。
為了反映國際學習心理學和教學設計方面的新進展,改革高等師范院校公共心理學課程,我在1987年承擔高等師范院校公共心理學課程的教學工作之后,就著手改革高等師范院校公共心理學的教材內容。經過三年的努力,在華東師范大學心理學系邵瑞珍教授的指導下,蘇州鐵道師范學院聯(lián)合上海教育學院、浙江省教育學院、南京師范大學和寧波師范學院(今寧波大學)部分心理學教師編寫了一本以學習心理學和教學心理學為主要內容的高等師范院校公共心理學教材,取名《學與教的心理學》(1990年由華東師范大學出版社出版)。實際上,它是我國本基于科學心理學的教學論,簡稱科學取向的教學論。
該教材一經使用就受到試用學校的普遍歡迎。蘇州鐵道師范學院的公共心理學教學教材獲院內優(yōu)秀教材一等獎,并獲江蘇省普通高校優(yōu)秀教學質量三等獎(1991年);寧波師范學院的公共心理學教學改革獲院內特等獎,省內二等獎(1993年);《學與教的心理學》曾獲上海市哲學社會科學優(yōu)秀著作三等獎(1994年),優(yōu)秀教材一等獎(1999年),2006年入選教育部普通高校教育十一五規(guī)劃教材。
《學與教的心理學》被作為高等師范院校公共心理學教材之后,受到了普遍歡迎,每年發(fā)行一萬多冊,近三十多年來經久不衰。但試教學校的教師和學生普遍感到該書的特點是新和難。難在什么地方?不在文字,而在于如何運用。因為學習公共心理學的師范院校的學生來自語文、數(shù)學、英語、歷史、地理等不同系科。公共心理學教材只講一般學習與教學的心理學原理,舉例也大多數(shù)是小學的例子。學科知識越簡單,越容易被來自不同系科的學生接受。但各學科的學生如何在本學科的實踐中運用學與教的一般心理學原理呢?對于這個問題,不僅學生感到難,任課教師也感到難,而且作為教材的編者,也犯難,因為這是一個有待研究和開發(fā)的全新領域。同時,這一任務不是心理學家、教學設計專家能獨立完成的,他們必須與中小學學科教師合作,只有經過多年努力,才可能在理論研究和案例開發(fā)上獲得較大突破。自20世紀90年代以來,我和我的碩士、博士研究生先后在華東師范大學附屬小學進行多年語文教學研究,之后又連續(xù)三年在上海市寶山區(qū)十所中小學校的多個學科課堂中進行應用研究。在碩士、博士論文研究的基礎上,我們出版了學科教學論新體系叢書共七種: 語文、數(shù)學各兩冊,自然科學、社會科學和英語各一冊(2004年和2005年先后在上海教育出版社出版)。
此后,我和王小明、龐維國及他們的研究生的參與下,將修訂的布盧姆認知目標分類學《學習、教學和評估的分類學: 布盧姆教育目標分類學修訂版》(2001年)、加涅等的《教學設計原理》(2005年)、史密斯等的《系統(tǒng)化教學設計》(2005年)、迪克等的《教學設計》(2005年)和M·P·德里斯科爾的《學習心理學: 面向教學的取向》(2005年)翻譯出來,于2008至2009年在華東師范大學出版社先后出版,為深入進行學與教的理論與應用研究提供了資料。
從學科應用研究來看,語文學科是難運用學與教的心理學原理的學科。經過長期積累和近十年的集中研究,語文學科的應用研究取得了重大突破。由我和合作者所著的《小學語文學習與教學論》和《小學語文教學設計與實施》已經完稿。由安徽師范大學文學院何更生教授(心理學博士)及其合作者所著的《中學語文學習與教學論》和《中學語文教學設計與實施》、由華東師范大學教師教育學院陳剛副教授(心理學博士)及其合作者所著的《物理學習與教學論》和《物理教學設計與實施》近期內可以完稿。由北京師范大學張春莉教授(數(shù)學碩士、心理學博士)及其合作者所著的《數(shù)學學習與教學論》和《數(shù)學教學設計與實施》實踐卷爭取在年內完稿。因研究人員更換,由蘇州科技大學教育與公共管理學院吳紅耘教授及其合作者所承擔的《歷史學習與教學論》和《歷史教學設計與實施》,由徐州市教研室副主任、英語特級教師李秋穎及其合作者所承擔的《英語學習與教學論》和《英語教學設計與實施》爭取明年完成。
在2005年前,我們的教學案例開發(fā)是單科進行的。自2005年起,廣州市花都區(qū)教育局提出了構建科學課堂的任務。構建科學課堂實質上就是用科學取向的教學理論武裝教師,并通過在專家指導下的教學設計與實施的反復練習,使該理論支配教師備課、上課和評課的行為。全區(qū)設立了七所實驗學校(小學三所,初中、高中各兩所),同時聘請我的學術團隊中的五名教授、一名副教授和一名特級教師進行理論指導。經過兩年不分學科與分學科系統(tǒng)培訓與操練,實驗學校的教學骨干才開始比較系統(tǒng)地領會了科學取向的教學論。一旦他們系統(tǒng)地領會了科學取向的教學論,他們的教學設計就能表現(xiàn)出創(chuàng)造性,F(xiàn)在廣州市花都區(qū)的科學課堂建設已經進入第三年,正是到了出人才和出成果的時候。
在此我要十分感謝廣州市花都區(qū)教育局和教研室領導為我們提供了心理學專家、學科教學論專家、教研員和優(yōu)秀的一線教師四結合開發(fā)教學案例的機會。沒有你們的高瞻遠矚和強有力的領導,要完成這樣的大型工程是不可想象的。經過三十年努力,供教師學習與運用的心理學不僅有《學與教的心理學》的一般原理,不久又會有語文、數(shù)學、英語、物理、歷史等學科版的學與教的心理學教材出版。盡管不同學科的研究深度會有不同,可能還會留下遺憾,但我們已盡力了。
皮連生
編 物理新授課的教學設計
編 導讀
章 物理概念和規(guī)律學習理論概述
節(jié) 認知策略的實質與教學
一、 認知策略的界定
二、 認知策略的特征
三、 方法教學樣例
第二節(jié) 物理概念和規(guī)律意義的建立
一、 定性關系建立的邏輯方法
二、 定量關系建立的邏輯方法
三、 排除物理量間因果關系的邏輯方法
四、 物理觀念習得的實質
第三節(jié) 物理概念和規(guī)律意義習得之理論分析學習途徑
一、 理論分析途徑解決科學問題中的策略
二、 理論分析途徑學習過程分析樣例
三、 科學思維素養(yǎng)的實質與實現(xiàn)
第四節(jié) 物理概念和規(guī)律意義習得之實驗探究學習途徑
一、 實驗探究途徑解決科學問題中的策略
二、 實驗探究途徑學習樣例分析
三、 科學探究素養(yǎng)的實質與實現(xiàn)
四、 拓展討論科學方法的層次
第二章 物理概念和規(guī)律意義學習的教學設計
節(jié) 教學設計理論概述
一、 教學設計概述
二、 教學任務分析
三、 教學方法選擇與教學樣例
第二節(jié) 教學設計說明及樣例
一、 教學設計說明
二、 牛頓第二定律教學設計樣例
第三章 物理概念和規(guī)律意義學習的教學設計樣例
樣例一:自由落體運動教學設計
樣例二:牛頓第三定律教學設計
樣例三:太陽與行星間的引力教學設計
樣例四:電勢能與電勢教學設計
樣例五:靜電現(xiàn)象的應用教學設計
樣例六:安培力教學設計
樣例七:楞次定律教學設計
樣例八:光電效應教學設計
樣例九:平面鏡成像教學設計
樣例十:凸透鏡成像規(guī)律教學設計
樣例十一:浮力教學設計
樣例十二:比熱容教學設計
第二編 物理習題課的教學設計
第二編導讀
第四章 物理習題教學理論概述
節(jié) 物理習題解決的學習機制
一、 物理習題解決領域的策略
二、 解決一類物理習題的學習結果問題圖式
第二節(jié) 復雜物理習題解決的教學目標
一、 問題解決的研究對習題教學的啟示
二、 習題教學的目標
第三節(jié) 復雜習題解決策略的提煉技術
一、 物理復雜習題策略提煉技術
二、 提煉技術應用案例
三、 拓展討論
第五章 復雜物理習題的教學樣例
樣例一:一道運動、力、功能關系綜合題的新題教學
樣例二:一道傳送帶問題的新題教學
樣例三:一道導體棒在磁場中運動的新題教學
樣例四:浮沉狀態(tài)不同,液面升降類習題的教學
樣例五:物體受共點三力靜平衡類習題的教學
樣例六:存在相互運動疊加體類習題的教學
樣例七:溫度變化引起的液柱(活塞)移動問題的教學
樣例八:共點力的動態(tài)平衡問題的教學
樣例九:電磁感應中的圖像問題的教學
第三編 物理復習課的教學設計
第三編導讀
第六章 物理系統(tǒng)化知識的教學設計
節(jié) 系統(tǒng)化知識的學習
一、 組織知識是人類學習的一種機制
二、 物理學習中組織知識的策略
三、 系統(tǒng)化知識的基本要求
第二節(jié) 物理學科系統(tǒng)化知識的教學
一、 系統(tǒng)化知識學習的學習結果
二、 系統(tǒng)化知識教學目標
三、 系統(tǒng)化知識學習的教學方法
第七章 物理系統(tǒng)化知識教學樣例
樣例一:萬有引力定律一章知識系統(tǒng)化的教學
樣例二:靜電場一章知識系統(tǒng)化的教學