中学物理教学设计与案例研究

第1章 教学设计概论 本章简介 教学设计作为一门独立的学科和研究领域，近几十年备受关注。本章主要介绍了教学设计的历史发展及概念内涵，并在此基础上对教学设计的几种典型模式与一般过程模式进行了分析与阐述，*后对教学设计研究与发展的几个趋势进行了讨论，主要包括以学为中心、学习环境设计、信息技术支撑、学科教学整合等。 学习目标 1．理解教学设计的主要发展历程、重大事件和教学设计基本内涵，并能使用自己的语言进行简单复述。 2．掌握教学设计的几种典型模式与一般过程模式，能说出每一种模式包含的具体环节并对其作出解释。 3．把握教学设计研究与发展的基本趋势，并能结合自己的教学实践具体阐述这些趋势的实际价值。 关键词 教学设计；学习需要分析；学习者分析；学习内容分析；学习目标；教学策略；形成性评价；总结性评价 1.1 教学设计的含义 要想对教学设计有比较透彻与清晰的认识，前提条件是了解教学设计的发展历程。放眼历史的长河，以历史为逻辑的起点，才能真正把握教学设计的内涵。教学设计作为一门交叉学科，深受学习理论、教学理论、传播理论、系统理论等的影响。那么，教学设计的历史源头究竟何在？ 1.1.1 教学设计的历史 作为一个专业的研究领域，教学设计与其他专业一样有漫长的前科学发展历程。与教学设计理论相关的思想源头可以追溯到古希腊的哲人苏格拉底、柏拉图和亚里士多德。他们有关学习与记忆的认知基础的论述后来由13世纪的著名经院哲学家圣 托马斯 阿奎那加以拓展，阿奎那通过自由意志来论述对教义的理解，其中就蕴涵着教学设计的朴素思想。 在20世纪上半叶，心理学飞速发展，尤其是学习理论的兴起，使心理学家开始尝试将心理学理论应用于教学领域。心理学家希望建立“科学的教育学”，期望心理学的研究成果能够改进教学方式和手段，为教学建立科学的范式。此时，教学设计作为连接心理学与教学实践的桥梁进入了孕育时期。这一时期对教学设计学科建立影响比较深远的两位心理学家分别是杜威（John Dewey）和桑代克（Edward Thorndike）。杜威试图建立一个中间学科，能够将心理学的研究成果应用于教学实践，改进教学效果。而桑代克则认为，通过动物实验建立的“联结主义”学习理论，可以直接应用到人类的学习活动中，改进教学。他还根据“联结主义”学习理论，创建了一些诸如任务分析、教学评价等方面的理论雏形，为教学设计的学科发展奠定了基础。 20世纪40～60年代，作为新行为主义的代表，斯金纳（B.F.Skinner）在1954年发表的一篇名为《学习科学与教学艺术》的论文中，提出了“小步子、循序渐进、序列化、学习者参与、强化、自定步骤”六个程序教学设计原则，奠定了行为主义教学设计的理论基础。20世纪60年代加涅（Robert Gagne）《学习的条件》一书的出版是这一时期教学设计发展中的一个重要事件。在该书中，加涅描述了学习结果的五大领域（或类型），即言语信息、智力技能、动作技能、态度和认知策略。每一种类型的学习发展需要不同的外部条件。为此，加涅对每一种类型的学习结果，详细描述了所需的学习条件。同时，加涅提出了九种教学事件（或教学活动），并描述了特定教学事件与特定学习结果类型之间的关系，讨论了运用特定教学事件的环境需求。时至今日，加涅对学习结果和教学事件的描述仍然是教学设计实践的重要基础。 20世纪70～80年代是教学设计发展的蓬勃期，教学设计正式成为一门独立学科。系统工程学和行为主义理论作为教学设计的两个基本根源，使教学设计具备了成为一门独立学科的基础。70～80年代的教学设计有如下特点。①运用系统方法整合了教学设计在此之前的所有理论与知识。正如罗斯（Ellen Rose）指出：“在20世纪70年代，教学设计研究的主要努力在于‘把在60年代产生的各种不同的、分立的教学设计研究成果整合起来’，从而创造了教学设计中的‘系统方法’”。②形成了相对稳定的教学设计模式。其结构包括以下几个基本构成部分：确定目标、评估学习者已有的知识和技能、确定教学内容、确定教学策略、开发教学、测验/评价与修正教学。③教学设计深受认知心理学发展的影响。教学设计及其所形成的系统方法，不断受到认知心理学研究的渗透，其中影响*大的是布鲁纳（J. Brunner）的发现学习理论和奥苏伯尔（David P.Ausubel）的有意义的学习理论。④教学设计的应用领域日益扩大。不论是教育机构还是商业界都广泛运用教学设计的原理和方法。 20世纪80年代以后，教学设计的发展进入了转型期，并持续至今。首先，基于计算机的教学引起越来越多的教学设计专家的兴趣，越来越多的计算机专家也投入教学设计的领域当中。其次，计算机被用做一些教学设计任务自动化的下具，而后许多教学设计人员将他们的注意力从计算机辅助教学转向基于计算机的教学。*后，建构主义的兴起对传统教学设计发出了挑战。与传统的教学设计相比，建构主义教学设计提出了全新的知识观、学习观、媒体观、人际关系/师生关系观，并提倡以学为中心的教学设计和学习环境设计。白20世纪90年代以来，以建构主义为理论假设的教学设计研究，创建了许多新的学习模式，如电子绩效支持系统、知识管理系统、以学习者为中心的学习环境、基于目标情境的教学、基于问题的学习、基于项目的学习、开放性学习环境、认知学徒、抛锚式教学等，并取得了良好的效果。 1.1.2 教学设计的概念 教学设计亦称教学系统设计，它把课程设置计划、课程大纲、单元教学计划、课程教学过程、媒体教学材料等看成不同层次的教学系统，并将其作为它的研究对象。①它是依据对学习需求的分析，提出解决问题的*佳方案，使教学效果达到优化的系统决策过程。②由顾明远主编的《教育大词典》也将教学设计定义为“研究教学系统、教学过程，制订教学计划的系统方法”③。另外，美国教育技术学家罗伯特 瑞泽（Robert Reiser）在其《教学设计与技术的历史（一）：教学媒体的历史》中提出：“教学设计与技术领域包括对学习和学习绩效问题的分析，以及为改进各种环境（尤其是教育机构和下作场所）的学习和绩效而设计、开发、实施、评价和管理各种教学和非教学的过程与资源”④。近年来，戴维 梅瑞尔（ David Merrill）等在《教学设计的复归》中界定的教学设计概念，引起了人们的普遍关注。文中指出：“教学是一门科学，而教学设计是建立在这一科学基础上的技术，因而教学设计也可以被认为是科学型的技术（science-based technology）”⑤。对教学设计概念的进一步理解可以从以下几个方面展开。 **，教学设计旨在创设一个有效的教学系统，通过教师精心备课、上课和评课等过程，完成教学任务，帮助学习者掌握教学目标。教学系统是一个人为的系统，也就是按照若干要素组织起来的为了实现一定目的的结构化联系。有效的教学系统并不是自然形成的，而是人工创设的。创设这个系统，是为了实现特定的教学目的。教学设计不仅可以运用在正规的学校教育中，也可以运用在各行各业的培训和继续教育中。 第二，教学设计可以在不同的层面上进行。**类是宏观教学设计。它往往从改造教育、社会与人的发展之间的关系人手，致力于推进面向新世纪、培养新人才的教学体制改革。第二类是中观教学设计。中观教学设计主要是从学科或若干单元层面上进行。从这个意义上说，中观教学设计实际上等同于“课程设计或课程开发”，也可被称为“学科教学设计”。第三类就是微观教学设计。微观教学设计主要是对某一门学科的单元、模块和课时，甚至还可以包括教学片段的设计。微观教学设计的面*广，应用*普遍，也是教学设计的*重要的用武之地。 第三，教学设计对学科教学产生了很大影响，主要体现在以下几个方面。①教学设计有助于教学工作的科学化、系统化。教师根据教学设计理论，可以系统而科学地将教学目标、教学内容、教学条件及学生条件等各种因素有机整合，使教学更有效果、效率，且更富吸引力。②教学设计有利于发展和完善教师业务素质结构。在教学设计过程中，一方面，它可以促使教师认真学习教学设计理论，提高自己的理论水平和优化知识结构；另一方面，它促使教师从具体的教学实践中不断总结经验，丰富教学设计的内涵。③教学设计有助于教师的知识共享。良好的教学设计，可以帮助教师更好地表达自己的教学理念，教师之间相互交流和合作也就会更加通畅。 根据上述分析，我们可以这样理解教学设计，即教学设计是运用系统化方法，将学习理论与教学理论的原理转换成对教学目标、教学内容、教学方法、教学策略和教学评价等环节的具体计划，创设教与学环境的系统“过程”或“程序”，目的是促进学习者的学习。这也是当前教学设计领域内一个得到广泛认同的理解。 1.2 教学设计的基本模式 教学设计理论与实践经历了数十年的研究与发展，至今出现了数十种有影响的教学设计专著，关于教学设计的模式已达数百种。教学设计模式层出不穷、繁杂多样、良莠不齐，适用的情境对象也大相径庭。下面，我们首先介绍几种具有代表性的教学设计模式。 1.2.1 教学设计的典型模式 肯普模式作为**代教学设计（ID1）的代表模式，是由肯普（J.E.Kemp）在1977年提出，后来又经过多次修改才逐步完善而成的。该模型的特点可用三句话概括：在教学设计过程中应强调四个基本要素，需着重解决三个主要问题，要适当安排十个教学环节，如图1-1所示。 图1-1 肯普模式 四个基本要素：①教学目标；②学习者特征；③教学资源；④教学评价。肯普认为，任何教学设计过程都离不开这四个基本要素，由它们即可构成整个教学设计模型的总体框架。 三个主要问题：①学习者必须学习到什么（确定教学目标）；②为达到预期的目标应如何进行教学，即根据教学目标的分析确定教学内容和教学资源，根据学习者特征分析确定教学起点，并在此基础上确定教学策略、教学方法；③检查和评定预期的教学效果，也就是进行教学评价。 十个教学环节：①确定学习需要和学习目的，为此应先了解教学条件（包括优先条件和限制条件）；②选择课题与任务；③分析学习者特征；④分析学科内容；⑤阐明教学目标；⑥实施教学活动；⑦利用教学资源；⑧提供辅助性服务；⑨进行教学评价；⑩预测学习者的准备情况。 这是典型的“以教为主”的教学设计模式。这种模式以行为主义学习理论为基础，教师在整个教学过程中是控制者和主导者，它可操作性强，也曾是教学设计工作者的法宝。但这种模式具有一定局限性，如学习者的主动性不能得到充分发挥、学习者的积极性和创造性受到限制等。 史密斯-雷根模式（Smith-Ragan Model）作为第二代教学设计（ID2）的代表，继承和发扬了**代教学设计模式的优势，影响了广大的教学设计工作者和教师。史密斯—雷根模式（图1-2）是在迪克-凯瑞模式（Dick-Carey Model）（后面会讲到）的基础上发展而来的。它把教学设计模式划分为三个阶段：分析、策略和评价。在**阶段，分析学习环境、学习者、学习任务，制定初步的测验题目；第二阶段，确定组织策略、传递策略、设计教学材料；第三阶段，进行形成性评价，对设想的教学过程予以修正。 图1-2 史密斯雷根模式 史密斯-雷根模式的主要特点是明确指出应设计以下三类教学策略。①教学组织策略。指有关教学内容应按何种方式组织、次序应如何排列以及具体教学活动应如何安排（即如何做出教学处方）的策略。②教学内容传递策略。为实现教学内容由教师向学生的有效传递，应仔细考虑教学媒体的选用和教学的交互方式。③教学资源管理策略。在上面两种策略已经确定的前提下，如何对教学资源进行计划与分配的策略。 1.2.2 教学设计的一般过程模式 关于教学设计过程，目前有许多不同类型的理论模式。但是，可以从各种理论模式中抽取出一些基本的组成要素：学习需要分析、学习内容分