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随着时代的发展，仅仅以教师经验为基础的教学设计，已不能适应现代新课程教育的要求与发展。新的教学设计要求以学习理论、传播理论等为基础，应用系统科学的方法来研究教学过程，综合考虑教学过程中的多种因素，使教学设计不仅仅局限于教学内容的设计，更要求教学设计者站在学习着的立场上提出问题、分析问题，使学习内容能够清晰地呈现给学习者，形成一个卓有成效的教学过程。通过有效教学设计，教学要成为吸引人的活动，其关键就是要考虑学习者的学习习惯与特点，运用适当的策略使教学更具吸引力，达到最佳效果。
一、课堂教学设计的概念
（一）课堂教学设计的概念
课堂教学设计就是在课堂教学工作开始之前，依据教学目的和要求，确定合适的教学内容，创建一种教学活动模式，并形成有序的流程，以指导教学工作的实施。
（二）课堂教学设计的意义
课堂教学设计可以使教学工作具有明确的指导性和自觉性，并且为教学工作提供行为的规范和具体的操作方案，是组织教学活动的依据。通过课堂教学设计可以避免盲目性，减少失误，提高教学效率，确保教学工作的质量，从而为有效地实现教学目标提供可靠的保证。
二、物理课堂设计的理论依据
（一）物理学科的教学特点
1.以观察实验为基础
观察和实验既是建立物理概念，认识物理规律的基础，又是学习物理学的基本方法。通过观察和实验可以给学生提供精心选择的简化和纯化的感性材料，使学生获得明确具体的认识。同时由于实验具有真实形象生动的特点，对学生有很强的吸引力，极易唤起他们的直觉兴趣。
2.紧密联系实际的实践性
在教学中注意联系生活生产中学生看到但不懂的实际问题，激发学生的学习兴趣与动机，同时也可以使他们养成善于运用知识解决生活和生产中实际问题的习惯。因而这一特点有利于创设教学情境，加大学生学习动力，促使学生关心社会实际生活，增强社会责任感。
3.广泛的理论基础和明确结构性
物理学不仅是自然科学的理论基础，而且是技术科学的理论基础，物理学有其自身的知识系统，存在简明的知识结构，掌握物理知识的基本结构，有利于学生知识能力和技术的迁移。
4.严密的逻辑性
物理教学，始终是强调观察和实验。但随着学生年龄和知识的增长，理论上的分析论证和逻辑推理数学计算也逐步加强。只要我们重视并努力发挥物理教学的这一特点，就可以使学生在学习物理的过程中得到科学方法的训练和科学素质的培养，并有利于提升学生的思维认知能力。
5.物理知识的明晰哲理性
物理知识和物理学的发展史具有深刻的哲理性，因此物理学具有丰富的教育性。教师在教学过程中适当穿插一些物理学发展的历史，就可以使学生更加自觉积极主动地去学习物理，潜移默化地培养学生的辩证唯物主义世界观。
6.物理知识的科学美
物理知识中饱含“美”的因素，如物理理论的简明美，物理公式的对称美，物理实验的奇异美。因此教学中正是要将物理学所蕴含的“美”充分显露出来，并变为物理教学美的过程，从而使物理教学具有艺术感召力。这一特点有利于感召激发和调动学生学习物理的积极性。
7.物理知识的抽象思维性
物理知识的抽象思维性特点给物理教学带来了许多困难。但从另一角度看又培养了学生的思维能力。如果克服了抽象思维上的困难，那么学生就能学会物理学的思维方式和方法。因而这一特点有利于发展学生的智力，培养学生的思维能力。
8.严格的数学量化性
通过把物理问题转变为数学问题和把数学问题转变为物理问题的训练，学生能够加强对物理问题的理解和记忆。因而这一特点有利于发展学生的发散性思维和培养学生的数学思维能力。
（二）高中学生物理学习的规律
1.高中学生物理学习的兴趣发展水平
高中学生学习物理的兴趣大致可以分为以下四种发展水平。
（1）对物理现象具有直觉的兴趣。他们只满足于感知客观事物，仅停留在兴趣低级水平，并未产生探索现象和机理的需要，这种兴趣是不稳定和不持久的。
（2）对物理活动具有操作的兴趣。这类学生不满足于仅仅观察自然现象，他们还希望通过自己的活动来对它施加影响。这种兴趣水平较前一类有所增强，开始成为学校物理的动因，但稳定性较差。
（3）对物理知识具有因果关系的兴趣。这类学生特别注意事物之间的因果关系和本质关系。随着学生知识的增长和年级的升高，形成这种认识兴趣的学生比例也逐步增加。高中学生对物理的兴趣，相当多的学生都是为因果认识兴趣所吸引。
（4）对物理知识具有概括性的认识兴趣。这类学生喜欢活跃的课堂形式，热衷于讨论归纳分析争辩等思维活动。这类学生具备较丰富的想象力和创造精神，达到了较高的智力水平，对物理有浓厚的稳定的学习兴趣。
2.高中学生物理思维的个体差异
物理思维的个体差异使各部分学生在物理学习中有不同的表现。根据高中学生物理思维上的特点和发展水平上的差异，在设计物理课堂教学时要特别注意以下四点。
（1）让学生暴露错误观念，并加以纠正。这样做才能使学生用批判的眼光看待自己原来的生活经验，用科学的思维逐步纳入物理学的思维轨道。
（2）注意对学生的理论思维给予一定的导向。高中学生已经开始由经验型逻辑思维向理论逻辑思维转化，课堂教学就应对这种转化起导向和促进作用。
（3）重视物理结论的得出过程。对于比较重要的知识，要讲清过程，对课堂提出的比较重要的问题，要在已有知识的范畴内讨论透彻。否则只重结论而轻过程，对提出的问题处理肤浅潦草，不但影响学生对知识的接受和理解，更影响学生思维能力的发展。
（4）高中学生物理学习的障碍及其策略。物理学习中的思维障碍最主要的是心理原因，来自两个方面：一方面来自学生原有的思维品质的缺陷，表现为思维的凝固性和片面性。另一方面来自物理环境和物理知识中的非本质因素和表面形式的影响，表现为思维的干扰性。
为克服学生的思维障碍，教学中要尽可能地让学生多接触真实具体的物理环境，认识它们的复杂性，提高从真实具体的物理情境中获得信息的辨识能力和筛选能力。同时还要强化新知识的应用，在应用中揭示新知识的本质特征，使学社对概念和规律的认识不断向纵深发展。加强逆向思维的训练，要尽量设计一些使学生能灵活运用所学知识的练习题，鼓励一题多解，一题多问，一题多思，一题多变，以培养学生既能灵活全面地接受信息，又能排除多余信息的干扰，锻炼学生加工信息的能力。
3.系统科学的方法论
系统科学方法的基本特点是强调系统设计时的整体性、综合性、辩证性和有序性。
（1）整体性。教学过程的设计要从整体着眼，部分入手，统筹考虑，以达到优化的目的。
（2）综合性。任何系统都是一个技术综合体，教学过程的设计也如此。要在充分分析教学各因素的基础上加以综合，使其产生更大的效应。
（3）辩证性。具体表现时不搞绝对化，坚持适量适度的原则。
（4）有序性。教学过程的发展从认知角度看就是知识结构有序化的过程。要想使学生的认知从原来的无序状态转化为有序状态，教学系统就要与外界发生信息和能量的交换。
因此只有在明确的教育理论指导下，教学设计的方案和措施才能符合教学规律，避免盲目性，增强自觉性，才能更好地凸显师生在教育学过程中的创造性。
一、课堂教学设计的概念
（一）课堂教学设计的概念
课堂教学设计就是在课堂教学工作开始之前，依据教学目的和要求，确定合适的教学内容，创建一种教学活动模式，并形成有序的流程，以指导教学工作的实施。
（二）课堂教学设计的意义
课堂教学设计可以使教学工作具有明确的指导性和自觉性，并且为教学工作提供行为的规范和具体的操作方案，是组织教学活动的依据。通过课堂教学设计可以避免盲目性，减少失误，提高教学效率，确保教学工作的质量，从而为有效地实现教学目标提供可靠的保证。
二、物理课堂设计的理论依据
（一）物理学科的教学特点
1.以观察实验为基础
观察和实验既是建立物理概念，认识物理规律的基础，又是学习物理学的基本方法。通过观察和实验可以给学生提供精心选择的简化和纯化的感性材料，使学生获得明确具体的认识。同时由于实验具有真实形象生动的特点，对学生有很强的吸引力，极易唤起他们的直觉兴趣。
2.紧密联系实际的实践性
在教学中注意联系生活生产中学生看到但不懂的实际问题，激发学生的学习兴趣与动机，同时也可以使他们养成善于运用知识解决生活和生产中实际问题的习惯。因而这一特点有利于创设教学情境，加大学生学习动力，促使学生关心社会实际生活，增强社会责任感。
3.广泛的理论基础和明确结构性
物理学不仅是自然科学的理论基础，而且是技术科学的理论基础，物理学有其自身的知识系统，存在简明的知识结构，掌握物理知识的基本结构，有利于学生知识能力和技术的迁移。
4.严密的逻辑性
物理教学，始终是强调观察和实验。但随着学生年龄和知识的增长，理论上的分析论证和逻辑推理数学计算也逐步加强。只要我们重视并努力发挥物理教学的这一特点，就可以使学生在学习物理的过程中得到科学方法的训练和科学素质的培养，并有利于提升学生的思维认知能力。
5.物理知识的明晰哲理性
物理知识和物理学的发展史具有深刻的哲理性，因此物理学具有丰富的教育性。教师在教学过程中适当穿插一些物理学发展的历史，就可以使学生更加自觉积极主动地去学习物理，潜移默化地培养学生的辩证唯物主义世界观。
6.物理知识的科学美
物理知识中饱含“美”的因素，如物理理论的简明美，物理公式的对称美，物理实验的奇异美。因此教学中正是要将物理学所蕴含的“美”充分显露出来，并变为物理教学美的过程，从而使物理教学具有艺术感召力。这一特点有利于感召激发和调动学生学习物理的积极性。
7.物理知识的抽象思维性
物理知识的抽象思维性特点给物理教学带来了许多困难。但从另一角度看又培养了学生的思维能力。如果克服了抽象思维上的困难，那么学生就能学会物理学的思维方式和方法。因而这一特点有利于发展学生的智力，培养学生的思维能力。
8.严格的数学量化性
通过把物理问题转变为数学问题和把数学问题转变为物理问题的训练，学生能够加强对物理问题的理解和记忆。因而这一特点有利于发展学生的发散性思维和培养学生的数学思维能力。
（二）高中学生物理学习的规律
1.高中学生物理学习的兴趣发展水平
高中学生学习物理的兴趣大致可以分为以下四种发展水平。
（1）对物理现象具有直觉的兴趣。他们只满足于感知客观事物，仅停留在兴趣低级水平，并未产生探索现象和机理的需要，这种兴趣是不稳定和不持久的。
（2）对物理活动具有操作的兴趣。这类学生不满足于仅仅观察自然现象，他们还希望通过自己的活动来对它施加影响。这种兴趣水平较前一类有所增强，开始成为学校物理的动因，但稳定性较差。
（3）对物理知识具有因果关系的兴趣。这类学生特别注意事物之间的因果关系和本质关系。随着学生知识的增长和年级的升高，形成这种认识兴趣的学生比例也逐步增加。高中学生对物理的兴趣，相当多的学生都是为因果认识兴趣所吸引。
（4）对物理知识具有概括性的认识兴趣。这类学生喜欢活跃的课堂形式，热衷于讨论归纳分析争辩等思维活动。这类学生具备较丰富的想象力和创造精神，达到了较高的智力水平，对物理有浓厚的稳定的学习兴趣。
2.高中学生物理思维的个体差异
物理思维的个体差异使各部分学生在物理学习中有不同的表现。根据高中学生物理思维上的特点和发展水平上的差异，在设计物理课堂教学时要特别注意以下四点。
（1）让学生暴露错误观念，并加以纠正。这样做才能使学生用批判的眼光看待自己原来的生活经验，用科学的思维逐步纳入物理学的思维轨道。
（2）注意对学生的理论思维给予一定的导向。高中学生已经开始由经验型逻辑思维向理论逻辑思维转化，课堂教学就应对这种转化起导向和促进作用。
（3）重视物理结论的得出过程。对于比较重要的知识，要讲清过程，对课堂提出的比较重要的问题，要在已有知识的范畴内讨论透彻。否则只重结论而轻过程，对提出的问题处理肤浅潦草，不但影响学生对知识的接受和理解，更影响学生思维能力的发展。
（4）高中学生物理学习的障碍及其策略。物理学习中的思维障碍最主要的是心理原因，来自两个方面：一方面来自学生原有的思维品质的缺陷，表现为思维的凝固性和片面性。另一方面来自物理环境和物理知识中的非本质因素和表面形式的影响，表现为思维的干扰性。
为克服学生的思维障碍，教学中要尽可能地让学生多接触真实具体的物理环境，认识它们的复杂性，提高从真实具体的物理情境中获得信息的辨识能力和筛选能力。同时还要强化新知识的应用，在应用中揭示新知识的本质特征，使学社对概念和规律的认识不断向纵深发展。加强逆向思维的训练，要尽量设计一些使学生能灵活运用所学知识的练习题，鼓励一题多解，一题多问，一题多思，一题多变，以培养学生既能灵活全面地接受信息，又能排除多余信息的干扰，锻炼学生加工信息的能力。
3.系统科学的方法论
系统科学方法的基本特点是强调系统设计时的整体性、综合性、辩证性和有序性。
（1）整体性。教学过程的设计要从整体着眼，部分入手，统筹考虑，以达到优化的目的。
（2）综合性。任何系统都是一个技术综合体，教学过程的设计也如此。要在充分分析教学各因素的基础上加以综合，使其产生更大的效应。
（3）辩证性。具体表现时不搞绝对化，坚持适量适度的原则。
（4）有序性。教学过程的发展从认知角度看就是知识结构有序化的过程。要想使学生的认知从原来的无序状态转化为有序状态，教学系统就要与外界发生信息和能量的交换。
因此只有在明确的教育理论指导下，教学设计的方案和措施才能符合教学规律，避免盲目性，增强自觉性，才能更好地凸显师生在教育学过程中的创造性。