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一、物理教学设计概述
一定意义上说，教学是为了促进学生学习而对学习过程和学习资源所作的安排。美国学者加涅（Robent.Gagne）在他的《教学设计原理》（1998）中把教学设计界定为：教学设计是一个系统化规划教学系统的过程，教学系统本身是对资源和程序做出有利于学习的安排。而学者赖格卢特（Reigeluth）认为，最优的教学方法能使学生的知识和技能发生预期的变化。
开展基于物理课程标准的物理学科教学设计，就其本质而言，则是运用系统方法，基于义务教育物理课程标准，对各种物理课程资源进行有机整合、对教学过程中相互联系的各个部分做出整体安排的一种构想，即为达到教学目标，而对教什么、怎样教以及达到什么结果所进行的策划。它是一个分析学习需求，确定教学目标，设计解决方法，就解决方法进行实施、反馈、调整方案，再行实施直至达到预期教学目标的过程。开展物理教学设计及实施活动，旨在提高教师进行物理教学设计的能力。因此，对教学过程的结构、功能及相互关系进行系统的分析，可以为教学过程的最优化设计提供理论依据。这不但可以直接影响教学目标的达成，影响教学效率和质量的提高，还可促进教学研究和教学改革的深化，可以从根本上改善和提高教师的专业素质和教学技能。
二、物理课程教学设计的主要内容
一个完整的物理教学设计主要包括三个方面：
第一，“学什么”和“教什么”的设计。这是物理教学设计的基本内容，其任务是通过分析学生的需求，教学的需求，课程标准的要求来合理地确定教学目标。需要解决三个问题：①分析学生的学习情况，掌握学生的认知程度，确立学生学习的起点；②依据课程标准和学生的具体状况，分阶段确定阶段性教学目标；③基于学生的认知规律和阶段目标的确立，合理组织教学内容。这些设计的关键是为了发现可能存在的问题以及确定解决问题要达成的效果，而不是解决问题的具体策略措施。
第二，“怎么学”和“怎么教”的设计。这是物理教学设计的关键，是完成教学目标，达成教学效果的核心。首先要注重教学策略的研究和选择，然后合理组织教学内容，包括教学内容章节顺序的调整，再合理选择教学组织形式和教学方法，优化组合运用各种教学媒体。教是为了不教，所以要突出体现学生学习技能和学习方法的培养，使教学目标达成率最大化。
第三，“学得怎样”和“教得怎样”的评估设计。任何一个项目的开发，最后都归结到成果如何，在物理教学设计中，最后一个问题就是“学生学得怎么样”。教学评价是物理教学设计中一个重要的、不可或缺的部分。通过客观、科学的实时监控和阶段性的测评，可以使物理教学设计工作得到不断反馈、矫正，因而更趋完善。从评估反馈中获取一些详实的信息，对整个教学活动目标达成情况进行评估反馈。
三、物理课程教学设计具体环节的操作要求
1.剖析学习者的特征
教学活动中的主体是学生，如果忽视对主体的分析，会使整个教学活动缺乏针对性，就像一个缺少了灵魂的载体，最后造成整个教学设计活动的“无的放矢”，导致教学效果低下。因此，对教学对象的主体——学生进行剖析，是物理教学设计过程中的一项重要前期工作。分析的要点包括：
（1）学生的基础知识与基本技能。为教师分析预见学生在整个教学活动中有可能遇到的困难或出现的问题提供依据，从而选取合适的教学方法与策略。
（2）学生认知特点及认知发展水平。包括对学习兴趣、情感等心理因素的分析和学习能力、智力发展水平的估计，为制定恰当的教学目标提供依据。
（3）学生生活的环境背景。分析学生的学习、生活经历，家庭及社会团体等因素对学生的学习动机和意志力的影响，在学生心中是否对教学形成可能产生的正面或负面效应。
2.拆解建构课程教学内容
基于物理课程标准的总目标和内容标准，精心拆解并重新建构适当的教学内容。具体的物理教学内容的分析包括三个方面：
（1）分层次选取教学内容，满足多层次的需求。内容的广度、深度，既要符合学生的现有水平，又要符合学生的发展需要，通过对学生最近发展区的掌握，进行基本知识的教学和基本能力的培养，使其在原有的认知结构的基础上，建立一个更加丰满的新的认知结构。
（2）理清教学内容中知识和技能的相互关系，思考知识内容中包含的智力因素，以利于知识技能的掌握和智力的开发。
（3）抓住物理教学内容特点，重视知识技能在整个教学内容中的地位和作用。
3.落实基于物理课程标准的教学目标分解与制定
物理教学目标是对学生通过教学以后能做什么的一种明确、具体的表达。物理教学目标主要描述的是学生通过教学，预期产生的思想、情意和行为的变化，而不是教师的教学计划。
教育目标分类学是编制物理教学目标的理论武器。在编制学科单元或课时物理教学目标时，要依据物理课程标准，特别注意目标的整体性（即包括教育、教养和发展三方面的目标），可操作性和适切性等特征。
物理教学目标的编写，要基于物理课程标准，进行课程目标的分解，具体包括：对象和行为的表述；标准和约束条件的表述；目标要逐级分解到单元和课时，具有阶段性和可操作性；逐级分解的层次目标应尽量接近学生的“最近发展区”，促进认知飞跃。在编写时，还要注意物理教学要求、教学过程和学习结果的区别。
通过对物理教学对象、教学内容的分析和教学目标的制定，要解决以下四个问题。
（1）教学的起点要求是什么？（起点）
（2）教学的最终要求是什么？（终点）
（3）由起点到终点的差距是什么？（目标差）
（4）要使学生由起点到终点，需要教什么？（内容）
这几个问题解决了，就意味着“教什么”和“学什么”的设计已初步完成。
以下以某教师针对《物理课程标准》“物质”主题中有关“物质的形态与变化”中一条内容标准“经历物态变化的实验探究过程，知道物质的沸点，了解物态变化过程中的吸热和放热现象。用物态变化的知识说明自然界和生活中的有关现象。运用物态变化的知识，说明水沸腾等现象。”编制的物理教学目标，进行分析点评。 基于《物理课程标准》分解后的学习目标：
（1）知道物质的液态和气态之间可以相互转化。了解汽化和液化，能用液化、汽化知识说明生活中有关液化、汽化的现象。
（2）能通过实验探究，观察水沸腾的现象与过程，了解沸腾，知道沸腾与蒸发是汽化的两种方式，并了解两种汽化方式的异同点。
（3）能通过实验探究，用图像描述水沸腾时温度的变化特点，知道沸腾图像的物理含义，了解沸点，认知不同液体的沸点一般不同。
4.教学策略的选择与匹配
从宏观上来说，物理教学策略的设计，首先是设计者为达到物理教学目标，对教育价值观，各种教育、教学流派所提出的理论、原理、方法和模式的选择。这包含三个方面的具体操作：①组织教学内容，划分教学单元、确定教学课时，安排教学顺序；②选择教学的组织形式和方法；③选择优化运用各种教学媒体。
物理教学策略可以根据不同的出发点而作不同的分类。例如，可以按要达成的不同的物理教学目标（认知方面的、动作技能方面的、情意方面的等）来分类，也可以按达成目标所采用的方法来分类，还可以按物理教学结构分类。
任何教学目标都不可能成为解决所有问题的万能钥匙。当然，我们可以从微观角度，选择传统的“接受式”、美国学者布鲁纳的“发现法”教学策略、斯金纳的“程序法”教学策略、布卢姆的“掌握学习”策略，以解决某种局部教学活动提出的问题。例如，物理课堂教学设计中设问的策略、情境创设的策略、加强知识建构的策略、加强及时反馈以及后期矫正的策略、加强培养物理后续学习技能的策略等等。
5.细化教学单元、课时切割与划分，精致组织教学内容，落实教学流程的深度优化
物理教学活动是有计划分段进行的，在设计“如何教学”时，首先需要把物理教学内容划分成一定数量的可教、可学的单位，这些单位通常称作物理教学单元和课时。组织物理教学内容，在物理教学设计中要注意以下几点：①根据物理教学目标选择教学内容；②物理教学内容的范围以及深度、广度应恰当；③物理教学内容的重点要突出；④把握好物理教学内容的难点，解决难点的有效途径；⑤物理教学内容的组织、排序、呈现的方式要恰当，要有科学性；⑥练习的匹配与数量，包括练习的质和量，练习的形式与方法，练习的时间等等都要进行精心的设计。
6.科学选择教学的组织形式和方法
由于不同的物理教学组织形式对教学活动能产生不同的影响。其中集体授课（以班集体为主要形式），小组教学（包括讨论、个案研究、角色扮演、模拟等不同形式），个别化教学（包括程序化自学课本、录音自学练习册、计算机自学课件、多媒体学习包和各种个别教学系统等个别化学习技术和方法），是物理教学设计时可供选择的典型的教学组织形式。选择教学方法的依据有：
（1）物理教学的目的和任务；
（2）教材的特点；
（3）学生的实际情况；
（4）教师本身的素质和条件；
（5）物理教学场地和设备的实际情况；
（6）各种物理教学方法的功能、适用领域；
（7）达到物理教学目标所需的时间、效率、设备和环境的要求。
7.优化组合并运用教学媒体
物理教学需要教学信息的传输，还需要传播教学信息的载体。因此，要使教学产生最佳效果，必须要对物理教学媒体进行恰当的选择并进行组合优化。物理教学媒体，通常可以分为两类，第一类是传统性教学媒体，如教材、教具（如挂图、模型、标本等）、学具、黑板、实验等；另一类是现代化教学媒体，包括投影、录音、微视频、计算机及CAI课件等。狭义的教学媒体专指录音、投影、电影、微视频、电脑等现代电教工具，以及书本、语言、黑板、图片等传统教学工具。广义的 物理教学媒体 还包括参观、实验、讲座等。物理教学中，精心选择和组织教学媒体，让学生在最佳的学习条件下进行学习活动，是实现物理教学目标的重要措施。
（1）选择教学媒体的一般流程
物理教师要准确、高效地选择教学媒体为教学服务，建议采取一个系统的行之有效的方法来选择和确定媒体。选择和确定媒体的基本流程是：
①剖析教学目标，确认教学目标的类型；
②列举达成教学目标所需的相关教学活动，确保既定目标能在规定的教学时间内完成；
③根据对学生的年龄、兴趣等基本特征的分析，选择一些合适的方式来刺激教学；
④从自己所列的几个备选媒体中，从理论和经验出发，结合学校的硬件条件，选择一个有利于教学活动开展，又能很好地达成教学目标的媒体。
（2）物理教学媒体选择的基本原则
教学媒体的选择，一般基于达成物理教学目标并彰显其所具有的潜在能力进行，在教学活动中力求最大限度地发挥其功能。包括：
①根据教学目标选择与之适应的最佳媒体；
②根据教学情境，选择与之适应的教学媒体；
③根据物理教学环境选择媒体以不同的方式呈现刺激；
④根据使用媒体的种类，彰显教学媒体选择的多样性特点；
⑤根据教师对媒体功能和特点的熟悉程度，针对性进行使用和操作训练；
⑥根据教学实效优化组合媒体，组合要相辅相成，要直观易懂、化难为易。
8.科学设计形成性评价和总结性评价的内容
物理教学设计过程中的学科评价，是以学习目标的形成性评价为主。通过及时的评价和矫正，有利于教师自我调整，并明确下一步教什么、怎样教；以利于学生明确下一步学什么、怎样学。从而使教师、学生一起达成既定的目标。
学习目标的达标程度，依靠总结性评价进行监控反馈，也应是评价的主要方面。总结性评价一般针对一个教学单元或者一个阶段的学习给予成绩或等级，以资激励。
总之，我们不仅要注重物理教学评价的设计，更加要注重评价信息的收集与分析，从而采取有效的措施进行调整，修改原来的物理教学设计或对学习未达到预期目标的学生给予后续帮助。
（责任编辑 易志毅）
一定意义上说，教学是为了促进学生学习而对学习过程和学习资源所作的安排。美国学者加涅（Robent.Gagne）在他的《教学设计原理》（1998）中把教学设计界定为：教学设计是一个系统化规划教学系统的过程，教学系统本身是对资源和程序做出有利于学习的安排。而学者赖格卢特（Reigeluth）认为，最优的教学方法能使学生的知识和技能发生预期的变化。
开展基于物理课程标准的物理学科教学设计，就其本质而言，则是运用系统方法，基于义务教育物理课程标准，对各种物理课程资源进行有机整合、对教学过程中相互联系的各个部分做出整体安排的一种构想，即为达到教学目标，而对教什么、怎样教以及达到什么结果所进行的策划。它是一个分析学习需求，确定教学目标，设计解决方法，就解决方法进行实施、反馈、调整方案，再行实施直至达到预期教学目标的过程。开展物理教学设计及实施活动，旨在提高教师进行物理教学设计的能力。因此，对教学过程的结构、功能及相互关系进行系统的分析，可以为教学过程的最优化设计提供理论依据。这不但可以直接影响教学目标的达成，影响教学效率和质量的提高，还可促进教学研究和教学改革的深化，可以从根本上改善和提高教师的专业素质和教学技能。
二、物理课程教学设计的主要内容
一个完整的物理教学设计主要包括三个方面：
第一，“学什么”和“教什么”的设计。这是物理教学设计的基本内容，其任务是通过分析学生的需求，教学的需求，课程标准的要求来合理地确定教学目标。需要解决三个问题：①分析学生的学习情况，掌握学生的认知程度，确立学生学习的起点；②依据课程标准和学生的具体状况，分阶段确定阶段性教学目标；③基于学生的认知规律和阶段目标的确立，合理组织教学内容。这些设计的关键是为了发现可能存在的问题以及确定解决问题要达成的效果，而不是解决问题的具体策略措施。
第二，“怎么学”和“怎么教”的设计。这是物理教学设计的关键，是完成教学目标，达成教学效果的核心。首先要注重教学策略的研究和选择，然后合理组织教学内容，包括教学内容章节顺序的调整，再合理选择教学组织形式和教学方法，优化组合运用各种教学媒体。教是为了不教，所以要突出体现学生学习技能和学习方法的培养，使教学目标达成率最大化。
第三，“学得怎样”和“教得怎样”的评估设计。任何一个项目的开发，最后都归结到成果如何，在物理教学设计中，最后一个问题就是“学生学得怎么样”。教学评价是物理教学设计中一个重要的、不可或缺的部分。通过客观、科学的实时监控和阶段性的测评，可以使物理教学设计工作得到不断反馈、矫正，因而更趋完善。从评估反馈中获取一些详实的信息，对整个教学活动目标达成情况进行评估反馈。
三、物理课程教学设计具体环节的操作要求
1.剖析学习者的特征
教学活动中的主体是学生，如果忽视对主体的分析，会使整个教学活动缺乏针对性，就像一个缺少了灵魂的载体，最后造成整个教学设计活动的“无的放矢”，导致教学效果低下。因此，对教学对象的主体——学生进行剖析，是物理教学设计过程中的一项重要前期工作。分析的要点包括：
（1）学生的基础知识与基本技能。为教师分析预见学生在整个教学活动中有可能遇到的困难或出现的问题提供依据，从而选取合适的教学方法与策略。
（2）学生认知特点及认知发展水平。包括对学习兴趣、情感等心理因素的分析和学习能力、智力发展水平的估计，为制定恰当的教学目标提供依据。
（3）学生生活的环境背景。分析学生的学习、生活经历，家庭及社会团体等因素对学生的学习动机和意志力的影响，在学生心中是否对教学形成可能产生的正面或负面效应。
2.拆解建构课程教学内容
基于物理课程标准的总目标和内容标准，精心拆解并重新建构适当的教学内容。具体的物理教学内容的分析包括三个方面：
（1）分层次选取教学内容，满足多层次的需求。内容的广度、深度，既要符合学生的现有水平，又要符合学生的发展需要，通过对学生最近发展区的掌握，进行基本知识的教学和基本能力的培养，使其在原有的认知结构的基础上，建立一个更加丰满的新的认知结构。
（2）理清教学内容中知识和技能的相互关系，思考知识内容中包含的智力因素，以利于知识技能的掌握和智力的开发。
（3）抓住物理教学内容特点，重视知识技能在整个教学内容中的地位和作用。
3.落实基于物理课程标准的教学目标分解与制定
物理教学目标是对学生通过教学以后能做什么的一种明确、具体的表达。物理教学目标主要描述的是学生通过教学，预期产生的思想、情意和行为的变化，而不是教师的教学计划。
教育目标分类学是编制物理教学目标的理论武器。在编制学科单元或课时物理教学目标时，要依据物理课程标准，特别注意目标的整体性（即包括教育、教养和发展三方面的目标），可操作性和适切性等特征。
物理教学目标的编写，要基于物理课程标准，进行课程目标的分解，具体包括：对象和行为的表述；标准和约束条件的表述；目标要逐级分解到单元和课时，具有阶段性和可操作性；逐级分解的层次目标应尽量接近学生的“最近发展区”，促进认知飞跃。在编写时，还要注意物理教学要求、教学过程和学习结果的区别。
通过对物理教学对象、教学内容的分析和教学目标的制定，要解决以下四个问题。
（1）教学的起点要求是什么？（起点）
（2）教学的最终要求是什么？（终点）
（3）由起点到终点的差距是什么？（目标差）
（4）要使学生由起点到终点，需要教什么？（内容）
这几个问题解决了，就意味着“教什么”和“学什么”的设计已初步完成。
以下以某教师针对《物理课程标准》“物质”主题中有关“物质的形态与变化”中一条内容标准“经历物态变化的实验探究过程，知道物质的沸点，了解物态变化过程中的吸热和放热现象。用物态变化的知识说明自然界和生活中的有关现象。运用物态变化的知识，说明水沸腾等现象。”编制的物理教学目标，进行分析点评。 基于《物理课程标准》分解后的学习目标：
（1）知道物质的液态和气态之间可以相互转化。了解汽化和液化，能用液化、汽化知识说明生活中有关液化、汽化的现象。
（2）能通过实验探究，观察水沸腾的现象与过程，了解沸腾，知道沸腾与蒸发是汽化的两种方式，并了解两种汽化方式的异同点。
（3）能通过实验探究，用图像描述水沸腾时温度的变化特点，知道沸腾图像的物理含义，了解沸点，认知不同液体的沸点一般不同。
4.教学策略的选择与匹配
从宏观上来说，物理教学策略的设计，首先是设计者为达到物理教学目标，对教育价值观，各种教育、教学流派所提出的理论、原理、方法和模式的选择。这包含三个方面的具体操作：①组织教学内容，划分教学单元、确定教学课时，安排教学顺序；②选择教学的组织形式和方法；③选择优化运用各种教学媒体。
物理教学策略可以根据不同的出发点而作不同的分类。例如，可以按要达成的不同的物理教学目标（认知方面的、动作技能方面的、情意方面的等）来分类，也可以按达成目标所采用的方法来分类，还可以按物理教学结构分类。
任何教学目标都不可能成为解决所有问题的万能钥匙。当然，我们可以从微观角度，选择传统的“接受式”、美国学者布鲁纳的“发现法”教学策略、斯金纳的“程序法”教学策略、布卢姆的“掌握学习”策略，以解决某种局部教学活动提出的问题。例如，物理课堂教学设计中设问的策略、情境创设的策略、加强知识建构的策略、加强及时反馈以及后期矫正的策略、加强培养物理后续学习技能的策略等等。
5.细化教学单元、课时切割与划分，精致组织教学内容，落实教学流程的深度优化
物理教学活动是有计划分段进行的，在设计“如何教学”时，首先需要把物理教学内容划分成一定数量的可教、可学的单位，这些单位通常称作物理教学单元和课时。组织物理教学内容，在物理教学设计中要注意以下几点：①根据物理教学目标选择教学内容；②物理教学内容的范围以及深度、广度应恰当；③物理教学内容的重点要突出；④把握好物理教学内容的难点，解决难点的有效途径；⑤物理教学内容的组织、排序、呈现的方式要恰当，要有科学性；⑥练习的匹配与数量，包括练习的质和量，练习的形式与方法，练习的时间等等都要进行精心的设计。
6.科学选择教学的组织形式和方法
由于不同的物理教学组织形式对教学活动能产生不同的影响。其中集体授课（以班集体为主要形式），小组教学（包括讨论、个案研究、角色扮演、模拟等不同形式），个别化教学（包括程序化自学课本、录音自学练习册、计算机自学课件、多媒体学习包和各种个别教学系统等个别化学习技术和方法），是物理教学设计时可供选择的典型的教学组织形式。选择教学方法的依据有：
（1）物理教学的目的和任务；
（2）教材的特点；
（3）学生的实际情况；
（4）教师本身的素质和条件；
（5）物理教学场地和设备的实际情况；
（6）各种物理教学方法的功能、适用领域；
（7）达到物理教学目标所需的时间、效率、设备和环境的要求。
7.优化组合并运用教学媒体
物理教学需要教学信息的传输，还需要传播教学信息的载体。因此，要使教学产生最佳效果，必须要对物理教学媒体进行恰当的选择并进行组合优化。物理教学媒体，通常可以分为两类，第一类是传统性教学媒体，如教材、教具（如挂图、模型、标本等）、学具、黑板、实验等；另一类是现代化教学媒体，包括投影、录音、微视频、计算机及CAI课件等。狭义的教学媒体专指录音、投影、电影、微视频、电脑等现代电教工具，以及书本、语言、黑板、图片等传统教学工具。广义的 物理教学媒体 还包括参观、实验、讲座等。物理教学中，精心选择和组织教学媒体，让学生在最佳的学习条件下进行学习活动，是实现物理教学目标的重要措施。
（1）选择教学媒体的一般流程
物理教师要准确、高效地选择教学媒体为教学服务，建议采取一个系统的行之有效的方法来选择和确定媒体。选择和确定媒体的基本流程是：
①剖析教学目标，确认教学目标的类型；
②列举达成教学目标所需的相关教学活动，确保既定目标能在规定的教学时间内完成；
③根据对学生的年龄、兴趣等基本特征的分析，选择一些合适的方式来刺激教学；
④从自己所列的几个备选媒体中，从理论和经验出发，结合学校的硬件条件，选择一个有利于教学活动开展，又能很好地达成教学目标的媒体。
（2）物理教学媒体选择的基本原则
教学媒体的选择，一般基于达成物理教学目标并彰显其所具有的潜在能力进行，在教学活动中力求最大限度地发挥其功能。包括：
①根据教学目标选择与之适应的最佳媒体；
②根据教学情境，选择与之适应的教学媒体；
③根据物理教学环境选择媒体以不同的方式呈现刺激；
④根据使用媒体的种类，彰显教学媒体选择的多样性特点；
⑤根据教师对媒体功能和特点的熟悉程度，针对性进行使用和操作训练；
⑥根据教学实效优化组合媒体，组合要相辅相成，要直观易懂、化难为易。
8.科学设计形成性评价和总结性评价的内容
物理教学设计过程中的学科评价，是以学习目标的形成性评价为主。通过及时的评价和矫正，有利于教师自我调整，并明确下一步教什么、怎样教；以利于学生明确下一步学什么、怎样学。从而使教师、学生一起达成既定的目标。
学习目标的达标程度，依靠总结性评价进行监控反馈，也应是评价的主要方面。总结性评价一般针对一个教学单元或者一个阶段的学习给予成绩或等级，以资激励。
总之，我们不仅要注重物理教学评价的设计，更加要注重评价信息的收集与分析，从而采取有效的措施进行调整，修改原来的物理教学设计或对学习未达到预期目标的学生给予后续帮助。
（责任编辑 易志毅）