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本章重点讨论问题
- 为什么促进学生认知整合发展是中学物理教学的重要目标？其主要过程是什么？
- 促进学生认知整合发展的基本方式和策略有哪些？
- 如何开展以促进学生认知整合发展为目标的教学设计？
本章学习目标
- 理解促进学生认知整合发展的意义和主要过程。
- 掌握促进学生认知整合发展的两种基本方式，并能在教学设计中灵活运用。
- 能用多种教学策略促进学生认知整合。
- 明确复习课教学设计的主要思路，并能够结合具体内容完成一个完整的教学设计。
4.1 认知整合发展概述
科学教育不应该传授给孩子支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而是应当慎重选择一些重要的科学观念，用恰当、生动的方法，帮助孩子们建立一个完整的对世界的理。——周光召
【案例】磁感应强度的引入
- 类比电场强度定义方法
一、认知整合发展的内涵
认知整合发展包括哪些方面？
- 物理知识体系的建构与发展
- 获得知识过程中认知方式的建构与发展
- 两者是紧密联系、不可分离的
物理知识具有
- 关联性
- 层级性
- 系统性
中学物理是以为数不多的核心（重要）概念和规律为主干构成的完整体系，物理核心（重要）概念、规律及其相互联系构成了物理学科的知识体系。物理概念和规律是构成物理知识体系的基本元素。 中学物理教学中的认知方式主要指概念规律的得出、理解和应用过程中采用的科学思维方式和方法。 教师在教给学生知识的同时，更应该关注学生认知方式的发展，认知方式是学生发展的基础和核心。
二、认知整合发展的意义
- 学生觉得物理难学的一个主要原因就是学生的物理知识是零散的，未建立起联系。
- 认知整合将有助于学生有序整合知识，加深理解，促进应用和迁移。
三、认知整合发展的主要过程
- 点 → 线 → 面 → 体
- 点：具体概念或规律（例如力、速度、加速度）
- 线：多个点的纵向联系
- 面：多个点的纵横联系
- 体：多个面的整合
【案例】电场强度的定义式和决定式；电场课堂小结
- 认知整合发展的主要方式
- 平时复习：实现点与线的联系
- 阶段复习和总复习：实现面、体的形成
4.2 认知整合发展的基本方式和策略
【案例】初中电学总结
- 秦老师的问题串
- 同学们的所能回想到的都是物理量的概念，先引导同学这些物理量是用来描述用电器的，进而引出最基础的概念——电路
| 要点 | 问题 |
|---|---|
| 电路的构成 | 应该意识到还有一个让用电器工作的一个环境，我们把这样的环境是不是叫电路？ |
| 描述用电器工作状态的物理量 | 大家去体会一下我们学电学是先学什么啊？工作环境——电路。然后才学习对电路中的不同的元件进行工作状态描述。 |
| 电路的连接方式及其物理量的规律 | 我们电路里边一旦不是一个用电器呢？不是一个电源呢？这是不是就有电路的结构与方式啦？ |
| 材料的导电性 | 我们下边一部分是不是该学到导体的电阻了？导体的电阻部分有哪些名词？选哪些名词？是不是导体？还学什么了？这又是我们电学的又一组概念。这组概念是用来描述什么？ |
| 电路的三种工作状态 | 我把大家下边画滑线变阻器的装置图都复制出来，有这么画的，还有这么画的。 |
| 总结 | 下面我想说的是我们每学完一块内容以后，我们总是要总结的，总结有很多很多的办法是吧，有很多很多的线索，但是有一个线索是人人都必须要学会的，也是最简洁的什么线索？ |
一、认知整合发展的基本方式
1、按照物理知识的内在联系建构整合
“力和运动”核心知识体系概念发展图
2、围绕核心（重要）概念的发展建构整合
- 如课程标准中对一级主题、二级主题的划分
能量概念的发展
二、促进认知整合发展的主要策略
- 分类、对比、类比
- 图示策略（概念图）、表格
4.3 建构物理知识体系的教学设计——以“静电学”教学为例
教学内容分析
- 静电场一章是研究相对某参考系静止的电荷及其所激发的静电场的特性及规律，其在电磁学中占有重要地位。
重要性
- 静电场是电磁学的基础，同时也是光学等其他物理学知识的基础。
- 场的概念的建立，带电体之间的相互作用是通过电场来实现的。
- 在认识论和方法论上，对静电场特性的认识过程和对其遵从规律的研究方法在整个电磁学中有重要意义。
历史发展
- 静电学的发展经历了很长时间，从公元前 600 年人们发现琥珀吸引轻小物体开始，到 17 世纪开始系统研究，18 世纪中叶库仑定律的建立，静电学才从定性研究转向定量研究。
- “场”的概念直到 19 世纪才由法拉第提出。
教学内容
- 物质性维度：电场作为一种特殊物质，不同于实物物质，但从物质这一核心概念看，它具有特殊性。
- 描述维度：电场的特性从力和能量两个角度进行阐释。
- 力的角度：引入了静电力、电场强度、电场线等概念。
- 能量角度：引入了电势能、电势、电势差、等势面等概念。
- 通过“功和能的关系”建立电场强度和电势能、电势的概念联系。
- 电场强度和电势是静电场主题的重要概念，二者既有区别又有紧密联系，是理解静电场其他基本概念的基础。
- 电场的应用
- 第三个维度主要介绍了电场的应用，体现了静电学对社会、生活以及技术发展的作用。
- 教科书设置了静电现象的应用、电容器的电容、带电粒子在电场中的运动等内容。
教学内容分析要点
- 从系统的角度分析该知识体系所包含的重要概念、规律间的纵横联系，特别是和大概念的联系。
- 研究问题的思想、方法和建构物理知识体系的方法。
- 该知识体系在生活、社会、科技和环境中的综合应用。
学情分析
- 在学习本章之前，学生在初中几乎没有接触到电场和描述电场的这些重要概念。
- 学生存在的主要错误前概念主要有：电荷是一种物质，电荷是带电体的一种属性，电荷之间的作用是直接发生的，等等。
学生在高中学完本章后，仍存在很多错误概念。
- 由于电场概念抽象且错综复杂，其中有标量也有矢量，各个物理量间又通过力或者功能关系联系在一起，使得学生容易混淆概念或建立错误联系，例如将电场与电场强度混淆，电场与电场力、电场线概念混淆，电场线与轨迹线混淆，电荷、电场强度与电势建立错误联系等。总体而言，学生在学完本章后，仅建立了零碎的一些概念，并未建立良好的静电学概念体系。
- 学生通过力学的学习已具备一定的抽象思维和空间思维能力，但对于场这种抽象物质的认识仍在思维上存在困难。
学生的认知发展所处的阶段，主要包括： - 已学过的概念或规律处于何种认知水平，有哪些存在错误或缺陷，学生的概念、规律间的联系如何。 - 学生已获得的认知方式、习惯的建构物理知识体系的方式有哪些.
教学目标
- 知识与技能：
- 梳理基础知识，构建本章知识网络，理解本章知识概念之间的区别和联系，并建立核心概念和重要概念间的联系；
- 通过对典型问题的分析与讨论，加深对电场中点电荷、电场强度、电势能、电势、电势差、电场线和等势面等基本概念的理解；
- 能应用电场的基本知识解决实际问题。
- 过程与方法：
- 经历用知识结构图的方法来建构电场的知识体系，在知识梳理和作图的过程中，体会知识之间的联系和区别，理解概念的整合在物理学习中的意义；
- 经历与力学知识的比较联系的过程，体会物理学研究问题的一般方法和思路；
- 经历基本概念问题到综合应用问题的解决过程，学会应用电场基本概念及其联系来解决实际问题，体会实际问题的综合性和复杂性。
- 情感态度与价值观：
- 采用小组合作的方式，学生共同梳理和建构概念和规律之间的联系，体验合作在学习和个人成长中的作用，在师生讨论的过程中，不断激发学生的学习热情；
- 在知识整合梳理的过程中，体会物理规律的多样性和统一性，从而让学生感受到物理学的简单和谐。
三重目标
- 知识与技能维度——学生能有针对性的修正或完善已有认识，将零散的知识系统化，建立完整的知识体系，拓宽知识、深化认识，发展能力。
- 过程与方法维度——学生能学会建构物理知识体系的一般方法，例如比较法、归类法、概念图等，经历建构物理知识体系的主要过程。
- 情感态度与价值观维度——学生能在建构物理知识体系的过程中，进一步体会到物理知识内在的一致与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，激发学生的学习兴趣。
重、难点分析
- 经历电场诸概念间建立联系的过程，进一步加深对电场物质性的认识，及电场强度、电势等重要概念及联系的理解。
- 结合力和能两个角度来认识电场。
- 综合运用牛顿运动定律知识和动能定理解决粒子在电场中的运动问题。
重、难点
- 教学重点分析：建构知识之间的内在联系
- 教学难点分析：
- 不易建立的联系点
- 不同知识所反映的认知方式的内在一致性
- 学生知识体系中的易混点、易错点
- 建构知识体系方法上存在的困难点
教学方法
- 系统归纳总结法：应用概念图、知识结构图、表格等表征方式。
- 练习法：基本概念题、综合应用题、拓展能力题。
- 实验法：通过实验整合知识。
教学过程
- 问题导入，回顾概念：通过问题引入，引导学生回顾本章的重要概念。
- 合作讨论，建构体系：学生分组讨论，找到概念间的联系，构建知识结构图。
- 练习反馈，要点突破：通过练习题反馈，突破概念要点和规律要点。
- 总结梳理，完善结构：展示学生梳理出的知识结构图，总结科学方法和问题解决思路。
- 综合应用，发展能力：通过开放性问题，促进学生综合运用知识，发展能力。
教学过程设计
#### 一、问题导入，回顾概念
【问题】如图所示是某电场中的一条电场线（其它电场线未画出），请据图回答下列问题：
① 它可能是什么电场的一条电场线？试着补全你认为可能的电场的电场线，并标出其等势面。
② 在你补全的图中，假设该电场线由 A 指向 B ，请比较 A 、 B 两处的电势高低和场强的强弱。
③ 假设电场线由 A 指向 B ， A 、 B 两点电势分别为？
教师活动 1 ：先出示前 2 问，请学生自主完成。学生完成后，选择有代表性的习作，请学生通过实物投影展示并交流想法。
学生活动 1 ：按照老师要求完成前 2 问后，仔细听展示同学的叙述，并补充其不足或纠正存在的错误。
教师活动 2 ：出示第 3 问，请学生完成。学生完成后，点拨并总结出电场的物理量：电场力、电场强度、电势能、电势、电势差、电场线、等势面
学生活动 2 ：按照老师要求完成第 3 问。
#### 二、合作讨论，建构体系
- **探究1**：分小组讨论，找到电场力、电场强度、电势能、电势、电势差、电场线、等势面等概念间的联系。① 讨论哪些概念是单独描述电场的，哪些是描述电场和电荷的。② 讨论哪些概念印象最深刻，以及原因。
- **学生活动**：按老师要求讨论，由组长记录。
- **教师活动**：请小组长汇报结果，进行点拨指导。
- **探究2**：构建重要概念间的知识结构图并画在纸上，理清概念间联系。
- **学生活动**：独立绘制本章概念间结构图，交流讨论完善。
- **教师活动**：展示有代表性的小组知识结构图，组织讨论完善。
#### 三、练习反馈，要点突破
- **概念要点突破**：设计问题考察学生对电荷概念的理解。
- **规律要点突破**：设计问题，如带电粒子在电场中的运动，考察学生应用牛顿运动定律和动能定理解决问题的能力。
#### 四、总结梳理，完善结构
- 展示本节课学生梳理出的知识结构图。
- 总结本节课学习到的科学方法及解决问题的一般思路。
- 总结学生在本节学习中容易出错的地方和收获。
#### 五、综合应用，发展能力
- 通过开放性问题，如天气干燥时触电的感觉和电火花现象，引导学生构建物理模型解释现象。
- 让学生猜想产生火花放电的相关因素，设计实验验证想法，并与同学交流论证。
- 如果火花放电时，手距门把手的距离为3mm，计算手和门把手之间的电势差。探讨为何电流可达100mA却没有电死的原因。
- 复习课的教学过程主要经历概念梳理、建构知识体系、练习反馈等环节。
阐述自己的教学设计——说课
- 说课是一种教学交流活动。
- 是在授课教师完成教学设计的基础上，对同行或专家、领导系统地阐述自己的教学设计及其理论依据，由听者提问、评说，达到相互交流、共同提高的过程。
- 在说课过程中主要说明教什么、怎么教、为什么这样教。它是教师对教学设计的展示和理性思考，能集中而简明地反映教师的教育理念、教学智慧、教学技能与教学风格，有利于提高教师的理论素养和教学设计能力。
- 说什么？
- 说内容
- 说学生
- 说目标和重难点
- 说教法
- 说过程
- 注意：
- 说课不是备课
- 说课不是讲课
- 说课要发挥教师教学个性和创新精神，防止生搬硬套
- 往往会和评课结合
- 基本要求
- PPT 完整清晰无错误
- 思维、表达准确流畅大方得体