目标导向式物理课堂教学设计——基于加涅的学习理论和教学原理

郭小玲 张军朋

（华南师范大学物理与电信工程学院，广东 广州 511400）

课程改革强调教师的角色要由课程的执行者转变为课程的设计者.然而，目前仍有物理教师在“教教科书”，而不是“用教科书教”.物理教师需要从学生的实际认知水平出发，创造性地使用教材.课程改革强调了学生的课程学习中的主体地位，认为教学过程的本质是教师组织、引导学生的学习过程.这和美国著名教育心理学家加涅的理论不谋而合.加涅认为“不将学习者包括在设计过程中就不能设计教学，设计教学的最佳途径，是根据所期望的目标来安排教学”.这种以学习结果为切入点的目标导向式教学设计思路，为教师创造性地设计物理课程另辟新径.但是，怎样将加涅的理论应用到物理学科中，才能根据学生的认知特点，设计出符合新课程改革要求的物理课程呢？这是本文探讨的重点.

1 目标导向式的物理课堂教学设计程序

加涅认为，引起学习的条件有两类：一类是内部条件，即指学生带到学习任务中的心理状态、先前习得的知识和能力等；另一类是外部条件，这是独立于学生之外存在的，即指学习的环境.教学的本质就是由教师安排和控制这些学习的外部条件，其目的在于支持学生的内部学习过程.所以，教学设计就是基于学生学习过程的需求，设计和开发学习的外部条件的过程，其目标在于更好地促进学生的学习.

以“学”导“教”是目标导向式教学设计的核心思想，所以教学设计以确定学生的学习结果为起点.通过分析学生的学习内部条件，确定学生达到学习目标所需的外部学习条件，从而明确教学的任务和设计教学事件.目标导向式的物理课堂教学设计程序，如图1所示.其中，“设置教学目标”、“分析学习任务”、“设计和开发教学事件”、“开发测量与评价工具”4个步骤是课堂教学实施前的教学设计阶段，是本文关注的重点.

图1

2 目标导向式的物理课教学设计示例

下面，将以高中物理选修3-2“楞次定律”一节物理课的教学设计为例，展示图1所示的目标导向式物理课教学的设计程序.

2.1 设置教学目标

设计教学的原因在于使教育教学目的的达成成为可能，所以教学设计以设置教学目标为出发点.而教学过程是为了支持学生的学习过程，故教学目标和学生的学习目标应该是统一的，教学目标的设置要从学生的终点学习结果这一视角来分析.

这里，以“楞次定律”物理课的教学目标分析为例加以说明.楞次定律属于高中二年级的学习内容.从整套教材内容角度审视，电场和磁场是统一的电磁场的两个方面.高中教材已在前面分别研究了电场和磁场的基本性质，并学习了“电生磁”的现象与规律.“楞次定律”所在的“电磁感应”这一章则在另一方面进一步揭示了电磁现象的联系——“磁生电”，既是前面所学内容的发展，又是后面学习“交变电流”、“电磁场和电磁波”等内容的基础.

物理课程标准对本节教学的要求是“通过探究，理解楞次定律”，注重点在于“理解”.通过对楞次定律的学习和应用，可使学生掌握从复杂的电磁感应现象中，寻找出判定感应电流方向的一个普遍规律.而且，楞次定律是普遍的能的转化和守恒在电磁现象中的具体表现.因此，楞次定律对培养学生抽象思维能力和综合运用所学知识分析解决实际问题的能力有着至关重要的作用.

综合以上的分析，本节课的终点教学目标是——运用楞次定律判断感应电流的方向，解决有关问题.这一终点目标属于智慧技能中的问题解决技能.

2.2 分析学习任务、整合教学顺序

设置教学目标，只是确定了学习的最后结果，即确定学习的终点目标，但还没明确这些终点目标要如何实现.所以紧接着要进行学习任务分析，这主要为了完成两项任务：一是确定学生学习的起始状态，二是分析从起始状态到终点目标之间学生必须掌握的知识、技能.

2.2.1 确定学生的起始状态

学习是新旧知识的相互作用，学生已有的知识、技能以及学习方法、学习兴趣与动机等学习的起始状态，对新课的学习起决定性作用.例如，在学生学习“楞次定律”的新课内容时，学生是否掌握判断磁通量变化的技能、是否理解“电生磁”的知识、是否知道电磁感应的产生条件，将决定学生学习“楞次定律”的难度系数.所以，教师在开始新课之前，需要深入了解学生的已有基础，一旦发现学生缺乏与新课密切相关的先行知识或技能，需要完善学生的知识、能力体系.

确定学生起始状态的方法有很多.教师一般可以通过学生的作业情况、课堂的提问、小测验、个别访谈等途径，了解学生的起始状态.

2.2.2 分析使能目标

加涅的学习层次理论认为，学习任何一种新的知识技能，都是以已经习得的、从属于它们的知识技能为基础的.学生学习较复杂、抽象的知识，是以较简单、具体的知识为基础的.学生的起点状态到终点目标之间，还有一些尚未掌握的知识能力，而掌握这些知识、能力又是达到终点目标的必要的前提条件.所以，对于终点目标而言，掌握这些前提性的知识与能力的教学目标，称为“使能目标”.

以智慧技能学习结果为例，智慧技能分为“辨别、概念、规则、问题解决”四类，而这些智慧技能是由简单到复杂排列的，学习每一种智慧技能都是以前面较简单的技能为必要的先决条件.

图2为“楞次定律”物理课的教学图，它展示了要达到“学生能够运用楞次定律判断感应电流的方向，解决有关问题”这一教学目标所需要的使能目标.这一终点目标属于智慧技能中的问题解决技能.根据加涅的累积学习理论，在问题解决学习之前，需要先学习规则.所以学生需要先理解“楞次定律”“右手定则”（规则学习）.而楞次定律需要通过探究感应电流方向的实验得出（探究规则的过程）.规则是概念之间的关系，要探究感应电流的方向这一规则，又要先理解“磁通量”“电生磁”等概念（概念学习）.所以，由上述的学习层次的分析，设计出了这样的教学图.

图2

在图2中，虚线框内展示的就是学生的起点技能.但如果学生在新课之前，已经达到了某一先决条件，则其下位的技能不需要在教学设计中体现.相反地，如果学生的起点技能不扎实，教师需要在学习更高层次的知识技能之前，设计教学环节来巩固学生的起点技能.

可见，基于以上的教学目标和学习任务的分析，可以绘制出物理课的教学图（如图2）.借助这种教学图，物理教师就能清晰地知道每个教学目标在指出更大的教学目标达成中的作用，从而明确终点教学目标与使能目标以及起点技能之间的教学顺序.

2.3 设计和开发教学事件

学习是学生的内部构建过程，设计外部教学事件的目的在于促进学生内部学习过程，而只有依据学习内部过程的顺序来呈现的教学事件才有意义.所以，从学习任务的分析中所鉴别出来的教学图，体现了学生学习心理活动的过程，是用于设计和开发物理课堂教学事件的心理学基础.

“楞次定律”这节课的终点目标属于问题解决技能，“探究楞次定律”、“理解楞次定律”“掌握右手定则”3个使能目标都属于规则学习.假设学生已经掌握图3中的起点技能，那么根据规则学习和问题解决学习的特点，可以设计出以下的教学事件，如图3所示.需要注意的是，由于“楞次定律”一节的内容较多，所以需安排2个课时完成.第1课时，通过探究，理解楞次定律，属于规则学习.第2课时属于问题解决学习，要求学生通过学习，能够在各种具体的物理情景中，应用楞次定律判断感应电流的方向，并理解右手定则是楞次定律的一个特例.

在完成教学事件的设计之后，紧接着，需要根据设计的教学事件开发相关的实验仪器、教具、多媒体课件等.

图3

图4

2.4 开发测量与评价工具

在完成教学事件的设计与开发之后，教师还需要开发测量与评价工具.这里所指的测量与评价工具，并不是指测试卷之类的考试评价工具，它关注的重点在于学习目标在行为表现上的测量.其目的在于测量每个学生是否掌握了教学目标，是否可以继续学习下一个目标，判断是否需要补救性学习，以及提供改进教学设计的反馈信息.

楞次定律是判断感应电流方向的基本法则，是学生学习“自感、互感”等知识的基础，所以教师需要开发测量与评价工具，来了解学生是否达到了“能应用楞次定律判断感应电流方向”的目标.因为“楞次定律”这节课的终点目标属于问题解决技能，所以可以设置类似的物理问题情境，以检测学生是否能够将楞次定律应用于新的问题情境，测量的途径主要通过作业反馈的形式.

3 总结

本文基于加涅学习理论及教学原理，探讨了一种针对单节物理课的目标导向式教学设计程序（如图1所示）.这种教学设计以分析学生学习结果为起点，根据学习结果类型相应的学习内外部条件，通过分析学习任务，将终点目标细分为一系列关联的使能目标，并确定教学目标的完成顺序.再根据每类学习目标类型的规律设计和开发教学事件，然后开发测量与评价工具，明确如何测量学生是否达成学习目标.

1 李新乡，张军朋.物理教学论［M］.北京：科学出版社，2009：99.

2 ［美］加涅等著，王小明等译.教学设计原理（第5版）［M］.上海：华东师范大学出版社，2007：5.

3 皮连生.学与教的心理学［M］.上海：华东师范大学出版社，1997：223.