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《科教兴国背景下中学物理教育实施案例教学人才培养模式》

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摘要：当前国家科教兴国背景下,在对初等教育人才培养模式的改革中,由于中学物理课例教学的方式和方法所涉及的知识面小,课例结构单一,使之达不到对知识体系和结构的整体把握,出现了不能有效达成教学目标的问题.文章提出在师范物理专业开展中学物理案例教学研究,给出了中学物理教学中采用案例教学方法的一般步骤,以及案例教学在中学物理教学中的课堂组织形式分析.文章的理论研究将有效提高案例教学策略的实施,并促进物理师范生从事初等物理教育的能力提升.

关键词：科教兴国人才培养模式中学物理案例教学

中图分类号：F240 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2018）08-168-02

1995年5月《国务院关于加速科学技术进步的决定》首次提出了在全国实施科教兴国战略.自科教兴国战略提出以来,全国高等教育和初等教育中都把科技创新和教育事业放在非常重要的位置,“科学技术是第一生产力”的思想成为了国家发展、民族振兴的重要指南.2017年党的十九大报告指出,要“坚定实施科教兴国战略”,并要“培养造就一大批具有国际水平的战略科技人才、科技领军人才、青年科技人才和高水平创新团队.”在中国经济发展的过去10年里,科技创新成果丰硕,载人潜水器“蛟龙号”深潜作业、C919打飞机首飞成功、墨子量子通讯卫星发射、水陆两用飞机AG600成功下线、运20首飞成功等重大科技成果相继问世.本文基于物理学在这些科技成果的获得中发挥了非常大的基础作用考虑,在中学物理教育中实施案例教学人才培养模式,通过案例教学的模式把大量的物理学基础知识传授给学生.

自1870年美国哈佛法学院前院长克里斯托弗·哥伦布·朗代尔（C.C.Langdell）提出案例教学（Case Method）以来,150多年的时间里,案例教学已经被广泛地应用于各种管理和教育方面,例如法学、工商管理、师范教育、教育硕士培养等各个层次,成为具有广泛代表性的能够代表未来教育教学方式的有效的教育方式和方法.正是基于案例教学的特殊的有用的教育价值和意义,为了使我们国家的基础教育教学也能够从案例教学的模式中得到很好的启迪,从上世纪80年始,案例教学的模式被引入到了我国相关领域的教学当中,其中在初等教育的教学中,尽管部分中学也采用了一些课例教学的方式和方法以达到某种专题研究和教学中师生和生生之间的互动学习,可是由于所涉及的知识面较小,课例结构过于单一,往往达不到教师和学生对知识体系和课程结构的较为整体的把握,不能很好地达到案例教学的教学目标.从而不能实现学生对知识学习的举一反三,触类旁通的效果,也就限制了案例教学模式的有力发挥.

为了使上述问题得到有利的解决,上世纪末教育部出台了《面向21世纪教育振兴行动计划》,开启了我国初等教育课程改革的征程,其中初等物理课程也开始了全面的教材改革,广大物理教师开发了大量的教学案例,并根据实际需要不断进行更新,教材中开始采用大量的各种联系生产生活实际的案例形式.授课中教师也在积极的引导学生从基础知识的概念、定理、定义出发,不断地提出质疑、调整、探究,形成了大量的师生、生生之间的互动,充分的实现了学生能动地、主动地学习,同时也大大提高了学生协作分析问题和解决问题的能力.

一、中学物理教学中实施案例教学人才培养模式的一般步骤

（一)设计案例

中学物理教学中的案例设计要求教师对教材知识体系具有很好地把握,教师通过不断地实践探索,从生产生活的典型实例中收集素材,从当前热门的科学前沿寻找切入点,找到基础知识的应用点,加以设计.例如有关地球如何运动的问题研究中,可以通过演示实验,给学生创设问题,进行情境导入,“三球运行仪”通电后,当表示太阳的灯泡亮起来时,让学生观察演示时会产生的现象,激发学生思维动机,使学生了解地球的自转会带来什么效果,昼夜更替具有什么规律,使学生从观察中不断思考,激发学生的思维潜能.

（二)查阅资料、讨论案例

查阅资料、讨论案例作为案例教学的重要环节,授课教师首先要根据具体案例的性质准备一些相关的资料供学生分析问题时查用,在学生查阅过程中充分调动学生的自主学习和协作学习能力,引导学生密切围绕案例的中心内容对案例进行讨论,采用分组讨论和集体讨论相结合的方式将不同学生获得的知识素材有机的组织起来,利用物理学科的特点,可以采用理论加实验的方式,实验实践和虚拟仿真相结合,利用互联网资源对案例的各个环节所涉及的问题进行有针对性的分析,形成较为合理的解决方法和方案.

(三)针对案例进行有效总结

经过学生分组或者集体对案例进行调研分析,理论加实验讨论后就可以给出相应的结论,任课教师对学生各个组的结论进行归纳总结之后,就可以给出有针对性的恰当评价.教师在给出评价时,要突出问题的主要方面,对此涉及衍生的外延性问题可以加以拓展,使有能力或者有兴趣的同学自主分析研究.通过这种有重点的强调可以加强学生对案例所涉及的知识的理解,加深同自主学习的比较,从而取长补短、查缺补漏.在跟学生的总结讨论中,教师对学生讨论中的模棱两可的结果给予重点分析,指出问题出现的关键点,解决问题需要的途径,使学生在分析和讨论中明确自身分析问题的不足,同时对自身的优点得到充分的自我认同.

二、案例教学在中学物理教学中的课堂组织形式分析

中学物理课堂所涉及的知识点由于理论性不强,数学证明不够充分等特点,所以需要将定理定义与实验实践相结合,使之具有很强的联系生产生活的特点.对中学物理的不同知识模块,例如运动学、动力学、几何光学、电磁学、热学等不能采用千篇一律的组织形式,要根据不同模块的知识结构和特点选择适当的课堂组织形式,根据各个模块的特点来设计案例,采用理论加实践,同生产生活相结合的方式对相应的知识点进行整合,除了对教材知识点结构的考虑外,教师在设计案例时,还需考虑学生的特点,根据学生学习的不同阶段,不同层次,甚至不同性别等方面细致地分析,渐进式地广泛地对相应知识模块进行设计和采用案例教学,给出相应的适合中学物理教学方式方法改革的教学方案和课堂组织形式.

中学物理案例教学中的案例可采用理论性的案例,实验实践相结合的案例,联系生产生活的前沿技术的案例等.这些案例往往需要采用多种形式来表达,例如文字材料、实验模拟演示、虚拟仿真演示、图像和影像资料等.根据这些不同的表现形式,相应的教学案例也可表现为印证型的实验案例、理论分析应用案例、联系生产生活实际的综合案例等.

由于案例教学存在几个重要的环节,例如设计案例、分析案例、讨论案例、总结案例等,所以各个环节的课堂组织形式也有一定的差别,不同的内容,不同的环节,不同的层次等必须采用不同的课堂组织形式,这样才能有效地实施案例教学,从而更加保质保量完成教学内容,提高教学质量和效率.

（一)理论印证型案例的课堂组织形式

理论印证型案例是指对具体的物理原理、物理过程和物理规律以案例的形式进行设计,它是以相应的物理原理、物理过程和物理规律作为基础,只对事实进行客观的陈述,不会出现对相关概念或对相关原理的解释.所以通常采用分析物理原理、物理过程和物理规律发现的历史过程,激发学生兴趣.尽量采用图、文结合的方式,此类案例的教学课堂组织形式也较简单.

（二)实验实践相结合的探究示范型案例的课堂组织形式

物理是以实验为基础的学科,实验教学在物理教学中占据着极其重要的地位,对提高物理教学质量,培养创造性人才具有极其重要的作用.实验实践相结合的探究示范型案例为学习物理概念与规律提供符合认识规律的环境,能激发学生学习物理的兴趣和求知,是发展学生能力和技能的重要途径,有利于使学生掌握科学研究方法,有利于培养学生良好的科学作用和道德素养,是科学探究的重要形式.实验实践相结合的探究示范型案例的课堂可以采用实际动手操作、演示、虚拟仿真设计等形式进行.

（三)联系生产生活前沿技术的应用型案例的课堂组织形式

联系生产生活前沿技术的应用型案例是以前沿技术案例分析为依托来说明不同的物理原理,将案例的分析和知识的学习结合起来,学生通过对特定前沿技术案例进行剖析,得出应用于实践的一般性规律,从而使学生通过感知——概括——应用的思维过程来发现物理学习的兴趣,其课堂组织可以采用“互联网+”的模式进行.课堂上可以充分利用互联网技术查阅相关的资料及分析素材.

三、有效提高案例教学的策略

案例教学是一种高度重视学生自主学习和团队协作学习从而达到能力培养的方法.它能充分调动学生的学习积极性,激发学生的综合能力.在案例教学的实施过程中,为了使学生的参与能力和意识得到充分发挥,使课堂教学更加高效,为此在应用案例教学时就要采用一些必要的策略.

（一)授课教师必须充分了解学生

授课教师必须了解每一位学生的个性特征和兴趣爱好.一方面使师生间建立良好的认同,使学生提高对课程的认知度；另一方面充分了解每位学生的学习能力和个体差异,针对不同的学生在案例设计和实施过程中采取不同要求和角色分配,使每个学生都能够尽量发挥其特长,使之更加有效地参与案例教学过程.

（二)授课教师自身教学能力的提升是长期有效开展案例教学的保障

授课教师自身教学能力主要包括：认识能力、设计能力、表达能力、教学组织能力、互动能力.师生之间的交互型信息反馈的有利提升,使得学生学会学习、能够创新；通过案例分析解决问题,师生间能够共同研讨、共同交流,使得师生间建立在一种协作的基础上,更能有利于学生对知识的接受与把握.

（三）师生充分准备是有效实施和进行案例教学的必要条件

案例教学的有效实施是建立在师生间充分准备的基础之上,是师生能够较为充分地熟悉案例的内容、把握案例中的重要信息,从而进行准确分析和作出科学判断的前提.在案例实施的准备阶段,教师和学生的准备任务其实是一样的.在后期的实施过程中,教师要从全局考虑,对案例的选择与更新及案例讨论起到引导的作用,指导学生如何进行较为有效的课堂组织形式及案例讨论总结评价与反思.对于学生而言,就是要按照教师预设的案例实施环境,积极地为进行案例讨论做好细致的准备,从每一步的准备中进行总结,从总结中收获,不断进步.

（四）合理制定案例教学计划是取得良好案例教学效果的基础

制定合理的教学计划是达到良好教学效果的基础.制定教学计划时,要按照由简单到复杂的规律、特殊到一般的规律进行.对于案例研究方法的实施也是使学生逐步学会分析案例,而不是开始就建立的研究的基础上.初等教育的目的在于学生打下知识的基础.例如,可以从概念或原理的案例分析入手,或分析基本原理或概念入手；然后再逐步实施复杂性的、应用性的案例.分析案例也同样要是从学生的现有能力出发,通过案例分析讨论总结的过程激发学生思考与独立解决问题的积极性,从而引导学生自主学习和创新.

（五）建立良好的评价机制

案例教学实施的效果主要体现在教学评价上,建立合理有效的评价机制是非常必要的.首先要让课堂上的师生评价起到激励、引导的作用,此过程中任课教师除了对学生的案例分析结论和结果进行肯定与否定外,重点要放在对学生思维能力、组织能力、协调能力等能力方面的提升的评价.着力加强发展性评价,肯定学生的探究精神,给出改进建议,使案例教学效果能持续提高.

总之,在初等物理教育中案例教学是使师生都受益颇多的高效的教学手段和方法,作为初等物理教育的工作者,让学生掌握了课本知识的同时,又使学生在通过把案例和概念结合起来的过程中学会了一种处理问题的能力,这将有可能使学生在未来的学习和工作中养成良好的学习和处理工作问题的有效的能力,而这种建立在自主学习和协作学习基础上的能力更能够发展和开发他们的分析能力、协作能力、管理能力等,这些正是案例教学实施的有效性和长效性的具体体现.

[基金项目:黑龙江省教育厅人文社会科学研究项目面上课题“信息化环境下基于混合式学习的翻转课堂教学模式的研究与实践”,(项目编号:GJC1215069);黑龙江省高等教育学会重点课题“高校案例教学的课堂组织形式和实效性研究”,(项目编号:HGJXHB1110104);黑龙江省佳木斯市科研课题“佳木斯市中学物理案例教学的课堂组织形式及实效性研究”,(项目编号:160099),“有效教学法的课堂组织形式及实效性研究”（项目编号：160101）；佳木斯市教学规划课题“佳木斯地区中学物理案例教学研究”（项目编号：JY13518011）；黑龙江省佳木斯市社科联科研课题“科教兴国背景下中学物理教育实施案例教学人才培养模式的研究”.]

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[8] 沈金林.浅谈物理教学中的案例教学[J].中小学教师培训,2003(12)

（作者单位：佳木斯大学理学院黑龙江佳木斯 154007）

[作者简介：张海丰,副教授,硕士研究生导师,研究方向:物理教学理论和方法研究；通讯作者：李岚,教授,硕士研究生导师,研究方向:教学理论和方法研究；通讯作者：韩海生,副教授,研究方向：物理教学理论和方法研究.]

（责编：贾伟）