基于TPACK视域的初中新授课教学设计——以人教版“液体的压强”为例.pdf

.教学改革与实践 年 月 第 期基于 视域的初中新授课教学设计 以人教版“液体的压强”为例葛兴烁 李 强 纪登辉(.石家庄市第四十八中学 河北 石家庄 .石家庄学院 河北 石家庄)摘 要:作为一种整合技术的学科教学知识理论框架不仅提供了信息技术与学科教学关系的新视角而且也可作为教学设计的理论指导.以“液体的压强”为例提出 视域下的初中物理新授课教学设计为 理论在初中物理教学中的应用提供借鉴与思考.关键词:理论液体的压强教学设计中图分类号:文献标识码:文章编号:()基金项目:石家庄高等教育科学研究项目“双减背景下中学物理教学案例库建设研究”(项目编号:)河北省创新教育学会教育科学研究“十四五”规划一般课题“培养初中生物理学习兴趣的策略研究”(项目编号:.).作者简介:葛兴烁()男河北石家庄人硕士中学一级教师研究方向:中学物理教学、物理实验改进、实验器材制作、信息技术与物理学科的融合李强()男河北保定人本科中学高级教师研究方向:信息技术与物理学科的融合纪登辉()男河北平泉人博士副教授研究方向:中学物理教学及半导体功能材料研究.随着信息技术和教育技术的高速发展纷繁的科学技术逐步进入课堂.年 月 日教育部发布关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程.的意见(以下简称“意见”).意见中强调要推动教师主动适应信息化、人工智能等新技术变革积极有效地开展教育教学.在义务教育物理课程标准(年版)(以下简称“新课标”)中也明确教师要充分发挥信息技术的优势将信息技术有效地融入物理教学创新教学方式提升教学效率.同时要帮助学生适应数字时代提升学生运用信息技术的能力.由此可见教师要积极学习信息技术相关理论知识和技术方法适当地将信息技术与物理教学有机融合于真实课堂中这样才能更有效地提高教学效率改善教学质量促进学生全面发展.理论介绍()即整合技术的学科教学知识是由马修科勒和庞雅米什拉两位学者在著名心理学家舒尔曼的 理论的基础上提出的一种科学知识结构框架.它在学科内容知识()、技术知识()和教学法知识()这三种基本元素的基础上交互融合形成 种复合知识元素即:学科教学法知识()、整合技术的学科知识()、整合技术的教学法知识()和整合技术的学科教学知识().理论框架虽然没有具体学科教学实践活动的设计方案但该理论在帮助教师进行信息化教学和提高课堂教学效率方面具有重要的指导意义.将 理论正向迁移用于物理新授课教学中构建 视域下初中物理授课框架如图 所示.基于 视域的研究性备课.基于整合技术的学科教学法知识()的备课思路基于整合技术教学法知识()是 系统中的重要研究内容之一 在内容上并不是技术和教学法的简单拼接而是教学方法论、信息技术学理论等多种知识的融合创新.这就要求教师先根据新课标对教材等教学内容进行充分分析确定好教学目标然后基于 视角采用适当的教学方法并融基于 视域的初中新授课教学设计:/.合恰当的信息技术激发学生学习兴趣突破教学重难点形成学科内容知识、教学法知识、技术知识相互融合的课堂.以人教版物理教材八年级下册第九章第 节“液体的压强”为例其具体教学法知识()备课思维导图如图 所示.基于学科教学知识()的分析.教材分析“液体的压强”属于“运动和相互作用”一级主题下的二级主题.本节内容在学生学完固体压强之后进行教学既能巩固学生已习得的一般性压强知识又能引导学生关注“物质存在状态不同”压强表现的形式也不相同这一内容.压强的概念应该包含固体压强、液体压强和气体压强形成更加朴素的物质观.同时也为学生后续学习大气压强、浮力等内容奠定基础.学生分析由于学生己系统学过固体的压强对压强的概念已有初步的认识并且具备一定的科学探究能力和方法因此有助于本课程的学习.但是从力学角度来分析压强的存在及其产生效果会使学生的理解不够深刻主要表现在:认为液体内部受到的压力就是液体所受的重力忽略液体的流动性认为液体不会向上产生压力的作用效果.其次八年级学生思维特点是抽象思维相对薄弱形象思维占主导地位.尤其在科学探究时更容易只关注实验现象而忽略现象背后的本质.因此在教学中教师应采用同步投屏、数显压力计等多元组合的方式让学生认真观察激发学生学习兴趣亲身经历提出猜想、验证猜想和得出结论的过程使结论更具有说服性.教学方法分析为了提高教学效率和课堂质量在教学过程中教师应采用演示法、讲解法、实验法和讨论法等多种教学方法并在教学的各个环节合理使用信息技术和设备辅助教学活动.笔者参照 理论框架确定本节课的 元素(见表).表 “液体的压强”构成元素 构成元素教学过程液体压强的概念、特点和计算公式探究液体压强大小的影响因素演示实验、分组实验、合作探究与体验的教学策略多媒体课件、投影仪、希沃投屏、希沃白板、数字压力计的使用通过体验活动引入新课引起学生注意激发学生学习兴趣利用 数字压力计做探究实验引导学生深入思考影响液体压强大小因素利用希沃白板互动竞赛答题提高课堂参与度巩固学生所学知识利用希沃投屏技术展示液体内部压强的特点通过 数字压力计测量液体内部压强深化学生思维助力学生理解液体压强与液体深度、液体密度的定量关系利用希沃白板采用游戏环节巩固液体压强的相关知识利用 数字压力计探究液体内部压强与液体深度、液体密度的关系利用 软件拟合图线建立压强与液体深度、液体密度的正比关系助力学生推导具体公式通过希沃投屏展示液体压强特点引出本节课的主题利用小组讨论的方法使学生理解液体压强产生原因及特点同时利用对比方法为学生形成合理猜想奠定基础借助 数字压力计探究影响液体压强的因素增加探究实验的直观性和可操作性利用理论推导和 软件数据拟合两种方法对液体压强与液体深度、液体密度的关系进行验证鼓励学生从不同角度进行验证培养学生严谨的科学态度最后采用希沃白板课堂互动游戏限时答题检测学生知识掌握情况 “液体内部压强”教学过程及 分析表(见表)表 “液体的压强”教学过程及 分析教学过程内容 分析活动体验新课引入体验活动邀请学生上台让学生将手套上塑料袋慢慢深入水槽中如图 所示体验液体内部压强:学生体验实验和教师演示实验吸引学生的注意力引导学生观察物体和水流的变化情况总结液体内部压强的特点和产生原因培养学生的观察能力和归纳总结的能力 年 月 .续表 教学过程内容 分析实验演示拿出硅胶水杯将其缓慢放入水槽中如图 所示继续用自制器材(如图 所示)加水进行演示并用希沃投屏软件将上述实验进行投屏让学生观察硅胶水杯侧壁和底部变化情况及自制圆形容器各方向小孔是否有水流出提出问题:液体压强产生的原因及特点是什么?:利用投影仪、希沃投屏软件对压强的特点进行放大便于教室内所有学生都能清晰观察提高学生的课堂参与度实例分析合理猜想实验演示将套有橡皮膜的自制器材(如图 所示)缓慢浸入水槽中直至容器底部.并用希沃投屏软件将上述实验进行投屏让学生观察橡皮膜的变化(如图、图 所示)引导学生思考讨论:液体内部压强特点及液体压强可能与什么因素有关?:从橡皮膜在水中不同深度的变化归纳出探究“液体内部压强”影响因素的猜想依据:利用投影仪、希沃投屏软件将液体压强的影响因素进行放大便于教室内所有学生都能清晰看到提高学生的课堂参与度:实物演示、小组讨论培养学生基于实验现象的分析推理能力发展学生的科学思维实验探究导出规律分组实验 名学生一组利用教材提供的实验器材探究液体压强与液体深度、液体密度(酒精、水、不同密度的食盐水)的关系.选择几组同学用投影仪展示实验结果并讨论规律及正确性.最终得出“在液体深度一定时液体的密度越大液体的压强越大在液体密度一定时液体的深度越深液体的压强越大”的结论数字实验利用 手持式数字压力计与教材原装置中的圆盒通过橡皮管相连就能组成一个新的实验装置(如图 所示).测量不同液体、不同深度下液体压强的数值.将测量值记录在 实验表格中并拟合生成实验图像如图 所示:液体压强与液体密度和液体深度有关液体密度越大深度越深液体压强越大:学生分组实验体现学生的主体地位培养学生的动手能力利用数字化技术将实验数据可视化不仅能归纳得出正确结论而且学生的形象思维也可以得到发展:软件处理实验数据归纳验证液体压强的规律.有助于学生后续通过理论推导得出正确的函数表达式:通过实验和拟合两种方法对猜想进行验证培养学生对于数理思维的深刻性促进其抽象思维的发展理论分析模型建立数据处理方法一:在电脑上用 软件对数据进行处理通过多媒体给学生展示拟合图线得到液体压强 与液体深度、液体密度 的函数表达式:/.然后代入数据中其他点验证是否符合方法二:教师引导学生对研究面的压强建立模型液柱利用公式 求解液柱对研究面的压强来推出液体内部压强液柱对研究面的压力 研究面受到的压强:液体压强公式 模型的建立:通过 软件呈现液体压强与液体深度和密度的定量关系基于 视域的初中新授课教学设计:/.续表 教学过程内容 分析创新实验统一原理教师增设实验(如图 所示)两个容器形状不同液体密度与液体高度相同利用自制液体压强计测量相同深度液体压强结果显示液体压强大小相同.解决了液体压强与容器形状是否有关的疑问:通过 手持式数字压力计探究不同形状容器液体压强的新奇实验为学生提供思维的情境发展学生的发散思维、批判性思维和创新思维互动答题激趣增效课堂互动游戏利用希沃白板课堂活动功能对液体压强进行实时练习(如图 所示)在活跃的气氛中将所学知识进行练习并得到反馈:通过电子白板课堂活动功能利用游戏环节巩固液体压强的相关知识有效激发学生的兴趣提高学生在课堂上的参与度教学评价与反思在课堂中可通过师生对话交流、互动测试等诸多手段评价学生的学习成果.同时教师要反思“什么技术可以促进教学如何使用这一技术进行教学?”等问题真正实现信息技术与课堂的有效融合提高教学效率和质量 基于 视域下的教学思考.更新教育观念提升教师自我效能基于 视域下的理论基础进行教学可以改变教师的传统教学观念让教师在设计教学之前考虑到什么信息技术可以融合教学如何将信息技术融合能够促进教学.同时经常使用信息技术可以促进教师对于 理论的理解在熟练应用信息技术的基础上创造性地开发信息技术辅助教学提升教师的自我效能感.信息技术融合提高教学效果教师在教学过程中正确合理融合信息技术是教师知识与能力的体现.在教学开始之前教师要先拟定教学目标了解本节课的特点同时寻找适当的技术工具并与学科知识、教学策略有机融合创设恰当的教学情境.形成以“教师为主导学生为主体学生积极主动构建知识”的新型课堂这样才能真实有效地提高教学效果.注重教学评价多进行教学反思融合信息技术的教学评价教师可以在课堂上和课后使用在线测试来收集和分析学生的数据对教学知识进行总结反思提高教学质量.其次教师还可以进行实验拓展利用软件和网页等信息技术布置实验探究作业通过学生完成的在线实验报告的情况评估学生的实验技能水平发展学生物理学科核心素养.参考文献:教育部关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程.的意见.中华人民共和国教育部公报():.中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(年版).北京:北京师范大学出版社.:.():.:.():.刘丹红冯爽.例谈在初中物理探究实验中培养学生物理思维.物理教学():.(收稿日期:)