目標導向式物理課堂教學設計——基于加涅的學習理論和教學原理

郭小玲 張軍朋

（華南師范大學物理與電信工程學院，廣東 廣州 511400）

課程改革強調教師的角色要由課程的執行者轉變為課程的設計者.然而，目前仍有物理教師在“教教科書”，而不是“用教科書教”.物理教師需要從學生的實際認知水平出發，創造性地使用教材.課程改革強調了學生的課程學習中的主體地位，認為教學過程的本質是教師組織、引導學生的學習過程.這和美國著名教育心理學家加涅的理論不謀而合.加涅認為“不將學習者包括在設計過程中就不能設計教學，設計教學的最佳途徑，是根據所期望的目標來安排教學”.這種以學習結果為切入點的目標導向式教學設計思路，為教師創造性地設計物理課程另辟新徑.但是，怎樣將加涅的理論應用到物理學科中，才能根據學生的認知特點，設計出符合新課程改革要求的物理課程呢？這是本文探討的重點.

1 目標導向式的物理課堂教學設計程序

加涅認為，引起學習的條件有兩類：一類是內部條件，即指學生帶到學習任務中的心理狀態、先前習得的知識和能力等；另一類是外部條件，這是獨立于學生之外存在的，即指學習的環境.教學的本質就是由教師安排和控制這些學習的外部條件，其目的在于支持學生的內部學習過程.所以，教學設計就是基于學生學習過程的需求，設計和開發學習的外部條件的過程，其目標在于更好地促進學生的學習.

以“學”導“教”是目標導向式教學設計的核心思想，所以教學設計以確定學生的學習結果為起點.通過分析學生的學習內部條件，確定學生達到學習目標所需的外部學習條件，從而明確教學的任務和設計教學事件.目標導向式的物理課堂教學設計程序，如圖1所示.其中，“設置教學目標”、“分析學習任務”、“設計和開發教學事件”、“開發測量與評價工具”4個步驟是課堂教學實施前的教學設計階段，是本文關注的重點.

圖1

2 目標導向式的物理課教學設計示例

下面，將以高中物理選修3-2“楞次定律”一節物理課的教學設計為例，展示圖1所示的目標導向式物理課教學的設計程序.

2.1 設置教學目標

設計教學的原因在于使教育教學目的的達成成為可能，所以教學設計以設置教學目標為出發點.而教學過程是為了支持學生的學習過程，故教學目標和學生的學習目標應該是統一的，教學目標的設置要從學生的終點學習結果這一視角來分析.

這里，以“楞次定律”物理課的教學目標分析為例加以說明.楞次定律屬于高中二年級的學習內容.從整套教材內容角度審視，電場和磁場是統一的電磁場的兩個方面.高中教材已在前面分別研究了電場和磁場的基本性質，并學習了“電生磁”的現象與規律.“楞次定律”所在的“電磁感應”這一章則在另一方面進一步揭示了電磁現象的聯系——“磁生電”，既是前面所學內容的發展，又是后面學習“交變電流”、“電磁場和電磁波”等內容的基礎.

物理課程標準對本節教學的要求是“通過探究，理解楞次定律”，注重點在于“理解”.通過對楞次定律的學習和應用，可使學生掌握從復雜的電磁感應現象中，尋找出判定感應電流方向的一個普遍規律.而且，楞次定律是普遍的能的轉化和守恒在電磁現象中的具體表現.因此，楞次定律對培養學生抽象思維能力和綜合運用所學知識分析解決實際問題的能力有著至關重要的作用.

綜合以上的分析，本節課的終點教學目標是——運用楞次定律判斷感應電流的方向，解決有關問題.這一終點目標屬于智慧技能中的問題解決技能.

2.2 分析學習任務、整合教學順序

設置教學目標，只是確定了學習的最后結果，即確定學習的終點目標，但還沒明確這些終點目標要如何實現.所以緊接著要進行學習任務分析，這主要為了完成兩項任務：一是確定學生學習的起始狀態，二是分析從起始狀態到終點目標之間學生必須掌握的知識、技能.

2.2.1 確定學生的起始狀態

學習是新舊知識的相互作用，學生已有的知識、技能以及學習方法、學習興趣與動機等學習的起始狀態，對新課的學習起決定性作用.例如，在學生學習“楞次定律”的新課內容時，學生是否掌握判斷磁通量變化的技能、是否理解“電生磁”的知識、是否知道電磁感應的產生條件，將決定學生學習“楞次定律”的難度系數.所以，教師在開始新課之前，需要深入了解學生的已有基礎，一旦發現學生缺乏與新課密切相關的先行知識或技能，需要完善學生的知識、能力體系.

確定學生起始狀態的方法有很多.教師一般可以通過學生的作業情況、課堂的提問、小測驗、個別訪談等途徑，了解學生的起始狀態.

2.2.2 分析使能目標

加涅的學習層次理論認為，學習任何一種新的知識技能，都是以已經習得的、從屬于它們的知識技能為基礎的.學生學習較復雜、抽象的知識，是以較簡單、具體的知識為基礎的.學生的起點狀態到終點目標之間，還有一些尚未掌握的知識能力，而掌握這些知識、能力又是達到終點目標的必要的前提條件.所以，對于終點目標而言，掌握這些前提性的知識與能力的教學目標，稱為“使能目標”.

以智慧技能學習結果為例，智慧技能分為“辨別、概念、規則、問題解決”四類，而這些智慧技能是由簡單到復雜排列的，學習每一種智慧技能都是以前面較簡單的技能為必要的先決條件.

圖2為“楞次定律”物理課的教學圖，它展示了要達到“學生能夠運用楞次定律判斷感應電流的方向，解決有關問題”這一教學目標所需要的使能目標.這一終點目標屬于智慧技能中的問題解決技能.根據加涅的累積學習理論，在問題解決學習之前，需要先學習規則.所以學生需要先理解“楞次定律”“右手定則”（規則學習）.而楞次定律需要通過探究感應電流方向的實驗得出（探究規則的過程）.規則是概念之間的關系，要探究感應電流的方向這一規則，又要先理解“磁通量”“電生磁”等概念（概念學習）.所以，由上述的學習層次的分析，設計出了這樣的教學圖.

圖2

在圖2中，虛線框內展示的就是學生的起點技能.但如果學生在新課之前，已經達到了某一先決條件，則其下位的技能不需要在教學設計中體現.相反地，如果學生的起點技能不扎實，教師需要在學習更高層次的知識技能之前，設計教學環節來鞏固學生的起點技能.

可見，基于以上的教學目標和學習任務的分析，可以繪制出物理課的教學圖（如圖2）.借助這種教學圖，物理教師就能清晰地知道每個教學目標在指出更大的教學目標達成中的作用，從而明確終點教學目標與使能目標以及起點技能之間的教學順序.

2.3 設計和開發教學事件

學習是學生的內部構建過程，設計外部教學事件的目的在于促進學生內部學習過程，而只有依據學習內部過程的順序來呈現的教學事件才有意義.所以，從學習任務的分析中所鑒別出來的教學圖，體現了學生學習心理活動的過程，是用于設計和開發物理課堂教學事件的心理學基礎.

“楞次定律”這節課的終點目標屬于問題解決技能，“探究楞次定律”、“理解楞次定律”“掌握右手定則”3個使能目標都屬于規則學習.假設學生已經掌握圖3中的起點技能，那么根據規則學習和問題解決學習的特點，可以設計出以下的教學事件，如圖3所示.需要注意的是，由于“楞次定律”一節的內容較多，所以需安排2個課時完成.第1課時，通過探究，理解楞次定律，屬于規則學習.第2課時屬于問題解決學習，要求學生通過學習，能夠在各種具體的物理情景中，應用楞次定律判斷感應電流的方向，并理解右手定則是楞次定律的一個特例.

在完成教學事件的設計之后，緊接著，需要根據設計的教學事件開發相關的實驗儀器、教具、多媒體課件等.

圖3

圖4

2.4 開發測量與評價工具

在完成教學事件的設計與開發之后，教師還需要開發測量與評價工具.這里所指的測量與評價工具，并不是指測試卷之類的考試評價工具，它關注的重點在于學習目標在行為表現上的測量.其目的在于測量每個學生是否掌握了教學目標，是否可以繼續學習下一個目標，判斷是否需要補救性學習，以及提供改進教學設計的反饋信息.

楞次定律是判斷感應電流方向的基本法則，是學生學習“自感、互感”等知識的基礎，所以教師需要開發測量與評價工具，來了解學生是否達到了“能應用楞次定律判斷感應電流方向”的目標.因為“楞次定律”這節課的終點目標屬于問題解決技能，所以可以設置類似的物理問題情境，以檢測學生是否能夠將楞次定律應用于新的問題情境，測量的途徑主要通過作業反饋的形式.

3 總結

本文基于加涅學習理論及教學原理，探討了一種針對單節物理課的目標導向式教學設計程序（如圖1所示）.這種教學設計以分析學生學習結果為起點，根據學習結果類型相應的學習內外部條件，通過分析學習任務，將終點目標細分為一系列關聯的使能目標，并確定教學目標的完成順序.再根據每類學習目標類型的規律設計和開發教學事件，然后開發測量與評價工具，明確如何測量學生是否達成學習目標.

1 李新鄉，張軍朋.物理教學論［M］.北京：科學出版社，2009：99.

2 ［美］加涅等著，王小明等譯.教學設計原理（第5版）［M］.上海：華東師范大學出版社，2007：5.

3 皮連生.學與教的心理學［M］.上海：華東師范大學出版社，1997：223.