TFU教學模式理論指導下的高中物理教學設計

周丙順

摘要：以人教版教材選修3-2第1章第8節《電容器的電容》教學設計為例，闡述在借鑒美國TFU教學模式理論的基礎上創造性地進行教學設計的方法.

關鍵詞：TFU教學理論；教學設計；高中物理

TFU（Understanding For Teaching）是20世紀90年代由斯賓塞基金資助的零點項目和哈佛大學教育研究生院在多年研究和實踐的基礎上研究開發的一個教學模式，已經在世界范圍內推廣.該理論認為：教育者需要不斷學習，為促進自身職業發展制定持續的、戰略性決策.還認為學習是通過學生持續不斷的努力并結合實際生活中的問題而產生的.這個模式幫助教育者設計有效的教學方案，來幫助教師形成并加深對重要理念的理解，是一種為理解而教學的模式，強調轉變教師教的方式和學生學的方式，不但適用于不同學校，不同年級、不同學科，而且也非常適應新課程改革對高中物理的教學要求，及用于課程及教學的設計，修改和審核.該模式于2006年開始引入中國，該模式的理論基礎能引導我們去思考教學設計中必須考慮的基本教學問題，幫助我們有效合理的設計教學要素、教學內容、教學目標、教學方式以及教學評價，反思教學設計中不合理的部分，增強教學設計的目的性和有效性，避免教學設計的盲目性、低效性和隨意性.

1TFU教學模式理論簡介

TFU教學模式理論[1]由啟發性論題、理解目標、理解活動和持續性評價四個部分構成，其核心思想是“為了理解的教學”.這四個部分恰好對應了教師在進行教學設計時所需要思考的四個基本的教學要素：教學內容；教學目標；教學方式；教學評價.也就是對四個基本教學問題進行了回答，如表1所示.

2基于TFU教學模式理論的高中物理教學設計

這個教學模式理論能幫助教師設計有效的教學方案，形成并加深對重要理念的理解.筆者借鑒TFU教學模式教學規劃的思考途徑，創造性地對人教版高中物理教材選修3-1第1章第8節《電容器的電容》進行教學設計.

21弄清我們應該教什么——選擇啟發性論題

啟發性論題的標準：“在一個或多個學科或領域中起中心作用；吸引學生和老師積極參與；學生和老師都能找到很多相關資源；與學科內外的許多方面都有豐富的聯系.”[1]按照TFU教學模式中啟發性論題具體標準，在教學設計時必須考慮和教學內容相關的重要概念，首先對教材進行分析，本節知識與生活聯系比較緊，電容器作為一種基本的電子元件，幾乎所有電氣設備都要用電容器. 在學習本節之前，學生已經學習了研究電容器需要涉及的電勢差、電場強度、電荷量等物理量，本節也是《靜電場》這一章的重點和難點，在教材中占有很重要的地位.它是學完勻強電場后的一個重要應用，也是后面學習帶電粒子在電場中的運動、電容對交流電的影響和LC振蕩電路的的預備知識.教材分四步完成：第一步直接介紹常見電容器的構成；第二步通過充放電實驗，用檢流計顯示短暫的充放電電流，從而得到電容器有儲存電荷的本領的結論；第三步用盛水的容器進行比喻，并在教材的“做一做”給出了定量實驗的方案，研究影響平行板電容器電容的因素；第四步舉例常見的電容器.在教材分析的基礎上結合學生自身的基礎，選擇設計具有啟發性的論題.用多媒體展示——各種電容器，并分發一些紙質電容器給學生.提出啟發性論題：怎么能構成電容器呢？電容器有什么特點呢？什么是電容器的電容呢？讓學生明晰本節教學中的“核心概念——電容”， 核心內容是平行板電容器的電容、電勢差與場強的關系.

22明確學生應該學些什么——理解目標的設計

教師制定的理解目標應該符合以下標準：“明確表述學生需理解的、有關啟發性論題的內容，公開并在教學中經常提及直接針對需要理解的概念，而不是需要完成的作業.”[1]有關這些論題學生應該學些什么？制定明確的理解目標，并公開給學生.學生要知道自己具體學習的內容，教師必須要清晰明確地表述出學生在這一節課中應知應會的內容，即制定明確的理解目標，用簡明扼要的問句或陳述句清楚表達，不僅要有知識的落實，還要有方法的運用，集中在物理學科中的重要概念、過程、方法等的理解上.因此可以將本節的理解目標制定如下：（1）能說出什么是電容器，感知電容器的充、放電現象；（2）能說出電容器的電容概念及其定義方法以及電容的定義公式、單位，并會用來進行有關的計算；（3）通過實驗了解影響平行板電容器的電容與哪些因素有關，能說出平行板電容器的電容公式，認識常見的電容器，知道改變平行板電容器的電容大小的方法；（4）會對平行板電容器問題進行動態分析.理解目標在教學中起導向、激勵、調控的作用.讓學生明確學什么，學到什么程度，明白這一節課必須掌握的知識.且在理解目標的描述中，不但要體現教學目標和教學重點，還要集中在常見的錯誤理解、潛在假設以及可能阻礙學生形成對論題的深刻理解的瓶頸內容上，學生能從選擇的啟發性論題中學到要求學會的知識.

23學生需要做什么才能達到學習目的——理解活動的設計

以這些標準而設計的理解活動應該使學生：“在新的場景中使用需理解的理論和概念，必須對需要理解的理論和概念進行思考，所做的與需要理解的內容直接相關，所做的表現出他們所理解的.”[1]學生需要做什么才能達到學習目的？教師給學生提供多種加強理解的機會，并使學生有機會展現其理解.TFU教學模式對“理解”是這樣界定的：理解是在新的場景中靈活運用理論和概念的能力，學生只有在超越他們的已有知識時才可能進行理解活動，獲得真正的“理解”的唯一途徑是實際應用.[2]理解活動是TFU教學模式的核心，能幫助我們把教學設計的重心放在幫助學生增強理解知識方面.直接針對需要理解的概念設計以下學習活動.

活動1：學習什么是電容器，認識常見的電容器，讓學生仔細閱讀教材“電容器”的內容并觀察拆開的電容器，完成以下問題：

（1）構造：兩個相距很近的中間夾上一層，就組成一個最簡單的電容器，叫做.實際上，任何兩個彼此又的導體，都可以看成一個電容器.

活動2：感知電容器的充、放電現象；請你觀看演示實驗，認識充放電過程的特點.

（1）充電：把電容器的一個極板與電池組的正極相連，另一個極板與負極相連，兩個極板就分別帶上了電荷，這個過程叫充電.充電過程中由電源獲得的儲存在電容器中.

（2）放電：用把充電后的電容器的兩極板接通，兩極板上的電荷中和，電容器又不帶電了，這個過程叫放電.放電后，轉化為其他形式的能量.

活動3：學習電容器的電容概念及其定義方法，學習電容的定義公式、單位，并會用來進行有關的計算.

請仔細閱讀教材“電容”的內容，完成以下問題：

（1）定義：一個電容器所帶的與電容器兩極間的的比值，叫做電容器的電容.

（2）定義式：C=.

（3）物理意義：電容器的電容在數值上等于使兩極板間的電勢差為時電容器要帶的電荷量，需要電荷量多，表示電容器的電容，電容是電容器的物理量.

（4）單位：國際單位制中，電容的單位是，簡稱，符號是.常用的單位還有、.如果一個電容器帶1C的電量時，兩極板間的電勢差是1V，這個電容器的電容就是.1uF=F；1PF=F.

特別提醒：電容器的電容大小是由本身的特性決定的，與極板間電壓以及電容器所帶電荷多少或帶不帶電荷無關.

活動4：通過實驗學習影響平行板電容器的電容與哪些因素有關，學習平行板電容器的電容公式，認識常見的電容器，學習改變平行板電容器的電容大小的方法.

實驗1：保持極板上的電荷量Q不變，兩極板間的距離d也不變，改變兩個極板的正對面積S，觀察得知兩極板間電勢差的變化，判斷電容C與正對面積S的關系.

實驗2：保持Q、S不變，改變距離d，采用第一種方法，判斷C與d的關系.

實驗3：保持Q、S、d都不變，在兩極板間插入電解質，判斷電介質的存在對電容C的影響.由靜電計的指針偏轉可推知兩導體間的大小.

電容決定式：.（說明k、εr的物理意義）

（2）請仔細閱讀教材“平行板電容器的電容”的內容，完成以下問題：

平行板電容器的電容表達式C=，式中各字母代表的物理量分別是；真空中的介電常數等于，所有介質的介電常數均1.

（3）仔細閱讀教材“常用電容器”的內容，完成以下問題：電容器在當今生活中隨處可見，如電腦、電視機、收音機等幾乎所有用電器中都有電容器.

①常用的電容器，從構造上看，可分為和兩類.

②常見的固定電容器有和兩種，其表示符號分別為和.課本上所給出的可變電容器是利用的改變來改變電容大小的，其表示符號為.

③擊穿電壓是指.電容器上標出的額定電壓一般（填“大于”或“小于”）擊穿電壓.

活動5：會對平行板電容器問題的動態分析.

抓住兩個關鍵：充電后與電源斷開或始終與電源相連.充電后與電源斷開則帶電量不變；始終與電源相連則兩板間電壓不變.

（1）請你完成課本“問題與練習”第1，2，3，4題.

五個學習活動按一定次序排列，直接針對一個或多個理解目標中表述的關鍵概念的理解，在教師的指導下，學生進行探究活動以加深理解.

24如何確定是否學生掌握了這些內容——持續性評價的設計

教師如何知道學生掌握了什么內容？TFU教學模式強調持續性評價，通過對每次活動的過程評價，及時評估活動的教學有效性.同時，對不同的學習活動設計不同形式的評價標準.具體標準是：“在教學過程中進行，而不是在教學結束以后；重點在學習和理解，而不是評分或劃分等級；評估方式因評估者和執行方式的不同而不同；評估標準要對學生公開.”[1]用公開的標準來評價學生的學習，并與理解目標緊密聯系.針對理解目標1：教師檢查學生在閱讀教材“電容器”的內容并觀察拆開的一個電容器的情況下，完成問題的情況，看看他們是否能在老師的指導下認識了電容器充放電過程的特點.針對理解目標2：教師觀察學生閱讀課本的情況以及和同學交流情況，聽一聽學生對“電容”的理解，以判斷學生是否掌握了“電容”的概念；針對理解目標3：讓學生說一說影響平行板電容器的電容與哪些因素有關以及平行板電容器的電容公式，改變平行板電容器的電容大小的方法；針對理解目標4：讓學生完成課本“問題與練習”第1，2，3，4題，用于檢測學生是否對平行板電容器的動態問題會抓住兩個關鍵：充電后與電源斷開或始終與電源相連.充電后與電源斷開則帶電量不變；始終與電源相連則兩板間電壓不變.當學生回答正確時，給予肯定和鼓勵，學生回答不全面甚至有錯誤時，給予補充或者提示.評價的同時也是反饋信息，反饋教和學兩個方面的問題，屬于教師教的問題，教師應及時地去發現和收集，及時彌補，不能拖延.屬于學生學的問題，教師要及時反饋給學生，使他們能及時地想辦法補救.利用評價來促進學生的進一步理解.

總之，教學是一門藝術，而教學的藝術性體現在能夠把有限的教學資源在有限的時間內最大限度地發揮教育功能.在TFU教學模式理論指導下進行教學設計，我們應該思考如何把各個部分相結合，幫助學生促進理解.當然，也不是所有的教學內容都一定要按照TFU教學模式的套路去設計，而是引導教師在不同內容教學設計中站在學生的角度靈活改變、不斷創造、不斷反思.

參考文獻：

[1]趙春燕運用TFU教學模式促進高中生物課堂的概念教學[D].天津師范大學2012

[2]梁銀真正理解并學以致用——飯店服務與管理專業TFU教學模式初探[J].廣東技術師范學院學報2010，（07）