任務分析在高中物理教學設計中的實踐與思考

高秀麗

摘 要：教學任務分析是教學設計中的一門專門技術，它以學生為中心，是溝通教與學的橋梁，能幫助教師制定合理的教學目標，確定教學的重點，科學安排教學順序，從而更加有效地對物理教學進行評價。本文以《動量守恒定律》一節(jié)的課堂教學設計為例，說明教學任務分析技術如何具體在高中物理教學設計中實施。

關鍵詞：任務分析；高中物理；教學設計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）6-0036-4

1 問題提出

長期以來，一線教師在進行教學設計時，不考慮學生的原有水平和所能達到的水平，以經(jīng)驗為基礎，從教師的主觀意愿出發(fā)，教學設計與教學心理學相脫節(jié)，幾乎成為教師們的教學習慣和普遍現(xiàn)象。但是，要對學習任務以及學生將來可能達到的水平有更清晰的了解和把握，只靠經(jīng)驗是遠遠不夠的。要達到教學設計的最終目標，教師必須深入、系統(tǒng)地研究教學心理規(guī)律，這既是提高教學質(zhì)量和課堂教學效率的關鍵，也是實施素質(zhì)教育的要求。近十年的探索研究表明，教學心理學是開啟教學智慧的金鑰匙。

教學任務分析理論作為教學心理學的一部分，最初是在行為主義心理學基礎上發(fā)展而來的，如今已成為教學設計中的一項專門技術，越來越多的一線教師進行了教學任務分析技術培訓，并將這門技術應用于教學實踐中。教學任務分析以學生為中心，是溝通“教”與“學”的橋梁，有效地幫助教師站在學生的立場上，使教學行為更加符合學生的學習規(guī)律，幫助教師制定合理的教學目標，確定教學的重點，科學安排教學順序，從而更加有效地對物理教學進行評價。[1]

實際上，雖然對一線教師進行的教學任務分析技術的培訓越來越多，但并未引起教師們足夠的重視，教師還沒有真正把它作為一種教學習慣，離實踐應用的學科化和系列化更有一段距離。本文擬通過一個教學案例，說明教學任務分析方法在教學設計中的實施。期盼能拋磚引玉，與同行共同探討。

2 教學任務分析理論和方法

教學任務分析從任務分析演變而來，是基于學習心理學發(fā)展起來的一項教學設計技術，教學任務分析是教學設計中的一個重要環(huán)節(jié)，其理論和技術的發(fā)展主要歸功于加涅（R.M.Gagne）。加涅按學習的結果將學習分為五類，即言語信息、智慧技能、認知策略、動作技能和態(tài)度。他認為，教學是為學習的發(fā)生創(chuàng)造外部條件，不同類型學習的外部條件一旦被闡明了，那么教學方法的設計便有了可靠的基礎。依據(jù)不同類型學習結果的不同內(nèi)部和外部條件，進行相應的教學設計，是加涅的教學論的靈魂。[2]

20世紀后期，教學任務分析思想有很大發(fā)展，如喬納森等三人系統(tǒng)地總結了21種已得到認可的任務分析方法[3]?？梢?，任務分析是一門非常復雜的教學設計技術，有多少學習理論就會產(chǎn)生多少相應的任務分析方法。筆者在對眾多專家和學者的“任務分析”理論進行研究的基礎上，結合教學實踐，提出高中物理教學設計的教學任務分析采用如下過程：

（1）通過對教材與學生的分析，確定單元或課時的教學目標。

（2）對教學目標中的學習結果進行分類。

（3）根據(jù)教學目標進行層級分析，確定學生的起點狀態(tài)，分析使能目標和子目標，分析學習的條件。

（4）安排教學順序，設計教學方案。

3 教學案例與分析

下面以高中物理選修3-5（粵教版）第一章第二節(jié)《動量守恒定律》為例，說明教學任務分析如何在教學設計中實施。

【教材分析】

動量守恒定律是自然界中的基本守恒定律之一，是研究微觀粒子所必須的知識，是本章的核心內(nèi)容，是高中階段的重點內(nèi)容，也是高考的必考內(nèi)容。 “動量守恒定律”的學習主要是在前面動量定理的學習和理解中引出問題，進行實驗探究和理論推演的方法，得到系統(tǒng)中各物體的動量關系，引導學生得出動量守恒定律[4]。

【教學目標】

（1）能在具體情境中正確區(qū)分系統(tǒng)的內(nèi)力和外力；

（2）通過實驗探究和運用牛頓第三定律推導得出動量守恒定律，理解動量守恒定律的圖式（物理意義、表達式、適用條件）；

（3）會應用動量守恒定律解釋現(xiàn)象和計算有關問題。

【教學重點與難點】

教學重點：通過實驗探究和理論推導得出動量守恒定律，理解動量守恒定律的圖式（物理意義、表達式、適用條件）。

教學難點：理解動量守恒定律的圖式。

【學習層級分析】（如圖1所示）

【學習類型和學習條件分析】

學習類型：本課的學習重點是“通過實驗歸納和理論推導得出動量守恒定律，理解動量守恒定律的確切含義和表達式，知道定律的適用條件”。因此，本課主要屬于規(guī)律課（習得）的學習。

學習條件：

（1）必要條件：

①理解和掌握系統(tǒng)、內(nèi)力、外力、合外力、動量等概念，其中“力”是學生的起點知識；“合外力”“內(nèi)力”和“外力”是“力”的下位概念，不難學習，難點是能在具體情境中判斷、區(qū)分和計算。

②理解和掌握牛頓第三定律，并且能在具體情境中運用。

（2）支持性條件是：獲得動量守恒定律的實驗觀察能力、數(shù)據(jù)分析能力以及演繹推理能力。

【教學流程】

回憶原有知識→引入新課→實驗探究→理論推導→得出結論→鞏固應用→課堂小結

【教學過程】

1.回憶原有知識

（1）教師提問：①動量是怎樣定義的？它的表達式、性質(zhì)和單位如何？②動量定理的內(nèi)容和表達式如何？式子中“F”指的是什么力？

（2）系統(tǒng)、內(nèi)力和外力。

教師由動量定理的復習中引出“系統(tǒng)”概念：存在相互作用的幾個物體所組成的整體稱為系統(tǒng)，系統(tǒng)可按解決問題的需要靈活選取。由系統(tǒng)的受力情況區(qū)分“內(nèi)力和外力”。內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)各個物體間相互作用力稱為內(nèi)力；外力：系統(tǒng)外其他物體作用在系統(tǒng)內(nèi)任何一個物體上的力稱為外力。

設計意圖：溫故知新，為動量守恒定律的適用范圍和引出問題作準備。

2.引入新課

教師提出問題：根據(jù)動量定理Ft=p′-p=mv′-mv，當一個物體F合=0，p'=p動量不變，那么當一個系統(tǒng)，其合外力F合=0，系統(tǒng)的總動量是否改變？

設計意圖：通過合理外推，提出問題激發(fā)學生的好奇心。

3.實驗探究

實驗器材：氣墊導軌、光電門計時器兩個、滑塊兩個、交流電源等。

實驗情境：如圖2，在同一水平面上的滑塊1和滑塊2，滑塊1以速度v1碰撞靜止的滑塊2，碰后滑塊1的速度為v1′，滑塊2的速度為v2′，比較碰撞前后滑塊1和滑塊2組成的系統(tǒng)總動量。

實驗結論： 。

設計意圖：通過實驗探究，培養(yǎng)學生實驗觀察、數(shù)據(jù)處理和分析的能力，同時領悟物理研究問題的科學方法。

4.理論推導

問題情境：如圖3所示，在光滑水平面上做勻速運動的兩個小球，質(zhì)量分別是m1和m2，沿著同一直線向相同方向運動，速度分別是v1和v2，且v2>v1，當?shù)诙€小球追上第一個小球時兩球相碰，碰后的速度分別為v1′和v2′，試根據(jù)牛頓運動定律和運動學公式證明兩球碰撞前的動量之和等于碰撞后的動量之和。

設計意圖：在實驗探究的基礎上，再通過問題情境引領學生運用動力學觀點推導動量守恒定律，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度以及分析問題、解決問題的能力和思維能力，領悟物理研究問題的科學方法。

5.得出結論

綜合實驗探究和理論推導得出的結論，再進行合理外推，可得出自然界普遍適用的動量守恒定律：

（1）內(nèi)容：一個系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不變，這個結論叫做動量守恒定律。

（2）表達式：m1v1+m2v2=m1v'1+m2v'2。

（3）適用條件：系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零。

6.鞏固應用

（1）關于動量守恒的條件，下列說法中正確的是（ ）

A.只要系統(tǒng)受到彈力作用，動量不可能守恒

B.只要系統(tǒng)做加速運動，動量就不守恒

C.只要系統(tǒng)所受外力的合力為零，動量守恒

D.只要系統(tǒng)所受合外力恒定，動量守恒

設計意圖：針對動量守恒定律適用條件進行檢測評價。

（2）A物體在光滑的水平地面上運動，與靜止在同一水平面的B物體相碰，碰后A物體繼續(xù)沿原方向運動，但速度減為原來的一半，已知A、B兩物體質(zhì)量之比是2：1，則碰后兩物體的速度之比是（ ）

A.1：1 B.1：2

C.1：4 D.2：1

設計意圖：針對動量守恒定律的簡單應用進行檢測評價。

7.課堂小結

系統(tǒng)：由相互作用的物體組成。

內(nèi)力：系統(tǒng)中各物體間的相互作用力。

外力：外部其他物體對系統(tǒng)的作用力。

動量守恒定律：一個系統(tǒng)不受外力或外力之和為零， 系統(tǒng)的總動量保持不變。

m1v1+m2v2=m1v'1+m2v'2。

定律成立條件：系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零。

設計意圖：通過總結反思，理清本節(jié)課的知識要點和研究問題的方法，實現(xiàn)認識的提升。

4 教學成效與反思

本課是一節(jié)物理規(guī)律的習得課，與傳統(tǒng)教學做法不同的是，教學設計時進行了詳細的教學任務分析，在明確本節(jié)課的學習類型和學習條件的基礎上，按照規(guī)律習得的方法，理清了教學的程序，明確了教學的方法和手段，規(guī)律的習得過程以科學取向教學論為指導，流暢自然，邏輯性強，遵循學生的認知規(guī)律。

教學時先通過典型碰撞情境，借助氣墊導軌、光電門（測定速度）等實驗器材，通過實驗探究得出碰撞前后系統(tǒng)總動量相等的結論，再通過兩球碰撞的理論推導，進一步論證碰撞前后總動量不變，從而得出動量守恒定律。教學方式多樣化，較好地整合了多媒體和先進的實驗資源，問題和問題情境設計針對性、思維性強，較好地激發(fā)了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生分析問題、解決問題的思維能力，既突出了學生的主體參與地位，也凸顯了教師的主導作用，學生學習積極性高，很好地達成了本節(jié)課的教學目標。

筆者嘗試運用教學任務分析優(yōu)化教學設計，經(jīng)過近兩年的實踐，發(fā)現(xiàn)恰當運用教學任務分析，能較好地克服教學的盲目性和隨意性，給教師教學設計提供清晰的“技術路線”。并且由于任務分析方法能夠基于學生的起點能力進行教學，充分尊重學生的心理認知發(fā)展水平，使學生在扎實掌握知識的同時，有效提高學生的學習成績和物理學習興趣。

參考文獻：

[1]皮連生.學與教的心理學[M].上海：華東師范大學出版社，2009：5.

[2]趙躍文.例談加涅任務分析圖表在中學物理教學中的應用[J].物理教師，2013，34（5）：4—6.

[3]陳剛.物理教學設計[M].上海：華東師范大學出版社，2009：9.

[4]孫佳琪，陳剛.任務分析在規(guī)律教學設計中的應用——以《牛頓第二定律》為例[J].物理教學探討，2014，31（9）：63—67.

（欄目編輯 羅琬華）