2023年5月4日上午，2022级研究生课程——由青岛市物理学会副理事长、青大物理教育学业导师团团长、青大硕士生导师王㺸老师主讲的《物理教学设计与实施》第三讲“课堂教学设计的最优化工具——四层五环节教学模式体系”，在青岛市第六十三中学进行。青岛大学物理科学学院物理教育系2022级全体研究生参加听课学习，活动由青岛市初中物理学科中心组核心成员、学科副秘书长、学科课题组及档案组组长青岛第六十三中学葛雪梅老师组织和主持。本讲王老师主要从理论上讲授了如何运用“四层五环节教学模式体系”搭建一节完整的课，葛老师从实践角度跟同学们分享了两节典型案例，同学们受益匪浅。
青岛市初中物理学科
2023-5-12
附录：青岛大学物理教育2022级研究生“四层五环节教学模式体系”教学设计案例作业展示
●丁竹青同学：《功》教学设计
一、核心素养目标
1.物理观念：
1.1认识力学中的功，明确做功的两个必要因素，理解不做功的三种情况。
1.2能够判断力是否对物体做功，能够举出生活中关于做功的实例。
1.3理解功的计算公式，能进行简单计算。
2.科学思维：
2.1体会将“比较做功大小”抽象为便于比较的物理模型进行科学分析的思维方式。
2.2从依据感性经验做出判断，到逻辑推理、定量比较做出判断，体会科学推理和科学论证的思维。
3.科学探究
3.1类比生活经验猜想力学中做功的因素，体会以物理学视角审视生活经验提出问题的过程。
3.2从感性经验到定性比较到定量计算，明确证据意识对科学探究的意义，强化证据意识。
3.3能够从物理学视角解释、分析、交流生活中的做功现象。
4.科学态度与责任：
4.1在从生活到物理，培养理性看待生活现象、寻求科学本质的求真精神。
4.2将生活经验“无用功”作为课程思政素材，帮助学生认识目标和努力方向的重要性。
二、四层五环节教学模式体系
1.背景模式：
该背景模式本身构成了本节课“课堂教学系统结构”——“宇观结构”：单重五环节课堂常规教学过程。
2.整体模式+反馈模式：
“整-分-合-补-测五环节模式”+“小循环多反馈模式”，形成“阶段系统结构”——“宏观结构”：整-分（小循环多反馈）-合-补-测五环节教学过程
3.探究模式：
情境-引入，信息-归纳，剃刀-简化，分解-组合，百川-归海，得寸-进尺，结论-派生，反馈-矫正。
4、交流模式：
透镜式教学模式-小问题串模式，形成“微观结构”——13个小问题组成的问题串。
三、教学设计
●何欣同学：《牛顿第一定律》教学设计
一、核心素养目标
1、物理观念
（1）复习牛顿运动定律的主要概念；
（2）掌握利用牛顿运动定律解决问题的步骤和方法；
（3）掌握牛顿第二定律的运用这一核心概念，将运动和力结合起来。
2、科学思维
通过问题串的形式，激发学生学习动机，培养学生利用核心概念解决问题的思维。通过对原始问题的自主思考培养创新思维和发散思维，通过探究牛顿运动定律解决问题培养学生科学思维，通过问题迁移培养学生的深度学习能力。
3、科学探究
通过将原始问题转化为物理问题并构建物理模型培养学生模型建构能力，通过建构过程到问题解决过程，可培养学生分析、论证和解决问题的能力。
4、科学态度与责任
体会物理知识、科学思维和科学方法在解决实际问题中的作用。在解决问题的过程中，培养学生严谨的科学态度，锻炼小组交流与合作的能力
二、教学设计
●胡尚君同学：《电功》教学设计
一、核心素养目标
1.物理观念：
（1）了解电能的各种应用，知道电能的单位，认识电能表，能通过电能表计算家庭费用。
（2）理解电功概念、单位及公式的含义，能运用公式进行简单计算。
2.科学思维：
（1）能从能量转化的角度认识电能
（2）通过生活实例分析电能转化是通过电流做功实现的
3.科学探究：
（1）在电功与影响因素定量关系的推理过程中，体会研究定量关系的过程，了解分析、推理电功公式的科学方法。
4.科学态度与责任
（1）学生在完成课堂任务等活动中体验成功的喜悦，激发科学探究的兴趣。
（2）培养学生对科学的求知欲，使学生乐于探究日常生活中的物理知识，提高学习物理的兴趣。
（3）认识到科学技术对人类社会发展的促进作用。
二、教学设计
●沙柏辰同学：《磁现象 磁场》教学设计
一、核心素养目标
1、物理观念：
（1）了解磁体、磁极、磁性、磁化
（2）掌握磁场的基本概念，知道地磁场
（3）会用磁感线描述磁体周围的磁场分布情况
2、科学思维
（1）分析磁体、磁针之间的相互作用力，类比、推理得到磁场概念
（2）通过磁场学习启发学生学会描述场的问题。物理学中，许多看不见、摸不着的物质，可以通过它们的一些性质来认识
3、科学探究
（1）通过实验知道磁性和磁体
（2）通过实验推理得到磁体磁性最强的部位是磁极
（3）通过实验探究磁体间的相互作用规律
（4）通过实验研究磁场的方向
4、科学态度与责任
（1）通过了解我国古代的磁文明和现代的科技技术，感受科技发展，激发学习兴趣，渗透爱国意识
（2）通过实验现象的观察和分析，培养学生积极探索，尊重客观现实的态度
（3）学科知识联系实际，动手制作实验模型，培养学生动手能力与实践精神。
二、四层五环节教学模式体系
1、背景模式：
（1）单重五环节结构：
设计探究磁性实验、探究磁体各位置磁性大小、探究磁体间相互作用规律、探究磁化现象等实验帮助学生对概念进行理解；设计探究磁场方向实验，帮助学生建立磁场的模型以及磁感线的模型；将地磁场与条形磁铁磁场进行类比，形成地磁场的概念。
（2）背景模式
①单重五环节教学模式
2.整体模式+反馈模式：“整-分-合-补-测五环节模式”+“小循环多反馈模式”，形成各个“阶段系统结构”——“宏观结构”；整——分（小循环多反馈）——合——补——测五环节教学过程
3、探究模式
（1）主要探究模式
①假设——检验模式：提出问题——提出猜想——检验——解决问题
②支架——进入模式：提出问题——支架——进入——解决问题
（2）辅助探究模式
①灯塔——指引模式：提出问题——灯塔——指引——解决问题
②类比——模仿模式：提出问题——类比——模仿——解决问题
③舍——得模式：提出问题——舍——得——解决问题。
④反馈——矫正模式：提出问题——反馈——矫正——解决问题
三、教学设计
●孙晋同学：《流体压强与流速关系》教学设计
―、核心素养目标
1.物理观念：
（1）通过观察，认识流体压强与流速关系的相关现象，体验由流体压强差产生的力。
（2）了解流体的压强与流速的关系，会用流体压强与流速的关系解释简单的物理现象。
（3）知道飞机的升力是怎样产生的。
2.科学思维：
通过演示实验，引导学生总结归纳流体压强与流速的关系原理，培养学生的归纳能力。再通过学生动手验证实验验证所归纳结论是否正确且普适，培养了学生的科学论证能力。通过学生交流所做的实验及结论，影响因素列举优化，培养学生的质疑创新能力。将探究的流体压强与流速的关系外推到飞机升力产生的原因及生活中的常见实例当中，培养学生的知识迁移能力和应用能力。
3.科学探究：
让学生经历验证实验的探究过程，经历由实验归纳结论到定性原理的验证过程（举一-反三式实验探究模式的运用过程）。
4.科学态度与责任：
通过运用流体压强与流速的关系解释生活中的具体现象，体会物理知识在解决实际问题中的作用。验证实验的探究过程，实验手段的运用，培养学生严谨的科学态度，克服困难的信心和决心，以及小组合作能力。通过解释古代诗歌中运用到的流体压强与流速的关系的原理，感受中国古人的智慧，提升中华民族复兴的责任感和使命感。
二、四层五环节教学模式体系
1.背景模式：
单重五环节课堂常规教学模式（基本模块）。
该背景模式本身构成了本节课“课堂教学系统结构”一“宇观结构”：单重五环节课堂常规教学过程。
2.整体模式+反馈模式：
“整-分-合-补-测五环节模式”+“小循环多反馈模式”，形成“阶段系统结构”一“宏观结构”：
整一分（小循环多反馈）一合一补一测五环节教学过程。
3.探究模式：
各种探究模式组合形成的各个探究过程一探究系统结构，详见“教学设计”表格。
（1）探究模式：
①归纳模式：方法-引领、目标-分解、知识-方法探究模式；
②教育教学理论模式：李吉林：情境-引入、布鲁姆：反馈-矫正、陶行知：行动-知识、瓦根舍因：范例-方法探究模式；
③科学哲学方法模式：钱学森：定性-定量、缺点列举法：缺点-改进探究模式；
④中国古代科学家方法模式：氾胜之：分解-建构探究模式；
⑤心理学效应模式：椰壳效应：椰壳-米饭、灯塔效应：灯塔-指引、留白效应：留白-配套、角色效应：角色-扮演、墨菲定律：友情提示-防患未然、南风效应：北风-南风、辐射定律：轴心-辐射、登门槛效应：得寸-进尺探究模式；
⑥中国成语模式：来龙-去脉、百川-归海探究模式。
（2）青岛市“十四五”课题《运用翻转课堂强化初中物理实验教学的策略研究》成果——多阶段实验探究模式：
举一-反三式实验探究模式。
4.交流模式：
透镜式教学模式一小问题串模式，由此打造出"小问题串系统结构”一'‘微观结构”：由25个小问题组成的问题串一学生的学习过程（具体详见表格）。
三、教学设计
●王菲同学：《电阻》教学设计
一、核心素养目标
1.物理观念
（1）知道电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量。
（2）知道电阻的单位，能进行电阻不同单位之间的换算。
2.科学思维
（1）通过观察、类比猜想影响电阻大小的因素，培养学生的科学推理能力。
（2）通过影响电阻大小因素的定量探究实验，论证导体电阻与其长度、横截面积、材料之间的关系，培养学生的科学论证能力。
3.科学探究
通过影响电阻大小因素的实验探究过程，培养学生的科学探究能力，体会控制变量法、转换法等科学方法在实验中的运用。
4.科学态度与责任
通过实验感受科学探究的乐趣，培养学生的科学探究与合作意识，养成实事求是的态度和认真仔细的习惯。
二、五环节教学设计
●王筱妍同学：《内能》教学设计
一、核心素养目标
1.物理观念：
（1）了解内能的概念，能简单描述内能与温度的关系
（2）知道热传递过程中，物体吸收(放出)热量，温度升高(降低)，内能改变·了解热量的概念，热量的单位是焦耳
（3）知道内能可以增大、减少内能的方法
（4）知道做功可以使物体内能增加和减少的一些事例
2.科学思维：
通过类比机械能得到内能的概念，培养学生的逻辑推理能力
3.科学探究：
进行演示实验，培养学生发现问题，收集证据的实验探究能力。
4.科学态度与责任：
通过实验手段的运用，培养学生严谨的科学态度，克服困难的信心和决心，以及小组合作能力。通过中国古代科学家方法的运用，感受中国智慧，提升中华民族复兴的责任感和使命感。
二、四层五环节教学模式体系
1.背景模式：
单重五环节课堂常规教学模式（基本模块）。
2.整体模式+反馈模式：
“整-分-合-补-测五环节模式 ”+“小循环多反馈模式 ”
整——分（小循环多反馈）——合——补——测五环节教学过程。
●叶素萍同学：《自由落体运动》教学设计
一、核心素养
1. 物理观念:
(1)知道自由落体运动的概念和条件。
(2)掌握重力加速度的大小和方向。
(3)能够运用自由落体运动规律分析、解决有关自由落体运动的问题。
2.科学思维:
(1)了解用理想化模型解决物理问题的思维方法。
(2)了解伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法。
3.科学探究:
通过实验探究自由落体运动的规律，培养学生观察能力、分析能力、推理能力、处理实验数据的能力、归纳能力等。
4.科学态度与责任：
(1)从生活经验学习物理知识，培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神。
(2)通过课堂实验以及介绍物理学史，培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风。
(3)通过应用自由落体运动规律，解决实际问题，培养学生关注生活的态度。
二、教学设计
●张栋林同学：《质量》教学设计
一、核心素养目标
1.物理观念
（1）初步认识质量的概念，知道质量的单位。
（2）了解天平的构造、使用方法、注意事项。
（3）知道质量是物体本身的一种固有属性，它不随物体的形状、物态和位置而改变 。
2.科学思维
通过举例，在学生获得感性认识的基础上进行归纳总结，得出质量的概念，培养学生归纳能力。通过结合生活，将定性的概念转化为定量认识，培养科学推理能力。通过实验证明质量与形状、物态、位置无关，培养学生的科学论证能力。分析实验操作过程，找出误差存在原因，并进行改进，培养学生的质疑创新能力。
3.科学探究
让学生自制设计实验，用给定的实验器材探究物体质量与形状、物态、位置的关系，培养学生的设计实验方案、实验操作、收集实验数据、处理分析、总结归纳、分析交流能力。
4.科学态度与责任
通过运用工具，精确测量物体的质量，合理设计实验步骤，减少和避免操作误差，培养学生持之以恒、实事求是、严谨认真的科学精神和态度，了解古人质量测量的工具，体会古人智慧，培养文化自信和民族自豪感。
二、四层五环节教学模式体系
1.背景模式
单重五环节课堂常规教学模式（基本模块）。该背景模式本身构成了本节课“课堂教学系统结构”——“宇观结构”：单重五环节课堂常规教学过程。
2.整体模式+反馈模式
“整-分-合-补-测五环节模式”+“小循环多反馈模式”，形成“阶段系统结构”“宏观结构”：整—分（小循环多反馈）—合—补—测五环节教学过程。
3.探究模式
各种探究模式组合形成的各个探究过程—探究系统结构。
（1）探究模式：
①归纳模式：方法-引领、目标-分解、知识-方法探究模式；
②教育教学理论模式：李吉林：情境-引入、布鲁姆：反馈-矫正、陶行知：行动-知识、 瓦根舍因：范例-方法探究模式；
③科学哲学方法模式：钱学森：定性-定量模式
④中国古代科学家方法模式：氾胜之：分解-建构探究模式；
⑤心理学效应模式：角色效应：角色-扮演，辐射定律：轴心-辐射，怀旧效应：怀旧-迁移，对比效应：并列-对比模式；
⑥中国成语模式：百川-归海探究模式。
（2）青岛市“十四五”课题《运用翻转课堂强化初中物理实验教学的策略研究》
定性-定量式实验探究模式、举一—反三式实验探究模式。
三、教学设计
●张依婷同学：《压强实验专题复习课》教学设计
一、核心素养目标
1.物理观念:
1.利用矿泉水瓶回顾与压强有关的实验，同时增强环保意识。
2.利用压强特点解决实际问题。
3.知道控制变量法、转换法等科学方法的运用。
2.科学思维:
通过动手实验展示压强大小影响因素现象，培养了学生的科学论证能力。通过学生汇报展示成果，小组实验结果汇总，培养学生的质疑创新能力。培养学生运用控制变量法、转换法和比值定义法等科学研究方法去解决复杂问题的能力。
3.科学探究:
通过实验探究压力的作用效果跟哪些因素有关，经历由定性实验分析到定量计算的效率问题解决过程(举一-反三式实验探究模式的运用过程)。
4.科学态度与责任:
实验手段的运用，培养学生严谨的科学态度，克服困难的信心和决心，以及小组合作能力。运用压强知识解决生产生活中的问题，为祖国建设添砖加瓦。
二、四层五环节教学模式体系
1.背景模式:
单重五环节课堂常规教学模式(基本模块)。
该背景模式本身构成了本节课“课堂教学系统结构”——“宇观结构”单重五环节课堂常规教学过程。
2.整体模式+反馈模式:
“整-分-合-补测五环节模式”+“小循环多反馈模式”，形成“阶段系统结构”——“宏观结构”:
整——分(小循环多反馈)——合——补——测五环节教学过程。
3.探究模式:
各种探究模式组合形成的各个探究过程——探究系统结构，详见“教学设计”表格。
(1)探究模式:
①归纳模式:方法-引领、目标-分解、知识-方法探究模式;
②教育教学理论模式:李吉林:情境-引入、、陶行知:行动知识、瓦根舍因:范例-方法探究模式;
③心理学效应模式:灯塔效应:灯塔-指引、留白效应:留白-配套、角色效应:角色-扮演、墨菲定律:友情提示防患未然;
(2)青岛市“十四五”课题《运用翻转课堂强化初中物理实验教学的策略研究》成果多阶段实验探究模式:
举一-反三式实验探究模式。
三、教学设计
●邵萌萌同学：《压强单元复习课》教学设计
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