高中物理新课程实施的基本途径是教学，教学设计和实施是教师教学工作的两个最重要的环节。在新课程的背景下，如何进行物理教学设计是教师面临的最为现实的问题。本章主要就物理教学设计的概念、内容、要求、过程及实施等问题进行讨论和研究，并通过对课堂教学和课外实践活动设计的实例分析，引导教师正确认识在新课程的教学中如何体现新课程的理念。
（第一节 ）教学设计概述
教学是教师引起、维持学生学习的行为方式，旨在建立起促进学生学习的环境。教学活动是一种有目的、有计划的特殊认识活动，为达到教学活动的预期目的，减少教学中的盲目性和随意性，就必须对教学过程进行科学的设计。
一、物理教学设计
所谓物理教学设计，是教师在一定的教学理念指导下，以物理教学理论为基础，运用系统的方法，为达成一定的教学目标，事先对教学活动进行的规划、安排与决策的过程。
该定义表明：①物理教学设计是在一定的教学理念指导下进行的。新课程下的物理教学设计必须体现新课程的理念；②物理教学设计必须有确定的教学内容和明确的教学目标；③教学设计是将教学诸要素有目的、有计划、有序地安排，以达到最优结合；④教学设计仅是对教学系统的分析与决策，是一个制定教学计划的过程，而非教学实施，但它是教学实施必不可少的依据。由此可以看出，教学设计的过程实际上就是为教学活动制定蓝图的过程。通过教学设计，教师可以对教学活动的基本过程有一个整体的把握，可以根据教学情境的需要和学生的特点确定合理的教学目标，选择适当的教学方法和教学策略，采用有效的教学手段，创设良好的教学环境，实施可行的评价方案，从而保证教学活动的顺利进行。从这个意义上说，教学设计是教学活动得以顺利进行的基本保证。好的教学设计可以为教学活动提供科学的行动纲领，使教师在教学工作中事半功倍，取得良好的教学效果。忽视教学设计，则不仅难以取得好的教学效果，而且容易使教学走弯路，影响教学任务的完成。
在具体的教学实践中，教师形成的教学设计方案虽各有不同，但教学设计在教学活动中体现出的以下一些基本特征却是共同的、普遍的：
1．指导性。
教学设计是教师为组织和指导教学活动精心设计的施教蓝图，教师有关下一步教学活动的一切设想，如将要达到的目标、所要完成的任务、将采取的各种教学措施等均已反映在教学设计中。因此，教学设计方案一旦形成并付诸行动，就成为指导教师教学的基本依据，教学活动的每个步骤、每个环节都将受到教学设计方案的约束和控制。正因为如此，教师在课前进行教学设计时，一定要认真思考、全面规划，提高设计方案的科学性和可行性。只有这样，才能在课堂教学中更好地发挥教学设计的指导功能，使教学取得良好的效果。
2．统整性。
教学是由多种教学要素组成的一个复杂系统，教学设计则是对这诸多要素的系统安排与组合。建立在经验基础上的教学设计往往只注重教学的某个部分，如教学内容或教学方法，因此具有很大的局限性。从系统科学方法出发，就是要求对由诸多要素构成的教学活动进行综合的、整体的规划与安排。无论教学设计指向什么样的教学目标，它都必须全面、周密地考虑，分析每一个教学要素，使所有的教学要素在达成一致的教学目标的过程中实现有机的配合，成为一个完整的统一体。教学设计着重创设的是学与教的系统，这一系统包括了促进学生学习的方法、条件、情景、资源等。教学系统的根本目的是帮助学生达到预期的学习目标。
3.操作性。
教学设计为教学理论与教学实践的有效结合提供了现实的结合点，它既有一定的理论色彩，但同时又明确指向教学实践。在成型的教学设计方案中，各类教学目标被分解成了具体的、操作性的目标，教学设计者对教学内容的选择、教学方法的运用、教学时间的分配、教学环境的调适、教学评价手段的实施都作了具体明确的规定和安排。这一系列的安排都带有极强的可操作性，抽象的理论在这里已变成了具体的操作规范，成为教师组织教学的可行依据。教学设计是直接面对教学，立足于解决问题的理论和技术，因而教学设计的过程是具体的，其方案是处方性的。
4．突显性。
教师在设计教学方案时，可以有目的、有重点地突出某一种或某几种教学要素，以达到特定的教学目标。如教师可以在教学方案中突出某一教学方法的运用、某一部分教学内容的讲述、一种新教学环境的设计，从而使教学活动重点突出、特色鲜明，并富有层次感。
5．易控性。
教学设计要确定明确的教学目标。教学目标是教学的出发点和归宿，是教学的灵魂。教学目标对教学活动的诸要素具有较强的控制作用，它既控制着教学活动的方向，也控制着教学活动的大致进程、内容、程序和活动中主客体之间的动态关系。因此，重视教学目标的设计，是强化教学设计控制功能的一个重要方面。
6创造性。
教学既是一门科学，也是一门艺术。创造性是教学设计的一个基本特点，同时也是它的最高表现。教学设计是一项极富创造性的工作。教学设计的过程，实际上也就是教师在深入钻研课程标准和教材的基础上，根据不同的教学目标、不同学生的特点，创造性地思考，创造性地设计教学实施方案的过程。教学设计虽然使得教学程序化、合理化和精确化，但它并不束缚教学实践的自由，更不会扼杀教师的创造性。为了适应教学活动丰富多彩、灵活多变的固有特点，适应学生学习的多种需求，教学设计十分强调针对具体情况灵活设计。另外，由于教学设计同教师个人的教学经验、风格、智慧紧密结合在一起，每个教师设计的教学方案都会程度不同地带有个人风格与色彩，因而它为教师个人创造才能的发挥提供了广阔天地。
二、物理教学设计的依据
教学设计是一项复杂的工作，成功的教学设计必须综合考虑多方面的因素。一般来说，教学设计的依据主要有以下几方面：
1.现代教学理论。
理论的指导是教学设计由经验层次上升到理性、科学层次的一个基本前提。科学的理论是对教学规律的客观总结和反映，依据科学的教学理论和学习原理设计教学活动，实际上就是要求教学设计的方案和措施要符合教学规律。在教学实践中我们不难发现，有些教师，特别是从事教学工作时间不久的教师，由于不懂得如何在教学理论的指导下对教学作出详细规划，因而在课堂教学中往往随意发挥，影响了课堂教学质量。即使是有经验的教师，若轻视系统的理论指导，教学时局限于经验化处理，教学也不会达到理想的效果。因此，教师只有自觉运用科学的理论指导教学设计。才有可能使教学摆脱狭隘的经验主义，才有条件谈论追求教学效果的最优化问题。
2．系统科学的原理与方法。
系统科学的基本方法原理要求研究者在研究事物的过程中，把研究对象放在系统的形式中，从系统论的观点出发，从系统和要素、要素和要素之间的相互联系和相互作用的关系中综合地、精确地考察对象，从而取得解决问题的最佳效果。教学系统是一个由多种教学要素构成的复杂系统，各教学要素间存在着密切的联系和多种作用方式。运用系统方法分析教学系统中各因素的地位和作用，使各因素得到最紧密的、最佳的组合，从而优化教学效果，是教学设计的一个基本特征，同时也是教学设计成功与否的关键所在。因此，在实际的教学设计过程中，教学设计者应自觉遵循系统科学的基本原理，以系统方法指导自己的设计工作，在此基础上不断提高教学设计的水平。
3．教学的实际需要。
从根本上讲，教学设计的全部意义就在于满足教学活动的实际需要，在于为实现这种需要提供最优的行动方案。因此，教学设计最基本的依据就是教学活动的实际需要，离开了教学的现实需要，也就谈不上进行教学设计。在具体的教学过程中，教学活动的实际需要集中体现在教学的任务和目标中。要对教学任务和目标进行认真的分析、分解，使之成为可操作的具体要求，在此基础上，综合考虑各种教学因素，选择设计必要的教学措施和评价手段，使教学设计方案在立足教学现实需要的基础上发挥应有的作用。
4．学生的特点。
教学设计的基本特征之一是它既关心“教”，又关心“学”。教学是教师和学生双方共同活动的过程，在这个过程中存在着教师的“教”，也存在着学生的“学”。教是为了学，学是教的依据和出发点，教师的“教”必须通过学生的积极主动的“学”才能起到有效作用。因此，在教学设计的过程中，教师除了从“教”的角度考虑问题外，还必须把学生认知发展的特点和规律作为教学设计的一个重要依据加以认真对待。也就是说，教师作为教学活动的设计者，在决定教什么和如何教时，应当全面考虑学生学习的需求、认识规律和学习兴趣，着眼于辅助、激发、促进学生的学习。这正如加涅所指出的，校舍、教学设备、教科书以及教师绝不是先决条件，唯一必须假定的事是有一个具备学习能力的学习者。这是我们考虑问题的出发点。
5．教师的教学经验。
在一定意义上说，教学设计的过程也是教师个体创造性劳动的过程，成功的教学设计方案中往往凝聚着教师个人的经验、智慧和风格。教师的教学经验、智慧和风格是形成教学个性及教学艺术性的重要基础，是促进课堂教学丰富多彩、生动活泼的基本条件。好的教学经验是教师在长期的教学实践中总结出的规律性东西，它们在教学中往往可以弥补教学理论的某些不足，帮助教师取得好的教学效果。因此，从这个意义上说，教师的教学经验也是教学设计的基本依据之一。在教学设计中，既不能完全依据经验行事，但也不能排斥教学经验的作用。只有将科学的理论和方法与好的教学经验结合起来，才能使教学设计既有共性，又有个性，并最终达到科学性和艺术性的有机统一。
（第二节 ）教学设计过程
教学设计作为对教学活动系统规划和决策的过程，其适用范围是比较广泛的。它既可以是对课堂教学的设计，也可以是对课外活动的设计；既适用于整个教学体系的设计，也适用于一门课程、一个教学单元、一堂课的设计。但无论是在什么范围内设计，设计者遵循的基本设计原理和过程都是大体一致的。从系统论的观点出发，教学设计的过程通常包括以下几方面：
一、教学内容、目标、学生情况分析
1.教学内容分析。
教师在进行教学设计时，第一步要明确教师教什么、学生学什么，也就是明确教学内容。对教学内容进行分析主要包括以下几个方面：
（1）背景分析。重点分析这部分知识发生、发展的过程，与其他知识之间的联系，以及它在社会生活、生产和科学技术中的应用。
（2）功能分析。主要分析这部分内容在整个物理教学中的地位与作用，以及对于培养和提高学生的科学素养所具有的功能和价值。
（3）结构分析。主要分析学科知识与技能结构、过程与方法结构、情感态度与价值观结构，以及它们之间的关系和特点，从而确定教学的重点。
（4）资源分析。主要对本节课可以利用的教学资源如实验条件、课件、习题等进行分析，以确定能否满足当前的教学需要。
2．教学目标分析。
在对教学内容分析的基础上，教师要对学生通过本节课的教学应达到的行为状态作出具体、明确的说明，这就是教学目标分析。教学目标是期望学生在完成学习任务后达到的程度，是预期的教学成果，是组织、设计、实施和评价教学的基本出发点。教学目标可分为长期目标和近期目标。长期目标被称为教育目标，如培养学生学习科学的热情等，这些无法在具体教学中一次性实现，而是长期努力的方向。近期目标被称为教学目标，主要确定一节课教什么内容，通过哪些活动方式来学习。教学目标尽可能用可观察和可测量的行为变化作为教学结果的指标，并确定它们之间的层次关系。正如加涅在《教学设计原理》一书中所指出的那样，设计者开始任何教学，设计之前必须能回答的问题是“经过教学之后学习者将能做哪些他们以前不会做的事”，或者“教学之后学习者将会有何变化”。《物理课程标准》确定了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三位一体的教学目标，在教学设计中，它们不是相互独立的，而是融合于同一个教学过程之中。
根据马杰和加涅的行为目标理论与技术，一个完整、具体、明确的教学目标一般应该包括四个要素，即行为主体、行为活动、行为条件和行为标准。
行为主体——即学习者。教学目标的设计，其行为目标描述的是学生的行为，而不是教师的行为。规范的行为目标开头应是“学生要……学生应该……”等。
行为活动——即用行为动词描述学生所形成的可观察、可测量的具体行为，如“写出、列出、认出、记住、辨别、比较、对照、绘制、解决”等。
行为条件——即影响学生产生学习结果的特定的限制或范围，如“根据实验……”等。对条件的表述有四种类型：一是允许或不允许使用手册与辅助手段，如“可不可以带计算器”；二是提供信息与提示，如“给出一组实验数据，能求出……”；三是时间的限制，如“在十分钟内……”；四是完成行为的情景，如“在课堂讨论时，能叙述……要点”。
行为标准——即学生对目标所达到的最低表现水准，用于测评学习表现或学习结果所达到的程度，如“至少写出三个事例”、“完全无误”等。
例如，对“力的图示”的认知教学目标可陈述如下：
目标1：能说出力的三个要素。
目标2：对提供的实例，能用力的三个要素来分析力的作用效果。
目标3：对提供的实例，能用力的图示法作出正确的图示。
3．学习者分析。
确定学生的起点状态，包括他们原有的知识水平、技能和学习动机、状态等。根据学生的原有基础，确定达到的教学目标的起点能力。学生的各种特点因时代、生活环境的改变而有所变化，在进行教学设计时，要对学生的兴趣、知识基础、认识特点和智力水平等背景材料进行综合分析，作为安排学生学习活动和选择教学策略的依据。
二、教学策略设计