TFU教学模式理论指导下的高中物理教学设计

周丙顺

摘要：以人教版教材选修3-2第1章第8节《电容器的电容》教学设计为例，阐述在借鉴美国TFU教学模式理论的基础上创造性地进行教学设计的方法.

关键词：TFU教学理论；教学设计；高中物理

TFU（Understanding For Teaching）是20世纪90年代由斯宾塞基金资助的零点项目和哈佛大学教育研究生院在多年研究和实践的基础上研究开发的一个教学模式，已经在世界范围内推广.该理论认为：教育者需要不断学习，为促进自身职业发展制定持续的、战略性决策.还认为学习是通过学生持续不断的努力并结合实际生活中的问题而产生的.这个模式帮助教育者设计有效的教学方案，来帮助教师形成并加深对重要理念的理解，是一种为理解而教学的模式，强调转变教师教的方式和学生学的方式，不但适用于不同学校，不同年级、不同学科，而且也非常适应新课程改革对高中物理的教学要求，及用于课程及教学的设计，修改和审核.该模式于2006年开始引入中国，该模式的理论基础能引导我们去思考教学设计中必须考虑的基本教学问题，帮助我们有效合理的设计教学要素、教学内容、教學目标、教学方式以及教学评价，反思教学设计中不合理的部分，增强教学设计的目的性和有效性，避免教学设计的盲目性、低效性和随意性.

1TFU教学模式理论简介

TFU教学模式理论[1]由启发性论题、理解目标、理解活动和持续性评价四个部分构成，其核心思想是“为了理解的教学”.这四个部分恰好对应了教师在进行教学设计时所需要思考的四个基本的教学要素：教学内容；教学目标；教学方式；教学评价.也就是对四个基本教学问题进行了回答，如表1所示.

2基于TFU教学模式理论的高中物理教学设计

这个教学模式理论能帮助教师设计有效的教学方案，形成并加深对重要理念的理解.笔者借鉴TFU教学模式教学规划的思考途径，创造性地对人教版高中物理教材选修3-1第1章第8节《电容器的电容》进行教学设计.

21弄清我们应该教什么——选择启发性论题

启发性论题的标准：“在一个或多个学科或领域中起中心作用；吸引学生和老师积极参与；学生和老师都能找到很多相关资源；与学科内外的许多方面都有丰富的联系.”[1]按照TFU教学模式中启发性论题具体标准，在教学设计时必须考虑和教学内容相关的重要概念，首先对教材进行分析，本节知识与生活联系比较紧，电容器作为一种基本的电子元件，几乎所有电气设备都要用电容器. 在学习本节之前，学生已经学习了研究电容器需要涉及的电势差、电场强度、电荷量等物理量，本节也是《静电场》这一章的重点和难点，在教材中占有很重要的地位.它是学完匀强电场后的一个重要应用，也是后面学习带电粒子在电场中的运动、电容对交流电的影响和LC振荡电路的的预备知识.教材分四步完成：第一步直接介绍常见电容器的构成；第二步通过充放电实验，用检流计显示短暂的充放电电流，从而得到电容器有储存电荷的本领的结论；第三步用盛水的容器进行比喻，并在教材的“做一做”给出了定量实验的方案，研究影响平行板电容器电容的因素；第四步举例常见的电容器.在教材分析的基础上结合学生自身的基础，选择设计具有启发性的论题.用多媒体展示——各种电容器，并分发一些纸质电容器给学生.提出启发性论题：怎么能构成电容器呢？电容器有什么特点呢？什么是电容器的电容呢？让学生明晰本节教学中的“核心概念——电容”， 核心内容是平行板电容器的电容、电势差与场强的关系.

22明确学生应该学些什么——理解目标的设计

教师制定的理解目标应该符合以下标准：“明确表述学生需理解的、有关启发性论题的内容，公开并在教学中经常提及直接针对需要理解的概念，而不是需要完成的作业.”[1]有关这些论题学生应该学些什么？制定明确的理解目标，并公开给学生.学生要知道自己具体学习的内容，教师必须要清晰明确地表述出学生在这一节课中应知应会的内容，即制定明确的理解目标，用简明扼要的问句或陈述句清楚表达，不仅要有知识的落实，还要有方法的运用，集中在物理学科中的重要概念、过程、方法等的理解上.因此可以将本节的理解目标制定如下：（1）能说出什么是电容器，感知电容器的充、放电现象；（2）能说出电容器的电容概念及其定义方法以及电容的定义公式、单位，并会用来进行有关的计算；（3）通过实验了解影响平行板电容器的电容与哪些因素有关，能说出平行板电容器的电容公式，认识常见的电容器，知道改变平行板电容器的电容大小的方法；（4）会对平行板电容器问题进行动态分析.理解目标在教学中起导向、激励、调控的作用.让学生明确学什么，学到什么程度，明白这一节课必须掌握的知识.且在理解目标的描述中，不但要体现教学目标和教学重点，还要集中在常见的错误理解、潜在假设以及可能阻碍学生形成对论题的深刻理解的瓶颈内容上，学生能从选择的启发性论题中学到要求学会的知识.

23学生需要做什么才能达到学习目的——理解活动的设计

以这些标准而设计的理解活动应该使学生：“在新的场景中使用需理解的理论和概念，必须对需要理解的理论和概念进行思考，所做的与需要理解的内容直接相关，所做的表现出他们所理解的.”[1]学生需要做什么才能达到学习目的？教师给学生提供多种加强理解的机会，并使学生有机会展现其理解.TFU教学模式对“理解”是这样界定的：理解是在新的场景中灵活运用理论和概念的能力，学生只有在超越他们的已有知识时才可能进行理解活动，获得真正的“理解”的唯一途径是实际应用.[2]理解活动是TFU教学模式的核心，能帮助我们把教学设计的重心放在帮助学生增强理解知识方面.直接针对需要理解的概念设计以下学习活动.

活动1：学习什么是电容器，认识常见的电容器，让学生仔细阅读教材“电容器”的内容并观察拆开的电容器，完成以下问题：

（1）构造：两个相距很近的中间夹上一层，就组成一个最简单的电容器，叫做.实际上，任何两个彼此又的导体，都可以看成一个电容器.

活动2：感知电容器的充、放电现象；请你观看演示实验，认识充放电过程的特点.

（1）充电：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板就分别带上了电荷，这个过程叫充电.充电过程中由电源获得的储存在电容器中.

（2）放电：用把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和，电容器又不带电了，这个过程叫放电.放电后，转化为其他形式的能量.

活动3：学习电容器的电容概念及其定义方法，学习电容的定义公式、单位，并会用来进行有关的计算.

请仔细阅读教材“电容”的内容，完成以下问题：

（1）定义：一个电容器所带的与电容器两极间的的比值，叫做电容器的电容.

（2）定义式：C=.

（3）物理意义：电容器的电容在数值上等于使两极板间的电势差为时电容器要带的电荷量，需要电荷量多，表示电容器的电容，电容是电容器的物理量.

（4）单位：国际单位制中，电容的单位是，简称，符号是.常用的單位还有、.如果一个电容器带1C的电量时，两极板间的电势差是1V，这个电容器的电容就是.1uF=F；1PF=F.

特别提醒：电容器的电容大小是由本身的特性决定的，与极板间电压以及电容器所带电荷多少或带不带电荷无关.

活动4：通过实验学习影响平行板电容器的电容与哪些因素有关，学习平行板电容器的电容公式，认识常见的电容器，学习改变平行板电容器的电容大小的方法.

实验1：保持极板上的电荷量Q不变，两极板间的距离d也不变，改变两个极板的正对面积S，观察得知两极板间电势差的变化，判断电容C与正对面积S的关系.

实验2：保持Q、S不变，改变距离d，采用第一种方法，判断C与d的关系.

实验3：保持Q、S、d都不变，在两极板间插入电解质，判断电介质的存在对电容C的影响.由静电计的指针偏转可推知两导体间的大小.

电容决定式：.（说明k、εr的物理意义）

（2）请仔细阅读教材“平行板电容器的电容”的内容，完成以下问题：

平行板电容器的电容表达式C=，式中各字母代表的物理量分别是；真空中的介电常数等于，所有介质的介电常数均1.

（3）仔细阅读教材“常用电容器”的内容，完成以下问题：电容器在当今生活中随处可见，如电脑、电视机、收音机等几乎所有用电器中都有电容器.

①常用的电容器，从构造上看，可分为和两类.

②常见的固定电容器有和两种，其表示符号分别为和.课本上所给出的可变电容器是利用的改变来改变电容大小的，其表示符号为.

③击穿电压是指.电容器上标出的额定电压一般（填“大于”或“小于”）击穿电压.

活动5：会对平行板电容器问题的动态分析.

抓住两个关键：充电后与电源断开或始终与电源相连.充电后与电源断开则带电量不变；始终与电源相连则两板间电压不变.

（1）请你完成课本“问题与练习”第1，2，3，4题.

五个学习活动按一定次序排列，直接针对一个或多个理解目标中表述的关键概念的理解，在教师的指导下，学生进行探究活动以加深理解.

24如何确定是否学生掌握了这些内容——持续性评价的设计

教师如何知道学生掌握了什么内容？TFU教学模式强调持续性评价，通过对每次活动的过程评价，及时评估活动的教学有效性.同时，对不同的学习活动设计不同形式的评价标准.具体标准是：“在教学过程中进行，而不是在教学结束以后；重点在学习和理解，而不是评分或划分等级；评估方式因评估者和执行方式的不同而不同；评估标准要对学生公开.”[1]用公开的标准来评价学生的学习，并与理解目标紧密联系.针对理解目标1：教师检查学生在阅读教材“电容器”的内容并观察拆开的一个电容器的情况下，完成问题的情况，看看他们是否能在老师的指导下认识了电容器充放电过程的特点.针对理解目标2：教师观察学生阅读课本的情况以及和同学交流情况，听一听学生对“电容”的理解，以判断学生是否掌握了“电容”的概念；针对理解目标3：让学生说一说影响平行板电容器的电容与哪些因素有关以及平行板电容器的电容公式，改变平行板电容器的电容大小的方法；针对理解目标4：让学生完成课本“问题与练习”第1，2，3，4题，用于检测学生是否对平行板电容器的动态问题会抓住两个关键：充电后与电源断开或始终与电源相连.充电后与电源断开则带电量不变；始终与电源相连则两板间电压不变.当学生回答正确时，给予肯定和鼓励，学生回答不全面甚至有错误时，给予补充或者提示.评价的同时也是反馈信息，反馈教和学两个方面的问题，属于教师教的问题，教师应及时地去发现和收集，及时弥补，不能拖延.属于学生学的问题，教师要及时反馈给学生，使他们能及时地想办法补救.利用评价来促进学生的进一步理解.

总之，教学是一门艺术，而教学的艺术性体现在能够把有限的教学资源在有限的时间内最大限度地发挥教育功能.在TFU教学模式理论指导下进行教学设计，我们应该思考如何把各个部分相结合，帮助学生促进理解.当然，也不是所有的教学内容都一定要按照TFU教学模式的套路去设计，而是引导教师在不同内容教学设计中站在学生的角度灵活改变、不断创造、不断反思.

参考文献：

[1]赵春燕运用TFU教学模式促进高中生物课堂的概念教学[D].天津师范大学2012

[2]梁银真正理解并学以致用——饭店服务与管理专业TFU教学模式初探[J].广东技术师范学院学报2010，（07）