摘要：本文通过采用文献研究、案例分析的方法，在整理归纳新课程标准改革下物理实验教学与物理实验教学设计相关理论的基础上，通过两则案例分析比较论证物理实验教学设计中体现的师范生技能综合能力，总结新课标下物理实验教学设计与物理师范生技能培养的关系，最后提出通过建立系统的课程体系和实验教学与技能交流平台，推动实验教学技能培养常态化来培养师范生实验教学设计能力的方法。
关键词：新课标；物理实验教学；实验教学设计；师范生技能培养
前言
“教师专业能力是包括课堂教学能力、实验教学能力、教学研究能力、教学管理能力以及多媒体技术能力等多方面构成的有机体”。[1]作为一名以成为优秀物理教师为目标的物理师范生，在储备扎实的物理学科知识的同时，必须多方面地培养自身的教师专业能力，特别是实验教学设计能力的培养。
中学物理实验教学作为中学物理教学的一个基本组成部分，是激发学生探究精神，进行创新能力培养的重要内容。三个月的教育实习使笔者深刻体会到物理实验教学的重要性，同时也意识到培养物理师范生的实验教学设计能力的迫切性。
当下，课程改革日益深入人心的。从事物理教育教学工作、学科研究的人普遍接受“以人为本”的教育教学理念，认为物理教学模式应多样化和人性化。“基于STSE（科学、技术、社会、情感）的中学物理教学设计，在社会的背景下，教师应当注重以学生为本，以探究式教学激发学生兴趣，从与物理有关的技术出发对学生进行科学的物理教育，培养学生学习和实践能力。”[2]而良好的物理实验教学是做到这些的关键。因此，师范生实验教学技能的培养值得重视和支持。
本文在新课改的背景下，以实验教学设计理论为指导，通过分析当前中学物理实验教学的发展趋势，讨论分析初中物理实验教学设计案例，从学院培养与学生自身学习的角度分析总结出提升物理师范生实验教学技能水平的可行性方法，并提出合理的建议。
1.物理实验教学设计基本理论
1.1物理实验教学
（1）物理实验教学及其重要性
物理实验教学是由物理课程作为一门自然科学的课程性质所决定的，是由客观现象到本质规律理论再到客观实践应用的物理学习方法的具体体现；可以帮助学生更好掌握物理现象分析和理解物理规律。物理实验教学是顺应新课程改革规划的物理学科教学实践改革，与现行使用的物理教材等课程资源相适应。物理课堂上采用实验教学具有重要意义。
（2）物理实验教学的分类
《物理课程与教学论》中提出，物理实验教学作为一种教学方法，其核心目标是服务于教学，帮助学生更好掌握物理规律和利用物理规律解释生活现象。[3]
根据学生在实验教学过程中扮演的角色，物理实验教学方法可以分为演示实验教学和学生分组实验教学。演示实验教学，是指教师通过实验向学生展示现象，引导学生进行思考和探究，主要培养学生观察现象和分析的能力。学生分组实验教学，是针对于课程标准特意分类确定了的学生操作实验，要求学生在老师的指导下自己动手进行实验探究，主要培养学生实验操作的动手能力和设计简单实验的逻辑思维能力。
（3）物理实验教学的过程
物理实验教学过程按照时间顺序可以分成四个过程：
在新课程标准下，物理实验教学设计过程，是指设计包括实验目的、实验器材、实验原理等内容的完整的实验教学方案的过程；物理实验教学准备过程，是指根据实验教学方案的要求，准备实验器材、铺垫基础知识、创设实验探究情景的过程；物理实验教学过程，是指根据实验教学方案的要求，进行以学生为主体，教师为引导的实验探究活动的过程；实验教学评价与反思过程，是指从教师的教、学生的学等多方面评价实验教学效果，反思总结规律和方法的过程。
（4）新课标下中学物理实验教学的发展趋势
“新课标”改革，是指在2001年6月《国家基础教育课程改革指导纲》颁布之后，由试点地区开始逐步向全国推广的课程标准改革。“新课标”，是为与旧的课程标准相区别，对现阶段我国实行的课程标准的称呼。新课标突出物理作为自然科学的特点，联系中学阶段义务教育的实际情况，坚持贯彻5个基本理念：“面向全体学生，提高学生科学素养”、“从生活走向物理，从物理走向生活”、“注意学科渗透，关心科技发展”、“提倡教学方式多样化，注重科学探究”、“注重评价改革导向，促进学生发展”。[4]
物理实验教学在新课标下发生了极大的变化。
首先，实验数量上明显增多。课程的每一个章节知识点但凡可以用到实验解释的必有标出。以初中阶段为例，2011年版的《物理课程标准》中就规划出了20个学生必做实验，要求教师尽可能让学生自己动手、多做实验。[4]
其次，实验要求逐步提高。《课程标准》要求：“掌握物理实验的一些基本技能，会使用基本的实验仪器，能独立完成一些物理实验。”[5]这表明学生除了同以往一样会验证规律进行实验操作以外，还要学会发现和提出实验问题并对实验进行评估评价。这也是新课标下物理实验教学的核心变化——由验证性实验向探究性实验转变，为国家提供后备科学研究力量。
再次是实验的形式多样且灵活，不同于以往拘于实验室的研究。如在抛体运动的学习中，提出调查公路拐弯处的倾斜情况或铁路拐弯处两条铁轨的高度差异（《课程标准》）。这就将实验教学融入了生活，进行实验研究调查。[5]
最后是实验功能的拓宽。这是物理实验教学由验证实验向探究实验的重要体现。《课程标准》强调：“参加一些科学实践活动，尝试经过思考发表自己的见解，尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题。”[5]这表明实验教学不仅仅是应用于实验室的实验，不仅仅是单纯的验证实验，而是源于生活归于生活，对自然和社会的探究性学习，是发现与感悟。
由此，新课标下的物理实验教学的发展趋势，是将科学服务于人类的意识的新理念，是实验教学应为研究实验的新观点。它要求学生的积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考和教师的教学方式多样化促进学生发展。
1.2物理实验教学设计
1.2.1教学设计理论
（1）教学设计的内容
《教育学基础》一书提出，教学设计是教师以现代教学理论为指导，结合教学的实际需要、学生的特点及教师的教学经验进行系统分析，采用系统科学的原理和方法为教学活动设计教学方案的过程。[6]
现在，人们普遍认为教学设计包含五个要素：教学目标、教学内容、教学策略和教学媒体、教学过程、教学评价。教学设计者通过对五个基本要素的综合考虑，进而形成全面、完整的教学设计方案。
具体的教学设计包括：教学目标设计、教学内容设计、教学时间设计、教学措施设计及教学评价设计。其中，教学措施设计包含了教学策略和教学媒体的设计，即教学方法和教学工具的设计。
（2）教学设计的常见模式
在《教育学基础》中，教学设计根据研究的侧重点不同，分为三种常见模式，概括总结如下：
○1系统分析模式，强调以“产出”受过教育的人为目标，使用系统分析的方法教学过程；
○2目标模式，强调教学目标的指向作用，设计过程紧密、环环相扣；
○3.过程模式，强调根据教学情境的需求，灵活设计教学方案，实用强。[6]
1.2.2物理实验教学设计
在新课程标准理念指导下的中学物理实验教学设计，是针对物理认识学习与实验探究紧密联系的特点，要求能发挥学生主体作用，让学生参与实验探究活动的教学设计。
实验教学设计并不仅仅是设计实验，而教师在充分认识和了解学生、教材、课程标准和教学资源的基础上，对实验进行方案设计、器材选择、验证分析，进而形成一套包括实验目的、实验器材、实验原理、实验步骤、数据记录与分析、实验思考的完整实验教学方案的过程。新课标下的中学物理实验教学设计，更要注意符合学生的认知规律。实验教学设计在语言交流设计、知识构建设计等方面与中学生的语言理解水平、逻辑思维特点相适应，才能使学生在理解语言指示的基础上，发挥其主体作用，参与实验探究活动。
物理实验教学设计包含了实验教学目标设计、实验教学内容设计、实验教学措施设计、实验教学过程设计及实验教学评价设计，是物理教师对课程安排的系统分析和规划，是物理实验科学探究过程的具体呈现。实验教学设计，要求各个部分的内容明确、具体，又要求各部分相互联系，统一地组合为实现实验教学任务服务。
2.物理实验教学设计中的能力体现
一份完善的物理实验教学设计，是设计者的学科知识能力、教材和学情分析能力、课堂教学能力、实验综合能力、教学研究能力、教学管理能力以及多媒体技术能力等多方面构成的有机体。下面以案例一（附件一•东莞市石龙镇石龙第三中学的实验教学设计）和案例二（附件二•教辅版实验教学设计案例），具体分析物理实验教学设计中的能力体现。
2.1案例一
案例一（东莞石龙三中）的物理教学设计模式，是通过将物理实验教学过程为课前预习、课上学习、课后反馈三个部分，分别设计了预习案、学习案和反馈案，辅以对应的评价执行者保证教学过程的顺利进行，被称为“三案立学”。“三案立学”的实验教学设计，是一种以让学生学懂物理、懂学物理为教学设计理念，强调教学实践性的实验教学设计。
本案例的教学设计在实际教学过程中施行实时评价的教学策略，各个教学环节设计紧密，督促学生主动学习、参与实验探究：预习案，包含了知识回顾、课前导学、尝试应用三个部分，要求学生进行课前预习，并根据教师的要求完成相应部分的内容，将预习成果书面化，由小组长评价（每小组5人）；学习案，包含了知识点拨、课内训练两个部分，实际课堂实验探究学习时，根据对知识点的理解情况，学生进行自我评价；反馈案，是针对性的学生知识掌握情况的评价测试，要求学生进行反馈练习，由教师评价学生对知识的掌握情况。
案例一是强调实验教学规律应用的目标模式设计。根据核心目标、预习案、学习案、反馈案依次进行分析。
（1）核心目标分析
案例一“探究欧姆定律”实验教学设计的核心目标是“理解和应用欧姆定律”，具体解释是“通过引导学生设计实验探究电流与电压、电阻的关系，帮助学生总结、理解欧姆定律，并尝试应用欧姆定律分析电路情况”。这是设计者对物理教学设计三维目标的综合表述，强调理解和应用实验规律，符合新课标的要求，重点明确。
（2）预习案分析
1）“知识回顾”，帮助学生复习滑动变阻器在电路中的连接方法、电流表和电压表的使用放、调节滑动变阻器改变电路电流的方法，为实验教学的开展做知识基础铺垫；
2）“课前导学”，要求学生阅读课本，解决问题“电流与电压、电阻的有什么关系”和“欧姆定律的表达式是怎样的”，为实验教学中引导学生“猜想与假设”做铺垫，也进一步明确了本节课的重点内容，加强学生印象；
3）“尝试练习”，针对综合水平较高的学生，培养他们主动利用提供的材料（欧姆定律），大胆探索、尝试应用的探索精神，为开展学生分组实验探究做精神铺垫。
（3）学习案分析
1）“知识点拨”，可以分为三个部分：○1实验探究“电流与点压、电阻的关系”、○2归纳总结欧姆定律、○3理解欧姆定律公式。
根据《物理课程标准》中物理科学实验探究的方法，通过“提出问题、猜想与假设、设计实验与制定计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流和合作”[5]开展实验教学。具体的设计如下：
首先，在学生分组之后，教师根据预习案的导学内容，提出问题“电流与电压、电阻又怎样的关系”，引导到学生做出猜想和假设，强调实验目的、实验方法（测量性的学生实验，这里强调实验原理）；然后，教师根据实验目的引导学生选择实验仪器，利用多媒体演示（flash等）或板书设计实验电路图；最后，学生进行动手实验，分别探究“电压一定时，电流与电阻的关系”和“电阻一定时，电流与电压的关系”，记录数据在表格中。教师在学生进行实验探究的过程中，观察学生实验操作情况并及时指点，帮助学生分析、总结规律。在总结“电流与电压、电阻关系”的基础上，归纳总结欧姆定律，提出欧姆定律公式。
在本案例中，不知是否限于篇幅的原因，没有对应实验目的、实验方法及实验仪器的体现，要求教师在实验教学过程中板书，学生记笔记补充。
2）“课内训练”，根据实验教学实际进行时间，一方面可以适当选择练习题目让学生进行欧姆定律公式的简单计算，熟悉欧姆定律，回顾实验探究的结论；另一方面，为下一节课，学习欧姆定律的计算应用做铺垫。
（4）反馈案分析
反馈案，是对学生在课堂实验教学过程后对“欧姆定律”相关知识的掌握程度的测评。教师通过根据实验教学中可能考查的知识点进行题目的筛选和整理，选择出具有代表性的题目作为学生的课后作业。通过学生课后完成反馈案的情况，可以对本次实验教学进行客观评价，为后续课程教学安排、教学设计提供依据。
（5）具体能力体现
案例一的实验教学设计来源于教学实践。它体现的物理实验教学设计能力由案例分析获得，在表述上具有针对性、直观性及非专业术语化的表达特点。
2.2案例二
案例二（附录二•教辅版）是根据实验教学的目标、内容和资源、过程和评价进行的流程化设计。它是当前师范生教学技能培养过程中普遍使用的过程模式设计的体现。这种设计模式强调的是实验探究过程中规范的实验步骤和科学的探究精神。
在人民教育出版社出版的教辅材料中提供的参考案例也是这种设计模式，所以案例二具有很强的代表性和普及性，其体现的物理教学设计能力在各个设计流程中被规范化、专业术语化地表述。
2.3新课标下院校和物理师范生都要重视实验教学设计能力的培养
案例一是强调理解和应用规律的实验教学设计；案例二是强调培养科学探究的过程和精神的实验教学设计。它们没有绝对的优劣性，但分别适应于不同时期的不同实验。
案例一有更强的实践性，对学生综合能力水平有一定要求，比较适合初三学生探究电学相关实验；案例二更注重实验习惯培养，对实验过程设计十分清晰明确，更适合初二学生初步学习物理的科学实验探究方法。合理的选择教学设计模式，也是物理实验教学设计能力的体现。
综合以上两例说明，无论采用哪种方法进行设计，物理实验教学设计都要求体现设计者的实验综合能力、学科知识能力、教材和学情分析能力、教学研究能力、教学管理能力和多媒体使用能力等多方面的能力。一方面，新课标要求物理教师进行实验教学，要求物理教师有较好的物理实验教学设计能力；另一方面，物理实验教学设计能力又是多方面能力的综合体现，对物理师范生技能的培养提出了更高的要求。所以，在新课标下，院校和物理师范生都要重视实验教学设计能力的培养，并寻求途径加强物理师范生的实验教学设计能力培养。
3.物理师范生的实验教学设计能力培养的有效途径
本文的物理师范生实验教学设计能力培养的有效途径是指物理师范生在学校指导下对学科知识、课堂教学和实验基础等构成实验教学设计能力的方面进行培养并得到实际效果的培养方式。拓宽培养途径能使得师范生习得能力并对其不断的加强与巩固并达到从量的训练到质的变化的结果，将其思维和行为打磨的更好。物理师范生的实验设计能力培养的有效途径主要有两方面：一是建立系统的课程体系；二是提供实验教学与技能交流平台
3.1建立系统的课程体系
加强物理师范生的实验设计能力培养，首先应从科学系统的课程体系建设开始。虽然是注重实验设计能力的培养，但理论和实际操作本是相辅相成，故理论基础也是必不可少的。所以基础课程的理论课程必不可少，如《教育学》、《心理学》、《课程与教学论》以及各种物理知识和实验知识等国家有相应要求安排的课程。紧接的与理论相适应的实践课程应该贯穿在师范生的理论学习中。例如：《通用技术》、《中学物理实践活动》等手段方法操作类的课程。同时，并且应严格把关见习和实习，配备见习、实习指导员提供有效指导。
与实际应用相适应的课程安排和培养计划，有助于学生将理论与实践结合，形成自己的经验与知识相结合的架构。所以在常规的理论课程培养学生教师素养和物理素质的同时，也期待有更多专门应对中学物理实验教学的课程的开发。例如，以实验教学的角度可以有《初中、高中教材中实验教学的专研与整理》、《中考、高考中实验能力的考查》等。而在课程的学习或见实习中，学校可以学习PDS（ProfessionalDevelopmentSchools,专业发展学校）模式：建设“以中小学为基地,大学与中小学合作建设,旨在通过合作研究实现教师专业发展,并以教师专业发展促进学生发展的学校”[7]，形成高校+中小学的教师专业发展模式，加强物理师范生各类能力尤其是实验教学能力的培养。
除此之外，对于选课也应该有一定的要求。要注重选课多元化，注重校内外课程的开发，使物理师范生吸收更多，活跃和拓展思维。
3.2建设实验技能训练与交流平台，推动物理师范生实验教学技能培养的常态化
师范生实验技能的培养是一个系统而持续的过程，仅仅依靠课程培养是不够的，还应充分调动学生自我提升的积极性，拓宽师范生实验技能培养途径。建设实验技能训练与交流平台，对物理师范生进行“磨课”，磨练学生的实验教学技能，推动实验教学技能培养常态化，是师范生实验技能培养的一个重要途径。如建立基于教师指导下的师范生自主训练项目、建设以促进师范生实验技能交流为目的的微信公众号交流平台、开展物理师范生实验技能大赛、自制实验教具大赛等。通过严格科学的比赛规则和过程以及评委老师的点评和观众同学的体验心得等，可以让物理师范生在实验设计能力上受益良多。
4.结论
物理教学离不开实验教学，物理实验教学设计模式一般有目标模式和过程模式，前者是一种以实验教学核心目标为出发点，以“三案立学”为导向的实验教学设计方法；而后者则以“教学目标、教学内容、教学策略和教学媒体、教学过程、教学评价”五步为一流程的实验教学设计方法，也是一种广泛使用的方法。
物理实验教学设计是物理教师的学科知识能力、教材和学情分析能力、课堂教学能力、实验综合能力、教学研究能力、教学管理能力以及多媒体技术能力等多方面能力的综合体现，师范生实验教学设计能力的培养是一个系统而持续的过程。物理师范生的实验设计能力培养可以通过建立系统的课程体系和实验教学与技能交流平台，对物理师范生进行“磨课”，磨练学生的实验教学技能，推动实验教学技能培养常态化。
参考文献
[1]刘惠莲,刘茂军,肖利,等.中学物理教师专业能力培养的理念与模式研究[J].物理教师,2013,卷(5):65-68.
[2]吴惠.初中物理电学实验部分的教学研究[D].苏州大学,2010.
[3]罗志华，高洁.物理课程与教学论[M].广州:广东高等教育出版社,2013.9.
[4]中华人民共和国教育部制定（义务教育）物理课程标准（2011年版）.[M].北京北京师范大学出版社,2011.
[5]中华人民共和国教育部制定普通高中物理课程标准（实验）.[M].北京北京师范大学出版社,2003.
[6]全国十二所重点师范大学联合编写教育学基础（第三版）[M].北京教育科学出版社,2014.12.P213-222.
[7]傅树京PDS与TDS：教师专业发展的有效途径[J].教师教育研究,2004，卷（16）：7-12.
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