孫佳琪+陳剛

摘 要：任務(wù)分析法是教學(xué)設(shè)計(jì)中非常有效的一種方法。本文以《牛頓第二定律》課堂教學(xué)設(shè)計(jì)為例，說(shuō)明任務(wù)分析法在物理規(guī)律教學(xué)方案的設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測(cè)量方式的選擇時(shí)，教學(xué)方法的選取時(shí)都具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵字：任務(wù)分析；規(guī)律教學(xué)；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）9（S）-0063-5

一般教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、決定教學(xué)決策的過(guò)程中往往以教材內(nèi)容、課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)為基準(zhǔn)，但這類(lèi)傳統(tǒng)的做法可能會(huì)帶來(lái)一些弊端。例如：教了本來(lái)可以不用教的東西，反而由于混亂的教學(xué)內(nèi)容使學(xué)生不能集中精力解決中心任務(wù)；又或是遺漏了一些關(guān)鍵的先決條件：作為學(xué)科領(lǐng)域“專(zhuān)家”的教師看待問(wèn)題的視角不同于該領(lǐng)域還是“新手”的學(xué)生，教師從經(jīng)驗(yàn)出發(fā)往往會(huì)忽視學(xué)生在完成該學(xué)習(xí)內(nèi)容習(xí)的過(guò)程中先決條件的不足。

而任務(wù)分析法正好規(guī)避了這些弊端，有效幫助教師站在學(xué)生的立場(chǎng)上，以學(xué)生為學(xué)習(xí)主體，更加細(xì)致地考慮教學(xué)規(guī)劃、教學(xué)傳遞以及教學(xué)診斷三個(gè)方面的教學(xué)決策。

本文以“人教版”《物理》必修一《第四章》第三節(jié)《牛頓第二定律》為例說(shuō)明任務(wù)分析法在學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中的實(shí)施。

1 物理規(guī)律教學(xué)與任務(wù)分析

物理規(guī)律是物理現(xiàn)象、過(guò)程在一定條件下發(fā)生、發(fā)展與變化的必然趨勢(shì)及其本質(zhì)聯(lián)系的反映。物理現(xiàn)象和物理過(guò)程存在著各種聯(lián)系，有些聯(lián)系是必然的、本質(zhì)的，但有些聯(lián)系是片面的、偶然的。而物理規(guī)律正是描述有關(guān)的物理概念之間的必然聯(lián)系。

例如：本文中設(shè)計(jì)的《牛頓第二定律》，牛頓第二定律是描述質(zhì)點(diǎn)、力、質(zhì)量、加速度等概念之間的關(guān)系。從現(xiàn)象來(lái)看，一個(gè)物體的加速度是否為零與這個(gè)物體的質(zhì)量、材料、大小、形狀、所處環(huán)境、受力情況等都有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系，但細(xì)想之下，這些關(guān)系中有的只起到片面的、不穩(wěn)定的、偶然的作用；只有“受到一個(gè)不為零的合外力作用才會(huì)產(chǎn)生不為零的加速度”才是物體加速度與合外力間的本質(zhì)關(guān)系。

在應(yīng)用任務(wù)分析進(jìn)行物理規(guī)律教學(xué)時(shí)，一般遵循以下步驟：

1.1 寫(xiě)出圖式

1781年，德國(guó)哲學(xué)康德（Kant）在《純粹理性批判》中提出了“圖式”概念，認(rèn)為“先驗(yàn)圖式”是把感性直觀與知性純粹概念聯(lián)系起來(lái)的第三者。在皮連生教授的《學(xué)與教的心理學(xué)》中指出：圖式如同圍繞某個(gè)主題組織起來(lái)的認(rèn)知框架或認(rèn)知結(jié)構(gòu)，是一些觀念及其關(guān)系的集合。而在陳剛教授的《物理教學(xué)設(shè)計(jì)》中對(duì)物理規(guī)律圖式加以了總結(jié)，按照?qǐng)D式迅速捕捉規(guī)律的關(guān)鍵點(diǎn)，一一填入對(duì)應(yīng)的位置。于是，對(duì)物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)，可從以下幾個(gè)方面入手：

內(nèi)容： 。

物理對(duì)象或過(guò)程： 。

存在規(guī)律： 。

表達(dá)式： 。

適用范圍： 。

應(yīng)用實(shí)例： 。

1.2 分析獲得結(jié)論

1.2.1 結(jié)論獲得的邏輯過(guò)程

在獲得所要習(xí)得的物理規(guī)律的圖式之后，我們要進(jìn)行分析教學(xué)任務(wù)最終所要獲得的結(jié)論，此時(shí)要注意分析結(jié)論獲得的邏輯過(guò)程。

物理規(guī)律反映了物理概念間的本質(zhì)或因果關(guān)系，學(xué)生在學(xué)習(xí)物理規(guī)律時(shí)需要通過(guò)自己的思維活動(dòng)主動(dòng)建立這些概念的本質(zhì)或形成概念間的因果關(guān)系。而在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要運(yùn)用特定的推理方式來(lái)建立這些聯(lián)系（表1）。

習(xí)得物理規(guī)律意義的推理方式有兩種，一為歸納推理，二為演繹推理。對(duì)于歸納推理，十九世紀(jì)英國(guó)邏輯學(xué)家穆勒提出了探究因果關(guān)系時(shí)的五種推理方法，即穆勒五法。包括求同法、差異法、共變法、求同求異法、剩余法。對(duì)于演繹推理，最基本的是三段論。三段論分別由大前提、小前提、結(jié)論三個(gè)命題構(gòu)成。一般有兩種形式：

①肯定前件式

大前提： P→q

小前提： P

結(jié)論： q

②否定后件式

大前提： P→q

小前提： -q

結(jié)論： -P

例如：“牛頓第二定律”最終需要獲得的結(jié)論是“物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同?！庇捎诖艘?guī)律涉及物體質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)加速度、合外力等多變量之間的關(guān)系，根據(jù)之前習(xí)得的經(jīng)驗(yàn)，我們自然而然會(huì)選擇用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以獲得必要的信息。

1.2 分析信息來(lái)源的途徑、各環(huán)節(jié)子任務(wù)及其策略

在明確需要獲得的結(jié)論以及獲得該結(jié)論的邏輯過(guò)程之后，我們需要考慮獲得這個(gè)結(jié)論需要怎樣的信息，這些信息應(yīng)當(dāng)在怎樣的條件下通過(guò)何種過(guò)程獲取，這些信息經(jīng)過(guò)什么加工方式才能轉(zhuǎn)化為學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的一部分，被學(xué)生意義習(xí)得。

換言之，在任務(wù)分析中，除了要分析課堂教學(xué)的最終目的，也要分析、明確該教學(xué)目標(biāo)所必要的先行條件（即，各個(gè)使能目標(biāo)）及其順序關(guān)系。加涅把學(xué)習(xí)條件分為必要條件和支持性條件，通過(guò)對(duì)先決條件加以分析，將學(xué)習(xí)目標(biāo)與任務(wù)轉(zhuǎn)換為層級(jí)形式，這種“自下而上”的分析目的在于保證學(xué)習(xí)始終處于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。

因此，在《牛頓第二定律》一課的任務(wù)分析中，我們也需要進(jìn)行如下環(huán)節(jié)：

【猜測(cè)】

物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小與合外力有關(guān)、與質(zhì)量有關(guān)。

【規(guī)劃方案】

運(yùn)用控制變量法研究運(yùn)動(dòng)加速度大小分別與合外力大小、物體質(zhì)量之間的關(guān)系（表2）。

1.3 設(shè)計(jì)規(guī)律教學(xué)方案

如何實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)：提供信息獲得的條件，設(shè)計(jì)信息獲得的過(guò)程是這一階段的重中之重。呈現(xiàn)怎樣的物理現(xiàn)象才能承載需要習(xí)得的物理規(guī)律，通過(guò)何種方式控制物理現(xiàn)象從而研究物理規(guī)律，如何從現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)中獲取抽象理性的信息進(jìn)行加工……這些都是設(shè)計(jì)教學(xué)方案時(shí)需要著重思考的問(wèn)題。

2 物理規(guī)律的必要信息來(lái)源

必要的科學(xué)探究活動(dòng)為教學(xué)提供了各種信息來(lái)源，科學(xué)探究活動(dòng)一般具有七個(gè)要素：①提出問(wèn)題；②猜想與假設(shè)；③制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；④進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)；⑤分析與論證；⑥評(píng)估；⑦交流與合作。

物理學(xué)科中的科學(xué)探究活動(dòng)即為物理實(shí)驗(yàn)。根據(jù)探究活動(dòng)的幾個(gè)要素可以獲得物理實(shí)驗(yàn)幾個(gè)必不可缺的過(guò)程：①提出問(wèn)題；②猜想與假設(shè)；③規(guī)劃方案，確定實(shí)驗(yàn)步驟；④收集、記錄數(shù)據(jù)；⑤處理數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

合理的物理實(shí)驗(yàn)在規(guī)律課堂教學(xué)中為結(jié)論的獲得提供了必要的信息，同時(shí)物理實(shí)驗(yàn)的邏輯過(guò)程也為規(guī)律課堂的教學(xué)方案設(shè)計(jì)提供了恰當(dāng)?shù)乃悸?。而任?wù)分析法又在實(shí)驗(yàn)裝置、教學(xué)方法的選擇過(guò)程中起著指導(dǎo)作用。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的任務(wù)分析

物理實(shí)驗(yàn)提供了獲得結(jié)論的必要信息，但由于物理原理不同，物理量呈現(xiàn)方式不同，物理量的測(cè)量原理，不同的數(shù)據(jù)處理方式不同等等原因會(huì)形成各種形式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。任務(wù)分析法便可以有效指導(dǎo)教師在這些多樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中進(jìn)行選擇。

以《牛頓第二定律》為例，可以運(yùn)用控制變量法，引導(dǎo)學(xué)生分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究物體運(yùn)動(dòng)的加速度分別與物體質(zhì)量以及物體所受合外力之間的關(guān)系。引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用圖像法來(lái)直觀描述加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系。并利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)已有的認(rèn)知策略歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（表3）

這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)便在于如何獲得與測(cè)量加速度。我們可以直接測(cè)量加速度，也可以通過(guò)轉(zhuǎn)換法間接測(cè)量加速度。我們可以利用加速度傳感器直接測(cè)量加速度，也可以通過(guò)時(shí)間、位移之間的數(shù)量關(guān)系間接得到運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小。

不同的測(cè)量工具可以提供不同的測(cè)量方法，例如，“人教版”教材中采用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行測(cè)量，而“滬科版”教材提供使用傳感器測(cè)量加速度的方法。此時(shí)，教師可以利用任務(wù)分析法來(lái)研究究竟采用哪種測(cè)量方法。

首先，由于學(xué)生并沒(méi)有接觸過(guò)傳感器，并不了解傳感器復(fù)雜的工作原理，不清楚運(yùn)動(dòng)信號(hào)或是力信號(hào)是如何轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，又是如何在計(jì)算機(jī)中轉(zhuǎn)化為圖像信號(hào)顯示出來(lái)的。除非教師將傳感器的工作原理事先分析清楚，才能采取利用傳感器測(cè)量的方法進(jìn)行課堂教學(xué)，否則，實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)無(wú)法讓學(xué)生信服就是此次運(yùn)動(dòng)的加速度或速度與時(shí)間的數(shù)量關(guān)系。

而在之前運(yùn)動(dòng)學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理，也確信紙帶上的點(diǎn)即為小車(chē)加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相同時(shí)間間隔時(shí)的運(yùn)動(dòng)位移。因此可以得到如下的實(shí)驗(yàn)步驟與測(cè)量方法（表4）。

【處理數(shù)據(jù)，獲得結(jié)論】

不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理原理也提供了不同的數(shù)據(jù)處理方法與思路，此時(shí)同樣可以運(yùn)用任務(wù)分析法進(jìn)行比較，從而選擇最為合適的數(shù)據(jù)處理方法。

（1）數(shù)據(jù)整理

在獲得類(lèi)似于表5所示的加速度與外力、質(zhì)量的數(shù)據(jù)之后，我們可以運(yùn)用作圖法進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，以便得到科學(xué)的結(jié)論。物理學(xué)中常用作圖法研究物理量間關(guān)系，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。作圖法的基本步驟如下：

①在方格紙上（如條件允許）畫(huà)出一條水平線（x軸）和一條垂直線（y軸）。

②給x軸標(biāo)上自變量名稱(chēng)，給y軸標(biāo)上應(yīng)變量名稱(chēng)，并標(biāo)明單位。

③在兩條軸上分別標(biāo)上刻度，注意單位數(shù)值的間距要相同，數(shù)值范圍要能包含所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

④把每一個(gè)數(shù)據(jù)在圖中所對(duì)應(yīng)點(diǎn)標(biāo)出。

⑤用實(shí)線連接各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。在某些情況下，可能需要畫(huà)出一條能反映數(shù)據(jù)總趨勢(shì)的直線，這條線應(yīng)處于所有點(diǎn)的中間，使線上、下的點(diǎn)大致相同。

⑥如果是曲線，那么可以設(shè)法對(duì)其中一個(gè)物理量做變換（如：1/m），然后將變換后的物理量與另一個(gè)待研究物理量，通過(guò)作圖，觀察是否是直線來(lái)確定兩個(gè)物理量間的關(guān)系。

如果曲線近似雙曲線，那選擇一個(gè)量的變化方式取倒數(shù)，若圖線變?yōu)橹本€，說(shuō)明其是與倒數(shù)成正比；

如果曲線近似拋物線，那選擇一個(gè)量的變化方式取平方、開(kāi)方、立方等，若圖像變?yōu)橹本€，則其與平方、開(kāi)方成正比。

（2）獲得結(jié)論（演繹、歸納等）

4 小 結(jié)

任務(wù)分析可以將復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)分解成一系列子任務(wù)，并梳理出完成各項(xiàng)子任務(wù)所需要的必要技能，以學(xué)生的起點(diǎn)能力為著力點(diǎn)，生長(zhǎng)出新的知識(shí)技能，使新技能與學(xué)生心理結(jié)構(gòu)形成實(shí)質(zhì)性非人為聯(lián)系。

將任務(wù)分析應(yīng)用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，可以將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單化，以合理的順序進(jìn)行各個(gè)實(shí)驗(yàn)子過(guò)程，并明確各過(guò)程之間的關(guān)系。

將學(xué)生起點(diǎn)能力與教學(xué)重點(diǎn)能力之間建構(gòu)起意義聯(lián)系，無(wú)論是由教師傳授還是由學(xué)生自主探究，不同的教學(xué)組織形式只是不同的建構(gòu)途徑或者不同的信息承載方式。教師教學(xué)活動(dòng)的目標(biāo)在于學(xué)生能在已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中提取相關(guān)的必要技能，并能識(shí)別出相關(guān)概念與能力，調(diào)取相應(yīng)認(rèn)知方法，將學(xué)習(xí)終點(diǎn)能力吸納入認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并能表現(xiàn)出習(xí)得該能力的外顯行為。

任務(wù)分析法不僅有助于教師設(shè)計(jì)規(guī)律課的教學(xué)組織過(guò)程，幫助教師了解學(xué)生的起點(diǎn)能力，規(guī)劃合理有效的路徑，鞏固各使能目標(biāo)的必要技能，提高新知識(shí)習(xí)得過(guò)程的有效性。同時(shí)還能幫助教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生必要技能的不足或起點(diǎn)能力的高低，以便做出及時(shí)合理的補(bǔ)救措施，在萬(wàn)事具備的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理教學(xué)。任務(wù)分析法也有利于學(xué)生對(duì)自我能力的分析，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的邏輯性，更好的學(xué)習(xí)、掌握新技能。

參考文獻(xiàn)：

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[4]吳紅耕，皮連生.任務(wù)分析與教師的教學(xué)技能成長(zhǎng)[J].心理科學(xué)，2004，（1）：66.

[5]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理必修第一冊(cè) [M].北京：人民教育出版社，2010.

[6]束炳如，何潤(rùn)偉.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理共同必修第一冊(cè) [M].上海：上海科技教育出版社，2007.

（欄目編輯 鄧 磊）

必要的科學(xué)探究活動(dòng)為教學(xué)提供了各種信息來(lái)源，科學(xué)探究活動(dòng)一般具有七個(gè)要素：①提出問(wèn)題；②猜想與假設(shè)；③制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；④進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)；⑤分析與論證；⑥評(píng)估；⑦交流與合作。

物理學(xué)科中的科學(xué)探究活動(dòng)即為物理實(shí)驗(yàn)。根據(jù)探究活動(dòng)的幾個(gè)要素可以獲得物理實(shí)驗(yàn)幾個(gè)必不可缺的過(guò)程：①提出問(wèn)題；②猜想與假設(shè)；③規(guī)劃方案，確定實(shí)驗(yàn)步驟；④收集、記錄數(shù)據(jù)；⑤處理數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

合理的物理實(shí)驗(yàn)在規(guī)律課堂教學(xué)中為結(jié)論的獲得提供了必要的信息，同時(shí)物理實(shí)驗(yàn)的邏輯過(guò)程也為規(guī)律課堂的教學(xué)方案設(shè)計(jì)提供了恰當(dāng)?shù)乃悸?。而任?wù)分析法又在實(shí)驗(yàn)裝置、教學(xué)方法的選擇過(guò)程中起著指導(dǎo)作用。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的任務(wù)分析

物理實(shí)驗(yàn)提供了獲得結(jié)論的必要信息，但由于物理原理不同，物理量呈現(xiàn)方式不同，物理量的測(cè)量原理，不同的數(shù)據(jù)處理方式不同等等原因會(huì)形成各種形式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。任務(wù)分析法便可以有效指導(dǎo)教師在這些多樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中進(jìn)行選擇。

以《牛頓第二定律》為例，可以運(yùn)用控制變量法，引導(dǎo)學(xué)生分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究物體運(yùn)動(dòng)的加速度分別與物體質(zhì)量以及物體所受合外力之間的關(guān)系。引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用圖像法來(lái)直觀描述加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系。并利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)已有的認(rèn)知策略歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（表3）

這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)便在于如何獲得與測(cè)量加速度。我們可以直接測(cè)量加速度，也可以通過(guò)轉(zhuǎn)換法間接測(cè)量加速度。我們可以利用加速度傳感器直接測(cè)量加速度，也可以通過(guò)時(shí)間、位移之間的數(shù)量關(guān)系間接得到運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小。

不同的測(cè)量工具可以提供不同的測(cè)量方法，例如，“人教版”教材中采用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行測(cè)量，而“滬科版”教材提供使用傳感器測(cè)量加速度的方法。此時(shí)，教師可以利用任務(wù)分析法來(lái)研究究竟采用哪種測(cè)量方法。

首先，由于學(xué)生并沒(méi)有接觸過(guò)傳感器，并不了解傳感器復(fù)雜的工作原理，不清楚運(yùn)動(dòng)信號(hào)或是力信號(hào)是如何轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，又是如何在計(jì)算機(jī)中轉(zhuǎn)化為圖像信號(hào)顯示出來(lái)的。除非教師將傳感器的工作原理事先分析清楚，才能采取利用傳感器測(cè)量的方法進(jìn)行課堂教學(xué)，否則，實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)無(wú)法讓學(xué)生信服就是此次運(yùn)動(dòng)的加速度或速度與時(shí)間的數(shù)量關(guān)系。

而在之前運(yùn)動(dòng)學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理，也確信紙帶上的點(diǎn)即為小車(chē)加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相同時(shí)間間隔時(shí)的運(yùn)動(dòng)位移。因此可以得到如下的實(shí)驗(yàn)步驟與測(cè)量方法（表4）。

【處理數(shù)據(jù)，獲得結(jié)論】

不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理原理也提供了不同的數(shù)據(jù)處理方法與思路，此時(shí)同樣可以運(yùn)用任務(wù)分析法進(jìn)行比較，從而選擇最為合適的數(shù)據(jù)處理方法。

（1）數(shù)據(jù)整理

在獲得類(lèi)似于表5所示的加速度與外力、質(zhì)量的數(shù)據(jù)之后，我們可以運(yùn)用作圖法進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，以便得到科學(xué)的結(jié)論。物理學(xué)中常用作圖法研究物理量間關(guān)系，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。作圖法的基本步驟如下：

①在方格紙上（如條件允許）畫(huà)出一條水平線（x軸）和一條垂直線（y軸）。

②給x軸標(biāo)上自變量名稱(chēng)，給y軸標(biāo)上應(yīng)變量名稱(chēng)，并標(biāo)明單位。

③在兩條軸上分別標(biāo)上刻度，注意單位數(shù)值的間距要相同，數(shù)值范圍要能包含所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

④把每一個(gè)數(shù)據(jù)在圖中所對(duì)應(yīng)點(diǎn)標(biāo)出。

⑤用實(shí)線連接各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。在某些情況下，可能需要畫(huà)出一條能反映數(shù)據(jù)總趨勢(shì)的直線，這條線應(yīng)處于所有點(diǎn)的中間，使線上、下的點(diǎn)大致相同。

⑥如果是曲線，那么可以設(shè)法對(duì)其中一個(gè)物理量做變換（如：1/m），然后將變換后的物理量與另一個(gè)待研究物理量，通過(guò)作圖，觀察是否是直線來(lái)確定兩個(gè)物理量間的關(guān)系。

如果曲線近似雙曲線，那選擇一個(gè)量的變化方式取倒數(shù)，若圖線變?yōu)橹本€，說(shuō)明其是與倒數(shù)成正比；

如果曲線近似拋物線，那選擇一個(gè)量的變化方式取平方、開(kāi)方、立方等，若圖像變?yōu)橹本€，則其與平方、開(kāi)方成正比。

（2）獲得結(jié)論（演繹、歸納等）

4 小 結(jié)

任務(wù)分析可以將復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)分解成一系列子任務(wù)，并梳理出完成各項(xiàng)子任務(wù)所需要的必要技能，以學(xué)生的起點(diǎn)能力為著力點(diǎn)，生長(zhǎng)出新的知識(shí)技能，使新技能與學(xué)生心理結(jié)構(gòu)形成實(shí)質(zhì)性非人為聯(lián)系。

將任務(wù)分析應(yīng)用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，可以將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單化，以合理的順序進(jìn)行各個(gè)實(shí)驗(yàn)子過(guò)程，并明確各過(guò)程之間的關(guān)系。

將學(xué)生起點(diǎn)能力與教學(xué)重點(diǎn)能力之間建構(gòu)起意義聯(lián)系，無(wú)論是由教師傳授還是由學(xué)生自主探究，不同的教學(xué)組織形式只是不同的建構(gòu)途徑或者不同的信息承載方式。教師教學(xué)活動(dòng)的目標(biāo)在于學(xué)生能在已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中提取相關(guān)的必要技能，并能識(shí)別出相關(guān)概念與能力，調(diào)取相應(yīng)認(rèn)知方法，將學(xué)習(xí)終點(diǎn)能力吸納入認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并能表現(xiàn)出習(xí)得該能力的外顯行為。

任務(wù)分析法不僅有助于教師設(shè)計(jì)規(guī)律課的教學(xué)組織過(guò)程，幫助教師了解學(xué)生的起點(diǎn)能力，規(guī)劃合理有效的路徑，鞏固各使能目標(biāo)的必要技能，提高新知識(shí)習(xí)得過(guò)程的有效性。同時(shí)還能幫助教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生必要技能的不足或起點(diǎn)能力的高低，以便做出及時(shí)合理的補(bǔ)救措施，在萬(wàn)事具備的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理教學(xué)。任務(wù)分析法也有利于學(xué)生對(duì)自我能力的分析，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的邏輯性，更好的學(xué)習(xí)、掌握新技能。

參考文獻(xiàn)：

[1]盛群力.教學(xué)設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]皮連生.學(xué)與教的心理學(xué)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2003.

[3]陳剛.物理教學(xué)設(shè)計(jì)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社， 2009.

[4]吳紅耕，皮連生.任務(wù)分析與教師的教學(xué)技能成長(zhǎng)[J].心理科學(xué)，2004，（1）：66.

[5]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理必修第一冊(cè) [M].北京：人民教育出版社，2010.

[6]束炳如，何潤(rùn)偉.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理共同必修第一冊(cè) [M].上海：上?？萍冀逃霭嫔纾?007.

（欄目編輯 鄧 磊）

必要的科學(xué)探究活動(dòng)為教學(xué)提供了各種信息來(lái)源，科學(xué)探究活動(dòng)一般具有七個(gè)要素：①提出問(wèn)題；②猜想與假設(shè)；③制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；④進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)；⑤分析與論證；⑥評(píng)估；⑦交流與合作。

物理學(xué)科中的科學(xué)探究活動(dòng)即為物理實(shí)驗(yàn)。根據(jù)探究活動(dòng)的幾個(gè)要素可以獲得物理實(shí)驗(yàn)幾個(gè)必不可缺的過(guò)程：①提出問(wèn)題；②猜想與假設(shè)；③規(guī)劃方案，確定實(shí)驗(yàn)步驟；④收集、記錄數(shù)據(jù)；⑤處理數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

合理的物理實(shí)驗(yàn)在規(guī)律課堂教學(xué)中為結(jié)論的獲得提供了必要的信息，同時(shí)物理實(shí)驗(yàn)的邏輯過(guò)程也為規(guī)律課堂的教學(xué)方案設(shè)計(jì)提供了恰當(dāng)?shù)乃悸?。而任?wù)分析法又在實(shí)驗(yàn)裝置、教學(xué)方法的選擇過(guò)程中起著指導(dǎo)作用。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的任務(wù)分析

物理實(shí)驗(yàn)提供了獲得結(jié)論的必要信息，但由于物理原理不同，物理量呈現(xiàn)方式不同，物理量的測(cè)量原理，不同的數(shù)據(jù)處理方式不同等等原因會(huì)形成各種形式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。任務(wù)分析法便可以有效指導(dǎo)教師在這些多樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中進(jìn)行選擇。

以《牛頓第二定律》為例，可以運(yùn)用控制變量法，引導(dǎo)學(xué)生分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究物體運(yùn)動(dòng)的加速度分別與物體質(zhì)量以及物體所受合外力之間的關(guān)系。引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用圖像法來(lái)直觀描述加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系。并利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)已有的認(rèn)知策略歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（表3）

這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)便在于如何獲得與測(cè)量加速度。我們可以直接測(cè)量加速度，也可以通過(guò)轉(zhuǎn)換法間接測(cè)量加速度。我們可以利用加速度傳感器直接測(cè)量加速度，也可以通過(guò)時(shí)間、位移之間的數(shù)量關(guān)系間接得到運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小。

不同的測(cè)量工具可以提供不同的測(cè)量方法，例如，“人教版”教材中采用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行測(cè)量，而“滬科版”教材提供使用傳感器測(cè)量加速度的方法。此時(shí)，教師可以利用任務(wù)分析法來(lái)研究究竟采用哪種測(cè)量方法。

首先，由于學(xué)生并沒(méi)有接觸過(guò)傳感器，并不了解傳感器復(fù)雜的工作原理，不清楚運(yùn)動(dòng)信號(hào)或是力信號(hào)是如何轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，又是如何在計(jì)算機(jī)中轉(zhuǎn)化為圖像信號(hào)顯示出來(lái)的。除非教師將傳感器的工作原理事先分析清楚，才能采取利用傳感器測(cè)量的方法進(jìn)行課堂教學(xué)，否則，實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)無(wú)法讓學(xué)生信服就是此次運(yùn)動(dòng)的加速度或速度與時(shí)間的數(shù)量關(guān)系。

而在之前運(yùn)動(dòng)學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理，也確信紙帶上的點(diǎn)即為小車(chē)加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相同時(shí)間間隔時(shí)的運(yùn)動(dòng)位移。因此可以得到如下的實(shí)驗(yàn)步驟與測(cè)量方法（表4）。

【處理數(shù)據(jù)，獲得結(jié)論】

不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理原理也提供了不同的數(shù)據(jù)處理方法與思路，此時(shí)同樣可以運(yùn)用任務(wù)分析法進(jìn)行比較，從而選擇最為合適的數(shù)據(jù)處理方法。

（1）數(shù)據(jù)整理

在獲得類(lèi)似于表5所示的加速度與外力、質(zhì)量的數(shù)據(jù)之后，我們可以運(yùn)用作圖法進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，以便得到科學(xué)的結(jié)論。物理學(xué)中常用作圖法研究物理量間關(guān)系，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。作圖法的基本步驟如下：

①在方格紙上（如條件允許）畫(huà)出一條水平線（x軸）和一條垂直線（y軸）。

②給x軸標(biāo)上自變量名稱(chēng)，給y軸標(biāo)上應(yīng)變量名稱(chēng)，并標(biāo)明單位。

③在兩條軸上分別標(biāo)上刻度，注意單位數(shù)值的間距要相同，數(shù)值范圍要能包含所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

④把每一個(gè)數(shù)據(jù)在圖中所對(duì)應(yīng)點(diǎn)標(biāo)出。

⑤用實(shí)線連接各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。在某些情況下，可能需要畫(huà)出一條能反映數(shù)據(jù)總趨勢(shì)的直線，這條線應(yīng)處于所有點(diǎn)的中間，使線上、下的點(diǎn)大致相同。

⑥如果是曲線，那么可以設(shè)法對(duì)其中一個(gè)物理量做變換（如：1/m），然后將變換后的物理量與另一個(gè)待研究物理量，通過(guò)作圖，觀察是否是直線來(lái)確定兩個(gè)物理量間的關(guān)系。

如果曲線近似雙曲線，那選擇一個(gè)量的變化方式取倒數(shù)，若圖線變?yōu)橹本€，說(shuō)明其是與倒數(shù)成正比；

如果曲線近似拋物線，那選擇一個(gè)量的變化方式取平方、開(kāi)方、立方等，若圖像變?yōu)橹本€，則其與平方、開(kāi)方成正比。

（2）獲得結(jié)論（演繹、歸納等）

4 小 結(jié)

任務(wù)分析可以將復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)分解成一系列子任務(wù)，并梳理出完成各項(xiàng)子任務(wù)所需要的必要技能，以學(xué)生的起點(diǎn)能力為著力點(diǎn)，生長(zhǎng)出新的知識(shí)技能，使新技能與學(xué)生心理結(jié)構(gòu)形成實(shí)質(zhì)性非人為聯(lián)系。

將任務(wù)分析應(yīng)用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，可以將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單化，以合理的順序進(jìn)行各個(gè)實(shí)驗(yàn)子過(guò)程，并明確各過(guò)程之間的關(guān)系。

將學(xué)生起點(diǎn)能力與教學(xué)重點(diǎn)能力之間建構(gòu)起意義聯(lián)系，無(wú)論是由教師傳授還是由學(xué)生自主探究，不同的教學(xué)組織形式只是不同的建構(gòu)途徑或者不同的信息承載方式。教師教學(xué)活動(dòng)的目標(biāo)在于學(xué)生能在已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中提取相關(guān)的必要技能，并能識(shí)別出相關(guān)概念與能力，調(diào)取相應(yīng)認(rèn)知方法，將學(xué)習(xí)終點(diǎn)能力吸納入認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并能表現(xiàn)出習(xí)得該能力的外顯行為。

任務(wù)分析法不僅有助于教師設(shè)計(jì)規(guī)律課的教學(xué)組織過(guò)程，幫助教師了解學(xué)生的起點(diǎn)能力，規(guī)劃合理有效的路徑，鞏固各使能目標(biāo)的必要技能，提高新知識(shí)習(xí)得過(guò)程的有效性。同時(shí)還能幫助教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生必要技能的不足或起點(diǎn)能力的高低，以便做出及時(shí)合理的補(bǔ)救措施，在萬(wàn)事具備的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理教學(xué)。任務(wù)分析法也有利于學(xué)生對(duì)自我能力的分析，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的邏輯性，更好的學(xué)習(xí)、掌握新技能。

參考文獻(xiàn)：

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（欄目編輯 鄧 磊）