摘要：随着科学的进步和课程的改革，传统的教学设计已经不能适应社会发展的需要。为了能更好地培养学生的能力素养，让物理课更好地为专业课的学习服务，本文以建构主义理论为指导，利用信息化教学手段，结合《机械波及应用》教学内容提出教学设计，以进一步指导学生物理知识的学习、应用和转化。
关键词：建构主义;教学设计;物理;机械波
一、简述建构主义理论
建构主义是以皮亚杰、维果斯基等思想的理论发展。其内容核心是以学生为中心，强调学生学习行为的主动、合作、构建。主要包括建构主义的知识观、学习观、学生观三个方面。建构主义的知识观认为知识是随着人们认识程度的深入而不断变革、升华，是原有基础的再加工再创造，是学习者基于经验背景而构建成的理解;建构主义的学习观认为学习是学生自己主动选择、主动加工处理、主动建构知识的过程;建构主义的学生观要以学生的知识背景为基础进行教学，积极促进教师引导作用，重视学生个体发展。
二、基于建构主义理论的教学设计——以“机械波及应用”为例
(一)教学内容分析
《物理》是中等职业学校学生选修的一门公共基础课，是机械建筑类、电工电子类、化工农医类等相关专业的限定选修课。通过学习让学生掌握必要的物理基础知识和基本技能，增强学生的创新意识和实践能力，帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观。机械波是自然界和生活当中广泛存在的周期性运动，在建筑工程领域有很重要的应用，是保证施工质量和检测精度必须考虑的因素。教材是中等职业教育国家规划教材《物理》(机械建筑类)。结合教学大纲和建筑工程施工专业的人才培养方案，整合教材内容，在学习机械振动的基础上，进一步深入学习机械波，是对机械振动的拓展和深化学习，为今后的专业知识的学习和职业能力的培养奠定坚实基础。
(二)学情分析
已学习机械振动，掌握其特征及运动规律，理解振动频率(周期)概念;生活中了解波，由于过于抽象，对其本质难以理解;喜欢交互式学习方式，对物理实验感兴趣，但团队协作能力和科学探究能力待加强;掌握实验仪器装置使用规程，具有学习通、仿真等使用经验。
(三)教学目标和重难点
知识目标：了解机械波产生的条件，理解波长、频率、波速的物理意义;能力目标：能区别横波和纵波，会用物理量之间的关系解决实际问题;情感目标：培养学生严谨求实的科学探究精神;培养学生学习热情及团队合作精神。教学重难点：波长、频率、波速的物理意义
(四)教学策略选择与设计
依据建构主义理论，采用以任务驱动，探究与讨论相结合的教学方法，按照“感知-认识-理解-巩固”四个阶段逐层建构机械波知识的学习过程：课前通过搜集体验感知机械波的存在;课中通过实验和仿真探究环节，学生小组协作、自主探究、观察归纳，认识机械波的概念，理解机械波的意义;课后通过布置应用任务和邀请专业教师参与讨论，巩固机械波的内涵。针对传统教学存在的问题，为突破重难点，结合实验，引入绳波仿真、视频动画、教学平台等信息化手段，帮助学生理解抽象的机械波知识。
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学习环境：基于互联网的多终端理实一体化教室;数字资源：学习通app、视频动画、绳波仿真;其他资源：音叉、弹簧圈、发波水槽、长绳、纵横波演示仪、手机。
(五)教学过程
1.阶段一：感知机械波的存在(课前搜集机械波)
【设计意图】利用搜集“各种形式的波”任务，创设学习机械波的情景，建立机械波的概念，教师掌握学生课前学习情况，为课堂教学策略实施提供指导。【师】发布搜集波的任务通知，“什么是机械波”的问题讨论。【生】参与搜集和讨论，建立“机械波”的概念(机械振动在介质中的传播)。
2.阶段二：认识机械波的概念(课中实验探究)
【设计意图】通过实验探究环节认识机械波的产生和传播，达到“认识机械波对概念”阶段的学习要求，激发了学生探索未知的好奇心，培养了学生科学的合作探究能力。(1)新课导入。【师】展示学生搜集的典型机械波视频和图片(地震波、水波、声波)。提出问题：机械波是如何产生的?又是如何传播的?【生】观看视频和图片，为探究内容做好铺垫。(2)实验探究机械波产生的条件。【师】介绍探究解决问题的资源和方法，引导学生总结机械波产生的条件。【生】操作长绳、发波水槽、音叉、弹簧圈等实验，完成记录、总结机械波产生的条件是“振源”和“介质”。操作电铃在玻璃罩或真空玻璃罩中传声的现象说明条件缺一不可。(3)实验探究机械波的传播类型。【师】演示横纵波演示仪，提出讨论问题：振源振动方向和波传播的方向的关系;两种波运动各有什么特征?【生】观察实验，亲身操作、小组讨论，形成结果：横波的振源振动方向和波的传播方向垂直，有凸起和凹陷;纵波的振源振动方向和波的波传播方向一致，有密集和稀疏。(4)认识机械波测试。教师通过平台发布“区别横纵波”的测试内容，学生完成，平台数据显示100%通过率，学生全部掌握。
3.阶段三：理解机械波的意义(课中仿真探究)
【设计意图】通过仿真探究环节理解频率、波长、波速的物理意义，采用绳波仿真、视频动画、平台互动等信息化手段，打破传统教学中的局限性，具体直观地呈现机械波质点运动，完成机械波学习过程，突破了教学重难点。提高了分析规律、解决问题的能力，培养了学生不断探索、勇于创新的工匠精神。(1)仿真探究频率的物理意义。【师】发布仿真任务：测试绳波任意质点的振动频率，指导学生找出振源与质点频率关系。【生】仿真观察记录5秒绳波上质点的振动次数，完成质点频率计算，根据频率结果和已知振源频率，得出质点频率等于振源频率，理解机械波的频率是指机械波任意质点的振动频率，大小取决于振源频率。(2)仿真探究波长的物理意义。【师】发布仿真任务：测量振源从起始位置振动1个周期波传播的距离S1，引导学生建立波长概念;再振动1个周期测量波传播的距离S2，分析周期、频率、S1、S2、波长的本质关系。【生】仿真理解波长是“1个周期波传播的距离”，讨论分析得出结论：S1=S2=λ;质点振动1个周期，传播1个波长;质点周期和振源周期一致;振动周期数和波长数成比例关系。(3)仿真探究波速的物理意义。【师】播放刘翔奥运夺冠视频，引导学生用“路程=时间*速度”类比“波长=周期*速度”，建立波速的概念：单位时间内波向前传播的距离。【生】观看视频和动画，根据绳波质点运动与波速的区别：质点是平衡点附近振动，波速运动能量向前传递。(4)仿真探究波长、频率、波速的物理意义。【师】发布仿真任务：改变介质和频率分别测量波速和波长，引导学生分析决定因素及关系。【生】小组仿真探究，测量记录数据，得出结论。(5)理解机械波的测试。教师发布“理解机械波的意义”小测验，学生完成测试，教师对易错知识点进行梳理，要求不达标的学生课后学习重做。
4.阶段四：巩固机械波的内涵(课后巩固拓展)
【设计意图】通过教学平台发布课后拓展任务，巩固课中知识。结合专业特性，邀请专业教师参与课后知识的交流点评，为学生学习后续专业知识奠定基础。【师】发布课后拓展学习任务(建筑抗震相关知识)，邀请专业教师与学生进行交流和话题讨论，完成课后评价。【生】完成课后要求。与专业教师对后续专业知识的学习进行线上交流。
(六)综合评价
1.过程评价与成果评价相结合
过程评价贯穿教学始终。教师通过课程平台设置学生课前任务、课中互动、主题讨论等环节的权重配比，记录学生学习过程，实现过程评价。课前任务完成和讨论参与评价;课中实验仿真、环节测试、小组评价;课后任务完成和讨论参与评价。教师通过课程平台布置作业和测验，通过学生的准确度和完成度评价学习效果，实现成果评价。
2.师生评价与系统评价相结合
教师评价、学生评价与系统评价相结合，评价方式科学多元。教师评价：教师根据学生个体和小组在完成任务过程中的参与积极性加分;学生评价：小组成员在完成任务过程中互评;系统评价：通过参与度、活动量、测试、作业系统生成的评价。
3.平台数据即时反馈
评价结果即时反馈，评价效果突出。教学平台具有大数据整合功能，将权重配比对应的分数自动整合，形成综合评价。
(七)成效与反思
1.教学特色与效果
(1)循序渐进，逐层建构。循序渐进是教学的基本原则。通过搜集体验任务，“感知机械波”;通过动手实验，“认识机械波”;通过探究仿真，“理解机械波”，通过解决实际问题，“巩固机械波”。由浅入深，由表及里，由易到难，由现象到本质，逐层建构，符合学生认知规律，教学效果显著。(2)知行合一，突出能力。“做中学、做中教”是职业教育的基本特色。学生通过搜集体验、动手实验、仿真操作，观察对比、讨论归纳、解决问题，手脑并用，知中有行，行中有知，培养和提高了学生观察能力、实验能力、思维能力及分析解决问题的能力，有效实现物理课程的教学目标。(3)虚实结合，自主探究。增强学生的创新意识和实践能力是物理课程教学大纲的主要任务。通过绳波虚拟仿真、视频动画等数字化资源，形象直观地理解机械波物理量的物理意义;通过长绳、弹簧圈、横纵波演示仪等实验，培养学生自主探究，动手实践的能力。虚实有机结合，激发和培养了学生的创新意识和创新精神。
2.教学反思与改进
教学平台强大的功能有助于教学的有序开展，但课堂测试融入学生更感兴趣、更易于接受的闯关游戏，将更能达到寓教于乐的目的。
三、结语在本次课的教学过程中教师起主导作用，学生处于主体地位，颠覆了传统讲授、理实脱离的教学模式，从学生学
习新知识的认知规律出发，教师引导学生主动探索、主动思考、主动构建。建构主义理论突出学生为学习主体，但学生的学习资源、活动形式都离不开教师的组织、引导和帮助，所以建构主义理论更深层面地对教师提出了更高的要求。教师是教学的设计者、组织者、指导者，是学生建构意义的帮助者。在建构主义理论的指导下，教师应该充分利用信息化教学资源、精心做好教学设计、创设良好学习情景、激发学生学习兴趣，以问题启发学生思考探索、以讨论培养学生协作精神、以实践锻炼学生动手能力，全面提高学生整体素质，从而为培养创造和创新型人才奠定基础。——论文作者：周丁霖
