【關鍵詞】：：教學設計 機械波 模型
引言
教學設計是一門新興的實踐性很強的科學，也是日益受到重視、應用範圍廣闊的多學科研究領域。在教育技術的五個研究範疇中，教學設計被認爲是“教育技術對整個教育科學領域具有最大理論貢獻的”一個範疇，在教育技術學科體系中佔據着核心地位。爲此，本文結合本人所授課程對高中物理有效教學設計進行探討。
1．物理有效教學設計的基本步驟
（1）利用前概念引入概念，再轉變錯誤前概念，建立正確概念
如果在教學過程中，教師草率地用所謂的正確的觀點去覆蓋學生原有的想法，那麼其教學效果就可想而知了。所以在教授新概念之前，教師應充分了解學生已有的認知情況，尤其是與新概念有密切關係的已有概念和原理的認識，才能選擇有效的教學策略和方法進行有的放矢的教學。
（2）建立模型，給學生以創造學習的空間
從教學內容中選擇和確定要研究的物理模型，根據此模型學生要能夠建立起相應的物理情境，在這個問題情境中有供學生進行假設、猜想的空間。學生經過思考形成一定的假設或猜想。並透過學生的探究活動能夠從中受到某種啓發、或得到階段性的結果。比如教材在分析彈簧振子振動的過程中，提出了簡諧運動的概念，這樣的處理比較具體、直觀，教師在利用彈簧振子幫助學生理解簡諧運動的概念時，最後一定要讓簡諧運動的概念從彈簧振子這一具體形態中“脫胎”出來，成爲獨立的物理模型。
（3）提出一些研究的課題，幫助學生進一步發展概念，鞏固概念
課堂教學過程中向學生明確的提出研究的課題：彈簧振子、單擺的振動週期與哪些因素有關。提出課題後一定要給學生時間使學生形成自己的假設和猜想。在此期間，教師要做好引導、也可在小組內進行適當的討論。學生在形成假設和猜測的過程中是在進行積極地思維，在用自己的直接經驗和間接經驗做着各種判斷。
2 機械振動和機械波概念教學設計案例
以機械波的形成和傳播一節爲例，設計教學案例。這一節的教學目的要求是，讓學生知道什麼是機械波，產生機械波的條件，波是傳遞能量的一種方式，知道機械波的兩種形式；橫波、縱波及橫波波形圖。
（1）創設情景，發展學生“機械波”的概念
基於大部分學生都承認水波是機械波這一事實，教學之初從分析討論水波這一常見的現象對學生“機械波”概念進行發展。
教學中教師先提出一個總體性的問題：水波是如何形成的？然後層層設疑，將問題引向教學核心：水波是否與水做機械振動有關係？一個水分子是否可以形成機械波？針對 教 師 的問題，師生共同討論後得出正確的認識。① 水波是大量水共同形成的，是大量質點的集體行爲，是一種宏觀現象；② 水波和水上下振動有關。 （2）建立機械波傳播的物理模型，轉變學生機械波中錯誤前概念
a.實驗演示現象，引發學生的認知衝突
由調查可知，不少學生認爲機械波是由於介質不停的向前傳播而形成的。因此，首先透過實驗或生活中的例子讓學生看到實際情況並非如此，從而引發認知衝突。
演示:在水波中人一小的紙屑或泡沫，可以看到，紙屑或泡沫只是在上下振動，並沒有隨着水波傳到盛水盒的邊緣。
這個實驗說明，機械波的形成與傳播，並非因爲介質向前運動.介質僅在原來的位置附近振動。此時學生頭腦中就產生了強烈的疑問:機械波到底是如何形成的?
b.透過實驗，建立正確的機械波形成與傳播的概念
爲了便於分析機械波是如何形成與傳播的，必須建立波傳播的簡化模型:一維波傳播模型。該模型不能從水波直接建立，透過下面過程逐步進行:
演示“繩波”，可以看到一孤立的向上凸起的波向前傳播，水平振動，可以看到連續完整的波向前傳播。
比較繩波與水波，找出二者共同點;介質各部分均振動、均形成凹凸相間的形狀向前傳播。最後得出結論:繩中傳播的是機械波，它的形成與傳播原理，就是所有機械波的形成與傳播的原理。
第一步：建立理模型，將軟繩簡化爲若干質點連接而成，第二步：利用箱式橫波演示儀演示機械波是如何形成與傳播的，
透過以上教學過程，學生建立如下概念:① 在介質中，前面質點振動，帶動後面質點也跟着振動，但時間上有延遲，大量質點相互“配合”形成機械波；②質點只是在各自的平衡位置附近振動，不會隨波遷移；機械波傳播的是“機械振動”這種運動形式。
（3）進一步發展科學概念，讓科學概念理解更全面深刻
前面所分析的.機械波均屬於橫波，對於一個完整科學的概念而言，還需分析縱波的情況:
演示彈簧中傳播機械波的情況並分析此現象，讓學生明確該現象傳播的也是一種振動形式，是機械波並給出橫波與縱波的概念；藉助箱式縱波演示儀說明縱波是如何形成與傳播的;
總結對機械波的形成與傳播概念的理解，不論是橫波還是縱波，均有:
理解1，機械波的形成是因爲前面的質點帶動後面的質點，後面的質點重複前面的質點運動；
理解2，介質中的質點並不隨波遷移，只是在各自的平衡位置附近振動；
理解3，機械波是大量質點的集體行爲，機械波傳播的是振動這種形式。
由於教學內容的不同，採取的教學策略也會不相同，“概念變化”策略並不排斥其它策略，甚至是同一堂課的教學設計，也有可能會多種教學策略並用。但是，關注學生原有的知識經驗，採取恰當的教學策略有效促進學生對物理概念的理解，是每一個教師應當具備的教學理念，這也正是新課程中所提倡的。