单位代码10445 学号2020302328 分类号 G633.7 山东師氟大学 硕士专业学位论文 教育神经科学视域下的高中物理教学设计研究 一一以“静电场及其应用”为例 Research on Teaching Design of High School Physics from the Perspective of Educational Neuroscience-Take"Electrostatic Field and Its Application"as An Example 学位类别：教育硕士 领域：学科教学（物理） 学习方式：全日制 研究生：李杉杉 指导教师：陈传松副教授 吴娟一级教师 提交时间：2022年6月 (C)1994-022 China Academie Joual Electronie Publishing House.All rights reserved.htp://www.enki.net
独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含为获得 (注：如没有其他需要特别声明的，本 栏可空)或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 李杉 导师签字： 件公衫 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解山东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权山 东师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 导师签字 学必格 签字日期：2022年6月|日 签字日期：2022年6月}日 (C)1994-2022 China Academic Jou ie Publishing House.All rights reserved. http://www.cnki.net
山东师范大学硕士学位论文 目录 摘要 Abstract. 第一章绪论 1.1选题背景 12选题意义」 1.3研究综述 14研究思路及目标 1.5研究方法. 第二章概念界定与理论基础 .7 2.1核心概念界定 2.1.1脑科学 .7 2.1.2教育神经科学 2.13教学设计. 7 2.1.4教育神经科学视域下的教学设计。 2.2教育神经科学的核心理论 8 2.3相关理论依据. 10 2.3.1建构主义学习理论 2.3.2情境认知理论. 2.3.3系统科学理论 第三章基于教育神经科学的教学策略构建 13 3.1帮助学生意义建构 13 3.2构建多元的学习情境。 3.3营造积极的情绪氛围 17 3.4构建及时具体的反馈机制 17 第四章“静电场及其应用”单元设计 19 4.1“静电场及其应用”单元的整体分析 .19 4.1.1课标分析 19 4.12知识结构分析 .20 (C)1994-2022 China Academie Joumal Eleetronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
山东师范大学硕士学位论文 目 录 摘要.I Abstract . III 第一章 绪论.1 1.1 选题背景.1 1.2 选题意义.2 1.3 研究综述.2 1.4 研究思路及目标.4 1.5 研究方法.5 第二章 概念界定与理论基础.7 2.1 核心概念界定.7 2.1.1 脑科学.7 2.1.2 教育神经科学.7 2.1.3 教学设计.7 2.1.4 教育神经科学视域下的教学设计.8 2.2 教育神经科学的核心理论.8 2.3 相关理论依据.10 2.3.1 建构主义学习理论.10 2.3.2 情境认知理论.10 2.3.3 系统科学理论. 11 第三章 基于教育神经科学的教学策略构建.13 3.1 帮助学生意义建构.13 3.2 构建多元的学习情境.15 3.3 营造积极的情绪氛围.17 3.4 构建及时具体的反馈机制.17 第四章 “静电场及其应用”单元设计.19 4.1“静电场及其应用”单元的整体分析.19 4.1.1 课标分析.19 4.1.2 知识结构分析.20
山东师范大学硕士学位论文 4.1.3学情分析 .21 42单元教学设计. .22 4.2.1单元教学目标设计 22 4.22单元教学计划 .22 第五章课时教学设计与实施 27 5.1《电场电场强度》教学设计与实施 27 5.1.1课程总体规划. .27 5.1.2教学分析 28 5.1.3教学设计 5.14课堂实践 .41 5.2《静电的防止与利用》教学设计与实施 .44 52.1整体分析 .4 52.2教学分析 5.2.3教学设计 .46 5.2.4教学实践与评价 50 第六章结论与展望 53 6.1研究结论 6.2研究不足及展望 .53 参考文献 .55 致谢. (C)1994-2022 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
山东师范大学硕士学位论文 4.1.3 学情分析.21 4.2 单元教学设计.22 4.2.1 单元教学目标设计.22 4.2.2 单元教学计划.22 第五章 课时教学设计与实施.27 5.1 《电场 电场强度》教学设计与实施.27 5.1.1 课程总体规划.27 5.1.2 教学分析.28 5.1.3 教学设计.28 5.1.4 课堂实践.41 5.2《静电的防止与利用》教学设计与实施.44 5.2.1 整体分析.44 5.2.2 教学分析.45 5.2.3 教学设计.46 5.2.4 教学实践与评价.50 第六章 结论与展望.53 6.1 研究结论.53 6.2 研究不足及展望.53 参考文献.55 致谢.59
山东师范大学硕士学位论文 摘要 2017年(2020修订版)《普通高中物理课程标准》中明确指出：“遵循教育教学规 律和学生身心发展规律，贴近学生的思想、学习、生活实际，充分反映学生的成长需要， 促进每个学生主动地、生动活泼地发展。”而诞生于21世纪的神经科学、认知科学和教 育学整合在一起的教育神经科学，为教育学发展与研究提供了生理科学证据，这就要求教 育工作者应该在充分了解脑功能和脑认知规律的基础上，建立或选择适应学生认知发展规 律的教学模式。在教育神经科学视域下的教学，能够基于实证地指导学生学习。基于此， 本研究通过对教育神经科学研究成果的整理，构建了教育神经科学视域下的高中物理课堂 教学策略，尝试应用这些策略整体设计“静电场及其应用”一章的单元教学框架，并设计 了具体课时的教学案例，进行实施并总结反思，为进一步把教育神经科学视域下的教学策 略应用于高中物理课堂教学提供可参照的教学设计样例，力求探索出更加高效的物理教学 方式方法。 本文通过文献研究法，总结了教育神经科学的主要理论：(1)脑可以生长新的神经 元，大脑神经的联结会因为我们的不断使用而增强：(2)情绪对学习有着巨大的影响， 积极的情绪可以帮助更好地认知：(3)脑功能是分区的，不同的脑区发育时间不同，不 同类型的学习存在关键期：(4)丰富的环境刺激可以促进新突触的形成，复杂的情境能 够帮助大脑学习。结合高中学生脑神经的发育特点和物理教学的学科特点，构建了教育神 经科学视域下的高中物理教学策略如下：(1)帮助学生意义建构：(2)构建多元的学习 情境：(3)营造积极的情绪氛围：(4)构建及时具体的反馈机制。 本文选择更能够体现高中物理抽象性高、教学难度大的2019年人教版高中物理必修 三“静电场及其应用”章节为例进行了教学设计研究，旨在通过将教育神经科学视域下的 教学策略应用在较能体现高中物理学科特点的章节，更能凸显教育神经科学对于指导高中 物理教学实践的优越性。本文根据教育神经科学理论得知，教学设计与实践中注重强调整 合教学内容，强化知识联结，因此在进行教学设计工作时，首先把“静电场及其应用”章 节作为一个整体进行了单元教学设计，并对其进行了课堂实施。然后基于教育神经科学的 多元教学策略，文中以理论型课堂教学《电场电场强度》和应用型课堂教学《静电的防 止与利用》为例展开了讨论、设计、课堂教学与评价。经过两节课的教学实践，发现学生 在基于教育神经科学理论的指导下的课堂学习中，学习氛围活跃，学习态度积极，学习效 果良好。从课堂教学实践和课后的访谈、反思中得出如下教学经验或建议：(1)在课堂 上积极构建多元的学习情境，尤其是物理学科抽象性高，教学难度较大，多种学习情境的 C)1994-2022 China Academie Joural Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/www.cnki.net
山东师范大学硕士学位论文 I 摘要 2017 年（2020 修订版）《普通高中物理课程标准》中明确指出：“遵循教育教学规 律和学生身心发展规律，贴近学生的思想、学习、生活实际，充分反映学生的成长需要， 促进每个学生主动地、生动活泼地发展。”而诞生于 21 世纪的神经科学、认知科学和教 育学整合在一起的教育神经科学，为教育学发展与研究提供了生理科学证据，这就要求教 育工作者应该在充分了解脑功能和脑认知规律的基础上，建立或选择适应学生认知发展规 律的教学模式。在教育神经科学视域下的教学，能够基于实证地指导学生学习。基于此， 本研究通过对教育神经科学研究成果的整理，构建了教育神经科学视域下的高中物理课堂 教学策略，尝试应用这些策略整体设计“静电场及其应用”一章的单元教学框架，并设计 了具体课时的教学案例，进行实施并总结反思，为进一步把教育神经科学视域下的教学策 略应用于高中物理课堂教学提供可参照的教学设计样例，力求探索出更加高效的物理教学 方式方法。 本文通过文献研究法，总结了教育神经科学的主要理论：（1）脑可以生长新的神经 元，大脑神经的联结会因为我们的不断使用而增强；（2）情绪对学习有着巨大的影响， 积极的情绪可以帮助更好地认知；（3）脑功能是分区的，不同的脑区发育时间不同，不 同类型的学习存在关键期；（4）丰富的环境刺激可以促进新突触的形成，复杂的情境能 够帮助大脑学习。结合高中学生脑神经的发育特点和物理教学的学科特点，构建了教育神 经科学视域下的高中物理教学策略如下：（1）帮助学生意义建构；（2）构建多元的学习 情境；（3）营造积极的情绪氛围；（4）构建及时具体的反馈机制。 本文选择更能够体现高中物理抽象性高、教学难度大的 2019 年人教版高中物理必修 三“静电场及其应用”章节为例进行了教学设计研究，旨在通过将教育神经科学视域下的 教学策略应用在较能体现高中物理学科特点的章节，更能凸显教育神经科学对于指导高中 物理教学实践的优越性。本文根据教育神经科学理论得知，教学设计与实践中注重强调整 合教学内容，强化知识联结，因此在进行教学设计工作时，首先把“静电场及其应用”章 节作为一个整体进行了单元教学设计，并对其进行了课堂实施。然后基于教育神经科学的 多元教学策略，文中以理论型课堂教学《电场 电场强度》和应用型课堂教学《静电的防 止与利用》为例展开了讨论、设计、课堂教学与评价。经过两节课的教学实践，发现学生 在基于教育神经科学理论的指导下的课堂学习中，学习氛围活跃，学习态度积极，学习效 果良好。从课堂教学实践和课后的访谈、反思中得出如下教学经验或建议：（1）在课堂 上积极构建多元的学习情境，尤其是物理学科抽象性高，教学难度较大，多种学习情境的