科有效教学研究成果是否全部适用我国物理教学？本文在研究国外有效教学体系时，重点从学科角度出发，紧紧围绕理科教学展开阐述，以期对我国物理教学有一定的启示和建议。
1 国外的有效教学思想
在西方教育思想史上有长远影响的第一位教育家是苏格拉底。他的教学方法被称为“苏格拉底方法”，又被称为“产婆术”。即由“讽刺、助产术、归纳和定义”四个步骤组成的独特的方法。讽刺是就对方的发言不断提出追问，迫使对方自陷矛盾，无词以对，终于承认自己的无知。助产术即帮助对方自己得到问题的答案。归纳即从各种具体事物中找到事物的共性、本质，通过对具体事物的比较寻求“一般”。定义是把个别事物归入一般概念，得到关于事物的普遍概念。
夸美纽斯是一位伟大的教育理论家和实践家，他在《大教学论》中开宗明义地指出“把一切事物教给一切人类的全部艺术”，因此要“寻找并找出一种教学方法，使教师因此可以少教，但是学生可以多学”。在这个指导思想下，夸美纽斯提出了许多有益的教学原则和教学方法。“教育适应自然的原则是贯穿夸美纽斯整个教育体系的一条根本的指导性原则。”
[i]教育适应自然的原则有两方面的含义：一是教育要适应大自然的发展法则，即教学理论和教学方法应当遵循自然的普遍规律，二是教育应当依据人的自然本性和儿童年龄特征。在此基础上，夸美纽斯提出了直观性原则、激发学生求知欲望原则，巩固性原则，量力性原则，系统性和循序渐进性原则等教学原则。这些教学原则重视学生的已有知识、学习兴趣和认知结构。夸美纽斯另一个较为突出的贡献是提出并全面论述了班级授课制。班级授课制改变了传统的师徒制资源浪费的缺陷，一个教师在同一时间向多人进行教学，相对个别教学最大限度地提高了效率。夸美纽斯又是第一个试图建立分科教学法的教育理论家，他提出科学教育的九条原则：⑴凡是应该知道的就必须教；⑵凡是所教的都应该当做能在日常生活中应用并有一定用途的去教；⑶应当向学生原原本本地讲述事物的真实性质；⑷应当向学生讲明事物的真实原因，因为“知识在于坚定地把握原因”和“原因是悟性的向导”；⑸先讲一般原则，然后再阐述细节；⑹先讲清楚一个事物的每一个部分的性质和功用；⑺一次只讲授一件事物，并且按此事物各部分的顺序去讲；⑻对一门学科的学习，不到彻底懂得之后，不可中途放弃；⑼为使所学的知识明白而清晰，应向学生讲清事物之间的区别。
赫尔巴特是近代德国著名的哲学家、心理学家和教育家。他提出了教育性教学原则，认为“不存在‘无教学的教育’这个概念，正如反过来，我不承认有任何‘无教育的教学’一样……”
[ii]教学如果没有进行道德教育，只是一种没有目的的手段，相反，道德教育如果没有教学，就是一种失去了手段的目的。赫尔巴特处处强调“教学的教育性”，教育性教学的决定因素在于强化教学工作中的目的，使教学真正成为造就所需要人才的有效途径。赫尔巴特还提出了形式阶段的教学理论，即著名的“明了、联想、系统、方法”四阶段教学法。“四段教学法”改变了过去教学过程杂乱无章的局面，使教学过程走上了有章可循的道路。他对教学过程各个环节和基本特征的分析，符合人类的认识规律，便于教师编制教案，有计划地进行教学，使教学程序符合学生的心理规律。他突破了对教学过程本质的认识，对于提高教学的有效性具有重大的贡献。
巴班斯基是苏联当代很有影响的教育家、教育论专家。他的教学最优化理论是建立在顿河一罗斯托夫教育实验理论的基础之上的，该实验主要是为防止学生大面积留级，预防学生学匀不良的现象而实施的。所谓“最优化”，就是要求教师在全面考虑教学规律、教学原则、现代教育教学的形式和方法、已有条件以及具体班级和学生特点的基础上，目标明确地、有科学依据地、信心十足地选择和实施一整套教育教学方法，以最小的代价取得相对于该具体条件和一定标准而言最大可能的成果。巴班斯基明确指出“要使教学最优化，就必须以辩证的系统方法看待教学过程，所谓辨证的系统观点，就是必须把教学过程的所有成分，师生活动的内外条件都看成是相互联系的东西，并自觉从中选择出在当前条件下，教学任务、内容、形式和方法的最好方案”。
[iii]而选择、组织教学方案是实现教学过程最优化的关键，因此巴班斯基提出了效果标准和时间标准。效果标准是指每一个学生在教养、教育和发展三个方面都达到他在该时期内实际可能达到的水平，时间标准是指教师和学生都遵守学校卫生学所规定的课堂教学和家庭作业的时间定额。
布鲁纳的结构-发现教学理论：布鲁纳认为，学生学习的结果就是形成和发展认知结构，认知结构既是在先前学习活动过程中逐步形成的，又是理解和学习新知识的重要内部因素和基础。因此他非常强调认知结构的形成和对学生现有认知结构的了解在知识学习中的重要作用。为此，他提出结构教学观，强调在学科知识的教学过程中，促使学生掌握学科的基本结构的重要性。另外，他还提出了发现法教学模式。这种教学模式的特点是：⑴教学围绕一个问题情境而展开，而不是围绕某一个知识项目而展开。⑵教学中以学生的“发现”活动为主，教师起引导作用。⑶没有固定的组织形式。其最大优点是能最大限度地发挥学生在学习中的主体性和创造性。
建构主义的教学观：建构主义并不是一种具体的哲学流派，它是当今许多哲学思潮的共同主张，建构主义关于教学的基本思路：⑴注重以学生为中心进行教学。教师是学生意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。⑵注重在实际情境中进行教学。⑶注重协助学习。⑷注重提供充分的资源。在上述教学思路的基础上，建构主义者提出了许多教学方法和模式：⑴随机通达的教学设计。随机通达教学，是指学习者可以随意通过不同途径、不同方式进入同样教学内容的学习。⑵支架式教学设计。支架式教学思想来源于维果茨基的“最邻近发展区”理论。该教学设计主张，为了更好地促进学生对知识意义的建构，教学应围绕和结合当前的学习主题，按维果茨基“最邻近发展发区”的要求为学生提供一种概念框架，而不是具体的学习内容。⑶抛锚式教学设计，案例式教学或基于问题的教学。建构主义认为，教学应创设与真实人物相类似的问题情境，呈现真实性任务、案例或问题给学生（即“抛锚”），尽可能让学生在一个完整、真实的问题情境中产生学习的需要和兴趣，并通过亲身体验和感受，主动识别、探索、发现和解决问题。⑷自上而下的教学设计。该设计首先呈现整体性的任务，同时提供用于更好的理解和解决问题的工具，让学生尝试进行问题的解决。
可见自教学活动诞生，教育实践者和教育研究者就开始了探索和研究教学的有效性，从而达到降低教学所耗、提高教学所得的目标。伴随着人类对有效教学的探索和研究，有效教学思想经历了一个不断孕育、萌生、形成和丰富的嬗变过程。无论是苏格拉底的“产婆术”，还是夸美纽斯建立的“教育适应自然的原则”；无论是赫尔巴特的著名的“明了、联想、系统、方法”教学四阶段论，还是巴班斯基提出的教学教育过程最优化理论；无论是布鲁纳的发现学习，还是基于建构主义理念的建构主义教学观等，都涉及了提高教学的有效性的问题。其中夸美纽斯的激发学生求知欲望原则，循序渐进原则，所教能在日常生活中应用的原则；赫尔巴特的“教学的教育性”即科学性和思想性相结合，科学方法和科学精神相结合；布鲁纳强调的学生的主动性积极性、学习的认知过程、认知结构的形成；建构主义主张的学生中心，情景教学，问题教学等都是现代理科教学中所必须坚持的思想、原则，必须采用的方法、手段。
所以，为了改进学科教学而研究外国的有效教学，不应仅仅从20世纪上半叶之后的相关文献着手，而应充分研究不同时期的有效教学思想，学习吸收符合具体情况的思想理念，并在实际中改进完善之，让其在教学中发挥最大作用。
2 国外有效教学的理论研究
丰富的有效教学思想孕育了广泛而深刻的理论研究。国外有效教学研究起步早，发展快，效果显著。
2.1有效教学的研究历史及现状
“有效教学的理念源于20世纪上半叶西方的教学科学化运动，特别是受美国实用主义哲学和行为主义心理学影响的教学效能核定运动之后，这一概念频繁地出现在英语教育文献之中，引起了世界各国同仁的关注。”
[iv]
“有效教学”的提出也是“教学是艺术还是科学”之争的产物。教学是艺术，这是20世纪以前在西方教育理论中占主导地位的教学观，它倡导教学是一种教师个性化的、没有“公共的方法”的行为，一种“凭良心行事”的、“约定俗成”的行为，主张影响教学过程的因素是复杂的、教学结果是丰富的，难以用科学的方法进行研究。但是，随着20世纪以来科学思潮的影响，以及心理学特别是行为科学的发展，人们才明确地提出，教学也是科学，也就是说，教学不仅有科学的基础，而且还可以用科学的方法来研究。于是，人们开始关注教学的哲学、心理学、社会学的理论基础，以及如何用观察、实验等科学的方法来研究教学问题，如程序教学、课堂观察系统、教师与学生的行为分析、教学效能核定的指标体系以及教学行为、结果变量等。
文献表明，自20世纪30年代初期起，西方学者就已经开始了确认和描述有效教师特征的尝试性研究。根据对有关研究文献的梳理，我们可以将其研究的发展大体分为三个基本的阶段。
(一)好教师的品质研究(20世纪30年代初—60年代末)早在1931年，卡特尔(Cattell)就通过访谈的方式，在教育行政官员、教师培训者、学校教师和学生中进行了关于好教师特征的调查征询，其方法是让人们写出他们认为的好教师的最重要的品质(qualities)，最后经过频率分析得出了一个好教师应该具备的品质。但很快，教育理论界就有人对这种试图通过访谈研究教师品质从而找到与教育目标之间关系的研究提出了批评，并称其为是“黑箱”研究。原因在于这种研究完全忽视了教师的工作是在课堂中进行的，而仅凭教师的特点这样一个输人性因素就试图推出学生学习结果这样一个产出性因素，未免显得过于简单化了。60年代，瑞安(Ryan)和他的同事们实施了一个观察研究方案，通过对教师课堂教学的观察，得出了与有效教学相关的三个方面相对应的两极因素如下:
.热情与理解—冷摸与疏远
.有组织与有条理—无计划与拖塌
.刺激与想象—笨拙与呆板
根据瑞安的解释，教师的特点越是接近积极因素的一端，其教学就会越有效。相反，教师的特点越是接近消极因素的一端，其教学的有效性就越难得到保证。
(二)好教学的特点研究(20世纪70年代初—80年代末)尽管在60年代，有的学者就已经开始反对研究教学的效率问题，因为在他们看来，“教学是在复杂的环境中进行的复杂活动，确定教学效率是一件困难的事情。因为影响有效教学的因素不仅是多样的，而且是错综复杂的。然而，进人70年代以后，西方学者对有效教学的研究不仅没有停止，而且还在反思60年代研究的基础上提出了研究好教学特点的主张。一些学者认为好教师的品质不能完全代表有效教学，判断有效教学的标准应该在教学实践中去寻找，从而开始了对教师课堂教学行为的研究，即好的课堂教学特点的研究。其代表性的研究有弗兰德斯(Flanders)的研究、罗森夏因(Rosenshine)与弗斯特(Furst)的研究以及多勒(Doyle)的研究。
弗兰德斯和他的同事们的研究主要是着眼于教学效率的研究。其方法是在课堂上观察两种不同的教学方式:直接教学和间接教学。弗兰德斯的研究表明，教师采用间接教学比采用直接教学更能引起学生的学习兴趣，强化学生的学习态度，而且学生会学得更好。但弗兰德斯同时也建议，直接教学和间接教学两种方式对于好教学来说都是必要的。可见，弗兰德斯的研究在强调间接教学的同时并没有排除直接教学。但很明显，这种研究的目的是想通过对教师在课堂上采用的教学方法的效果来判断教学的有效性。
到了70年代后期，有关好教学的研究出现了一个新的转向，即由研究教师的教学行为转向研究学生的学习行为。有代表性的研究是美国学者伯利纳(Berliner)和蒂奇诺夫(Tichenoff)于1976年主持进行的一个较大规模的研究。这个研究是在中小学的阅读与数学教学中通过对学生学习的观察进行的。其目的是为了探讨有效教学所引起的学生学习行为的变化，进而揭示教学行为与学习行为和学习结果的相关性。研究者认为，观察课堂中学生学习行为的变化是一种研究教学质量的有效方法。通过研究，研究者发现，有两个因素是判定教学有效性的根本因素，既教学的意图(目标)与学生的成就。如果教学没有目标，学生所取得的成就只能说成是偶然的，如果学生没有取得成就，教学也就谈不上有效。
(三)有效教学的综合研究(90年代初期至今)进人90年代以后，西方关于有效教学的研究开始向综合化的方向发展，具体来说就是学者在考察有效教学的特点和有效教学的标准时，已经走出了单一的思维模式，突破了仅仅把着眼点放在教师品质或教师的课堂教学行为的老圈子，而是试图从多方面、多角度来考察有效教学。典型的研究为OECD的研究。
OECD(Organisation for Economic Co-operation
and
Development，即国际经济合作与发展组织)关于有效教学的研究的数据来自英国、美国、法国、日本和澳大利亚。该组织的研究认为，教学质量(Teaching
quality)应该是一个综合的概念，对教师教学有效性的考察，起码应该考虑如下五个方面的因素:
.教师所掌握的实际课程领域的知识和教学内容的知识
.教师教学法的技能，包括使用有效教学策略的意识与能力
.教师教学反思的能力与自我批评能力以及教师专业化的品质
.教师的移情能力与尊重他人的品德
.教师教学管理的能力
与前述关于有效教学的研究相比，OECD的研究第一次将学科知识放进了考察有效教学之列。在前两个阶段的研究中，拥有学科知识并没有被列为评价有效教学的标准之一。但现在看来，课程与学科知识的确是有效教学的前提和基础。另外，OECD的研究已经将教师的教学反思能力列为评价有效教学的标准之一，这在90年代初期也应该是很新的观点了。另外建构主义教学观成为这个时期研究有效教学的主流，特别成为科学有效教学研究的主流。建构主义教学观表明，学者对教学的理解从行为主义学习理论取向的重视教师教转移到建构主义心理学取向的重视学生学。学生是一切教学活动的主体和中心。科学知识是不能传递的，它必须由学生主动地建构。
2.2 有效教学的含义
何为“有效教学”？目前还没有标准的定义。不同学者有不同的看法。准确地给有效教学下定义和揭示有效教学的本质是很困难的事情，或者说是一项极为艰巨的任务，但在西方关于有效教学的研究中，有一些研究者仍然试图对它进行界定。根据笔者掌握的研究文献，我们可以将西方学者对有效教学的解释归纳为三种基本取向:
一是目标取向的定义。比如，有学者认为，有效的教学系指教师通过一系列的变量促进学生取得高水平成就的教学。有效的教师总是着眼于教学目标的取得。也有学者认为，有效的教学就是引导学生积极参与智力学习的教学;有效的教学与学习就是能够激发学生学习欲望，促进学生积极地掌握知识以及团队工作和解决问题的技能，提高批判性思维能力和建立终身学习态度的教学与学习。还有学者认为，有效的教学就是指学生在教师的指导下成功地达成了预定学习目标的教学。从本质上讲，有两个因素制约着有效教学:其一是教师必须明确促进什么样的学习;其二是教师必须安排和提供给学生获得这种学习的学习经验。不难看出，着眼于目标的定义，重点强调的是预期的教学目标的达成。换句话说就是，判断有效教学的标准是看教学目标达到的程度。
二是技能取向的定义。比如，布朗(George
Brown)等对有效教学的界定更多地是从教学的复杂性和教师教学技能的角度进行的。他们认为对有效教学的理解起码应从两个方面进行:其一，有效的教学是复杂的智力的要求和社会性挑战的工作;其二，有效教学是由一系列可获得的、可改进的和可发展的教学技能来完成的。他们进一步指出:有效教学是一种智力的要求，它需要教师对所教学的学科内容有广泛而深刻地把握。如果教师欲有效地开展教学，就必须具备良好的思维能力、解决问题的能力、对所教主题的选择与分析的能力、对是否运用了恰当教学策略的反思能力、选择优化的教学策略和合理的教学材料的能力以及组织和建构自己的观点、信息和任务的能力等。所有这些都不是在真空中发生的，而是真实教学情境的要求。进而，他们还认为，有效的教学是一种社会性的挑战，因为它不仅发生在一定的组织机构之中，而且是在对传统教学目的和教学价值观的挑战中发生的。最主要的一点是，有效教学需要教师充分地了解学生的知识背景，能与学生进行清楚地交流与沟通，能够刺激学生积极的学习与思考，进而向他们的教师提出有价值的或挑战性的问题。教师的技能成为技能取向定义关注的重点。
三是成就取向的定义。随着20世纪80年代末期英、美等国政府和民众对提高学生学术成绩的强烈呼声，通过有效的教学提高学生学习成绩的研究也开始进一步增加。尤其是2000年以来，在布什总统的敦促下，美国国会要求各州都应该将提高学生的学术成就放在重要的位置，并要尽量做到不让一个孩子的学习成绩落后。在英国，目前“通过有效的数学教学提高学生数学成绩的标准已被放在了国家的重要议事日程上”。这就促使研究者更多地将目光放在了有效教学与学生成绩关系的研究上。
通过对文献的考察，我们至少可以得出这样的结论:到目前为至并没有一个对有效教学的统一解释，同样，也很难找到一种最佳的界定角度或界定框架，其发展趋势是着眼于学生成功的学习来解释。为此，我们可以认为，在西方学者目前流行的视角里，有效教学就是能够促进学生学习与发展的教学。或者说，有效教学就是通过有效的教学准备、有效的教学活动和有效的教学评价来促进学生学习与发展的教学。
2.3有效教学的标准
从20世纪80年代起，英美等国家便开始制定专业性课堂教学有效性标准，因为课堂教学是一种非常复杂，需要高超技能（highly
skilled）的活动，课堂教学要求教师学会怎样教。高质量的教与学依赖于有没有专业性很强的标准。其中影响比较大的是由罗兰═harp,R.）领导的芝加哥大学“教育多元化与卓越化研究中心”（CREDE）开发的5条课堂教学有效性标准和由夏洛特つ岫―anielson,C.）负责的于1996年研制的“专业实践构成框架”（Components
of Professional Practice）。
CREDE所倡导的“有效教学标准”其相关指标表现如下。
[v]
标准1——教师和学生共同参与创造性活动。
教师在构建“学习共同体”方面的具体指标表现为：⑴教师设计需要师生合作参与的教学任务；⑵教师必须使得创造性活动与安排的时间相一致；⑶教师编排好班级座位，以满足学生参加个体活动和小组交流合作的需要；⑷教师应该积极参与学生的创造性活动；⑸学生分组类型多样化，包括根据学生友谊、综合学习能力、语言、学习目标、兴趣等，以促进师生良好互动；⑹教师应与学生共同设计小组活动计划，并实现从一种活动向另一种活动迁移；⑺教师对学生的管理以及教学材料和教学技术的运用应利于师生共同体活动；⑻教师应以积极的方式监控和支持学生的合作学习。
标准 2——通过课程发展学生语言，提高学生的文化素养。
在“语言发展”方面，教师在教学活动中的具体指标是：⑴教师应该倾听学生谈论他们熟悉的话题，如家庭和社区；⑵教师应该对学生的谈话和提问作出反应，做到不伤害学生；⑶教师应该通过示范、探究、复述、澄清、提问、赞扬等方式帮助学生发展写作和口语；⑷教师应该在尊重学生选择前提下与学生开展互动；⑸通过听、说、读、写活动把学生的语言和学科教学联系在一起；⑹鼓励学生运用书面语言表达他们的理解；⑺教学活动过程中提供各种机会促进学生与学生、学生与教师相互交流；⑻在教学活动中鼓励学生运用第一、第二语言。
标准 3——教学联系学生真正的生活，促进创造性学习的理解。
教师在情境性学习方面的指标包括：⑴教师的教学应该以学生已有的家庭、社区和学校经验为基本出发点；⑵教师根据学生所熟悉的地方用语和知识，设计有意义的教学活动；⑶通过与学生、家长、社区成员交流以及阅读相关文献了解地方用语和知识；⑷帮助学生将所学运用于家庭和社区；⑸教师与学生共同设计以社区为基础的学习活动；⑹教师为家长提供机会，参与课堂教学活动；⑺教师应开展丰富多彩的活动，包括学生集体合作活动以及学生个体竞争活动；⑻教师开展各种形式的交流与参与。
标准 4——教学应具有挑战性，发展学生的认知思维。
教师在挑战性教学方面的指标包括：⑴教师要确保学生对于每一个教学主题都具有整体认知；⑵教师对学生的学习成就要建立挑战性标准；⑶教师设计的教学任务要使学生在复杂水平上的理解；⑷教师要联系学生已有的成功，帮助学生完成更为复杂的水平上的理解；⑸教师要与挑战性标准进行比较，对于学生的学习给予直接的清晰的反馈。
标准 5——教师通过对话进行教学，特别是进行教育性对话。
教师的“教育性对话”指标包括：⑴教师进行课堂组织，定期与学生小组对话交流；⑵教师在指导与学生对话过程中应具有清晰的学术目标；⑶教师应该确保学生在对话中有更多的发言机会；⑷教师应指导学生如何对话，包括学生的观点、判断、文字表达以及推理；⑸教师根据学生选择，确保所有的学生参与对话；⑹教师应该认真倾听并评价学生的理解水平；⑺在对话中教师通过提问、复述、表扬、鼓励，帮助学生学习；⑻教师指导学生完成相关作品，体现教育性对话的达成目标。
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领域之一：计划与准备。组成部分包括：⑴掌握教学内容与方法。⑵了解学生。⑶选择教学目标。⑷利用资源。⑸设计教学。⑹评估学生的学习。
领域之二：教学环境。组成部分包括：⑴创设尊重与和睦的教学环境。⑵建立一种学习文化。⑶组织与管理教学过程。⑷管理学生行为。⑸管理物理空间。
领域之三：教学。组成部分包括：⑴清晰准确地交流。⑵运用提问与讨论技术。⑶使学生参与学习。⑷为学生提供反馈。⑸灵活、迅速地做出反应。
领域之四：专业职责。组成部分包括：⑴教学反思。⑵保持准确地记录。⑶与学生家长保持交流与沟通。⑷服务于学校和社区。⑸专业成长与发展。⑹表现出职业（专业）风范。
在科学教育的教学探讨过程中，国外也提出各种教学标准，其中美国的国家科学教育标准最有代表性。其中的科学教学标准如下：
教学标准A：科学教师要为学生制订一个以探究为基础的科学大纲。为此，教师要⑴为学生制订一个年度目标和短期目标的计划。⑵选择科学内容，修改和设计课程，使之适应学生的兴趣、知识水平、理解力与其他能力和他们的经历。⑶选择教学与评价的方案，使之有助于提高学生对知识的理解、有助于把学校变成学科学者积极参与学习的场所。⑷在学科和年级内外与工作同仁协力工作。
教学标准B：科学教师要会引导学习，会将学习活动化难为易。为此，教师⑴在与学生相互促进、教学相长的同时，要把注意力集中在探究上，坚持进行探究。⑵要组织好在学生中间进行的有关科学思想观念的讨论。⑶要设法使学生们认识到并担负起他们在自己的学习中所应担负的那份责任。⑷要认识到学生们存在的巨大差异并能采取相应的做法和措施，鼓励全体学生人人都充分参与到科学学习之中。⑸不仅要鼓励和培养搞科学的一些典型性格，例如有究根问底的好奇心、乐于接受新思想与新信息以及对事物常常持怀疑态度而且要鼓励和培养探究科学所需要的种种技能。
教学标准C：科学教师要参与对他们的教学以及对学生们的学习所进行的不断评价。为此，教师⑴要使用多种方法，要系统地收集关于学生的理解与其他能力的数据。⑵要分析评价数据，指导教学。⑶要知道学生自我评价。⑷要利用学生的数据、有关人对教学工作的评议，以及与同事间进行的交流，总结和改进教学实践。⑸要利用学生的数据、有关人对教学工作的评议，以及与同事间进行的交流，向学生、教师、家长、决策人员，以及广大公众报告学生的成绩及其学习的机会。
教学标准D：科学教师要营造和管理好学习环境，为学生们学习科学提供必要的时间、空间和资源。为此，教师⑴要安排好可以利用的时间，使学生们有机会参加扩展性研究。⑵要创造一种灵活的，有助于科学探究的学生学习环境。⑶要确保学习环境的安全性。⑷要使可以利用的科学设备、学习材料、视听媒体，以及教学技术能够为学生所用。⑸要能鉴识和利用校外的学习资源。⑹要使学生参与学习环境的设计。
教学标准E：科学教师要把全班学生培养成科学探究推理严谨缜密、思想方法与行为方式以及社会价值观念都有助于科学学习的科学学习者。为此，教师⑴不仅应表现出，而且一定要对所有学生的各种不同见解、技能和经验都有所尊重。⑵要使学生们再决定应该教什么内容和应提供什么学习环境的时候都能够有真正的发言权，要使学生们都能担负起社会中每个成员都应担负的那份学习责任来。⑶要在学生中间培养协作精神。⑷要组织推进学生们基于对科学交流原则的共同认识而不断进行的正式与非正式的讨论。⑸要使学生们知道科学探究所需要的应是什么样的技能、思想方法、行为方式和价值观念，教师应把这些作为重点加以培养。
教学标准F：科学教师要积极参加对学校的科学教学大纲不断进行的设计与制订的工作，为此，教师⑴要设计与制订学校的科学大纲。
⑵要参与确定时间爱女和其他资源在科学课程中的分配。⑶要充分参与制订和实施自己与同事们的专业进修计划。
2.4有效教学的研究范式
在国外关于有效教学的研究中，出现不同研究结果的原因除了方法不同所致，还有一个重要原因是人们思考有效教学的范式不同。代表性的范式包括:背景—过程—结果分析范式、表层分析范式、教学的知识基础分析范式等。
(一)背景—过程—结果分析范式
早在20世纪50年代，美国的一些年轻教育专家就运用了过程—结果分析模式(Process-Product)试图建立有效的教师培训方案。他们在总结二次大战期间美国培养和训练士兵方法的基础上，设计培养和训练教师的方案，目的是使所有教师都成为有效的教师。基里亚库(Kyriacou)借鉴了这种思想，提出了思考有效教学的“背景—过程—结果”分析范式。基里亚库认为，对有效教学的思考不仅应该考虑教师的特点，还应该考虑师生之间在课堂教学活动中的相互作用以及由此产生的教学效果。
据此，他提出了思考有效教学的三个主要变量:背景变量(输人变量)、过程变量和结果变量(产出变量)。背景变量指影响教与学活动的各种输人因素，主要包括教师的特点(比如个性、社会阶层、训练程度)、学生的特点(比如知识背景、家庭背景)、学科的特点、班级的特点、学校的特点和社区的特点等等。这些都可能成为影响教学有效性的因素。过程变量指教学活动实际进行中影响其有效性的因素，具体包括教师的热情、解释的清晰程度、提问的运用、鼓励与批评的运用、管理策略、纪律要求、课堂气氛、课的组织、学生接受反馈的类型、师生的相互作用以及学生的学习策略等方面的因素。产出变量指教师希望达到的一系列与教育目标有关的因素，包括教师的教学计划和教师用以判定教学效果的标准等因素。比如知识和技能的增加、学生对学科学习兴趣的增加、智力动机的增加、对学科的自信与自我批评能力的增加、自我管理能力的提高以及社会性发展的增强等。
(二)表层分析范式
这种范式是在对课堂教学的效果进行考察与分析的基础上提出的。其代表人物有克里默斯(Creemers.1994)和费希尔(Fisher，1995)。这种范式强调了两个决定有效教学的建构性因素:实际的学习时间(Active
learning time)和教学的质量(Quality of
Teaching)。这种分析范式将有效教学与学生最大限度的时间投人和学生学习活动的质量相等同。克里默斯认为，学生花在学习上的实际时间与教育目标的达成有密切的关系，如果教师在课堂上能够根据教学目标的要求，给予学生更多的学习时间，而不是浪费时间，那么教学目标的实现就会有保证。据此，克里默斯认为，学习时间的实际投人与浪费是判定教学有效与无效的重要因素。判断有效教学的第二个建构性因素是教学的质量。这里所谓教学的质量是指通过教学活动本身能够使学生的学习变得更容易，从而实现预定的学习目标。这种分析范式基本上是将重点放在了教学的过程变量上。
(三)教学的知识基础分析范式
这是目前西方分析有效教学的最新范式。这种范式认为，以往大量有关有效教学的研究均忽视了教师所教的学科知识，而这恰恰是评判教学有效性的重要标准。按照逻辑和常理，一个教师如果没有理解学科知识，是根本不可能教好学生的。密歇根大学的克拉克教授认为这种分析最突出的贡献就是将教师的学科知识与教学法知识提到了重要的位置。他认为，好教师不仅要知道如何管理学生，为学生提供反馈，进行实际的计划和明智的决策，而且应该是一个实践的学者、知识的不断获得者。尤其是在当今的知识社会里，更要成为一个终身的学习者，要不断地学习与更新自己的学科知识。这样才能保证教学有效性的可持续发展。
2.5物理有效教学的原则
基于有效教学的标准和建构主义的理论原理，国外学者认为物理有效教学的原则主要有以下六个：⑴了解学生现有的想法和观念。这有利于老师更好地制定教学活动计划和帮助学生建构自己对知识的理解和形成自身的知识，还可以帮助老师了解学生存在的矛盾想法或者误解，从而制定适当的教学策略帮助学生将不科学的想法和观念转变为科学的想法和观念。为此，教师可以采用质疑—回答，小组讨论，全班讨论，小组活动，实验等教学方法和活动。⑵鼓励学生将新的观念和技能应用于不同的地方。为了达到此目的，教师可以通过实践活动，实地考察，写作练习，模拟仿真，角色扮演等形式为学生创造应用知识技能的条件。⑶鼓励学生参与课堂活动。为此，教师应准备有效的课堂计划，为学生提供没有明确答案的问题，进行角色扮演，引导实践活动，实地考察，采用探究式教学，成立合作学习小组等来创设轻松有秩序的课堂学习氛围，让学生积极主动参与到课堂学习中。⑷鼓励学生质疑。质疑是定义和调查问题、明确地叙述假设、设计实验、收集数据和得出问题结论的方法。基于质疑的教学可以使学生能够理解科学质疑的本质和理解怎样及为什么要运用科学方法，同时他们还可以理解科学是什么和科学干什么。质疑还可以帮助学生发展各方面的能力。例如理论或智力技能。⑸鼓励学生与学生之间的合作学习。⑹提供连续的评价和提供反馈。
