网络教学页面设计中网页图标设计一般规律探究

第一篇：网络教学页面设计中网页图标设计一般规律探究

网络教学页面设计中网页图标设计一般规律探究

摘要

目的 结合视觉空间工作记忆能力对网页图标设计作用的行为分析研究和神经加工机制研究，揭示网络教学页面设计中网页图标设计的相关规律。方法采用2x2实验，运用测试工具对一组被试者进行视觉测试，结果以平均分为基准分高低两个等级后，再分别把高低两组随机分两个小组，这样对比组和实验组在相同的环境下对两种界面运用了两种不同的网页图标进行设计的课件进行学习，最后测试学习效果。结果 学习成绩因视觉空间工作记忆能力的不同，课件界面设计运用的网页图标的不同而不同，因此网络课程的界面要素网页图标设计的视觉效果对界面设计来说是很重要的。[关键字] 视觉空间工作记忆 工作记忆 网页图标

Abstract

Objective Working memory space is the ability to integrate visual website design role acts face analysis and neural processing mechanisms study revealed teaching network design web page design logo related laws.Method using 2x2 experiment, using test tools for a group of learners a visual test results to the average level is divided into two sub-base grading, or to separate the two groups of two teams at random, so comparison group and experimental group in the same environment for two types of two different web logo design using two learning, Final test results good learning.Result Performance space for visual results of the different working memory capacity, software interface design of the website logo vary according to, and therefore the curriculum network interface elements website logo design visual effects for interface design is very important.1.引言

当前,利用网络进行教学和远程教育是教育发展的一个方向。网络教学效果的好坏、成功与否与网络课程的设计与制作密切相关。网络课程是由一页一页的网页按照一定的顺序和结构组成的。页面既是网络课程的组成部分也是网络课程的呈现形式,所有的教学信息和资源都是通过页面呈现在学习者面前的。也就是说页面是学习者与网络资源的交互通道，而信息传输是否畅通很大程度上取决于页面的设计，页面吸引学习者，主要是吸引学习者的视觉冲击力，同时实现一种隐性的信息传播。因此, 网络课程页面设计的优劣, 直接影响到网络课程的质量和效果。网页面上的大部分信息都是由视觉感知的，很大一部分信息是通过视觉获取的。而工作记忆,它是一种对信息进行暂时加工和贮存的能量有限的记忆系统，在认知活动中起重要作用。根据Baddeley[2]的工作记忆理论，工作记忆是人类暂时处理和存储信息的假设性精神操作空间，由中央执行系统、语言回路、视觉空间模板等三个成分组成。而视觉空间模板，作为工作记忆的重要组成成分之一，它负责处理视觉空间信息。信息可以直接进入视觉空间模板（如直接知觉到的信息），也可以间接进入视觉空间模板（如从记忆中产生的表象）[2]。因此视觉空间工作记忆能力与网络教学页面设计的关系，对我们无疑具有很大的启发作用。

而在以前的很多课件中，其界面的表达元素多限于文本，随着计算机科学技术的发展，目前很多CD一ROM教学盘由于其存储容量（可达640M）的优势，大量采用图形界面。主要包括工作台（Deskiop）、图标（Icon）、按钮（Button）、窗口、下拉式菜单和图形式菜单等。然而图标，一种小型的、带有简洁图形的符号。它采用仿真、模拟的方法进行设计，用简洁的图形符号模拟现实世界中的事物，使学习者很容易和现实中的事物联系起来。例如使用形象的“放像机”图标，单击它可以观看活动图像、录像；用以“话筒”图标，单击它可以进行录音。作为图形界面的主要元素之一，它在计算机图形界面中起了相当重要的作用，它的视觉效果直接影响着页面的质量，影响着学习者的学习兴趣和学习效率。而图标在网络课程的界面中主要起到导航的作用。由于Internet的网络课程中大量地使用了超媒体信息系统，这种系统为学习者创造出了一种由学习者进行控制的学习环境，使学习者在学习过程中链接或访问信息有更大的伸缩性，从而更加适应学习者的个性化学习风格。但是超媒体信息系统也可能为学习者带来迷航的危险。那我们应如何根据不同学习者的不同视觉空间工作记忆能力设计好网页图标以降低迷航的可能性和导航系统的复杂程度呢？今天将通过实验来分析验证网络课程页面设计中关于图标设计的一般规律和特点。

2.理论依据与问题提出 2．1 理论依据

2.1.1工作记忆理论

工作记忆（working memory）：属程序性记忆、短时记忆，是一短暂时刻的知觉，是一系列操作过程中的前后连接关系，后一项活动需要前项活动为参照。依赖于大脑前额叶皮层神经环路的功能，尤其是谷氨酸神经元与多巴胺神经元之间的平衡。对脑高级功能的意义，通常是在过去的经历与当前的行动之间提供时间和空间的连续性，对于思维运算、下棋、弹钢琴以及无准备的即席演讲等都是十分重要的。在工作记忆受损时，难以记住事件正确的前后关系。一个典型的例子就是回忆一个新的七位数的电话号码。你能回忆出来的数字的个数称为你的“数字广度”。对大多数人来说，它通常只有六到七个。换句话说，工作记忆的能力是有限的。某些脑损伤的病人只有极小的数字记忆广度，除了他们听到的最后一个字母外，别的一概回忆不起来，但他们的意识却正常。事实上，他们的长时记忆可能并未受到损害。1974年，Baddeley和Hitch在模拟短时记忆障碍的实验基础上提出了工作记忆的三系统概念，用“工作记忆”代替了原来“短时记忆”的概念。Baddeley认为工作记忆指的是一种系统，它为复杂的任务比如言语理解、学习和推理等提供临时的储存空间和加工时所必需的信息，工作记忆系统能同时储存和加工信息，这和短时记忆概念仅强调储存功能是不同的。Baddeley在短时记忆基础上提出的一个记忆模型。它的功能是:在进行复杂认知活动时 ,暂时存储和操纵信息。经近些年的实验验证 ,它是一个相当成功的模型。国内的朱滢、崔耀、张达人 的工作都涉及这方面。工作记忆分成三个子成分，分别是中枢执行系统、视空初步加工系统和语音环路。大量行为研究和神经心理学上的许多证据表明了三个子成分的存在，有关工作记忆的结构和作用形式的认识也在不断地丰富和完善。人们发现工作记忆与语言理解能力、注意及推理等联系紧密，工作记忆蕴藏智能的玄机。视空间工作记忆（visuo-spatial working memory），用于存贮视觉和（或）空间的信息，主要负责产生、操作和保持视觉映象，是工作记忆的重要组成部分。然而查看了大量的文献资料，发现与言语工作记忆相比 ,对视空间工作记忆的研究较少。梁凤华等[8]的研究综述中提到视觉空间工作记忆加工模式有整合加工模式、平行加工模式及双重存贮加工模式。

2.1.2 视空间工作记忆

Luck 和Vogel 研究认为视觉工作记忆以完全整合的形式贮存大约3 或4 个客体,记忆容量受物体数量的限制但相对地不受可区分的组成这些物体的特征的数量所限制,每一个客体可以包含无限的可区分的特征[8再引用]。这些研究均表明视觉记忆是以整合的方式存贮特征的,存贮的容量大约为3 或4 个客体且不受客体所包含特征数量的限制。这种将视觉记忆中多个元素组合成一个单元的概念实际上是记忆中组块概念的一个特例。视觉记忆通过各种分组和组织方式使越来越多的信息融合到一个组块当中,使大量的信息得到了记忆。记忆的容量受到组块数量的限制 ,然而记忆范围实际上是不受每个组块所含信息数量的限制 ,对于含有多个特征的客体,客体数量而不是呈现的相关特征的数量限制记忆成绩。尽管许多研究支持了特征整合理论 ,但同时有许多证据表明 ,如果不经过额外的努力特征在视觉记忆中可能不会以整合的形式得到保持。如Rensink提出的一致性理论认为在没有注意参与的情况下 ,一个很显然的物体将被知觉成它的各个组成部分。许多研究者发现了不符合系列搜索的证据。又有研究者认为视觉是通过直接感知视觉景象结构中突显的特殊特性而给某种可能的联结进行编码的。这个假设得到了神经生理学研究的支持 , De Valois等对猴子的研究表明在初级视皮层中 ,V1区的大多数细胞在 10°～90°范围内有各自的方位偏好 ,同一个刺激可能因其呈现的位置不同而发生兴奋或抑制效应 ,或者完全没有任何作用。Stefurak和Boynton 也得出对特征的视觉记忆是分离的 ,特征之间的联结经常很难维持。他们采用局部呈现测试研究范式:用 5s 时间呈现彩色轮廓的动物 ,3s或15s之后是一个单目标测试的再认实验 ,他们发现当禁止使用言语编码时 ,对于颜色和形状的记忆是良好的 ,但是对于颜色和形状之间联结性的记忆却相对较弱。在另一个实验中他们指导被试单独注意某个维度(或者颜色或者形状),发现无关维度的同时变化不影响再认成绩。Treisman在一系列使用彩色字母合成脑知觉匹配实验中发现 ,在不同的组合中当测试时呈现了同样的特征 ,但在特征的匹配上有了改变时 ,辨别的错误率最高。Simons 的研究也得出了类似的结论。Simons在研究中采用以下测试范式:先呈现4 张实物或抽象形状的图片,然后进行匹配任务测试。发现当改变图片的总体结构时 ,被试几乎总是能注意到这种变化;而只改变目标本身或交换两个图片的位置 ,被试就难以觉察到这种变化 ,且图片交换位置时成绩最低。这些研究均表明了对特征记忆的独立性 ,人们能很好地记忆某个客体中的特征 ,但对特征间的呈现关系的记忆却很弱。当任务要求对这些关系进行记忆时 ,需要注意的参与。2.2问题的提出

图标在计算机图形界面中起了相当重要的作用，从1981年Xerox Star系统开始，到2003出现的BeOS Zeta系统，每一系统都有不同的图标。在网络教学迅速发展的今天,网络课程页面设计体现出它的重要性,作为页面的一个重要元素－网页图标（icon），它的设计也是致关重要的．在目前关于网络课程的页面设计还存在许多不足,关于图标设计方面的研究也是比较少.对于图标的的认知主要依靠视觉加工,因此猜测视觉空间工作记忆能力不同的人对于图标的认知与理解也不同,即视觉空间工作记忆能力与图标的认知存在密切的关系，但究竟有什么样的关系还要进行进一步的研究．为了更细化的了解视觉空间工作记忆能力与网页图标（icon）的关系，本研究试图以视觉空间工作记忆能力不同的学生为研究对象，研究其在不同图标学习条件中的学习效果．

2.2.1研究假设

1.视觉空间工作记忆能力高的学习者在文字标注图标学习条件中将比在没有文字标注的图标学习条件的学习效果好。

2.视觉空间工作记忆能力低的学习者在文字标注图标学习条件下将比在没有文字标注的图标学习条件中的学习效果好。

3.在文字标注图标学习条件中进行学习，视觉空间工作记忆能力高的学习者学习效果好于视觉空间工作记忆能力低的学习者。

4.在没有文字标注的图标学习条件中进行学习，视觉空间工作记忆能力高的学习者比视觉空间工作记忆能力低的学习者的学习效果好。

5.视觉空间工作记忆能力高的学习者在文字标注图标学习条件中的学习效果将比视觉空间工作记忆能力低的学习者在没有文字标注的图标学习条件中的学习效果好。

6.视觉空间工作记忆能力高的学习者在没有文字标注的图标学习条件的学习效果比视觉空间工作记忆能力低的学习者在文字标注图标学习条件中的学习效果好。

3.研究方法 3.1被试

从A市B县C小学中随机抽样60名四年级的学生。这些学生使用过计算机，且有过作为多媒体教学对象的经历。

3.2实验材料

本实验的材料为视觉空间工作记忆能力测试工具和两个它的界面运用了不同网页图标设计而成的课件以及用来测试学习效果的测试卷。

3.2.1 视觉空间工作记忆测试工具

测试工具是引用Kim.h.s开发的空间整合测试工具，然后我们用flash软件来实现Kim.h.s开发的空间整合测试工具的效果。它的整个测试过程是向被试呈现20对由点线构成的图片，每对图片有三张，每张图片中点的个数和排列分布是一样的。在呈现图片时，每对图片的前两张都是每张各呈现2秒钟后再出现第三张图片，在出现第三张图片后进行判断前两张图片是否能联结成第三张图片，能的话话点击能，不能的话点击否，然后点击确定。这里的判断时间为4s钟，判断确定后会出现下面一对由点和线构成的图片。这里如果超时还未作出判断的话，也将会出现下一对要判断的图片。被试判断的同时后台也进行判断被试判断的是否正确并进行统计正确的个数，为来得及进行判断的作判断错误的处理，在最后显示被试判断的个数。经spss11.0分析，可信度为Alpha为=0.50。

3.2.2 不同形式图标条件下的学习课件

两个学习课件是运用flash软件制作的，界面运用了界面的一重要元素网页图标（icon）做导航，每页用了5个左右。两个课件内容和布局都是一样的，但页面设计时使用两个不同的图标，即纯粹的图标形式和和带有文字说明的图标，经spss11.0分析，可信度Alpha为=0.69。

3.2.3 学习结果测试题

学习结果测试题是根据课件内容及课件的界面特点设计的，有生字注音,内容填空,关于图标所表示的意思的选择题和填空题。经spss11.0分析，可信度为Alpha=0.65。

3.3实验设计和程序

本实验是2x2的实验，视觉空间工作记忆能力和课件是自变量,被试学习效果为因变量。实验是在A市B县一所名叫C的小学进行，实验环境为该校计算机机房，被试者每人一台电脑。首先运用视觉空间工作记忆能力测试工具对学生进行测试，在做正式测试之前首先让他们进行练习，使被试熟悉测试工具的使用。测试之后根据测试结果以平均基准分为高低两个等级。再把视觉空间记忆能力高的学生随机分成两组，把视觉空间记忆能力低的学生也随机分成两组。然后在条件相同的情况下实验组和对比组分别运用网络课程界面为纯粹的图标形式的课件和网络课程的界面为文字和图标有机结合形式的课件进行学习，学习时间为15分钟，学习之后，学生根据学习的课件的内容以及课件的页面特点填写设计好的测试卷，最后统计数据并进行分析。

3.4实验实施过程

实验在A市B县一所小学进行，实验整个过程一直有本人，该学校一名计算机老师以及该校60名四年级学生参与。实验先后分两次进行。首先，选定一个时间，利用10分钟对被试进行视觉空间工作记忆能力的测试。在测试前，研究者先对测试工具的运用进行讲解说明，使被试清楚软件的使用，减小误差。然后让学生运用测试工具进行测试。这一实验材料的指导语为“这是一个视觉记忆测试。在屏幕上将出现一系列图片,每张图片都是由点和线组成的，呈现两张后，再呈现第三张，前两张可能能联结成第三张，可能不能，再呈现第三张后请你既准确又迅速的作出判断，这里判断的时间为4s钟，前两张图片每张呈现的时间为2s钟。2s钟后将被掩蔽，接着出现第二张。判断完这一组图片或4s后仍没作出判断的话将会出现下一组图片，呈现的时间以前面的都一样，请大家集中注意力，认真做好测试。正式测试前让被试练习几次 ,直到被试理解主试给予的任务并顺利做出反应为止 ,然后正式实验。视觉刺激(即图片)呈现在计算机屏幕的中央。视觉空间工作记忆能力的值为被试判断正确的个数，等测试完成后，让被试将自己判断正确的个数（也就是测试工具最后记录显示的数字）记录下来上交给本人。

根据测试结果数据，使用spss11.0工具算出视觉空间记忆能力的中央值，中央值为11，然后根据中央值将视觉空间工作记忆能力分成高低两组，把中央值大于等于11的定义为视觉空间记忆能力高，小于11的定义为视觉空间记忆能力低。在此基础上再分别把高低两组随机分成两组。然后再把其中的高低两个组定为实验组，把另外的高低两个小组定为对比组。在第二天的某一节课，让实验组运用界面为纯粹图标形式的课件进行学习，对比组则运用界面上的图标带有文字的课件进行学习，大家学习的时间均为15分钟。在实验开始之前，我对学习的总体目标等做了些讲解。实验过程当中出现了许多状况，被试注意力不集中，影响了测试和学习的效果；还有个别同学不遵守纪律，影响旁边同学（环境变量）；还有在做测试卷时还出现询问旁边同学；还有各被试之间的水平存在差异等这些变量都将导致实验的误差。

3.5数据处理

运用spss11.0软件进行双变量分析，并统计分析的有效度设定为α=.05。

4．结果

视觉空间记忆能力高低不同的的被试利用不同的两种课件进行学习，所得的学习效果如表1所示。

表1 视觉空间记忆能力高低不同的被试运用不同课件进行学习的效果表 Total 能力高 能力低

M SD N M SD N SD N M

有文字图标 16 9.63 0.806 15 7.13 1.302 31 8.42 1.649

6.33 2.024 14 5.86 1.512 29 6.10 1.780

无文字图标 15

从上表可以看出视觉空间记忆能力高的学习者，运用了界面以有文字的图标设计的课件的人数N=16，平均值M=9.63，集团间标准偏差 SD=0.806，运用了界面以纯粹图标的形式设计的课件的人数N=15，平均值M=6.33，集团间标准偏差SD=2.024。视觉空间记忆能力低的学习者，运用了界面以有文字的图标设计的课件的人数N=15，平均值M=7.13，集团间标准偏差SD=1.302，运用了界面以纯粹图标的形式设计的课件的人数N=14，平均值M=5.86，集团间标准偏差SD=1.512。说明视觉空间工作记忆能力高的学习者在文字标注图标学习条件下学习效果明显好于在没有文字标注的图标学习条件中的学习效果。视觉空间记忆能力低的学习者在文字标注图标学习条件下学习效果明显好于在没有文字标注的图标学习条件中学习效果。均在文字标注图标学习条件下进行学习，视觉空间记忆能力高的学习者学习效果明显好于视觉空间工作记忆能力低的学习者。均在没有文字标注的图标学习条件中进行学习，视觉空间记忆能力高的学习者与视觉空间工作记忆能力低的学习者的学习效果无明显差别，即不论视觉空间工作记忆能力高还是低的学习者对无文字标注的纯粹的图标的理解能力都差不多，无明显差别。视觉空间工作记忆能力高的学习者在文字标注图标学习条件下的学习效果明显好于视觉空间工作记忆能力低的学习者运用了界面导航以纯粹图标的形式设计的课件的学习效果。视觉空间工作记忆能力低的学习者在文字标注图标学习条件下的学习效果好于视觉空间工作记忆能力高的学习者运用了界面导航以纯粹图标的形式设计的课件的学习效果。

这些说明了视觉空间工作记忆能力低的学生和视觉空间工作记忆能力高的学习者均对有文字标注的图标的理解程度比对无文字标注的图标的理解程度要好。即对于不论是视觉空间工作记忆能力高还是低的学习者来说，有文字标注的图标比无文字标注的图标易于理解和记忆。

Source 能力

课件

能力 * 课件

注：*P<0.05 表2 视觉空间工作记忆能力和课件双变量分析

Type III Sum of Squares 43.363 51.582 59.619

df 1 11

Mean Square 2.891 51.582 5.420

F P.146.000.009

1.548

27.626 2.903

从该表格可以看出在其他条件相同的情况下，由于课件的不同，即课件界面运用了不同网页图标（icon）进行设计，学习效果有显著性差异，有效度为P=0.000，假设被肯定；视觉空间工作记忆能力单方面因素的不同，学习效果没有显著性差异，有效度为P=0.146，假设被否定；能力和课件这二因素有显著的交互作用，视觉空间记忆能力因素和课件因素相互影响，视觉空间工作记忆能力不同的学习者运用不同的课件，学习效果有显著性的差异，有效度为P=0.009，研究假设被肯定。

5．分析和讨论

5.1视觉空间工作记忆能力与网页图标（icon）设计的关系

对视觉空间工作记忆能力高低不同被试运用界面以不同网页图标进行设计的课件进行学习的学习效果的研究后发现，假设

1、假设

2、假设5被肯定，也说明了无论对于视觉空间工作记忆能力高的学习者还是低的学习者，有文字标注的图标比纯粹的图标易于理解记忆。由于年龄，受教育程度，知识经验等因素的不同，人的接受信息的能力、认知特点、思维方式也不同，对于低年级的学生来说，年龄小，知识经验少，接受信息的能力低，偏重于对具体形象的认知材料的识记。这一阶段学生对具体形象化的图象易于接受，不过要对图标有一定的理解为基础才达到预期目标的。就如一个房子的图标，像低年级的学生由于知识经验的限制，看到房子小图标大部分学生只能联想到实物房子，而想不到是表示返回首页的意思，所以加以文字说明，这样才能很好的理解。假设3被肯定，因为在对有文字标注的图标的理解的基础上，视觉空间工作记忆能力高和低的被试者在视觉加工能力，视觉辨别和视觉记忆上存在差异。假设4被否定，可能原因为由于图标没加文字说明，低年级的学生不理解其意思，且有可能在测试视觉空间工作记忆能力时，测试工具中界面图片显示的时间过短，被试者来不及反应，也可能在测试时，外界因素如学生注意力不集中，周围其他被试者等对视觉空间工作记忆能力的测试造成较大的影响。

5.2网页图标（icon）设计的一般特点及规律

根据人的视觉记忆容量，我们在网络课程页面设计时，一张页面应该放置网页图标个数为5-10个。图标，一种小型的、带有简洁图形的符号，它是采用仿真、模拟的方法进行设计，用简洁的图形符号模拟现实世界中的事物，使学习者很容易和现实中的事物联系起来。实验表明图标模拟现实世界中的事物，代表的意思要简洁明了，能让学习者一看就可以想到正确的意思的话，页面设计时运用到的图标，设计除了美观外，所要表达的意思也要和课件相符，且图标既要形象又要易于理解，如设计的图标加了文字说明的更直观，易于理解、辨别和记忆！根据视觉视觉工作记忆加工的方式——特征是以整合的方式进行存贮，或是特征以平行的方式进行存贮，在不超过视觉记忆容量的情况下，网页图标应多设计几个能表现图标要表达的意思的特征，这样视觉记忆通过各种分组和组织方式使越来越多的信息融合到一个组块当中,使大量的信息得到了记忆，让人更容易理解图标所要表达的意思。还有设计网页图标时一定要根据不同人的视觉空间记忆能力的不同，以及不同人的不同文化水平等，来设计网页图标，使它所包含的信息易于记忆和理解，能使学习者很容易和现实中的事物联系起来，明白图标所要表达的意思。

6结论与建议

根据本研究结果看，无论是视觉空间工作记忆能力高还是低 ,都是运用界面上的导航为文字标注的图标的课件进行学习得到的效果，比运用界面上的导航为纯粹的图标形式的课件进行学习得到的效果要好。这是由于低年级的学生接受能力低，理解能力低，知识经验不足的特点，运用文字进行说明，更易于理解，这样导航就比较清楚，不至于迷航，节省了许多时间，也提高了学习效率。这一结果中可以看出，人的认知特点和接受能力以及理解能力，知识经验与年龄和受教育程度有着很密切的关系。因此我们应该根据年龄、认知水平等的的不同，来设计图标。如针对低年级学生我们可以在图标的旁边加上小字进行说明，高年级的学生我们可以设计成当光标一移到图标上就出现文字说明等这些方法。为了美观，对部分的成人，我们也可以运用纯粹的图标形式。但只要可能,尽量使用文本来增强用户界面的图标效果．针对图标使用清楚、明确的文本标注提高图标的异读性，这样学习者在学习时就能目的明确的通过图标链接到要学习的内容，不至于迷航浪费不必要的时间。以最简单的学习路径学到要学的内容。对于加了文字标注的图标，请使用简单的和分隔清楚的字体，因为无论大小如何，您选择的字体样式都可能会影响可读性。只要可能，请尽量使用大多数用户都熟悉的、字符容易辨认的标准字体。每个单词的字母之间都应该保留空间，应该避免单词挤在一起。对于文字标注的内容，可以是描述操作的文本，也可以是表示链接的内容的文本。总的来说，我们在设计图标时，一定要注意在考虑其美观之外，还要使得它所要表示的意思清晰，简洁明了，易于理解，让人一看就能正确的联想到所要表示的意思。

7不足

对于视觉空间工作记忆能力与网页图标（icon）设计的研究，由于研究水平与实验条件的限制，存在了一些不足：

（1）实验对象，虽然按照视觉空间工作记忆能力测试结果进行随机分组，但是可能由于学生自身的条件、环境、测试工具等问题，测试结果可能出现些偏差，造成对后面的实验数据和分析产生影响。

（2）所选实验对象对于运用课件进行学习的经历少，所以对于课件的运用操作存在许多问题，不同学生存在的差异也挺大。

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第二篇：教学设计：探究凸透镜成像规律

《探究凸透镜成像的规律》教学设计

一、设计理念

学生从生活现象中发现问题开始，提出解决问题的假设，并用实验验证假设，最后评价整个过程。并把这种解决问题的学习扩展为对系统知识的“探究和掌握”过程，从而提高学生整理和重组知识的能力，不断地解决问题的能力以及创造性思维的能力；使学生习惯于多方提出问题、作出假设、主动探究，培养解决问题的能力。根据上述思想方法，本课以物距跟焦距的关系为主线索，组织引导学生探究凸透镜成像的规律。在课堂教学中努力提出新课程的教育理念：以知识为载体，重视学生的探究过程和情感与价值观的培养。在本课的教学过程中尤其注意处处以学生的探究学习为主，教师仅作为课堂活动的组织者和合作者。

二、教学目标：

1、知识和技能

理解凸透镜成像的规律。2.过程和方法

（1）学生能在探究活动中初步获得提出问题的能力。（2）通过探究活动，体验科学探索的全过程和方法。（3）学习从物理现象中归纳学习科学规律的方法。3.情感、态度和价值观

（1）具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学的道理，勇于探索日常生活中的物理学原理。

（2）培养学生认真严谨的科学态度及探究创造的心理品质。（3）乐于参加观察、试验、制作等科学实践。教学重点：凸透镜成像规律的探究过程。

教学难点：引导学生设计实验方案，并从实验中得出凸透镜成像规律。教学方法：实验探究法。

器材准备：蜡烛、火柴、凸透镜、光屏及光具座若干组。

三、教学过程：

（一）导入新课

师：照相机、投影仪、放大镜所成的像各有什么特点？生：照相机成倒立的缩小的像，投影仪成倒立放大的像，放大镜成正立放大的像。

师：我们来做一个小实验：用放大镜先看书本上的文字，然后再用放大镜看远处的同学和老师。你发现了什么吗？请描述一下看到的现象。

生：描述看到的现象。如：看到远处的物体是倒立的、缩小的，近处的物体是放大的、正立的等。

（二）探究活动

1、提出问题

师：放大镜本身就是凸透镜，从刚才的观察中我们可以看到同样是凸透镜，但观察到的现象却有很大不同：有时是正立的，有时是倒立的、有

时是放大的，有时是缩小的，有时是实像，有时是虚像。下面请同学们根据观察到的现象和对照相机、投影仪、放大镜成像情况的了解思考一下，你还想知道哪些问题？以小组为单位讨论。

提炼学生问题中的知识点，确定本课的探究课题：凸透镜在什么条件下成放大的像，在什么条件下成缩小的像，在什么条件下成正立的像，在什么条件下成倒立的像，在什么条件下成实像，在什么条件下成虚像。

2、猜想假设

师：通过我们已经了解的关于凸透镜的知识和你的日常生活经验，你认为上述问题的答案可能是什么？以小组为单位继续讨论。

猜想：照像时人和景物到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大，像是缩小的；使用投影仪时，投影片到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小，像是放大的。看来，像是放大的还是缩小的，可能跟物体凸透镜的距离有关。

窗外的景物到凸透镜的距离比较远，像是倒立的；用凸透镜直接看书上的字时，凸透镜离书面较近，像是正立的。可能凸透镜成像的正倒与物体到凸透镜前的位置有关。

照相机、投影仪工作时，物和像在凸透镜的两侧；而放大镜中，物体和像在透镜的同侧。像的正倒可能跟物体和像是否在同侧有关。

3、设计实验

师：上面我们已经对所提出的问题作出了初步的猜想和假设,下面我们

用实验的方法去验证猜想是否正确。

师：那么在动手实验之前，请各小组先讨论一下，拿出你们的小组的实验设计方案。

师：同学们的桌子上都有一只凸透镜，它的焦距我们在学习《透镜》一节中已经测出是10厘米，给大家一只蜡烛做物体，研究火焰所成的像。一面光屏用来承接火焰的像。大家可以将凸透镜、蜡烛、光屏固定在光具座上，从光具座的刻度尺上可以读出蜡烛到凸透镜的距离和光屏到凸透镜的距离，有了这些器材，你应该怎样做呢？

生：设计实验的方法、步骤，并向全班同学介绍、交流。例如：固定凸透镜、光屏，移动蜡烛，在光屏上找到像后记录实验现象；固定光屏、蜡烛、移动凸透镜，使光屏上成像。……

师：同学之间交流并探讨出实验的方法和注意事项（1）凸透镜固定在光具座的中央，蜡烛和光屏放在凸透镜的两侧。使火焰、透镜光屏的中心在同一高度；

（2）将蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置，点燃蜡烛；

（3）移动光屏直到光屏上出现边缘清晰的蜡烛的像为止；记录下蜡烛到凸透镜的距离、像到凸透镜的距离、像的大小和倒正；

（4）将蜡烛向凸透镜移近一段距离，重复上述操作，直到不能在屏上得到蜡烛的像；

（5）继续把蜡烛向凸透镜靠近，试着用眼睛观察像在何处？像是怎样的？

实验时注意分工合作，边实验边记录数据，并填入表格。同学们可以

直接填写在课本上给出的实验表格上，也可用自己设计的表格。

4、进行实验

1、学生根据要求，自己组装仪器并进行实验。把蜡烛放在离透镜不同的位置上，移动光屏，观察像的大小、正倒、虚实。

2、各人得出数据后在小组内进行讨论，分析数据，比较物距和焦距关系，得出成放大、倒立像的条件和缩小、倒立像的条件、正立放大虚像的条件。（教师边巡视边指导）

3、将各组数据及结论全班交流，分析各组数据中是否出现错误，并探讨一下出现错误的可能情况，并改正。

5、分析论证

师：下面我们把探究的结果汇报一下。学生回答

1.当u>2f时，2f>v>f，成倒立、缩小的实像。2.当2f>u>f时，v>2f，成倒立、放大的实像。3.当u

6、评估

师：这节课经历了哪几个探究过程？

生：（讨论回答）提出问题、猜想和假设、设计实验、进行实验、归纳分析。

师：通过这节课的探究，你知道凸透镜成像的规律是什么？

生：讨论回答。

7、应用

根据我们上节课的知识，思考并回答：

①什么仪器利用“当u>2f时，2f>v>f，成倒立、缩小的像。”

②什么仪器利用“当2f>u>f时，v>2f，成倒立、放大的像。”

③什么仪器利用“当u

（三）布置作业

老年人看不清温度计的读数，请你利用学过的知识给他帮助，说出你的办法和理由。教学反思：

通过本节探究课的学习，激发了学生的学习兴趣，使学生知道了从生活走向物理，再从物理走向生活的道理。从这节课中学生对实验探究的几个环节：提出问题、猜想与假设、设计实验和进行实验、分析与论证等有了进一步的了解。使学生在实验中体会到了学习物理的无穷乐趣。

第三篇：新课程教学设计 探究电荷相互作用规律

探究电荷相互作用规律

作者： 永不止步0012 发表日期： 2011-10-08

教学三维目标：

知识与技能：

1．掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量。

2．会用库仑定律的公式进行有关的计算。

3．知道库仑扭秤的实验原理。

过程与方法：

1.通过定性实验与定量实验，让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律；让学生体验物理来源与生活。

2.体会理想模型的建立、等量电荷巧妙分配原理等科学思维方法。

情感态度价值观：

让学生体验库仑在定量探究过程中遇到困难时，科学家的科学思想、方法、态度、毅力

教学重点 ：库仑定量探究电荷间相互作用规律的过程

教学难点：对库仑定律成立条件的理解

教学用具：

视频，多媒体课件，手摇式感应起电机，自制泡沫小球，细线，球形导体球，铁架台，毛皮，橡胶棒

设计思路：

本节课分三个步骤进行，定性实验演示(学生观察与思考)---------视频播放库仑用扭秤实验发现规律的过程(学生感悟与体会)----------库仑定律的应用(学生思考并作答)

教法：实验、提问、启发引导式

学法：亲身体会，合作探究

新课教学：

一、历史回顾

人类很早就发现了电现象，但是为什么2000年后才定量研究？

一是当时社会没有对电力提出要求；二是还没有电荷量的概念，也没有定义电荷的单位；三是没有精密测量电荷的工具。说明科学、社会、技术三者相互影响，互相促进。

二、互动与探究过程

问题情景一：电荷间同性相斥，异性相吸。猜想一下，电荷间相互作用力可能与哪些因素有关？

同学们讨论后回答，并相互补充。

学生：1.距离2.电荷量3.带电体的形状等

1.定性探究：

问题情景二：如果你是一名物理学家，你准备如何做实验定性探究？

(1)你认为实验应采取什么方法？

学生：控制变量法

(2)你想选取什么形状的带电体？

给出立方体，圆柱体，球形带电体让学生选择

(3)你想选取什么容易观察的方法比较作用力的大小？

学生：比较悬线偏角的大小

组织学生进行头脑风暴：

根据现有器材，自由组合，给出可能的实验方案。

(4)你想选取哪些实验器材？

球形导体，两个自制的带细线的用保鲜膜包裹的泡沫小球，铁架台，感应发电机，橡胶棒，毛皮，(5)实验步骤：

引导学生根据以前所做实验自己得出实验的具体步骤

第一步：保持距离一定，先让塑料球带电，后给球形导体带电并逐渐增加电量，观察偏角；

第二步：保持电量一定，将球形导体逐渐靠近减小距离，观察偏角。

(6)实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气

学生实验、观察并得出结论：

距离一定，电量增加，偏角变大，作用力越大：

电量一定，距离越小，偏角越大，作用力越大。

2.定量实验：

教师提出定量实验在当时遇到的三大困难：

(1)电荷间作用力小，没有足够精密的测量仪器；

(2)没有电量的单位，无法比较电荷的多少；

(3)带电体上的分布不清楚，难以测定电荷间距离。

问题情景三：设身处地，看看你能想到怎样的方法来解决这些困难？

学生用类比的方法得出三大困难的对策：

卡文迪许扭称实验--库仑扭称实验，巧妙等分电荷法，质点--点电荷（理想模型）

（观看视频）库仑扭称实验，然后阅读课本13页的表格，观察表格，你能总结出规律吗？

学生：电荷间相互作用力与电荷间距离成平方反比关系，与电荷电量乘积成正比

教师介绍：库仑扭称实验只能定量测出同种电荷间相互作用力，库仑还利用电单摆实验定量测出异种电荷间作用力大小。让学生体会库仑定律的完美。

第三组实验有误差：原因是漏电

利用扭称实验，结合数学方法，得出库仑定律的内容。

3.电学中第一个定律---库仑定律

(1)第一定律的内容：真空中两个静止的点电荷之间相互作用力的大小，跟它们的电荷量q1与q2乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向沿着它们的连线。

(2)表达式：

说明：F指静电力或库仑力；

k；静电力常量（单位是什么？物理意义）

实验得出：

(3)适用条件：真空中、点电荷（条件：d〈〈 r〉

明确带电体看作点电荷的条件（类比质点的定义）

出示选择题让学生充分理解点电荷

说明在干燥的空气中库仑定律也近似成立。

(4)库仑力的方向：沿连线，再用同性相斥，异性相吸判断

(5)静电力同样有力的共性，遵守牛顿第三定律

(6)静电力也是按性质命名的力，力学规律全部适用，受力分析按照先重力（库仑力）后弹力，摩擦力。

三、巩固练习

案例：课本中案例分析

案例分析预期达到三个目的：

1、库仑定律在应用时，可以不代入电性符号，直接代入绝对值，最后判定方向；

2、计算说明万有引力远远小于库仑力，所以可以忽略；

3、比较库仑定律和万有引力定律你会有什么样的感想？自然规律的多样性和统一性

四、小结

通过本节课的学习你有哪些收获？试着谈谈体会。

五、布置作业

家庭作业与活动2、3题

第四篇：探究光的反射规律教学设计

《探究光的反射规律》教学设计

西港中学

江礼菊

教学目标：

1.知识与技能目标：

（1）知道什么是光的反射现象。

（2）理解光的反射定律，能应用反射定律解决一些简单的问题，并知道在光的反射现象中，光路是可逆的。

（3）了解镜面反射和漫反射，并能用来解释一些简单的现象。

2.过程与方法目标：

（1）经历实验探究光的反射定律的过程，重点培养学生发现问题和设计实验的能力。

（2）观察日常生活中光的反射现象，通过社会调查或查阅资料了解光的反射在实际中的应用。

3.情感态度与价值观：

（1）光的反射定律简洁、对称、和谐，从中领略到物理学中的美。

（2）通过学习光的反射的应用和光污染，认识科学及其相关技术对于社会发展及人类生活的影响，乐于用所学的光学知识解决实际生活中所遇到的问题。

教学重点：光的反射定律是几何光学中最重要的基本定律之一，是分析有关光的反射问题的主要依据，该规律的探究过程有利于培养学生的探究能力和探索精神，所以光的反射定律及其探究过程是本节教学的重点，也是本章教学的重点。

教学难点：漫反射和镜面反射的光路，难以真实、直观地显现出来，学生不容易理解。另外，在利用镜面反射和漫反射解释实际问题时，学生很容易产生错误认识，例如认为镜面反射看起来一定比漫反射亮等等。因此，镜面反射和漫反射是本节教学的难点。

教学过程： 1.引入新课

师提问：我们知道光在同种均匀介质中沿直线传播，光源发出的光进入了眼睛，人能看到物体，那么人为什么能看见不发光的物体？ 2.新课讲授

（1）光的反射现象

让同学们合作反复做活动1实验，诱发学生观察思考对活动中发现的问题展开讨论和交流，提出猜想。

演示：光射到平面镜上的反射现象

概括：光射到物体表面上时，一部分光被反射回去的现象叫光的反射。

（2）有关的几个物理名称

教师边演示边画图，并强调平面镜的光学符号的画法。

一“点”：入射点O 三“线”：入射光线AO，反射光线OB（强调字母顺序，话实线，箭头及方向），法线ON（画虚线）

两“角”：入射角α（入射光线与法线的夹角）

反射角β（反射光线与法线的夹角）

（3）光的反射规律

再利用桌面实验器材对活动2深入探究。教师演示实验，引导学生观察、分析、归纳。

① 当E、F屏在同一平面时，可看到入射光和反射光，不在同一平面时，不能同时看到入射光和反射光，引导学生此现象说明：“三线共面”。② 让学生观察：反射光、入射光和法线的位置关系。引导学生分析此现象说明：“两线分居”。③ 让学生根据现象和测量填充表格，引导学生发现现象规律：入射角增大时，反射角也增大，反之亦然，反射角总是等于入射角。概括光的反射定律：

（4）应用（运用光的反射定律求角作图）课后练习第2题（5）对于镜面反射与漫反射这一难点的出破，我将采取播放自制的多媒体动画课件：画面先出现两种不同的反射面，再依次播放出每一条光线的反射过程。播放完毕后，让学生比较镜面反射和漫反射的异同点。并且强调：遵循光的反射规律。

镜面反射

漫反射

3、课堂小结

本课小结由学生完成，总结本节课的收获

4、作业布置：作业本上的相关练习题 5.板书设计

1.光的反射概念： 2.光的反射定律：

①反射光线与入射光线、法线在同一平面内（三线共面）②反射光线和入射光线分居法线的两侧（两线分居）③反射角等于入射角（两角相等）新发现：光路是可逆的

3.镜面反射和漫反射：（都遵循光的反射规律）

4.光反射的应用：举例 危害

第五篇：探究凸透镜成像的规律教学设计

义务教育课程标准实验教材第三章第三节

《探究凸透镜成像的规律》教学设计

曾

波 天津南开翔宇学校

义务教育课程标准实验教材第三章第三节

《探究凸透镜成像的规律》教学设计

【三维教学目标】 一）知识和技能理解凸透镜的成像规律 练习光具座的使用，培养光学实验研究的基本技能 二）过程和方法 能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。在具体的探究情景中，锻炼自行设计方法解决克服困难的能力 3 通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。学习从物理现象中归纳科学规律的方法。

三）情感、态度、价值观 具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常用品中的物理学原理。2 乐于参与观察、试验、制作等科学实践。树立在纷繁复杂的情形中，抓住主要矛盾，理清思路，正确实施就一定能解决问题的信念。

【教学总体设计】

本节课的内容是本章的重点，计划用2课时完成：第1课时通过探究实验，初步认识凸透镜成像的规律并进行简单的小结和巩固练习；第2课时进一步研究凸透镜成像的规律，并对物距像距的关系、成像规律的应用等专题进行分析研究。本课是第1课时。

本课计划通过“游戏导入”、“确定探究课题”、“实验探究”、“规律小结”、“进一步探究”和“课堂反馈练习”6个教学环节完成： 游戏导入：通过游戏，展开探究情景，导入课题。确定探究课题：通过对刚才游戏的分析，确定本节课的实验探究课题。实验探究：学生进行探究猜想，进行探究实验，验证（否定）自己的猜想，初步认识凸透镜成像的规律。规律小结：对凸透镜成像的规律进行小结和归纳。进一步探究：进一步创设探究情景，带领学生深入探究，体会探究过程，巩固探究成果。课堂反馈练习：进行简单的课堂练习，进行教学反馈。【教学实施】

游戏导入：

游戏《一把钥匙开一把锁》，在凸透镜一侧放置一个锁的图片，并调节图片（物）倒凸透镜的距离，让学生在大小不同的钥匙中选择合适的配合锁的像，创设物距变化凸透镜成的像的性质就会变化的探究情景。从而导入课题。

确定探究课题：

通过对刚才游戏，带领学生确定探究的方向，即感悟到物距的变化是像的性质发生变化的原因，从而确定本节课的实验探究课题：探究不同物距下的凸透镜成像性质——凸透镜成像规律。实验探究：

可以让学生先进行探究猜想，并将猜想的内容预填入探究表格中，然后进行探究实验，同时完成课本要求完成的探究表格，这样就可以在实验中检验自己的猜想。猜想正确的巩固了正确的认识，猜想不正确的，在否定猜想的同时，引导学生分析猜想失误的原因，克服错误认识，培养探究能力。使学生在实验探究中初步认识凸透镜成像的规律。

规律小结：

可以通过表格的形式，对凸透镜成像的规律进行小结和归纳，巩固学生的认识，同时带领学生认识到像大小变化和实虚变化的分界点，产生对凸透镜成像规律的初步整体的认识，克服上一节课中在照相机、投影仪、放大镜中分别认识凸透镜成像可能引起的片面认识。同时鼓励学生们用不同的、非表格式的方法对凸透镜成像的规律进行小结和归纳，激发学生的主动性和创造性。

进一步探究：

进一步创设探究情景，如改换焦距位置的凸透镜或使锁横放，讨论凸透镜所成的像作用是否颠倒的问题，发动学生开动脑筋，集思广益，寻找独创性的方法解决问题。从而引领学生深入探究，体会探究过程，巩固探究成果。

课堂反馈练习：

进行简单的课堂练习，进行教学反馈。在这一环节可以尝试利用多种多样的练习反馈方法，寻找跳出题海同样可以巩固知识的新方法。

【教学情况预想】 通过具体的游戏穿插的教学的全过程中，将探究情景的创设具体为完成既定的游戏环节，并在游戏中师生互动，探索、发现。可以使学生的探究过程目标更明确，过程更有趣味，应取得较好的教学效果。2 在实验探究环节，由于学生的光学知识和实验能力还较弱，进行这样重要和相对复杂的凸透镜成像规律探究，很有可能有些学生不会探究，具体表现为不知如何猜想或猜想的内容与探究课题相去甚远、实验中顾此失彼操作失当、不能很好地进行实验数据的采集、不知道如何将实验数据分析转化为实验结论等等，这要求教师在学生探究实验的过程中进入到学生中去，加强对学生实验探究的指导，使所有学生都能够进入探究情景中开展探究活动。在进一步探究环节发动学生开动脑筋，集思广益，寻找独创性的方法解决问题。可以培养学生的创造性，并在自主设计，自主实验，自主分析的过程中体味探究的乐趣和成功的喜悦。在课堂练习反馈中加入多种新鲜方法，可以激发学生的学习兴趣，对初学物理也是初次接触凸透镜成像规律，对学生还不做过高要求的情况下，应该更能促使学生主动学习，更符合认知规律。