基于同課異構的物理教師PCK發展的思考

顧 健 陸建隆

(1. 蘇州工業園區第十中學,江蘇 蘇州 215021; 2. 南京師范大學教師教育學院，江蘇 南京 210097)

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·初中園地·

基于同課異構的物理教師PCK發展的思考

顧 健1陸建隆2*

(1. 蘇州工業園區第十中學,江蘇 蘇州 215021; 2. 南京師范大學教師教育學院，江蘇 南京 210097)

本文基于同課異構的教研模式,觀察兩位專家型教師的初中物理“壓強”的課堂教學并訪談授課教師,透視專家型教師PCK成分的共性與獲取途徑,思考PCK視野下物理教師專業發展的策略．

PCK;物理教師;專業發展;同課異構

1 引言

隨著新課改的推進,教師的專業發展備受關注．新入職教師成長為專家型教師,需要不斷的學習,積累經驗與探索實踐,逐步掌握成熟的教學方法．面對相同的課題,同樣層次的學生,不同的教師呈現不同的課堂教學,特別是新入職教師與專家型教師存在較大的差異．在教師專業化發展的道路上,每位教師的學科教學知識(PCK)是獨一無二的,PCK是導致同課異構的主要原因．筆者有幸觀摩2016年蘇州市初中物理學科帶頭人考核活動的課堂教學,分析兩位教師(以下簡稱“師A”和“師B”)的初中物理“壓強”的課堂教學以及對授課教師的訪談,總結專家型教師所具有的PCK的共同特征,以期在PCK視野下尋找促進物理教師專業發展的策略．

2 PCK的內涵與結構

20世紀80年代美國斯坦福大學舒爾曼教授[1]提出學科教學知識(PCK),即“將特定的學科內容與教育學知識融合,將特定的主題或問題進行組織與重新表征以適應學習者的能力與不同的興趣需要．”PCK主導教師依據所教學生的特點,結合一般教育理論知識與課程知識,合理編排課程內容,設計符合學生認知特點的教學．PCK是教師教學過程最實用的知識,也是區分學科專家與學科教師的重要依據,是教師對專業知識理解的獨特表征．隨著研究的深入,PCK的重要性已被廣大教育工作者所認可,PCK的成分也越來越豐富,較為典型的模型有Cochran DeRuiter和King[2]將看作是在學科知識、一般教育知識、有關學生的知識(如學生的能力、學習策略、年齡、發展水平、態度、動機和知識基礎等)和有關社會、政治、文化和周圍環境等方面知識的基礎上產生的(如圖1)．PCK能促進其它3種知識的發展,其它3種知識也會影響PCK的獲取．

圖1 學科教學知識的結構

PCK主要由有關學生理解的知識、有關課程的知識、有關教學策略的知識構成,解決兩方面的問題,一是學生如何學習某學科知識;二是教師如何教授該學科的知識．PCK研究領域的國際權威專家,荷蘭萊頓大學教育學院院長揚·范德瑞爾教授[3]認為:“對于某主題的教學,PCK是指一位教師能夠意識到學生理解什么和無法理解什么,作為一名教師下一步該怎么辦,應該使用怎么樣的教學策略才是有效的．”從而,教師對教學中的每一個課題都應有多樣的教學手段,并根據不同情況選擇恰當的教學手段．PCK就反映優秀教師在選擇教學策略上是游刃有余的,因為他們知道在特定的時刻、某一特定學生群體,使用什么樣的教學方法是最有效．在教學活動中,同課異構可以透視不同教師的PCK成分,取長補短,挖掘有助于教師專業發展的重要資源．

3 同課異構教研模式下物理教師PCK的分析

基于PCK的特征,觀察兩位專家型教師對“壓強”概念的同課異構,解讀課堂教學設計,在教師講授、師生互動和學生活動中發現成熟的PCK成分,訪談教師的PCK的獲取途徑,探索豐富物理教師PCK內容的策略,為新手教師轉型為成熟教師提供參考．

通過訪談兩位教師,發現他們對學生學習該課題前已有知識的認識上基本一致,主要包括對學生已有的前概念,已掌握的科學方法與基本技能的理解,是教師對學情的綜合把握,也是進行有效教學的前提．面對不同層次的學生需要采用不同的教學策略,才能滿足學生的認知需求與學習要求．兩位教師對學生已掌握的內容的認識存在的異同點．共同點包括： (1) 知識： 重力、彈力、受力分析、力的作用效果、力的三要素、速度、估測物理量； (2) 方法： 控制變量法、轉換法、比值定義法、歸納法； (3) 技能： 作力的示意圖,動手實驗操作.

兩位教師對學生已有的知識、已掌握的方法與技能的認識幾乎相同．不同點是師A利用學生已學的“二力平衡”與“力的作用是相互的”,開展壓力與重力的關系的教學活動,并確立為一個重難點．通過“木塊對斜面的壓力”、“鐵錘對釘子的壓力”、“物體對斜面的壓力”三個實例,學生作受力示意圖區分重力與壓力,進而演示電子秤傾斜放置時,物體對電子秤的壓力變化,證明重力與壓力的不同之處．該部分內容師B以課堂反饋的形式,辨析壓力的相關概念,強化學生對壓力的認識．

此外,兩位教師設置“壓強”的教學目標基本一致,學生要掌握的有壓力的概念,在科學探究過程中知道影響壓力的作用效果的因素,用比值定義法定義壓強,認識單位帕斯卡,感受1 Pa有多大,知道增大與減小壓強的方法,能夠應用壓強的知識解決實際問題．表1是兩位教師“壓強”教學的具體流程．

表1 兩位教師的課堂教學設計流程

3.1 直觀震撼的師生互動,創設物理情境

由震撼的師生互動實驗創設物理情境,師A以讓學生揭開神秘禮物的面紗為背景,展示自制教具釘板,教師演示坐釘板,進而學生體驗嘗試．提問學生如果是稀疏的釘板是否還敢嘗試,激發學生學習興趣;師B采用小游戲讓學生弄破單個氣球,學生集思廣益提出多種方案,提問學生踩在氣球板上(兩塊有機玻璃板中間夾有16個氣球),氣球會爆嗎?挑選班級體重最大的學生踩氣球板,觀察氣球是否被踩爆．兩位教師的情境創設簡潔生動,師生間互動性強,實驗現象直觀震撼,提高學生的學習積極性,自然過渡到“壓強”的學習．

3.2 問題驅動實驗的設計,引領科學探究

探究壓力的作用效果與哪些因素有關的科學探究,兩位教師都準備相關實驗器材供學生選擇,采用驅動式的問題引導學生使用控制變量法設計實驗,突破實驗設計的瓶頸,為學生實驗的開展提供思路,主要設計3個問題: (1) 如何顯示壓力的作用效果; (2) 如何保證受力面積不變,改變壓力的大小?(3) 如何保證壓力大小不變,改變受力面積的大小?問題驅動學生完成實驗的設計,支撐學生實驗的開展,保障學生實驗達到應有的效果．學生自主選擇實驗器材,發揮自己的聰明才智,培養學生的創新意識,分享學生的實驗成果,教師規范陳述實驗結論．

3.3 遷移知識與顯化方法,構建壓強概念

在構建壓強概念的教學環節存在較大差異,師A簡單回憶速度的定義,著力顯化比值定義法,形成了教學過程的生長點．以“學做磚家”的體驗活動,使用實物板磚擺放創設3個情境,比較磚對桌面的壓強．

情境1:一塊磚、兩塊磚和三塊轉平放在桌面，如圖2所示.

圖2

情境2:一塊磚分別平放、橫放和豎放在桌面，如圖3所示.

圖3

情境3:一塊磚、兩塊磚和三塊轉豎放在桌面，如圖4所示.

圖4

利用影響壓力的作用效果的實驗結論,學生順利得出情境1和情境2中壓強的大小關系．進而教師提問比較情境3的壓強大小,此時壓力和受力面積均發生變化,無法直接比較,需要確立一個比較的標準．個別學生描述比較壓強大小的方法,類似壓強的定義,教師引導學生準確表達比較壓強大小的方法,順水推舟進入定義壓強．

師B重演學生速度概念的建立過程,為構建壓強概念埋下伏筆．為了比較物體運動的快慢,采用相同路程比較所用時間多少和相同時間比較所行駛路程大小兩種方法,形成引入速度概念的必要性．遷移該知識點得到比較壓力的作用效果,利用相同受力面積比較壓力的大小定義壓強．經過重憶速度概念的建立來鋪墊,強調比值定義法的內涵,遷移知識與方法來理解壓強,得出壓強的計算公式,了解帕斯卡的物理學史．

3.4 取材于生活實際,提升問題解決能力

壓強的應用主要是增大與減小壓強,兩位教師都從生活實際出發,以圖片展示生活中的典型實例,以立體的視覺體驗和驚險的故事情節為載體,鍛煉學生的思維能力,形成發散的思維方式,提高問題解決的能力,為終身學習奠定基礎．

師A借助某購物網站銷售的砍骨頭刀,要求學生分析該刀為何能夠砍斷堅硬的骨頭,解釋手按圖釘中圖釘的構造原理．播放電影片段“零下8 ℃”創設問題情境,學生運用所學知識解釋狗在冰面上營救落水者的過程的優點?

圖5

師B使用教材提供的素材,強調壓強公式的理解與應用,提高學生的估測能力．分析載重汽車裝有多個車輪,壓路機的碾子的質量大等現象的原因,得到改變壓強大小的方法．讓學生估測中學生站立時對地面的壓強如圖5,介紹測量原理、所測物理量、測量方法等,讓學生分析實驗的誤差,如實際的鞋底與圖中的鞋印是否相同,實際壓強偏大還是偏小?高跟鞋與運動鞋測出的壓強一樣大嗎?學生評價實驗方案,分析科學探究的可行性．師B拓展應用如果有人掉進冰窟窿里,應該如何營救?

4 PCK視野下物理教師專業發展的思考

在同課異構的教學中,兩位專家型教師的有關學生理解的知識、有關物理課程的知識和有關教學策略的知識大同小異,從而教學環節存在較多的相似之處．PCK成分的微小差異使得教師在細節處理上殊途同歸,達到異曲同工之妙．同課雖然異構,但課題主體內容的教學以及對重難點的把握應該是基本一致的,并都獲得應有的教學效果,達成相應的教學目標．在教師專業發展過程中,專家型教師PCK存在較多的一致,為物理教師的成長提供可借鑒的策略．

4.1 實踐與創新,挖掘實驗的教育功能

兩位教師使用大量的自制教具與取材于生活的日常用品,如師A的“釘板”和板磚,師B的“氣球板”和電子秤,探究壓力的作用效果的影響因素時沙坑、礦泉水瓶、海綿小桌、水槽等．這些都是教師融入創新理念的體現,充分發揮物理實驗的優勢,挖掘物理實驗的教育功能．物理是一門以實驗為基礎的自然科學,動手自制教具,創新實驗設計,提升物理教學效果．

4.2 教研與反思,關注學生理解的知識

有關學生理解的知識是教學設計的重要依據,學生的已有知識直接促進或限制所學知識的理解,通過教研活動和教學反思可以幫助教師學習把握學生理解的知識．市、區和學校開展的教研活動如聽、評課等形式,為教師交流對學生的認識搭建平臺,豐富有關學生理解的知識．教師應重視課后的教學反思與學生的學習反饋,分析教學中存在的不足,完善課堂的教學設計,尋找分析有關學生理解的知識的技巧．

4.3 培訓與研修,拓展教師的學科知識

浙江省功勛教師、特級教師吳加澍老師曾提出“教師若要給學生一杯水,自己要準備一桶水．”教師對學科知識的正確理解是高效教學的前提,教師擁有豐富的學科知識,才能在實際情況選擇易于學生理解的內容開展隨即通達教學．在準備公開課過程中,兩位教師仔細研讀了初中物理課程標準、教材與該課題相關的學術論文,并觀看優質課視頻．有研究者認為PCK的一個重要來源首先是學科知識,研究表明教師的學科知識與PCK間存在顯著的正相關．[4]教師專業發展過程中,拓展教師的學科知識主要途徑有教師培訓與研修,聆聽物理專家的講座,借助教師培訓的契機,拓寬物理學科素養,形成文獻閱讀的習慣,充實自身的學科專業知識．

4.4 整合與發展,完善教師的教學策略

在實踐過程中整合與發展,專家型教師具備廣泛的教學手段,面對具體情況能夠正確選擇教學策略,逐步內化為本身的教師素養．教師在成長過程中,借鑒成功的教學案例運用到教學過程,但要根據實際的教學需要,進行精細化的加工處理,體現科學性、時代性和有效性．正如“互聯網+”的迅速發展,互聯網與教育的深度融合能夠推動教育進步,提升效率和組織變革,增強教育創新力與生產力[5]．教師的專業化發展過程需要強化信息技術對教育創新的支撐,廣泛積累多樣化的教學策略,為教師專業發展提供有力支撐．

1 L S Shulman.Those who understand: Knowledge growth in teaching[J]. Educational Researcher, 1986,15(7),4-14.

2 劉小強. 教師專業知識基礎與教師教育改革:來自PCK的啟示[J].外國中小學教育,2005(11)：5-8.

3 翟俊卿,王習,廖梁.教師學科教學知識(PCK)的新視界——與揚·范德瑞爾教授的對話[J].教師教育研究,2015(4)：6-10.

4 梁永平.PCK:教師教學觀念與教學行為發展的橋梁性知識[J].教育科學,2011(5)：54-59.

5 秦虹,張武升.“互聯網+教育”的本質特點與發展趨勢[J].教育研究,2016(6)：8-10.

2016-09-01)

*通訊作者: 南京師范大學教師教育學院,Email: 723538706@qq.com.