TPACK視域下初中物理研究性備課區域實踐的課例研究*
——以蘇科版初中物理教材“熱學實驗的對比專題復習”備課為例

任少波

(南京師范大學附屬中學江寧分校 江蘇 南京 211102)

季衛新

(南京市雨花臺區教師發展中心 江蘇 南京 210012)

1 相關研究背景

TPACK是由兩位美國學者MatthewJ.Koehler和Punya Mishra提出的概念，TPACK是Technological Pedagogical Content Knowledge的縮寫,即整合技術的學科教學知識．他們認為:TPACK框架包含3個核心要素，即：學科內容知識(CK)、教學法知識(PK)和技術知識(TK)[1]．

本課題組提出的TPACK視域下的研究性備課，旨在倡導對于課程標準、教材、實驗、活動、物理學史、文獻和現代教育信息技術等相關要素的研究，希望教師能在備課過程中對以上相關要素通過文獻和著作的查閱、梳理和研究，在專家智庫的指導下，將研究成果落地到教學設計和教學實施環節，通過“研究-設計-實踐-討論-反思-再研究”的途徑，形成經典課例，以期從中發現、提煉和總結出經驗進行區域推廣[2]．

課題組對TPACK視野下區域初中物理研究性備課，設計了如圖1所示的要素結構導圖，對3個核心要素進行了劃分與界定[3]．其中，技術知識(TK)，對初中物理實驗的優化、創新和信息化進行研究，強調對實驗過程與方法的凸顯；對學生活動，結合STEM理念，對教材內外的綜合實踐活動進行研究，凸顯學生自主創新能力的培養；對信息技術在初中物理學科教學中的融合進行研究，輔助實驗教學的效果．

圖1 TPACK視野下區域初中物理研究性備課結構導圖

TPACK涉及學科內容、教學法和技術等3種知識要素，但并非這3種知識的簡單組合或疊加，而是要將技術 “融入”到具體學科內容的教學當中去．這就意味著，不能簡單地把“技術”等同于“現代信息技術”；同時也不能只是單純地強調技術，而忽視基于學科內容、學科特點和不同課例與課型的學科教學設計本身的“技術”．

例如，初中物理中考專題復習課，就具有一定“技術”的內涵．專題復習該講什么？依據什么樣的“技術”來設計教學？又該怎么講才有效？——在中考二輪復習過程中一直困繞著許多一線教師，課題組以此為研究點，展開了一定的研究，形成了一定的理解和觀點，本文以蘇科版初中物理教材“熱學實驗的對比專題復習”為例，來談一談如何在TPACK視域下進行研究性備課．

2 現行“專題”復習課的幾種“極端”模式

(1)講座式．授課教師認真備課，精心做好課件——內容涵蓋復習的目的、重點、難點、知識點、框架圖、經典例題、跟蹤練習等等，總而言之能包括進去的盡量包括進去，上課時教師在講臺上盡情發揮，滔滔不絕，學生在下面昏昏欲睡，不知所云．

(2)為“專題”而“專”的專家模式．有的教師為了一節課所謂的“亮點”把課設計得“高深莫測”，教師自己陶醉在層層推理中，實則云遮霧繞，一節課下來除了幾個頭腦靈活點的學生有反應外其他的就只剩一聲嘆息了．

(3)“自由復習”的放養模式．這類教師打著“發揮學生自主能動性”的幌子，堅持“學生自學能學會的教師堅決不教，學生能講的教師堅決不講，學生能寫的教師堅決不寫……”，這種模式就是不負責任的教師的借口，活活將一本好經給念歪了．

(4)習題評講模式．這種模式是目前流行最廣的模式，一般以學科組為單位將規劃好的專題分配給組內教師，各位教師再按照教研組具體要求命制好試卷或是講義并下發給學生先做，課堂上教師再根據學生練習反饋情況有針對性地進行講解．這種模式操作起來較簡單但弄不好會成為“填鴨”式，學有余力的學生吃不飽，學習能力欠佳的學生聽不懂．長此以往教師與學生的創新能力都會降低．

3 研究性備課觀念下3種專題復習課課堂模式

(1)以問題為引領的“自主導學”模式．問題引領下的“自主導學”復習課，是在以“學生為中心”“以人為本”的新課程理念的指導下，通過充分發揮教師主導作用，為學生充分提供自由表達、質疑、探究、討論問題的機會，創設平等、和諧、民主的課堂氛圍，把學習置于問題之中．用問題引導著教學過程向前推進，帶領學生深入思考、深度學習[4]．

(2)以實驗為載體的探究模式．專題復習時引入實驗可以快速地勾起學生們對知識的回憶，使他們從單純做練習的枯燥中解放出來，增加了復習的樂趣，加深他們對實驗操作細節的印象．同時還可以將方法一樣、實驗器材一樣或是實驗現象一樣的實驗放在一起進行比較，歸納總結出實驗探究題解題的方法．

(3)以實驗器材串聯，重構知識網絡模式．可以把反復使用的實驗器材、多個實驗都使用到的實驗器材作為針線將相關或相似的知識點串聯起來，這樣可以幫助學生將碎片式的知識系統化、條理化[5]．比如復習“力與運動的關系”時，可以選彈簧測力計將測量物體的重力、探究重力與質量的關系、探究影響滑動摩擦力大小的因素、估測大氣壓的值、下沉的物體是否受到浮力的作用、探究影響浮力大小的因素、探究杠桿平衡條件、探究定滑輪與動滑輪工作的特點等實驗及知識串聯起來．

4 關于專題復習課的幾個研究要點

4.1 專題復習的目的

專題復習是就相關的、相似的甚至是相反的物理問題展開的專門復習，通過復習使學生掌握較完整的知識體系，明確所復習的知識點在整個知識體系中的位置，知道所復習的專題的核心內容，對易錯、易混、易漏的地方進一步加強，通過經典例題的分析與講解使學生掌握基本的分析問題、解決問題的方法，最終達到對知識的“縱深橫聯”“融會貫通”的目的．

4.2 專題復習課應堅持的基本原則

(1)面向全體的原則．專題復習并不是難題復習，這學期上了很長時間的網課，學生們的基礎知識學得不扎實，所以在進行專題復習的時候還是要關注全體學生，題目選擇上不宜過難過繁．

(2)授課內容要為專題服務，要堅持突出重點攻破難點的原則．專題復習就要在“專”字上下功夫，每一個專題都要有重點，有核心，不能“雜而亂”而應在“專而深”上下功夫．

(3)歸納總結原則．知識點歸納、同類問題歸納、差異問題歸納、解決問題的方法歸納．相同或相似的問題中找不同，看似不同的問題中找出共同的東西，確立教給學生方法就是在增長他的能力的觀念．

(4)實驗教學原則．物理課要帶著實驗器材進課堂，復習課也不能例外，很多時候都把復習課上成了習題課，令原本有趣的物理課變得枯燥乏味，主要是嫌麻煩不愿意帶領學生做實驗，復習的時候能通過做習題提高分數的更是不愿去做實驗，哪怕這個實驗很容易做，這是很不好的現象，“百聞不如一見”，為了讓學生加深對知識點的印象，在專題復習時應盡量將那些實驗設計相似或實驗現象相似但實驗目的或實驗原理不同的，學生容易混淆的實驗放在一起再做一做．

(5)學生為主體教師為主導的原則．做到目標盡可能讓學生明確，內容盡可能讓學生選擇，問題盡可能讓學生先提，方法盡可能讓學生探尋，知識盡可能讓學生發現，過程盡可能讓學生控制，疑難盡可能讓學生探究，得失盡可能讓學生評價．學生能夠敘述的教師不要代替，學生能提問的教師先不問，學生能操作的教師不示范，學生能發現的教師不暗示，充分體現學生學習的主動權和學習的自治權.

4.3 專題復習的選題策略

專題復習一般可以分為兩種類型．第一類是題型專題，如“選擇專題 ”“填空專題”“作圖專題”“實驗專題”“計算專題”等；第二類是重難點、疑點專題，如“電路分析和故障判斷”“綜合能力訓練”“開放題”“實驗設計題”“綜合類型題”“應用題”“科學方法題”等.

專題復習特別需要關注熱點和盲點．例如：關注最新科技發展，如5G技術；關注時事新聞，如新冠肺炎；關注估測能力(例如估計考場溫度，估計自己上三樓的功率)；關注探究過程及探究過程中的思考；關注研究問題的科學方法；關注初高中物理知識可以銜接的點等等．

5 TPACK視域下研究性備課的課例研究——“熱學實驗的對比”

5.1 教材分析

蘇科版初中物理教材熱學實驗中最重要的有3個：九上第44頁“用酒精燈加熱沙子和水”實驗(圖2)，九上第54頁“比較質量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量”實驗(圖3)，九下第13頁“探究影響電流的熱效應的因素”實驗(圖4)．而且這3個實驗在諸多方面既有相同之處，亦有不同之處．在中考復習中，考慮到綜合復習的特點和內涵，課題組決定選擇這3個實驗進行對比復習[6]．

圖2 用酒精燈加熱沙子和水

圖3 比較質量相等的不同燃料放出的熱量

圖4 探究影響電流熱效應的因素

5.2 重難點精講突破

“探究不同物質吸熱升溫現象”“比較質量相同的不同燃料燃燒時放出的熱量”與“探究影響電流的熱效應的因素”這3個實驗都是《物理課程標準》所列“科學內容”的“能量”的一部分，然而3個實驗的實驗目的、實驗原理、實驗步驟又有所不同，也有相同的地方，比如實驗方法、實驗表格的設計、數據分析方法、誤差分析等[7]．

筆者將借用多媒體技術，通過實驗視頻播放實驗過程，讓學生回顧實驗目的、原理、步驟等從而歸納總結出3個實驗的相同點和不同點，讓他們從“不同”中找“共性”，從“相似”中尋“差異”，從而鞏固基本知識和基本技能．

5.3 教學流程設計

教學流程如圖5所示.

圖5 教學流程圖

創設情境，借用多媒體技術，播放實驗視頻，學生專心觀看．

問題引領：

(1)你能說出剛才播放的3個實驗的名稱嗎？

(2)你能分別講講它們的實驗目的嗎？

(3)請就一個你認為熟悉的實驗回答下列問題：(每個問題要給足學生思考或討論的時間)

1)你能說出實驗裝置中實驗器材的名稱嗎？你認為選擇器材的過程中需要注意什么？你有改進的意見嗎?

2)你覺得剛才視頻中的實驗步驟設計上有缺陷嗎？表格設計上有什么不規范嗎？你認為該如何設計呢？

3)你能看出他的設計思路是什么嗎？你有其他設計思路嗎？

對于第一個實驗來說可有兩種思路：

①通過比較加熱相同時間后升高的溫度來比較不同物質吸熱升溫的快慢.

②通過比較升高相同的溫度需要的加熱時間來比較不同物質吸熱升溫的快慢.

4)他運用了什么研究方法？

5)具體是如何操作的，你認為還有哪些地方需要注意？

6)進行幾次實驗？你認為合理嗎？為什么？

7)你認為數據測量上有什么不對的地方嗎？如果你來做，你會怎么做？

8)通過觀看實驗視頻你能得到哪些結論？你的分析依據是什么？

9)你認為實驗中哪些地方會產生誤差？你有改進的辦法嗎？

(4)你能幫大家總結出這3個實驗的共同點與不同點嗎？

生甲:第一個實驗和第二個實驗都用到了帶鐵圈的鐵架臺、石棉網、溫度計、天平、水．

生乙：這3個實驗都用了控制變量法、轉化法．

生丙：這3個實驗都跟熱學有關．

生丁：這3個實驗中都有熱傳遞現象發生．

生戊：這3個實驗都是探究型實驗，都要用到科學探究的方法．

生己：第二和第三個實驗都是通過比較相同質量的水升高的溫度的多少來比較放出的熱量的多少的，而第一個實驗是通過比較加熱時間的長短來比較物質吸熱多少的．

師：在什么情況下，通過比較相同質量的水升高的溫度的多少來比較放出的熱量的多少；而又在什么情況下，通過比較加熱時間的長短來比較物質吸熱多少？

學生討論：

生庚：我發現用同種熱源加熱時可以通過比較加熱時間的長短來比較物質吸熱多少；而用不同的熱源加熱時通過比較相同質量的水升高的溫度的多少來比較放出的熱量的多少，比如第二和第三個實驗．

師：你太棒了！還有沒有其他的方法來比較燃料燃燒放熱的現象呢？

學生討論：

生辛：可不可以通過比較使相同質量的水升高相同的溫度所消耗的燃料的質量來比較燃料的好壞呢？

師：大家說說看！

(學生討論一會兒)

生壬：我看行.

(通過舉手表決，大家都贊成生辛的看法)

師：你們都很棒，生辛所說的燃料的好壞實際上就是指燃料熱值的大小．

教師帶領學生總結并投影，如表1所示.

表1 對比歸納表格

5.4 自評量表

怎樣才能提高專題復習課的效率？我們按表2所列的7個維度對這節課所呈現的項目及次數進行了統計，以期找到一個合適的模式．

表2 自評量表

這節課“設計問題”共有23個，充分體現了“以問題為引領”的專題復習模式；“學生合作探究”有5次，時長占一節課的50%,學生在課堂中的主體地位得到了很好的體現；“精講條目”和“板書次數”分別為2次和3次，有利于突出重點和突破難點，“輔助教學手段”與“自創教具”是“技術知識(TK)”在研究性備課中的很好體現．當然不同的課型應呈現的項目和頻度會有所不同，還需在實踐中進一步總結和提高．

5.5 設計反思

這節課的設計過程中我們主要在以下4個方面給予了更多的關注：

(1)有明確而適當的目標，以及實現目標的路徑與方法；有激發學生自主、合作、探究的主問題與問題串.

(2)學生的每次交流、展示，教師有基于學生總結基礎上的再提煉與再歸納；重要的知識點和關注點，有言簡意賅的系統的總結與強調(板書)；共性問題的解決，有基于這一類問題學生思考基礎上的策略或方法的整理與提升(板書).

(3)有精心設計的反映本節課核心內容、方法或指導學生學法的板書，并指導學生做好筆記，便于

課后重溫.

(4)關注學生學科核心素養的培養，滲透學科思維，培養問題解決能力但也還有諸如：怎樣在現代化輔助教學手段的應用與教師精講之間找到平衡點，自制教具如何創新等問題需要解決．

6 結束語

TPACK視域下的研究性備課要求教師在備課過程中要將學科知識(CK)、教學法知識(PK)和技術知識(TK)合理地整合起來，從而使教師和學生在“教什么？”與“學什么？”“怎么教？”與“怎么學？”之間找到一種和諧統一，在提高課堂教學效率的同時提升學生自我解決問題的能力及學科核心素養水平．