淺談在高中物理教學中PCK的構建

呂照亮

摘要： 教育改革不斷走向深化，課堂教學研究的關注點也發生了顯著變化。傳統教學更多關注的是教師自身專業素質的發展，目前的教育改革要求教師在教學手段上改變，重視學生知識的接受能力，重視學生的問題反饋，PCK 的提出給一線教師指明了今后發展的方向。本文以“磁感應強度”概念教學為例，闡述了教師如何構建自己的PCK，同時提出了PCK的五要素及研究PCK的意義。

關鍵詞： 高中物理教學PCK構建磁感應強度

傳統教學的特點是：學科知識+教育知識+文化知識，這樣的教學缺乏教師與學生的有效溝通，缺失相關的知識（包括學生知識、情景知識、學生今后學習和發展最有價值的知識等）。從新制定的《中學教師專業標準》看，傳統教學已經不再適應當前的教育。該表中，專業知識模塊一欄對學科教學知識有明確要求：“29.掌握所教學科課程標準。30.掌握所教學科課程資源開發的主要方法與策略。31.了解中學生在學習具體學科內容時的認知特點。32.掌握針對具體學科內容進行教學的方法與策略。”所以當前要求教師的專業知識結構應是：學科知識+教育知識+學科教學知識+文化知識，其中學科教學知識（PCK）是教師知識中最有意義的知識，也是使教學最有效的知識。通俗的說，就是教師除了必須擁有所教學科的具體知識：事實、概念、規律、原理等之外，還應該具有將自己擁有的學科知識轉化成易于學生理解的，可以接受的表征形式的知識。本文以“磁感應強度”概念教學為例，闡述教師在教學中PCK的構建。

一、PCK的構成要素（包含五種知識成分）

1.物理學科的知識

物理學科的知識是指學科中最核心、最基本的知識；學科的思想、方法、精神和態度；是對學生今后學習和發展最有價值的知識。教師要對教學的內容有清晰的認識，并挖掘其中的教育價值，包括它的應用價值、思維價值，以及有助于情感態度與價值觀發展的價值。“磁感應強度”的核心內容及其教育價值是什么?磁感應強度是電磁學的核心概念之一，它對于“磁場”的描述及其后續知識的學習比如磁通量的理解，楞次定律都有著關鍵性的作用。磁感應強度概念的學習過程，也是一個典型的物理知識的建構過程，其中蘊含著豐富的物理思想和方法。讓學生經歷這樣的過程，將有助于提高他們的物理素養，這正是學習它的價值所在。

2.物理課程的知識

物理課程的知識是指知道某一知識在整個學科體系中的地位和作用，包括上位知識與下位知識的聯系；新舊知識間的聯系；所學知識與生活、經驗的聯系。以“磁感應強度”教學為例，磁感應強度概念是磁場這一章的“核心”，也是電磁學的核心概念之一。理清磁感應強度概念的上位知識與下位知識之間的聯系，可以提高教學的效率。“磁感應強度”概念教學的上位知識是對磁現象的觀察引出的思考，從而引出如何描述磁場的強弱和方向的問題，提出引入磁感應強度這個物理量的必要性。在有了磁感應強度概念后，使安培力，洛倫茲力的精確、深入研究成為可能，同時在電磁感應現象的研究中也起到了關鍵作用；這都是磁感應強度涉及的下位知識。把上下位知識穿插在教學中，使磁感應強度這個概念的地位更加突出，也使學生容易領會知識、記憶和遷移。增加新舊知識間的聯系，用來提高教學效率，舊知識可以為學生提供認知根源和組織框架，新知識與學生已有的經驗聯系起來，也可以作為認知的根源。

3.學生理解的知識

學生理解的知識要求教師教學前了解不同學生的認知基礎、認識方式及差異。知道哪些知識學生容易理解，哪些問題容易混淆；學生常見的錯誤是什么，如何辨析和糾正。在“磁感應強度”的教學中，學生的困難主要集中在兩個方面：一是概念的抽象性，學生對“場”這種物質形態，覺得看不見、摸不著，缺乏相應的直接經驗與感受；二是知識的綜合性，磁場對電流的作用遠比電場對電荷的作用復雜，與磁感應強度概念相關聯的知識也更多。這些都對學習者的抽象思維能力和邏輯推理能力提出了更高的要求。物理的學習受限于學生理解的發展性，處于特定年齡段的學生對某一概念只能理解到某一程度。教師在選擇教學任務時要注意適合特定學生的理解水平，學生覺得容易的內容，可以少講甚至不講以提高教學效率；學生很難理解的內容，經常出錯的內容，需要仔細設計教學流程，幫助他們渡過難關。在“磁感應強度”的教學中，在教學手段上，更注重信息技術與物理課堂教學的整合；在教學模式上，由過去的講授式向探究式轉型；在教材教法上的安排是運用類比的方法，同時把物理思想方法貫穿其中，適時地向學生滲透研究物理學的一些重要思想方法，如探究多因素之間的關系時采用控制變量法，定義“磁感應強度”時采用比值定義法，研究規律在非勻強磁場中是否適用時，采用以“勻代變”等思想。

4.教學策略的知識

教學策略的知識是指為了達到教學目標的要求，根據學生的心理發展水平，而采取合適表征內容的教學手段和策略的知識。在“磁感應強度”教學中，教師可以采取多元整合的教學手段，探究學習的教學方式，類比遷移的教學思路，有效地幫助學生理解磁感應強度概念。多元整合的教學手段是指用傳統實驗，并融入以傳感器和計算機為輔助的實驗器材，將信息技術與實驗教學整合的新型實驗模式，從而使定量探究影響通電導線受力因素的實驗成為可能。教學設計的程序如下。

［提出猜想］通電導線在磁場中的受力大小與哪些因素有關？

［實驗定性驗證］猜想是否正確？

［實驗整合定量研究］在傳統實驗基礎上整合計算機和傳感器研究受力與各因素的關系。

［總結規律］F=KIL即通電導線的受力與導線中電流大小和在磁場中的導線長度的乘積成正比。

在教學中如果僅僅和電場強度概念類比一下，得到結論K=B=F/IL，就只是對“比值定義法”的套用，達不到探究學習的目的。因此要把教學的模式從過去的講授式向探究式轉型，這也突出了學生的主體地位，使他們在學習上獲得主動權。探究如下。

［物理量的意義探究］

問題1：在F、IL、K三者中，你認為哪個物理量可用來描述磁場的性質？為什么？在學生思考的基礎上，通過實驗數據分析得出：在同一（勻強）磁場中K=F/IL是個定值。——比值反映了規律性。

問題2：在不同的（勻強）磁場中，F/IL仍是個定值嗎？

分析實驗數據可見：在不同（勻強）磁場中，F/IL為另一個確定的比值，且比值的大小與磁場的強弱相關。——比值反映了客觀性。

問題3：在一般的（非勻強）磁場中，還能用F/IL描述它的性質嗎？為什么？

啟發學生用“無限分割、以勻代變”的極限思想進行推理分析。

完成上述實驗探究，找到了描述磁場的物理量，在此基礎上把磁感應強度與電場強度的得出過程類比展開，讓學生找到它們之間形式的相似性（大小和方向），更深層次地理解它們之間有相同的本質——場。

［類比遷移］電場強度概念和磁感應強度概念的類比。

5.評價反饋的知識

評價反饋的知識指教師對學生的學習結果進行評測，及時調整學生的學習，推動教學的持續進行。例如：“磁感應強度”概念教學結束后，教師要設計一定量的題目，從而有效地評價學生對磁感應強度是否有了很好的理解：比如：從比值法定義式B=F/IL上的理解；從磁感應強度的決定因素上的理解；從磁感線的角度理解；從矢量的疊加上的理解等。評價反饋會顯示出學生是如何學習的，已經會了什么，哪些還不會、需要進一步學習等問題，教師應根據對學生學習結果的評價做出后續的教學決策。

二、PCK的教學結構

物理教學的學科知識具有統帥地位，它會影響教師“對學生是如何思考的、教學內容是如何組織的、教學是如何設計的”等考慮。例如：在“磁感應強度”的教學中因為學生對“場”這種物質形態，看不見、摸不著，所以建立和磁場有關的概念是抽象性的。教師在教學中要盡可能地采取多種教學手段，比如用實驗，而且盡可能借助先進技術改進實驗，使實驗更好地為學生理解概念搭建平臺，還要選擇更優的教學方式，有效的教學思路；這就對教學內容如何組織、教學如何設計提出了更高的要求。在教師熟悉的內容領域，放手讓學生進行觀察、類比、歸納，教師是做一個引導者；在教師不熟悉的內容領域，教師的表現要像新手一樣和學生一起思考，一起解決，一起體驗成功的喜悅。PCK各成分之間也有一定的聯系，例如學科知識是轉化為教學知識的基礎，當轉化教學知識的時候也是促使加深學科知識的理解。在物理教師的PCK結構中，四種要素相互聯系，起著不同的作用。學科知識居于統帥地位，它決定教什么；課程知識主要確定學生的學習結果，是確定教學目標的主要依據之一；學生的知識確定學生學習的起點；教學的知識設計教學的過程和學生的學習過程。物理教師的PCK結構如圖1所示。

三、PCK研究的意義

在教育改革不斷走向深化的今天，課堂教學研究的關注點也發生了顯著變化。傳統教學更加關注的是教師自身專業素質的發展，忽視了教學方式的有效性，忽視了學生對所學知識的接受能力，忽視了學生的學習過程中的問題反饋。可以說，PCK的提出給一線教師指明今后發展的方向：在教學之前主動思考，了解教學內容，并從教學目標、教學重難點、學生的困惑點及解決策略等方面進行預設；在教學中帶著任務，有明確目標指向，及時反思并記下在教學中出現的問題，及時做好評價反饋。這樣才可能提升自己的PCK，從而成為教學專家而不是學科專家，成長高成效的教師，而不是低成效的教師。

參考文獻：

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