物理教師專業知識的學科分析

陳 建

（南通高等師范學校數理系，江蘇 南通 226006）

2011年，教育部向社會公布了《中學教師專業標準（試行）》征求意見稿（以下簡稱《標準》）.《標準》從我國中學分科教學的實際出發，依據中學生身心發展的規律以及中學教育教學的本質特征，從“教育知識、學科知識、學科教學知識、通識性知識”4個領域對中學教師的專業知識提出了具體要求.對4個領域知識的關系，史寧中認為“通識性知識是教師專業知識的基礎”、“教育知識、學科知識和學科教學知識則是中學教師專業知識的核心，是中學教師專業發展的關鍵”.物理教師的專業知識應具備“廣博的文化知識、整合的專業知識、全面的物理教育知識”等特征.［2］《標準》是對中學教師的普遍要求，作為一種專門職業的物理教師，其專業知識在其專業素養構成中應具有獨特規定性與不可替代性，物理教師擁有的知識或應該具有的知識需要從物理學科角度進行解構分類.

1 物理教師的教育知識

通曉一定的教育科學知識是物理教師從事教育工作的理論依據，也是教師的教學由經驗水平上升到科學水平的前提.《標準》中對教育知識的要求主要包括兩大方面：一是有關中學生學習、成長和發展的特點與規律的知識；二是有關中學教育教學的基本規律與方法的知識.物理教師只有充分考慮學生情況（如學生的認知結構、理解水平等），才能知曉采取何種方式、方法或教學手段來解釋、表征知識，以符合學生的理解和認識，從而取得最佳教學效果.

物理教師必須加強學生身心發展規律、教與學等知識的學習，尤其要重視建構主義學習理論、探究教學理論等現代教育觀念的吸收、整理，清楚地知道學生是如何學習物理的，知道學生的思維誤區和思維困惑所在，知道怎樣促進學生的學習，以有效地發揮物理知識的教育價值和育人功能.如物理概念和規律的學習過程其實就是同化和順應的過程，如果一名物理教師懂得現代學習理論，就可以指導學生運用多種方式完成同化過程，或者重新建立新的知識結構.又如，探究式學習的運用為我們帶來了全新的物理教育方式，探究內容的選擇、探究條件的創造、探究活動中的師生角色等都要結合學生的興趣愛好、知識水平、理解能力和現有技能水平，才能適應教學需要.再如，現行高中物理教材是按照模塊要求編寫的，模塊不像傳統課程那樣單純依據學科知識的邏輯體系單線直進式地把知識權威性地展示在學生面前，而是圍繞著一定的主題并通過整合學生的經驗及相關內容而形成，模塊的設計、選擇，都要充分考慮學生的認知特點，關注學生的學習興趣和生活經驗.

2 物理教師的學科知識

學科知識也稱本體性知識.熟悉物理學科知識是物理教師取得良好教學效果的基本保證.《標準》中對學科知識的要求具體包括3方面：一是所教學科的基本知識、基本原理與技能；二是所教學科的知識體系、基本方法；三是所教學科與其他學科及實踐活動的聯系.可見，《標準》對教師學科知識的要求既體現在“量”的方面，更體現在“質”的方面.一名合格中學物理教師的學科知識主要由物理學理論、物理學的人文價值、物理學思想、科學方法論、物理學史、物理學前沿、物理學應用、物理學實驗等構成.

2.1 物理學理論知識體系

物理學本身是一個聯系緊密的知識系統，物理教師除了要掌握課程標準規定的物理知識點外，還要超越教材，站在高處對物理學的完整體系有比較清晰地理解，能夠正確運用普通物理的概念、理論物理的觀點和方法去分析和研究中學物理的有關知識.

2.2 物理學思想和觀念

物理教育的任務，一是物理知識的傳授和運用這些知識去分析、解決物理問題，二是觀念和方法的傳承.當今人類的時空觀、物質觀、宇宙觀，可以說是隨著物理學的發展而逐步形成的.物理教師要通過對物理概念、定理、定律的思考，加深對物理科學乃至整個科學的認識，尤其要了解物理學的前沿及發展趨勢，建立相對的、隨機的、非線性等現代物理學觀念.

2.3 物理學發展過程的知識

從物理教學的角度看，物理學史和物理學方法論不是物理課堂教學可有可無的附帶物和裝飾品，而是物理教學的必不可少的一部分.物理教學中突出物理學發展過程的教育已逐步受到重視，而教師具有的物理學史知識的豐富程度直接影響到他們在教學中對物理學史的自覺應用程度.物理教師要借助教材中“科學足跡”、“科學漫步”、“STS”等欄目以及有關物理學史專著、網絡、課外讀物等豐富自己的物理學史知識，了解物理學知識的縱向聯系，熟知物理學理論的來龍去脈，了解具體理論的產生、發展和成熟過程，以滿足教學的需求.

2.4 實驗設計與操作知識

物理教學中，觀察和實驗是學生獲得感性認識的主要途徑.新課程對科學探究的充分重視進一步強化了對教師的物理實驗知識和能力的要求.物理教師要加強實驗基本知識的積累，掌握物理實驗的基本原理，領會物理實驗中的比較、放大、補償、模擬、替代等基本測量方法，掌握實驗中的基本調整與操作技術，熟悉中學物理所用基本儀器的構造及使用，掌握一定的設計、制造、改進實驗儀器的基本知識等.

2.5 物理方法論的知識

物理學方法論是整個科學方法論的重要組成部分，它在物理學知識體系中占有重要地位，在物理知識的傳承中具有重要作用.物理學特有的方法論知識，如理想化模型法、整體分析法、等效轉換法、用圖像處理物理問題的方法等，都應當如同物理概念、規律的知識一樣隸屬于物理教師學科專業知識的一部分.物理教學中，教師要通過自己對教學內容的理解和再創造，從物理學的內容中去挖掘物理規律中的科學方法，并以學生能夠接受的方式向他們展示，啟發學生思考、領悟，這一過程的前提是教師需要從物理內容中獲得一些自己的感受，把自己有關物理方法論的知識條理化、系統化.

2.6 物理學與相關學科的聯系

中學物理學與各學科間緊密相連，物理教師應了解所教學科與其他學科的聯系，知道物理教材與其他學科相互銜接的內容，了解相關科目教學內容和時間安排，清楚物理教材與其他學科教材所存在的一些相互脫節的地方，以便在教學中與相關學科的教師取得協調，并在開展綜合性活動時相互配合，勝任研究性學習的教學.如數學是與物理學聯系最為緊密的學科，從兩學科知識體現的關系來看，有數學為物理提供解題工具的，有物理為數學創設問題情景的，有通過知識傳授既鞏固物理知識又掌握數學技巧的.課改后，高中數學中增加了導數、積分的初步知識，微積分的引入可以使學生對某些物理概念（如速度、加速度）形成更明確的理解，對物理圖像也有更準確的認識，物理教師若適度嘗試在教學中介紹可開拓學生思路.

2.7 物理學新進展及物理學的應用知識

這方面知識在一定程度上反映了教師物理學知識的廣度和寬度.一方面，一些前沿知識已融入物理教學之中，如相對論、多普勒效應、傳感器、統計學思想、熵變等內容已進入中學物理教材，這就意味著物理教師必須跟蹤物理學的現代進展，加強新知識的學習，走“時尚”之路.另一方面，STS教育已經成為科學教育改革的重要理念之一，教師要主動了解物理知識在現代科技、當代生活中的應用情況，走“流行”之道.

3 物理教師的學科教學知識

學科教學知識最早由舒爾曼（L.S.Shulman）于1986年提出，指為“表征、組織一門學科令其可教、可被理解的知識”，是將學科內容轉化為有教學意義、適合不同能力和背景學生能力的表征形式，將學科知識、教學和背景知識綜合的一種特有知識.學科教學知識包含教學目標知識、教學策略、評價知識、課程知識、學生知識等多方面內容.《標準》中對學科教學知識的要求包括兩方面：一是依據國家課程標準進行課程開發的知識；二是根據中學生學習具體學科內容時的特點開展有針對性教學的知識.

對物理教師而言，掌握學科教學知識意味著能領悟課程標準的內涵，對物理的課程性質、課程理念、課程目標、課程內容、課程結構、課程實施、評價方式等有明確認識；意味著教師由對教材的挖掘鉆研走向對書刊、多媒體以及實物等物理課程資源的開發，涉及校內各種科技圖書、科技報刊等資源的選擇，現有儀器、實驗的改造、組合，實驗手段的更新，信息化資源的開發，科技館、博物館、科研院所等社會課程資源的有效利用等；意味著物理教師要了解中學生感知覺、記憶和注意、思維與想象的發展特點，了解學生會因缺乏相應的物理知識、經驗和物理知覺方法而造成對物理現象和客體知覺時理解性和整體性偏差，了解學生學習和生活經歷中形成的大量所謂“物理表象”的片面性、不準確性，了解學生形成正確物理思維品質過程中存在不善于對研究對象進行合理簡化與抽象、不善于把知識與經驗系統化、條理化的弱點，了解學生的思維定勢和生活觀念對概念形成的影響，從而在學生認知與學科特點的結合點上設計教學；意味著物理教師必須掌握并學會運用不同的物理教學方法，對物理教學環境、人際關系、教學紀律以及教學反饋等方面進行設計與控制，以保證物理課堂教學的秩序和效益，切忌把充滿靈性的物理學蛻化為抽象的概念、枯燥的公式、繁雜的計算，把具有生動性、創造性的物理教學變為應對考試的活動.

4 物理教師的通識性知識

廣博的通識性知識是整個物理教師專業知識結構中的基礎部分，它包括當代科學和人文兩方面的基本知識以及工具性學科的扎實基礎與熟練運用的技能、技巧.《標準》中規定中學教師應掌握4方面的通識性知識：① 自然科學和人文社會科學知識；② 有關藝術的知識；③ 信息技術的知識；④ 有關中國教育國情的知識.對物理教師而言，可具體為.

4.1 相關的自然科學知識

物理學的發展過程中不僅分化出了如天體物理、凝聚態物理、量子物理等新分支，而且形成了諸如信息科學、新材料科學、新能源科學、空間科學等一系列邊緣、交叉學科.物理教師需要突破學科本位，盡量擴充與物理學聯系緊密的包括物質科學、生命科學、信息科學、宇宙科學以及地球科學等在內的其他自然科學知識，并關注當代科技的新進展，如地震海嘯、行星運動、神舟飛船、納米技術等知識，才能以全息視角把握物理學研究對象，給學生全面、科學的指導.

4.2 相關的人文社科知識

科學教育不僅僅是一種求真、求知的活動，而且具有價值導向、人文負載.物理課堂需要重視以科學倫理、社會能力、人文精神和生態道德為主要內容的人文素養教育.對于中學物理教師，需要具備以科學哲學為代表的合理的人文知識結構和較高的人文修養，從物理課程的內在屬性上去尋找科學教育與人文教育相融合的可能性，認識物理學中蘊藏的真、善、美.

4.3 對基礎教育概況與科學教育現狀的認識

作為一名教師，要了解教育的政策法規、了解課程改革歷史及特點，以科學理性的態度認識當前教育改革和發展中的復雜問題，作為物理教師還要了解中國傳統文化對科學教育的影響及中國近代科學與科學教育的發展，了解中國物理教育史.這樣才有利于從他人的經驗和做法中汲取精華，批判地繼承和借鑒他人的教育經驗，為物理教育教學實踐提供理論指導.

4.4 相應的藝術欣賞與表現知識

我國古代就有“物藝相通”的說法，即科學和藝術、物質和精神是互相融通、互相為用的.一方面，物理教師如果在音樂、美學等方面具有一定的愛好和修養，會潛移默化地影響其著裝、語言、板書、師生交往等，教師會更多地得到學生的親近、敬重，教學活動更順暢.另一方面，大部分藝術用光和聲作為它們的表達媒介，藝術家用來創作或演奏藝術作品的物質客體遵從諸如光的反射折射、顏色產生機制、簡諧運動等物理學規律，將一些藝術作品、創作工具引入物理課堂，為我所用，既能加深對視覺藝術和音樂的欣賞和理解，又能增強物理課堂的感染力，使單調乏味的學習過程變得生動有趣.

4.5 信息技術知識

信息技術為教育教學注入了無限的生機與活力，帶來教學內容的呈現方式、學生學習方式、師生互動方式的變革.對物理教學而言，信息技術以傳感器的方式進入了物理教學的實驗領域，以仿真模擬的方式進入了物理教學的思維領域，以網絡通信的方式進入了物理教學的交流溝通領域，大大提升了物理教學的廣度和深度.因此，物理教師需要掌握現代教育技術，善于運用它進行信息收集、整理，運用它進行實驗測量、數據加工，運用它開展教學反思與研究.

1 中學教師專業標準（試行）.http：／edu.people.com.cn／h／2011／1214／c227696－3005183548.html

2 史寧中.中學教師專業發展指南——關于《中學教師專業標準（試行）》的解讀［J］.中國教工，2012（7）：10－12.

3 陳建.談談面向教師專業標準的物理教師專業素質的要求［J］.物理教師，2013（2）：71－72，77.

4 蔡鐵權.物理教學叢論：基礎教育課程改革視野下的中學物理教學［M］.北京：科學出版社，2005：214.

5 孔慶，朱鐵成.面向新課程的物理教師專業知識結構現狀與思考.http：／www.pep.com.cn／gzwl／jszx／jxyj／xkczx／201008／t20100827－788389.htm

6 朱宏雄.物理教育展望［M］.上海：華東師范大學出版社，2002：71.

7 L.S.Shulman （1986）.Thosewhounderstand：Know ledgegro wthinteaching［J］.Educational Researcher，15（2）：4－14.

8 陳宗成.中學物理教師專業觀念發展之境界簡論［J］.物理教師，2012（9）.