對物理師范生“學生的知識”掌握情況的調查研究*——以牛頓第三定律為例

張春斌

(華南師范大學物理與電信工程學院　廣東 廣州　510006)

王妍琳

(深圳龍崗六約學?！V東 深圳　518173)

周少娜　肖 化

(華南師范大學物理與電信工程學院　廣東 廣州　510006)

茹秀芳

(山西師范大學　山西 臨汾　041000)

*系“華南師范大學學生課外科研一般課題立項”項目的階段性成果，編號：15WDGB06;山西省教育科學“十二五”規劃2011年度研究課題“中學生科學概念轉變的教學策略研究”階段性成果，課題編號：GH-11052

對物理師范生“學生的知識”掌握情況的調查研究*
——以牛頓第三定律為例

張春斌

(華南師范大學物理與電信工程學院廣東 廣州510006)

王妍琳

(深圳龍崗六約學校廣東 深圳518173)

周少娜肖 化

(華南師范大學物理與電信工程學院廣東 廣州510006)

茹秀芳

(山西師范大學山西 臨汾041000)

*系“華南師范大學學生課外科研一般課題立項”項目的階段性成果，編號：15WDGB06;山西省教育科學“十二五”規劃2011年度研究課題“中學生科學概念轉變的教學策略研究”階段性成果，課題編號：GH-11052

摘 要：“關于學生的知識”是教師把握學生某知識點的掌握情況和學習困難點的知識，是學科教學知識(PCK)的核心要素．本研究在了解初中生(N=80)和高中生(N=73)關于牛頓第三定律的掌握情況及困難點的基礎上，讓153名大三、大四的物理師范生對學生的作答情況進行預測，并將此結果與學生的真實作答情況進行對比，從而了解師范生“關于學生的知識”．結果發現物理師范生普遍高估初中生而低估高中生，并且難以從概念內涵上出發準確把握學生的學習困難點．而后，進一步訪談10名師范生，分析師范生預測不準確的原因并提出相應的教學建議．

關鍵詞：關于學生的知識師范生掌握情況學習困難點牛頓第三定律

1問題提出

教師“關于學生的知識”是教師把握學生對某一課題的掌握情況和存在的學習困難點的知識[1]是學科教學知識(Pedagogical Content Knowledge，簡稱PCK)的核心成分之一[2]．“關于學生的知識”的組成成分至今仍存在爭議．格羅斯曼(Grossman)提出“教師關于學生的知識”包括兩個要素：關于學生對某一課題的理解情況和困難點[3]．而后的研究者們進一步豐富了這一內涵[4～6]．

“關于學生的知識”的組成成分雖暫無定論，但各種觀點都包含對學生學習的理解及學習困難點的成分．本文將“關于學生的知識”定義為教師把握學生對某一課題的理解和困難點的知識．

現有“關于學生的知識”的研究表明，中國教師有關學生的知識較為薄弱．文獻[5]通過對比中美教師教案發現：美國教師很關注學生的學習困難點,通過采取有針對性的措施來幫助學生實現理解的轉變；中國教師在這方面的知識體現得不充分[6]．文獻[7]對一位物理教師進行觀察和訪談發現，教師能夠知道學生的學習困難點，但不知道學生出現學習困難的本質原因．

現在已有的研究大多是對在職教師的個案研究，而未見針對物理師范生“關于學生的知識”情況的研究．本研究旨在了解現階段物理師范生“關于學生的知識”的情況，剖析當前物理師范生學科教學知識存在的問題，并提出教學建議．

2研究工具

本研究采用兩個研究工具：“牛頓第三定律測試卷”和“師范生關于學生知識的調查問卷”．

“牛頓第三定律測試卷”是在訪談一線教師及查閱相關文獻，初步了解學生在學習牛頓第三定律時存在的學習困難點的基礎上編制的．該測試卷旨在了解學生對牛頓第三定律的理解情況和存在的學習困難點．由學生的答對率推測其對牛頓第三定律物理概念的理解程度，并由錯誤選項推理出學生的學習困難點．測試樣本為廣州市某中等水平初中80名二年級學生，某中等水平高中73名一年級學生，均已學習該階段有關牛頓第三定律的知識．將測試結果輸進SPSS軟件進行內部一致性系數檢驗，得出本研究工具的α系數達0.886，具有較高的可靠性[8]．

“師范生關于學生的知識的調查問卷”是在“牛頓第三定律測試卷”測試結果的基礎上編制而成：從“牛頓第三定律測試卷”挑選出3道反映學生主要困難點的題目，讓師范生預測學生這3道題目的作答情況及存在的學習困難點，樣題如圖1.

圖1　“師范生關于學生的知識的調查問卷”樣題

考察某師范大學的153名大三、大四的物理師范生，通過對比學生的作答情況與師范生預測情況來了解物理師范生“關于學生的知識”的水平．

3調查結果與分析

3.1物理師范生預測學生學習的掌握情況的調查結果

物理師范生大致能夠預測學生在做題中的選項的分布情況，也大致能夠判斷題目相對學生的難易程度，但仍無法準確判斷學生對具體知識點的具體掌握程度．

3.1.1從題目各選項選擇的分布情況上看，師范生大致能預測各選項的分布趨勢

將3個題目各個選項學生的選擇情況與師范生的預測情況統計如圖2和圖3．

圖2　初中生選擇情況與師范生預測情況對比圖

圖3　高中生選擇情況與師范生預測情況對比圖

從圖中各題目各選項的選擇率折線圖的變化趨勢上看，師范生大致能預測學生哪個選項選擇得比較多，哪個選項選擇得比較少，其中師范生對高中生的預測曲線與高中生的真實選擇曲線的變化趨勢較為一致．進一步利用SPSS相關性檢驗發現，初、高中生的作答情況與師范生的預測情況程顯著性相關(初中Pearson相關系數為0.692*，高中Pearson相關系數為0.912**)，可見從題目各選項上看，師范生大致能預測學生做題時各選項的分布情況．但從具體數據上看，學生會集中于某一兩個選項，但師范生預測時分布較為平均，可見師范生無法準確判斷學生對知識點的具體掌握程度．

3.1.2從答對率預測上看，師范生能大致判斷題目難易程度，但預測中存在“高估初中生，低估高中生”的現象

為更直觀對比學生的真實情況與師范生的預測情況，將學生作題的答對率與師范生預測學生的答對率繪制成圖4和圖5．

圖4　初中生答對率與估計答對率對比圖

圖5　高中生答對率與估計答對率對比圖

從圖4和圖5中可以看到，在難度判斷上，師范生基本能夠判斷題目難度走勢，即能大概判斷哪些題目相對學生比較難，哪些題目相對學生比較簡單．但師范生預測學生的答對率跟學生實際答對率存在較大的差異，除初中生第3題外，其余各題學生真實答對率與師范生預測的答對率的偏差均在10%以上．利用SPSS配對T檢驗發現高中生作答情況與師范生預測情況存在顯著性差異(sig=0.044<0.05)．從圖中可明顯看到，師范生在預測時存在“高估初中生，低估高中生”的現象．

調查還發現，只有一半的師范生對自己的預測有信心，有45%的師范生表示無法準確掌握學生的學習程度，基本屬于亂猜．由此可見，師范生雖能夠大致預測學生選擇的分布情況，也大致能夠判斷題目相對學生的難易程度，但師范生仍無法準確判斷學生對具體知識點的掌握程度．

3.2物理師范生預測學生學習時存在的困難點的調查結果

從學生的做題情況發現學生存在以下困難點：

(1)誤認為作用力與反作用力作用在同一個物體上，因此表現為混淆相互作用力與一對平衡力；

(2)誤認為作用力與反作用力可以是幾個力的合力且作用在同一物體上，因此表現為混淆力的相互作用與多力平衡；

(3)誤認為質量大或作用效果明顯的力比較大，因此易受質量大小或作用效果干擾[8]．

其中，第三個困難點對應的概念中較為簡單的內涵——相互作用力大小相等，第一和第二個困難點對應概念中較為隱晦的內涵——作用力與反作用力是作用在不同物體上的兩個力．

3.2.1少有師范生能準確預測學生困難點，簡單內涵題目預測準確率相對較高

物理師范生對學生存在的3個困難點的準確預測率如圖6．

圖6　物理師范生對學生存在的3個困難點的準確預測率

結果發現，極少師范生能夠準確判斷學生關于牛頓第三定律的主要困難點．僅有不足20%的師范生能夠注意到學生容易誤認為作用力與反作用力作用在同一個物體上，以及作用力與反作用力可以是幾個力的合力且作用在同一物體上這兩個學習困難點；不足一半的師范生知道學生易受質量大小或作用效果干擾而錯誤判斷相互作用力．而對第三個困難點預測準確的師范生比對前兩個困難點預測準確的人數多了一倍，可見，師范生對涉及簡單內涵(相互作用力大小相等)的題目預測比較準確．

3.2.2大部分師范生難以從物理概念的內涵上預測學生存在的困難點

圖7　從物理概念的內涵上預測學生存在困難點的預測率

如圖7所示，總體上看，大部分師范生只能指出學生“不理解概念”而沒有明確指出學生在概念的哪個內涵上理解不透．可見，師范生在預測學生存在的學習困難點時往往空洞廣泛、浮于表面，而難以從物理概念的內涵上入手進行分析．

少部分師范生雖然能夠指出學生學習困難的具體表現，但未能分析出概念理解上的具體困難點．由題一和題二可見，分別有15%左右的師范生雖然能夠指出學生混淆相互作用力與力的平衡，但并未從作用力與反作用力的內涵上指出學生是因為不理解哪個具體內涵從而導致混淆這兩個概念．

另有部分師范生難以把握各題的本質是考查有關牛頓第三定律這一概念，不知道導致大學生錯誤的主要原因是概念某個內涵的理解出現偏差，因此從題目涉及的相關知識來尋找學生的困難點，如受力分析出錯、重力的反作用太抽象等，但這些并非學生出錯的根本原因．

每道題目均還有少部分師范生列舉出不相關的困難點，如“對情景的分析能力”、“邏輯因果關系的把握”等．可見，這部分師范生對學生相當不了解，無從得知學生的困難點．

4影響預測準確度的原因

4.1僅依據自身經驗預測

關于學生的知識，需要師范生對學生有一定的了解才能夠掌握好，然而訪談中師范生表示很少接觸學生，幾乎不了解學生的情況．在接受我們訪談的10位師范生中，有7位師范生是根據自身經驗進行預測，僅有2位師范生是通過家教或實習經驗來預測的．而2位依據家教或實習經驗來預測的師范生在分析學生的學習困難點時能夠從物理概念內涵上更加具體的分析．

由此可見，大部分師范生不了解學生想法，僅僅依據自身經驗進行預測，從而導致對學生的學習情況及困難點把握不準．這也能夠解釋為何師范生預測高中生的選項分布以及題目難度時比預測初中生更準確，因為僅憑自身經驗判斷存在時間越久越難以準確回憶的問題．

4.2受物理學科知識影響

已有研究也表明學科知識是學科教學知識的基礎[1]．要想了解學生對某一知識點的掌握情況以及存在的困難點，師范生自身也必須先熟練掌握該知識點．

若師范生對物理學科知識掌握不扎實，無法對每個物理概念的內涵掌握透徹，便無法從概念的內涵出發去分析學生存在的學習困難點，在預測時便會存在回答空泛或浮于表面的現象．可見，物理學科知識也是關于“學生的知識”的基礎．這也可以解釋為何師范生對涉及簡單內涵的題目預測比較準確(如本研究第三題)，而對涉及隱晦的內涵預測比較不準確(如本研究第一題)．

4.3缺乏分析學生困難點的策略

從物理概念的內涵出發是準確尋找學生學習困難點的關鍵，而從本研究結果來看，絕大多數物理師范生在分析學生學習困難點時往往沒有明確的思考方向，可見，物理師范生缺乏分析學生學習困難點的相關策略，這也反映了我們對師范生培養的一個缺失之處．

5教學建議

5.1增加教育實踐活動

教育實踐活動是增進師范生對學生了解的重要途徑．抽樣學校僅有教育見習和實習兩門實踐課，共計11個學分，僅占總學分6%，遠遠落后于英國、加拿大等教育先進國家的教育實踐課程的比重12%[9]，我國其他師范院校情況大多也與之相似．因此，有必要增加教育實踐課時，鼓勵師范生積極參加教育見習、家教等教育實踐活動，并讓師范生意識到了解學生情況的重要性，有意識地積累，為未來職業發展做好鋪墊．

5.2促使師范生鞏固物理學科知識

物理學科知識也是“關于學生的知識”的基礎．我國大多物理師范生培養模式是，大學一、二年級學習物理專業課程，大學三、四年級學習教育教學類課程，因此，師范生在大學最后兩年可能較少甚至基本沒有接觸物理知識，導致物理學科知識愈加生疏．故筆者建議師范院?？稍诖笕?、大四階段，通過 “中學物理”知識競賽等形式強化師范生物理學科知識，尤其是中學階段的物理知識．

5.3提高師范生分析學生學習困難點的能力

提高高校物理師范生的分析學生學習困難點的能力可有以下兩種策略：

(1)專門開設教材分析的課程或者培訓，促使師范生從宏觀的視角分析教材的結構以及學科之間的結構；并從微觀上把握每個章節的重點和學生可能存在的困難點[10].

(2)在師范生課程相關主題下融入分析學生學習困難點的教學．如在習題課的微格教學技能訓練當中，讓師范生根據具體習題預測并討論學生的學習困難點，再思考相關教學策略．

參 考 文 獻

1Grossman P L.Teachers′ knowledge.International encyclopedia of teaching and teacher education,1995(2):20～24

2Shulman L S.Those who understand:Knowledge growth in teaching.Educational researcher,1986,15(2):4～14

3張小菊，王祖浩.科學教師學科教學知識的研究.全球教育展望，2013(8)：68～79

4馮茁,曲鐵華.從 PCK到PCKg:教師專業發展的新轉向.外國教育研究, 2006, 33(12):58～63

5馬敏.PCK論：[博士論文].上海：華東師范大學,2011

6甄玲.高校資深英語教師學科教學知識之個案研究——關于學生的知識.科教文匯,2013 (1):76～77

7李坤.初中物理教師學科教學知識的個案研究：[碩士學位論文].北京：首都師范大學,2009

8張春斌,周少娜,王妍琳,等.關于 “牛頓第三定律” 迷思概念的調查研究.中學物理教學參考,2014 (9):49～51

9蘇真.比較師范教育.北京:北京師范大學出版社,1991. 52

10劉義兵,鄭志輝.學科教學知識再探三題.課程·教材·教法,2010 (4):96～100

收稿日期：(2015-04-20)

作者簡介：指導教師：肖化(1958-)，男，教授，主要從事實驗物理的教學，教師專業發展與科學課程整合等研究.