物理師范生PCK中“學生知識”的現狀調查
——以“力與運動”為例

張春斌

(深圳實驗學校高中部 廣東 深圳 518055)

王妍琳

(深圳龍崗區大光勘學校 廣東 深圳 518129)

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].本文旨在調查師范生對學生的學習程度、迷思概念以及對應的具體學習困難點.

1 基于“力與運動”困難知識點的紙筆測試工具的開發

1.1 測試卷開發過程

本測試卷選擇 “加速度”、“勻變速直線運動”、“摩擦力”、“超重失重”、“牛頓第三定律”、“平拋運動的規律”、“運動的合成與分解”、“勻速圓周運動”、“萬有引力定律”、“功率”、“機械能守恒定律”共計11個知識點編制成學生版測試卷以及師范生版測試卷.

“學生版測試卷”如圖1所示，首先針對每個知識點設置概念題，概念題涵蓋學生可能存在的迷思概念；接著讓學生選出自己覺得有困難的地方以了解學生的困難點.

圖1 學生版測試卷例題

“師范生版測試卷”如圖2所示，讓師范生預測學生的答對率以及困難點從而通過對比預測情況以及作答情況了解師范生對學生學習“力與運動”各個知識點的把握情況.

圖2 師范生版測試卷例題

1.2 調查樣本

學生總樣本共計1 601，樣本選自廣東省7所高中，其中珠三角3所，粵西1所，粵東3所.樣本學生參與測試時均已完成必修1,2“力與運動”所有的內容.

師范生樣本共882，樣本來自廣東3所師范院校大一至大四物理師范生.大一至大三師范生參與測試的時間為第二學期末；參與測試的大四學生中，有44.4%人于實習前參與測試，另55.6%人于實習后參與測試.

1.3 測試卷信度

通過SPSS軟件進行檢驗,得出學生版本的“力與運動”困難點測試題的α系數達0.819,而師范生版本的“力與運動”困難點測試題的α系數為0.939.

2 調查結果

2.1 師范生能大致把握學生的掌握程度

從答對率預測上看，師范生預測情況與學生作答情況相對一致(圖3)，利用SPSS檢驗發現,師范生的預測與學生的作答呈顯著性相關從(Pearson相關系數為0.667,在0.001水平上顯著性相關).從整體上看，師范生能大致把握學生“力與運動”的掌握程度.

圖3 師范生預估與學生的實際掌握程度的對比圖

由圖可見，師范生能夠準確把握學生在“運動的合成”、“向心力”、“功率”這3個知識點的掌握程度，對“加速度”、“圖像”、“牛頓第三定律”學生掌握程度的把握較好，但對“摩擦力”、“超重失重”、 “平拋運動”、“萬有引力”、“機械能守恒定律”這5個知識點學生掌握程度的把握則較差.

2.2 師范生對學生“力與運動”相關迷思概念的把握

師范生基本可以把握學生頭腦中的迷思概念.圖4列出測試卷中所涉及的36個迷思概念及其學生百分比，虛線以上為不可忽視的迷思概念，共25個；而師范生所意識到的迷思概念則用黑色條形標識.

虛線上方為25個不可忽視的迷思概念，師范生能夠意識到其中的20個迷思概念，而有5個被師范生忽略，包括“認為一個物體與地面之間的壓強越大，則受到的滑動摩擦力越大”、“認為一個物體與地面之間的接觸面積變大，則受到的滑動摩擦力變大”、“認為作用力與反作用力大小可以不一樣”、“認為速度-時間圖像，縱軸表示位移”、“認為運動的物體不會受到靜摩擦力的作用”.可見，摩擦力知識點被忽略的迷思概念較多.

虛線下方為11個極少部分學生會存在的迷思概念.但師范生將其中兩個誤以為是較多數學生都會存在的，它們是“蘋果落在地上，說明地球會產生萬有引力，而蘋果不會”，“平拋運動水平速度大的位移大”.

圖4 師范生對學生“力與運動”相關迷思概念的把握情況

2.3 師范生對學生學習困難點的把握不準

大部分師范生知道學生在學習“加速度”、“超重失重”、“運動的合成”、“功率”這些知識點時存在的具體困難，分別是：“用打點計時器打出來的紙帶測量物體運動的加速度”、“對超重失重物體進行受力分析”、“解決小船渡河的最短時間、最短位移的問題”、“解釋汽車額定功率啟動、恒定牽引力啟動兩種方式”.以下列出其他師范生預估不準的知識點，如表1所示.

表1 學生實際學習困難點與師范生預估困難點對比

注：學生在“機械能守恒”知識點上有另一困難點：區分機械能守恒、能量守恒、動能定理這三者，這一迷思概念有47.62%的師范生意識到，故未列入上表.

2.4 師范生“學生知識”的發展分析

就大一至大四師范生的“學生知識”進行對比分析，包括上述3大部分：對學生掌握程度估測，對學生迷思概念估測，和對學生具體學習困難點估測，如圖5所示.

圖5 師范生“學生知識”發展情況

通過SPSS進行ANOVA多重比較分析，可得，大一至大四師范生對學生的掌握程度的把握情況的比較：大一至大二呈下降趨勢(顯著性水平為0.001)，大二至大三呈上升趨勢(顯著性水平為0.01)，而大三到大四則無顯著性差異.師范生對學生迷思概念的把握情況的比較與上述相似：大一至大二呈下降趨勢(顯著性水平為0.001)，大二至大三呈上升趨勢(顯著性水平為0.001)，而大三到大四也無顯著性差異.這一現象可作如下解釋，大一學生剛經歷完高考，對高中學習仍然較為熟悉，故得分較高；而隨著時間推移以及大學學習的改變，大二學生對高中的學習已經較為陌生，故有所下降；大三學生能有所提高，或許有賴于《微格教學》或《中學教學法》等相關課程的學習；但大三大四并無明顯提高，可見實習期間，師范生“關于學生的知識”并未提高.此處引起筆者猜測，這一趨勢或許與師范生的高中物理知識有一定的關系，另外實習對師范生“關于學生的知識”似乎并無太大幫助.而大一至大四師范生對學生的具體學習困難點的預測的得分并無顯著性差異.此處引起筆者猜測，或許“關于學生學習困難點的知識”更多依賴于師范生的經驗.