物理師范生投入學習的創新教學研究與實驗

鄭淵方

[摘 要] 本研究以物理師范生力學專業課教學為例，研究專業課教學與基礎教育研究成果相結合的一些教學策略對師范生專業學習的影響。研究結果表明，這些教學策略有助于師范生投入學習，從而加深了他們對物理力學知識和中學生學習力學知識的認知情況的理解，但對提高師范生力學課程的考試成績未產生明顯的效果，這還需要進一步的實踐研究。

[關鍵詞] 物理教育研究;師范生;學科專業知識;學生知識;投入學習

[中圖分類號] G642?? ?[文獻標志碼] A [文章編號] 1008-2549（2019） 10-0072-04

學科專業知識是教師知識的根基，師范院校都很重視師范生專業課程的設置，在教學中也在不斷探索提高師范生的專業知識水平的方法和策略。調查表明，師范生學科知識掌握和應用情況并不樂觀。例如，趙冬臣，馬云鵬對教師專業知識的調查發現，數學、語文、英語師范生學科知識的得分率分別是24.5%、57.0%、54.8%[1]。在物理學科方面，我們自編一份力學知識的測試卷，在某省三所高等師范院校中選取2014級（畢業班）物理師范生194名進行測試，結果發現，即將畢業的物理師范生力學知識平均得分率只有53.29%。大學專業課程深入系統，可是為什么師范生的專業知識表現不夠理想呢？趙冬臣等人的分析有一定道理：“數學專業的師范生的學科知識欠佳的原因并非所學的數學專業課不夠系統深入，主要癥結是這些課程的內容與中學數學之間缺乏關聯” [2]。按照奧蘇貝爾有意義學習理論，學習者必須有積極主動的有意義學習的心向，在原有認知結構中找到有關的觀念，作為新知識的固定點，這樣才能把學習材料中的潛在意義轉化為自己現實的心理意義，形成自己的理解[3]。大學專業課程的學習是在中學相關學科知識基礎上的深入和擴展，大學專業課程的教學應采取一些教學策略，加強中學學科知識、學科教學知識與大學專業課程的有效聯系，從而促使師范生反思自己的學習過程，自主地、積極地建構知識，以思維、智力高參與程度地投入學習，達到對新知識和學科結構的意義建構。我們把這類的學習策略稱為投入學習策略（strategies for actively engaged in learning）。投入學習的教學策略就是使學生主動投入到學習活動中的教學策略，其特點是學生不只是被動傾聽，而是投入到閱讀、討論、寫作等活動中，學習動機大大增強，能夠得到及時的反饋，學習過程中涉及的是分析、綜合、評價等高層次的思維過程[4]。本研究認為將基礎教育的研究與師范生大學專業課程學習相結合，可以促進學生投入學習，最終有助于學生深化理解學科專業知識（CK），提高課程考試成績，同時促進師范生了解學生知識（knowledge of learners）。

一 研究假設和目的

首先提出研究假設：將物理教育研究成果與大學專業課程相結合的教學策略，可促使師范生投入學習，從而達到對物理知識和學生知識的深入理解，同時提高課程考試成績。本研究的目的是，在師范生力學課程教學過程中結合力學觀念的有關研究、中學力學疑難問題的研究等，讓學生在測試、閱讀、及時自我反饋中投入學習，加深對力學知識和學生力學知識的理解，提高力學課程考試成績。

二 研究方法

1 被試

隨機抽取某師范大學2017級（實驗時為大學一年級）3個班共115名物理學師范生為實驗被試，其中男生41人，女生74人。

2 實驗設計

本研究采用單組“準實驗設計”。實驗的自變量是大學力學課程的教學策略，因變量是師范生力學知識的理解情況、力學課程考試成績以及對學生力學觀念的了解情況。

3 實驗材料

實驗材料為FCI測試卷、物理教育研究中FCI研究的文獻、自編力學觀念測試卷及答案。

（1）FCI測試卷

FCI測試卷是領域內熟知的由美國的Hestenes團隊聯合編制的力學概念調查問卷，主要調查學生對力學基本概念的掌握情況和力學前概念。

（2）物理教育研究中FCI研究的文獻

通過對眾多FCI研究的文獻反復對比，選出適合師范生閱讀的文獻，再選出其中對學生力學概念的調查結果及對結果的詳細分析的部分讓師范生閱讀。

（3）自編力學觀念測試卷及答案

自編力學觀念測試卷是在查閱中學物理疑難問題研究文獻基礎上編制的，測試題目是中學物理學習中的疑難問題，且屬于大學力學課程中深入學習的內容。

4 實驗過程

教學策略1實施過程：

在被試力學課程學習期間，發放FCI測試卷，告知學生這些問題有助于理解力學知識，要求學生認真作答。在學生答題之后，讓學生閱讀FCI研究文獻了解中學生是如何理解這些觀念的，以及形成的這些觀念的原因，并對照文獻對自己的力學觀念進行自我反饋和自我評價。

教學策略2實施過程：

在力學課程教學結束后的考試前一周發放自編的“力學觀念測試卷”，要求學生不查資料且獨立完成，學生答完并回收答題卷后，以詳細答案給學生及時反饋，要求他們結合自己的答題情況反思自己力學觀念，核對答案時若有疑問要與老師或同學交流。

FCI力學觀念測試卷和自編的力學觀念測試卷對學生測試的目的是讓學生自主發現自己存在的問題，并進行自我反饋，自主學習，因此，試卷各題目不評分，都由學生對照答案進行自我評價和學習。

實驗數據的收集：

實驗結束后，采用訪談法收集因變量的信息資料。于2018年2月2日、3日，從115名2017級物理師范生中隨機抽取40名學生（其中男生9人，女生31人）進行訪談。訪談采用半結構化訪談 （semi-structured interviewing） 方式， 訪談提綱包括了解這些策略在師范生中的落實情況和了解學習材料對被試的影響兩個方面。前者內容包括：力學概念測試卷做過嗎？題目分析及學生解答情況的分析看過嗎？力學觀念測試題做得怎么樣？答案看過嗎？你以前有接觸過類似的題目或看過類似的研究嗎？后者內容包括：你覺得這些題目對你有哪些影響？對你力學概念或規律的理解有幫助嗎？對你力學課程考試有幫助嗎？對你了解中學生學習物理概念和規律的認知情況有幫助嗎？同時也請學生談談對這些教學策略的認知、看法、態度，以便我們后期研究中進一步改善教學。

FCI測試、閱讀FCI測試結果及分析目的是幫助師范生更進一步理解力學基本概念，了解中學生對力學知識的理解情況。但FCI與大學力學課程學習、力學問題的解決相差很遠。為了讓師范生能更積極地學習專業課程，提高專業知識的學習效果，我們借鑒該領域研究者提出的將中學物理知識與大學物理知識聯系起來的觀點，查找中學力學教學中的一些疑難問題，以及這些疑難問題的解決，這些研究都是對中學問題與大學知識相結合的具體的研究。根據基礎教育的這些研究成果，自編“力學觀念測試卷”和該試卷的詳細解答。這些材料的自主閱讀、解答、反饋即為我們力學課程教學中施加的教學策略2中的學習材料。

我們所實施的教學策略中所選用的學習材料有的與已有研究中提出的一樣，有的根據我們的實際情況做了調整。例如FCI測試與華盛頓大學物理教育研究組曾經實施的一項在職教師培訓 [7]時用到的是一樣的;不同之處是課后閱讀、討論的物理教育研究文獻內容不太一樣，他們選的文獻是本國的已有研究，而我們選擇我國的已有研究。這些文獻材料雖然內容有所不同，但目的是相同的，都是讓在職教師、師范生進一步理解學科概念，并了解中學生的學習困難（學生知識）。還有的教師教育研究中，學習材料都是由受培訓的教師自己開發，這樣讓培訓教師獲得了更多的專業發展。例如，Coenders， F.， Terlouw， C.等人的研究描述了三位經驗豐富的教師在化學教育開發創新學習材料和課堂設置，實現了五個教學內容知識領域的專業化[8]。而我們只關注到三個領域。總之，我們所實施的教學策略與現有的研究基本是一致的，但還處于初步的探索階段，還不夠系統、全面，與國外的研究還存在一定差距。

2 教學策略的應用對師范生理解學科知識和學生知識的影響

師范生的專業特點要求他們對學科基本概念要有更深入、準確的理解，以利于師范生學科專業知識（CK）向學科教學知識（PCK）的轉化，因此，很有必要讓師范生了解自己對學科基本概念的理解情況，以及中學生對這些概念的理解情況。本研究中，FCI的測試、自編的力學觀念測試，及閱讀基于FCI測試的研究文獻正是此目的。FCI測試卷中題目不是一般的物理習題，其題目特點是應用真實的問題情境考查學生的物理觀念，它能挖掘學生的一些錯誤概念（misconception）或相異構想（alternative conception）。本研究中的師范生先獨立完成FCI測試卷，再通過閱讀基于FCI測試的高中學生力學觀念的調查研究文獻自主反思自己力學基本概念的理解情況，并理解中學生力學知識存在的問題及原因，可謂一舉兩得。另外，力學觀念的測試針對力學中的一些疑難問題，詳細答案給予學生及時的自我反饋，有利于提升師范生力學觀念的理解和應用。這些學習材料針對性較強，取得了較好的實驗效果。參與實驗的大部分師范生認為這些學習材料對于他們力學概念的理解有幫助;一半以上師范生認為學習材料對于他們了解中學生力學概念和規律的認知情況很有幫助。

3 教學策略的應用對師范生專業課程考試的影響

從學生的反饋來看，只有個別學生認為對于他們課程考試有一定幫助，大部分學生認為課程考試與我們所提供的學習材料兩者在內容上有很大不同。導致這種結果的原因，分析起來有兩方面，一是學習材料主要針對的是概念的理解，所解決的問題雖然有助于與大學力學課程內容銜接，但畢竟屬于中學物理范圍內的問題，與大學專業課程考試試題相差很大。其次可能是我們編制的力學測試題未能充分體現大學知識和方法的應用。因此，雖然本次實驗對師范生專業課程考試未取得理想的效果，但并不能說明我們提出的假設不成立，即不能說明聯系中學學科知識、學科教學知識（PCK）等對師范生專業知識學習無任何正面影響。這個問題還需要進一步研究，例如，如果由實施課程的教師選擇與大學考試更緊密聯系的一些中學物理問題，或學生參與選擇與中學學科問題有關的學習材料，結果會如何？如果在提供學習材料的同時改革教學方法、評價方法是否能取得更理想的效果？這些問題如果能得到專業課教師的關注、重視，或者師范院校專業課教師能與中學教師、教學論專業教師合作進行這樣的教學改革，將對提高師范生的專業知識的掌握程度、提升專業課教師的專業化水平都具有重要意義。

總之，本研究結果表明，在高等師范院校的物理力學課程學習過程與中學力學的問題、中學力學教學問題的研究相聯系的教學策略有助于師范生投入學習，從而有助于師范生加深對物理力學觀念的理解，有助于師范生了解中學生學習物理概念和規律的認知情況。但遺憾的是，本研究還未對師范生大學力學課程考試成績提高產生明顯的作用，這還有待于進一步的實踐研究，特別需要大學專業課教師在了解相關教育研究的基礎上進行的實踐研究。

參考文獻：

[1][2]趙冬臣，馬云鵬.從教師專業知識狀況看教師教育課程改革[J].課程· 教材·教法，2011，31（10）：18-23.

[3]陳琦，劉儒德.教育心理學（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2011（6）：139.

[4]Sutherland， T. E. & Bonwell， C. C. Using active learning in college? classes： A range of options for faculty， New Directions for Teaching and Learning[M]. San Francisco， CA： Josey Bass，1996（3）.

[5]California Science Teachers Association.Preservice Teachers are STARs[EB/OL].http：//www.classroomscience.org/preservice-teachers-are-stars.

[6]刁心峰，劉高福，劉紅玲.將大學理論知識轉化為中學課堂教學能力———以物理專業師范生為例[J].吉林省教育學院學報，2014：30（7）：4-6.

[7]Genaro Zavala & Hugo Alarcon，Julio Benegas.Innovative Training of In-service Teachers for Active Learning： A Short Teacher Development Course Based on Physics Education Research[J].Journal of Science Teacher Education.2007，18：559-572.

[8]Coenders，F.， Terlouw，C.， Dijkstra.The Effects of the Design and Development of a Chemistry Curriculum Reform on TeachersProfessional Growth：A Case Study[J].Journal of Science Teacher Education.August，2010， 21（5）：535-557.

（責任編輯：張宏玉）