PCK理念下初中物理課堂學(xué)習(xí)進(jìn)階構(gòu)建
——以“長(zhǎng)度的測(cè)量”教學(xué)為例

江蘇省江陰市禮延實(shí)驗(yàn)學(xué)校(214440) 徐美蓉

PCK是學(xué)科教學(xué)知識(shí)(Pedagogical Content Knowledge)的簡(jiǎn)稱。舒爾曼關(guān)于PCK概念的核心要素包括“關(guān)于學(xué)科內(nèi)容知識(shí)的呈示”和“對(duì)學(xué)生前概念、概念以及具體學(xué)習(xí)困難的理解”兩個(gè)方面。根據(jù)PCK理論，教師在學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的困難點(diǎn)，將自己所要教學(xué)的內(nèi)容以學(xué)生易于理解的方式加工，構(gòu)建學(xué)習(xí)進(jìn)階。

本文以蘇科版初中物理教材八年級(jí)下冊(cè)第5章第1節(jié)“長(zhǎng)度的測(cè)量”為例，嘗試PCK理念下學(xué)習(xí)進(jìn)階的構(gòu)建。

1 分析教材和學(xué)情，構(gòu)建學(xué)習(xí)進(jìn)階框架

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時(shí)，頭腦中并非一片空白，他們已經(jīng)有了一定的生活經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生的這些前概念是構(gòu)建學(xué)習(xí)進(jìn)階的起點(diǎn)。

蘇科版八年級(jí)教材的第5章主要內(nèi)容是從物理角度描述物體的運(yùn)動(dòng)，探究直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。要學(xué)習(xí)物體的運(yùn)動(dòng)，首先要學(xué)會(huì)測(cè)量長(zhǎng)度和時(shí)間?！段锢斫處熃虒W(xué)用書》對(duì)本課的課時(shí)建議為2課時(shí)?？紤]到課堂容量等各方面的因素，本課第1課時(shí)的內(nèi)容為“長(zhǎng)度的測(cè)量”，其核心概念為長(zhǎng)度的單位及測(cè)量，力圖通過(guò)本課學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握測(cè)量長(zhǎng)度的基本技能，為正確進(jìn)行其他物理量的測(cè)量提供可供遷移的基礎(chǔ)。

學(xué)生在小學(xué)階段已經(jīng)進(jìn)行過(guò)基本的長(zhǎng)度單位及單位換算的學(xué)習(xí)，但對(duì)長(zhǎng)度單位還缺乏準(zhǔn)確系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。在平時(shí)的生活中學(xué)生也會(huì)使用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度，但僅僅是基于經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于如何規(guī)范使用刻度尺還缺少認(rèn)知?；诖耍O(shè)定本課的學(xué)習(xí)目標(biāo)為：①讓學(xué)生知道國(guó)際單位制中長(zhǎng)度的單位，會(huì)進(jìn)行長(zhǎng)度單位的換算，并能根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)估測(cè)物體的長(zhǎng)度；②能正確使用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度，正確記錄測(cè)量結(jié)果；③知道測(cè)量有誤差。

2 PCK理念下學(xué)習(xí)進(jìn)階構(gòu)建的案例分析

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，體會(huì)測(cè)量長(zhǎng)度和時(shí)間的重要性

根據(jù)PCK理論，教學(xué)不可能脫離情境而產(chǎn)生。通過(guò)創(chuàng)設(shè)與學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的情境，引出課題，同時(shí)讓學(xué)生體會(huì)到物理就在我們身邊。

片段1：

PPT展示各種運(yùn)動(dòng)的圖片，最后定格在跳遠(yuǎn)和跑步的圖片上。

提問(wèn)：看跳遠(yuǎn)和跑步的圖片，我們?cè)趺粗缹W(xué)生跳遠(yuǎn)和跑步的成績(jī)？

評(píng)價(jià)反思：通過(guò)圖片讓學(xué)生回顧他們熟悉的運(yùn)動(dòng)情景。根據(jù)運(yùn)動(dòng)會(huì)的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生明白想要知道跳遠(yuǎn)的成績(jī)，需要測(cè)量長(zhǎng)度；想要知道跑步的成績(jī)，需要測(cè)量時(shí)間，從而引出課題“長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量”，同時(shí)讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)會(huì)測(cè)量長(zhǎng)度和時(shí)間的必要性。

2.2 在活動(dòng)中體驗(yàn)，感受制定公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的必要性

學(xué)生往往對(duì)自己親身經(jīng)歷過(guò)的事情印象深刻。在活動(dòng)體驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生用自己的心智去感受和體會(huì)事實(shí)，有利于提高課堂學(xué)習(xí)的有效性。

片段2：

比比眼力：目測(cè)課桌的長(zhǎng)、寬、高，并比較它們的長(zhǎng)度。

比比技巧：不用尺，你如何證實(shí)自己目測(cè)的結(jié)果？他們的方法有什么共同點(diǎn)？

提問(wèn)：能不能根據(jù)這幾位同學(xué)的做法比較課桌的高度。

展示不同國(guó)家長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)講授：很久以前，各個(gè)國(guó)家都有他們各自的標(biāo)準(zhǔn)，交流起來(lái)很不方便。為了便于交流，應(yīng)該怎么辦？

講授：測(cè)量就是將待測(cè)量與一個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，這個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)量叫做單位。1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上通過(guò)的一套單位制叫國(guó)際單位制。

評(píng)價(jià)反思：學(xué)生目測(cè)課桌長(zhǎng)、寬、高的長(zhǎng)度，目測(cè)的結(jié)果多樣化。學(xué)生感受到“光憑感官判斷并非總是可靠”，引出測(cè)量的必要性。在此基礎(chǔ)上設(shè)置進(jìn)階問(wèn)題“不用尺，怎樣動(dòng)手操作證實(shí)自己目測(cè)的結(jié)果，并交流自己的做法”。通過(guò)實(shí)踐，學(xué)生感受到測(cè)量就是把待測(cè)的量和標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的過(guò)程，但是又帶來(lái)新的問(wèn)題——每個(gè)人選擇的標(biāo)準(zhǔn)不一樣，學(xué)生感受到必須要制定一個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。這時(shí)介紹物理學(xué)史：以前不同的國(guó)家長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)不同，不方便交流，引起學(xué)生情感上的共鳴，讓學(xué)生感受到制定公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的必要性，從而引出國(guó)際單位制。

2.3 關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)起點(diǎn)，系統(tǒng)認(rèn)識(shí)長(zhǎng)度的單位及換算

奧蘇伯爾曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“影響學(xué)習(xí)最重要的因素是學(xué)生已經(jīng)知道了什么，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的原有知識(shí)進(jìn)行教學(xué)。” 教學(xué)的起點(diǎn)建立在學(xué)生學(xué)習(xí)起點(diǎn)的基礎(chǔ)之上。教師要分析哪些是學(xué)生已知的或者熟悉的，對(duì)于這部分內(nèi)容可以粗講、略講甚至不講。教師要把重點(diǎn)放在學(xué)生不熟悉的或難以理解的地方。

基于小學(xué)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于常見(jiàn)的長(zhǎng)度單位，如千米、米、分米、厘米、毫米等，學(xué)生已經(jīng)有了一定認(rèn)識(shí)，并了解它們之間的換算關(guān)系。微米和納米這兩個(gè)單位，學(xué)生可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)，但具體1微米、1納米有多長(zhǎng)，學(xué)生缺乏具體的認(rèn)識(shí)。如何進(jìn)行長(zhǎng)度單位之間的換算，學(xué)生還不清楚。

片段3：

講授：長(zhǎng)度的國(guó)際單位是米，用符號(hào)m表示。

提問(wèn)：你還知道哪些長(zhǎng)度的單位？按由大到小的順序說(shuō)。

讓學(xué)生說(shuō)出m、dm、cm、mm之間的換算關(guān)系以及km、m之間的換算關(guān)系。

講授：人體也自帶尺子。比劃人體身上約1 m的地方，讓學(xué)生在尺上比較拳頭的寬度、手指的寬度。觀察1 mm的長(zhǎng)度。

講授：想象一下，把1 毫米平均分成1 000等份，每一等份為1微米；1毫米等于多少微米？再把1微米平均分成1 000等份，每一等份為1納米；1微米等于多少納米？

學(xué)生閱讀書本，了解自然界中一些物體的長(zhǎng)度。

提問(wèn)：(1)原子直徑是多少？等于多少納米？(教師示范單位換算的過(guò)程)

(2)人頭發(fā)絲的直徑約為多少？等于多少納米？(學(xué)生練習(xí))

(3)現(xiàn)在大氣污染比較嚴(yán)重，PM2.5是一項(xiàng)重要指標(biāo)，PM2.5是指直徑小于或等于2.5微米的顆粒物。2.5微米等于多少米？(學(xué)生練習(xí))

練習(xí)(填上合適的單位)：某同學(xué)的身高1.65____，人正常步行時(shí)，一步長(zhǎng)約0.5____，課桌的高度約80____，一支鉛筆的長(zhǎng)度約15____。

評(píng)價(jià)反思：學(xué)生已經(jīng)知道的，讓學(xué)生自己回顧；學(xué)生不知道的，設(shè)置情境引導(dǎo)學(xué)生感知。介紹人體的尺度，幫助學(xué)生在沒(méi)有刻度尺的情況下估測(cè)物體的長(zhǎng)度；閱讀書本，了解自然界中一些物體的長(zhǎng)度，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力和信息提取能力；教師示范單位換算的過(guò)程，再通過(guò)練習(xí)讓學(xué)生鞏固。整個(gè)片段，由已知到未知，搭建臺(tái)階，步步深入，深化學(xué)生對(duì)長(zhǎng)度單位的認(rèn)識(shí)。

2.4 立足學(xué)生前概念細(xì)化任務(wù)，學(xué)會(huì)正確使用刻度尺

學(xué)生在生活中已有用刻度尺測(cè)物體長(zhǎng)度的經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)有些是正確的，有些還需進(jìn)一步規(guī)范。在第2章的學(xué)習(xí)中，學(xué)生練習(xí)了使用溫度計(jì)?？潭瘸吆蜏囟扔?jì)都是測(cè)量工具，雖有一定的差別，但也有共性，可以把溫度計(jì)的使用技能遷移到刻度尺上。

教師要培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)閱讀說(shuō)明書掌握儀器使用的技能。這一項(xiàng)技能對(duì)學(xué)生以后的生活、工作都有一定的幫助。所以先從學(xué)生經(jīng)常使用的刻度尺開(kāi)始，幫助學(xué)生樹(shù)立通過(guò)閱讀說(shuō)明書掌握儀器使用技能的意識(shí)。

片段4：

活動(dòng)：練習(xí)使用刻度尺。

教師拿出一個(gè)長(zhǎng)木塊，提問(wèn)：這個(gè)物體的長(zhǎng)度大約是多少？

師：想要知道物體的長(zhǎng)度，要用到什么工具？

任務(wù)一：明確刻度尺使用的規(guī)范。

看一看：取出你的刻度尺，仔細(xì)觀察，可以得到哪些信息？

閱讀P104“信息快遞”欄目，了解如何正確使用刻度尺。

任務(wù)二：測(cè)物理課本的寬度。

提出任務(wù)：嘗試選擇合適的刻度尺測(cè)量物理課本的寬度。

學(xué)生展示用透明塑料尺測(cè)物理課本寬度的做法，教師評(píng)價(jià)；學(xué)生展示用有厚度的米尺測(cè)量物理課本寬度的做法。

教師提出問(wèn)題：兩把尺有什么區(qū)別？刻度線分別在尺的哪一面？怎樣放才是有刻度的一邊緊靠被測(cè)物體？(學(xué)生思考并展示)

教師給出一把沒(méi)有刻度的尺和木板，如圖1(a)所示，提問(wèn)：能否用這把尺子測(cè)量木板的長(zhǎng)度？

給尺貼上分度值為10 cm的刻度，如圖1(b)所示，提問(wèn)：這把尺的分度值是多少？木板長(zhǎng)度多少？

學(xué)生發(fā)現(xiàn)木板的長(zhǎng)度比40 cm長(zhǎng)，比50 cm短，教師引導(dǎo)學(xué)生估讀。

教師講授：40 cm是能準(zhǔn)確讀出來(lái)的，叫做準(zhǔn)確值，還有一位是我們估計(jì)出來(lái)的，叫估讀值。為了更準(zhǔn)確地知道物體的長(zhǎng)度，我們可以把每一格再分成十等份。

給尺貼上分度值為1 cm的刻度，如圖1(c)所示，提問(wèn)：這把刻度尺的分度值是多少？木板長(zhǎng)度多少？

圖1 測(cè)物理課本寬度的圖示

教師總結(jié)：讀數(shù)時(shí)，要估讀到分度值的下一位。

練習(xí)幾組刻度尺的讀數(shù)。

提問(wèn)：剛才我們測(cè)物理課本寬度所用刻度尺的分度值是多少？剛才的讀數(shù)是否正確？

提出任務(wù)：重新測(cè)量物理課本的寬度，可以多測(cè)幾次。

議一議：在測(cè)量過(guò)程中，每次的測(cè)量結(jié)果一樣嗎？為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？

教師總結(jié)：測(cè)量時(shí)要進(jìn)行估讀，估讀值有時(shí)偏大，有時(shí)偏小。物理課本真實(shí)的寬度只有一個(gè)，測(cè)量值和真實(shí)值之間的差異叫誤差。

提問(wèn)：怎樣可以減小誤差？(教師總結(jié))

提出任務(wù)：求一下物理課本寬度的平均值。

任務(wù)三：測(cè)量物理課本內(nèi)頁(yè)一張紙的厚度。

提出任務(wù)：用刻度尺直接測(cè)量物理課本內(nèi)頁(yè)一張紙的厚度。

提問(wèn)：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到什么問(wèn)題？怎么測(cè)量物理課本內(nèi)頁(yè)一張紙的厚度？

學(xué)生交流討論，逐步完善實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)記錄表格后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，處理數(shù)據(jù)。

教師總結(jié)：這種方法叫做“測(cè)多算少法”。

評(píng)價(jià)反思：通過(guò)本片段的學(xué)習(xí)，學(xué)生能正確使用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度，正確記錄測(cè)量結(jié)果，知道測(cè)量有誤差。通過(guò)觀察刻度尺，了解刻度尺的量程、分度值，學(xué)會(huì)在測(cè)量時(shí)選擇合適的刻度尺；通過(guò)閱讀、動(dòng)手操作和比較，獲取有用信息，逐步學(xué)會(huì)如何正確使用刻度尺。創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情景，讓學(xué)生體會(huì)到“讀數(shù)時(shí)，要估讀到分度值的下一位”，結(jié)合練習(xí)，化解難點(diǎn)。

當(dāng)學(xué)生直接測(cè)量物理課本內(nèi)頁(yè)一張紙的厚度時(shí)，體驗(yàn)到紙的厚度比刻度尺的分度值還要小，誤差較大。讓學(xué)生思考、交流并解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和交流合作的能力。通過(guò)3個(gè)任務(wù)分解活動(dòng)，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，突破教學(xué)難點(diǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

知識(shí)是靜態(tài)的，認(rèn)識(shí)是動(dòng)態(tài)的，實(shí)驗(yàn)是認(rèn)識(shí)的源泉，也是思維發(fā)展的基礎(chǔ)。案例從學(xué)生熟悉的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景出發(fā)，讓學(xué)生體會(huì)到測(cè)量長(zhǎng)度和時(shí)間的重要性；通過(guò)比較課桌長(zhǎng)寬高的活動(dòng)，讓學(xué)生感受到制定公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的必要性，引出國(guó)際單位制；再以學(xué)生原有的經(jīng)驗(yàn)為起點(diǎn)，通過(guò)閱讀、提問(wèn)，講授長(zhǎng)度的單位及換算關(guān)系；通過(guò)閱讀和“練習(xí)使用刻度尺”實(shí)際的操作引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，在已知和未知之間搭建橋梁，讓學(xué)生學(xué)會(huì)正確使用刻度尺，并通過(guò)任務(wù)的進(jìn)階讓學(xué)生體會(huì)到測(cè)量有誤差。

PCK理念下的初中物理課堂學(xué)習(xí)進(jìn)階構(gòu)建，通過(guò)問(wèn)題鋪設(shè)臺(tái)階，利用活動(dòng)層層遞進(jìn)，學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦積極實(shí)踐投入課堂，在體驗(yàn)中逐步掌握學(xué)習(xí)的方法，形成物理觀念，發(fā)展核心素養(yǎng)。