呂照亮

摘要： 教育改革不斷走向深化，課堂教學(xué)研究的關(guān)注點(diǎn)也發(fā)生了顯著變化。傳統(tǒng)教學(xué)更多關(guān)注的是教師自身專業(yè)素質(zhì)的發(fā)展，目前的教育改革要求教師在教學(xué)手段上改變，重視學(xué)生知識(shí)的接受能力，重視學(xué)生的問題反饋，PCK 的提出給一線教師指明了今后發(fā)展的方向。本文以“磁感應(yīng)強(qiáng)度”概念教學(xué)為例，闡述了教師如何構(gòu)建自己的PCK，同時(shí)提出了PCK的五要素及研究PCK的意義。

關(guān)鍵詞： 高中物理教學(xué)PCK構(gòu)建磁感應(yīng)強(qiáng)度

傳統(tǒng)教學(xué)的特點(diǎn)是：學(xué)科知識(shí)+教育知識(shí)+文化知識(shí)，這樣的教學(xué)缺乏教師與學(xué)生的有效溝通，缺失相關(guān)的知識(shí)（包括學(xué)生知識(shí)、情景知識(shí)、學(xué)生今后學(xué)習(xí)和發(fā)展最有價(jià)值的知識(shí)等）。從新制定的《中學(xué)教師專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》看，傳統(tǒng)教學(xué)已經(jīng)不再適應(yīng)當(dāng)前的教育。該表中，專業(yè)知識(shí)模塊一欄對學(xué)科教學(xué)知識(shí)有明確要求：“29.掌握所教學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)。30.掌握所教學(xué)科課程資源開發(fā)的主要方法與策略。31.了解中學(xué)生在學(xué)習(xí)具體學(xué)科內(nèi)容時(shí)的認(rèn)知特點(diǎn)。32.掌握針對具體學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)的方法與策略?！彼援?dāng)前要求教師的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)是：學(xué)科知識(shí)+教育知識(shí)+學(xué)科教學(xué)知識(shí)+文化知識(shí)，其中學(xué)科教學(xué)知識(shí)（PCK）是教師知識(shí)中最有意義的知識(shí)，也是使教學(xué)最有效的知識(shí)。通俗的說，就是教師除了必須擁有所教學(xué)科的具體知識(shí)：事實(shí)、概念、規(guī)律、原理等之外，還應(yīng)該具有將自己擁有的學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化成易于學(xué)生理解的，可以接受的表征形式的知識(shí)。本文以“磁感應(yīng)強(qiáng)度”概念教學(xué)為例，闡述教師在教學(xué)中PCK的構(gòu)建。

一、PCK的構(gòu)成要素（包含五種知識(shí)成分）

1.物理學(xué)科的知識(shí)

物理學(xué)科的知識(shí)是指學(xué)科中最核心、最基本的知識(shí)；學(xué)科的思想、方法、精神和態(tài)度；是對學(xué)生今后學(xué)習(xí)和發(fā)展最有價(jià)值的知識(shí)。教師要對教學(xué)的內(nèi)容有清晰的認(rèn)識(shí)，并挖掘其中的教育價(jià)值，包括它的應(yīng)用價(jià)值、思維價(jià)值，以及有助于情感態(tài)度與價(jià)值觀發(fā)展的價(jià)值?！按鸥袘?yīng)強(qiáng)度”的核心內(nèi)容及其教育價(jià)值是什么?磁感應(yīng)強(qiáng)度是電磁學(xué)的核心概念之一，它對于“磁場”的描述及其后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)比如磁通量的理解，楞次定律都有著關(guān)鍵性的作用。磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的學(xué)習(xí)過程，也是一個(gè)典型的物理知識(shí)的建構(gòu)過程，其中蘊(yùn)含著豐富的物理思想和方法。讓學(xué)生經(jīng)歷這樣的過程，將有助于提高他們的物理素養(yǎng)，這正是學(xué)習(xí)它的價(jià)值所在。

2.物理課程的知識(shí)

物理課程的知識(shí)是指知道某一知識(shí)在整個(gè)學(xué)科體系中的地位和作用，包括上位知識(shí)與下位知識(shí)的聯(lián)系；新舊知識(shí)間的聯(lián)系；所學(xué)知識(shí)與生活、經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系。以“磁感應(yīng)強(qiáng)度”教學(xué)為例，磁感應(yīng)強(qiáng)度概念是磁場這一章的“核心”，也是電磁學(xué)的核心概念之一。理清磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的上位知識(shí)與下位知識(shí)之間的聯(lián)系，可以提高教學(xué)的效率?！按鸥袘?yīng)強(qiáng)度”概念教學(xué)的上位知識(shí)是對磁現(xiàn)象的觀察引出的思考，從而引出如何描述磁場的強(qiáng)弱和方向的問題，提出引入磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)物理量的必要性。在有了磁感應(yīng)強(qiáng)度概念后，使安培力，洛倫茲力的精確、深入研究成為可能，同時(shí)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的研究中也起到了關(guān)鍵作用；這都是磁感應(yīng)強(qiáng)度涉及的下位知識(shí)。把上下位知識(shí)穿插在教學(xué)中，使磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)概念的地位更加突出，也使學(xué)生容易領(lǐng)會(huì)知識(shí)、記憶和遷移。增加新舊知識(shí)間的聯(lián)系，用來提高教學(xué)效率，舊知識(shí)可以為學(xué)生提供認(rèn)知根源和組織框架，新知識(shí)與學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來，也可以作為認(rèn)知的根源。

3.學(xué)生理解的知識(shí)

學(xué)生理解的知識(shí)要求教師教學(xué)前了解不同學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)、認(rèn)識(shí)方式及差異。知道哪些知識(shí)學(xué)生容易理解，哪些問題容易混淆；學(xué)生常見的錯(cuò)誤是什么，如何辨析和糾正。在“磁感應(yīng)強(qiáng)度”的教學(xué)中，學(xué)生的困難主要集中在兩個(gè)方面：一是概念的抽象性，學(xué)生對“場”這種物質(zhì)形態(tài)，覺得看不見、摸不著，缺乏相應(yīng)的直接經(jīng)驗(yàn)與感受；二是知識(shí)的綜合性，磁場對電流的作用遠(yuǎn)比電場對電荷的作用復(fù)雜，與磁感應(yīng)強(qiáng)度概念相關(guān)聯(lián)的知識(shí)也更多。這些都對學(xué)習(xí)者的抽象思維能力和邏輯推理能力提出了更高的要求。物理的學(xué)習(xí)受限于學(xué)生理解的發(fā)展性，處于特定年齡段的學(xué)生對某一概念只能理解到某一程度。教師在選擇教學(xué)任務(wù)時(shí)要注意適合特定學(xué)生的理解水平，學(xué)生覺得容易的內(nèi)容，可以少講甚至不講以提高教學(xué)效率；學(xué)生很難理解的內(nèi)容，經(jīng)常出錯(cuò)的內(nèi)容，需要仔細(xì)設(shè)計(jì)教學(xué)流程，幫助他們渡過難關(guān)。在“磁感應(yīng)強(qiáng)度”的教學(xué)中，在教學(xué)手段上，更注重信息技術(shù)與物理課堂教學(xué)的整合；在教學(xué)模式上，由過去的講授式向探究式轉(zhuǎn)型；在教材教法上的安排是運(yùn)用類比的方法，同時(shí)把物理思想方法貫穿其中，適時(shí)地向?qū)W生滲透研究物理學(xué)的一些重要思想方法，如探究多因素之間的關(guān)系時(shí)采用控制變量法，定義“磁感應(yīng)強(qiáng)度”時(shí)采用比值定義法，研究規(guī)律在非勻強(qiáng)磁場中是否適用時(shí)，采用以“勻代變”等思想。

4.教學(xué)策略的知識(shí)

教學(xué)策略的知識(shí)是指為了達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求，根據(jù)學(xué)生的心理發(fā)展水平，而采取合適表征內(nèi)容的教學(xué)手段和策略的知識(shí)。在“磁感應(yīng)強(qiáng)度”教學(xué)中，教師可以采取多元整合的教學(xué)手段，探究學(xué)習(xí)的教學(xué)方式，類比遷移的教學(xué)思路，有效地幫助學(xué)生理解磁感應(yīng)強(qiáng)度概念。多元整合的教學(xué)手段是指用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，并融入以傳感器和計(jì)算機(jī)為輔助的實(shí)驗(yàn)器材，將信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合的新型實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，從而使定量探究影響通電?dǎo)線受力因素的實(shí)驗(yàn)成為可能。教學(xué)設(shè)計(jì)的程序如下。

［提出猜想］通電導(dǎo)線在磁場中的受力大小與哪些因素有關(guān)？

［實(shí)驗(yàn)定性驗(yàn)證］猜想是否正確？

［實(shí)驗(yàn)整合定量研究］在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上整合計(jì)算機(jī)和傳感器研究受力與各因素的關(guān)系。

［總結(jié)規(guī)律］F=KIL即通電導(dǎo)線的受力與導(dǎo)線中電流大小和在磁場中的導(dǎo)線長度的乘積成正比。

在教學(xué)中如果僅僅和電場強(qiáng)度概念類比一下，得到結(jié)論K=B=F/IL，就只是對“比值定義法”的套用，達(dá)不到探究學(xué)習(xí)的目的。因此要把教學(xué)的模式從過去的講授式向探究式轉(zhuǎn)型，這也突出了學(xué)生的主體地位，使他們在學(xué)習(xí)上獲得主動(dòng)權(quán)。探究如下。

［物理量的意義探究］

問題1：在F、IL、K三者中，你認(rèn)為哪個(gè)物理量可用來描述磁場的性質(zhì)？為什么？在學(xué)生思考的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出：在同一（勻強(qiáng)）磁場中K=F/IL是個(gè)定值。——比值反映了規(guī)律性。

問題2：在不同的（勻強(qiáng)）磁場中，F(xiàn)/IL仍是個(gè)定值嗎？

分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見：在不同（勻強(qiáng)）磁場中，F(xiàn)/IL為另一個(gè)確定的比值，且比值的大小與磁場的強(qiáng)弱相關(guān)?！戎捣从沉丝陀^性。

問題3：在一般的（非勻強(qiáng)）磁場中，還能用F/IL描述它的性質(zhì)嗎？為什么？

啟發(fā)學(xué)生用“無限分割、以勻代變”的極限思想進(jìn)行推理分析。

完成上述實(shí)驗(yàn)探究，找到了描述磁場的物理量，在此基礎(chǔ)上把磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場強(qiáng)度的得出過程類比展開，讓學(xué)生找到它們之間形式的相似性（大小和方向），更深層次地理解它們之間有相同的本質(zhì)——場。

［類比遷移］電場強(qiáng)度概念和磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的類比。

5.評(píng)價(jià)反饋的知識(shí)

評(píng)價(jià)反饋的知識(shí)指教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評(píng)測，及時(shí)調(diào)整學(xué)生的學(xué)習(xí)，推動(dòng)教學(xué)的持續(xù)進(jìn)行。例如：“磁感應(yīng)強(qiáng)度”概念教學(xué)結(jié)束后，教師要設(shè)計(jì)一定量的題目，從而有效地評(píng)價(jià)學(xué)生對磁感應(yīng)強(qiáng)度是否有了很好的理解：比如：從比值法定義式B=F/IL上的理解；從磁感應(yīng)強(qiáng)度的決定因素上的理解；從磁感線的角度理解；從矢量的疊加上的理解等。評(píng)價(jià)反饋會(huì)顯示出學(xué)生是如何學(xué)習(xí)的，已經(jīng)會(huì)了什么，哪些還不會(huì)、需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)等問題，教師應(yīng)根據(jù)對學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)做出后續(xù)的教學(xué)決策。

二、PCK的教學(xué)結(jié)構(gòu)

物理教學(xué)的學(xué)科知識(shí)具有統(tǒng)帥地位，它會(huì)影響教師“對學(xué)生是如何思考的、教學(xué)內(nèi)容是如何組織的、教學(xué)是如何設(shè)計(jì)的”等考慮。例如：在“磁感應(yīng)強(qiáng)度”的教學(xué)中因?yàn)閷W(xué)生對“場”這種物質(zhì)形態(tài)，看不見、摸不著，所以建立和磁場有關(guān)的概念是抽象性的。教師在教學(xué)中要盡可能地采取多種教學(xué)手段，比如用實(shí)驗(yàn)，而且盡可能借助先進(jìn)技術(shù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)更好地為學(xué)生理解概念搭建平臺(tái)，還要選擇更優(yōu)的教學(xué)方式，有效的教學(xué)思路；這就對教學(xué)內(nèi)容如何組織、教學(xué)如何設(shè)計(jì)提出了更高的要求。在教師熟悉的內(nèi)容領(lǐng)域，放手讓學(xué)生進(jìn)行觀察、類比、歸納，教師是做一個(gè)引導(dǎo)者；在教師不熟悉的內(nèi)容領(lǐng)域，教師的表現(xiàn)要像新手一樣和學(xué)生一起思考，一起解決，一起體驗(yàn)成功的喜悅。PCK各成分之間也有一定的聯(lián)系，例如學(xué)科知識(shí)是轉(zhuǎn)化為教學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)，當(dāng)轉(zhuǎn)化教學(xué)知識(shí)的時(shí)候也是促使加深學(xué)科知識(shí)的理解。在物理教師的PCK結(jié)構(gòu)中，四種要素相互聯(lián)系，起著不同的作用。學(xué)科知識(shí)居于統(tǒng)帥地位，它決定教什么；課程知識(shí)主要確定學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，是確定教學(xué)目標(biāo)的主要依據(jù)之一；學(xué)生的知識(shí)確定學(xué)生學(xué)習(xí)的起點(diǎn)；教學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)教學(xué)的過程和學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。物理教師的PCK結(jié)構(gòu)如圖1所示。

三、PCK研究的意義

在教育改革不斷走向深化的今天，課堂教學(xué)研究的關(guān)注點(diǎn)也發(fā)生了顯著變化。傳統(tǒng)教學(xué)更加關(guān)注的是教師自身專業(yè)素質(zhì)的發(fā)展，忽視了教學(xué)方式的有效性，忽視了學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的接受能力，忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中的問題反饋。可以說，PCK的提出給一線教師指明今后發(fā)展的方向：在教學(xué)之前主動(dòng)思考，了解教學(xué)內(nèi)容，并從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點(diǎn)、學(xué)生的困惑點(diǎn)及解決策略等方面進(jìn)行預(yù)設(shè)；在教學(xué)中帶著任務(wù)，有明確目標(biāo)指向，及時(shí)反思并記下在教學(xué)中出現(xiàn)的問題，及時(shí)做好評(píng)價(jià)反饋。這樣才可能提升自己的PCK，從而成為教學(xué)專家而不是學(xué)科專家，成長高成效的教師，而不是低成效的教師。

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