陸澤璇+林樂鑫

摘 要：2012年公布的《中學(xué)教師專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》將學(xué)科教學(xué)知識(shí)（簡(jiǎn)稱PCK）作為教師專業(yè)知識(shí)的重要領(lǐng)域，教師專業(yè)發(fā)展的核心問題就是發(fā)展其PCK。本文基于前人的研究，結(jié)合筆者的思考，將中學(xué)物理教師的PCK分為物理學(xué)科內(nèi)容知識(shí)、物理教學(xué)目的知識(shí)、學(xué)生理解的知識(shí)、物理內(nèi)容組織的知識(shí)、效果反饋的知識(shí)以及物理教學(xué)策略的知識(shí)幾種成分，并通過多個(gè)優(yōu)秀的教學(xué)案例闡述了物理教師PCK各成分在物理教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：物理教師；學(xué)科教學(xué)知識(shí)（PCK）；案例

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）1-0064-5

學(xué)科教學(xué)知識(shí)（簡(jiǎn)稱PCK）是在美國(guó)教師資格認(rèn)證制度缺失的背景下提出來的。當(dāng)時(shí)，在美國(guó)許多州的教師資格認(rèn)證過程中，往往只測(cè)試教師的學(xué)科知識(shí)和教學(xué)知識(shí)。當(dāng)教師教育課程的重點(diǎn)集中在教師的學(xué)科知識(shí)時(shí)，卻忽視了學(xué)科內(nèi)容是怎樣轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容的。當(dāng)它轉(zhuǎn)移到一般教學(xué)時(shí)，常常以犧牲學(xué)科內(nèi)容為代價(jià)，與相關(guān)學(xué)科具體的內(nèi)容脫節(jié)，舒爾曼（Shulman）把各種教學(xué)研究中忽視學(xué)科問題的研究稱為“缺失范式”并提出了PCK（pedagogical content knowledge）的概念。要使普遍的教育理念落實(shí)到教師的教學(xué)行為中去，就必須在兩者之間建立一座橋梁，這座橋梁就是“學(xué)科教學(xué)知識(shí)”。

1 教師PCK的構(gòu)成

舒爾曼將PCK定義為“教師個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，教師學(xué)科內(nèi)容知識(shí)和教育學(xué)的特殊整合”，認(rèn)為它是教師在面對(duì)特定的學(xué)科課題時(shí)，針對(duì)學(xué)生的不同興趣與能力。將學(xué)科知識(shí)組織、調(diào)整和呈現(xiàn)以進(jìn)行有效教學(xué)的知識(shí)，這是一種教師與學(xué)科專家有所區(qū)別的專門知識(shí)?？瓶藗惖龋–ochran，DeRuiter&King）從教與學(xué)過程的建構(gòu)主義觀點(diǎn)出發(fā)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)發(fā)展的動(dòng)態(tài)本質(zhì)，對(duì)PCK概念進(jìn)行了修改和拓展，提出了學(xué)科教學(xué)認(rèn)識(shí)（pedagogical content knowing）的概念，即教師對(duì)一般教學(xué)法、學(xué)科內(nèi)容、學(xué)生特征和學(xué)習(xí)情境等知識(shí)的綜合理解總是處于連續(xù)的發(fā)展過程中。格魯斯曼（Groossman）等人以舒爾曼的研究為基石，認(rèn)為PCK有4種成分（如表1）。其中，第一種成分對(duì)后三種成分起統(tǒng)攝作用。

2 物理教師PCK的構(gòu)成

結(jié)合Groossman于2005年提出的框架和物理學(xué)科的特點(diǎn)，建構(gòu)了符合中學(xué)物理教師特點(diǎn)的PCK成分，分別是：物理學(xué)科內(nèi)容的知識(shí)、物理教學(xué)目的的知識(shí)、學(xué)生理解的知識(shí)、物理內(nèi)容組織的知識(shí)、效果反饋的知識(shí)以及物理教學(xué)策略的知識(shí)。

2.1 物理學(xué)科內(nèi)容的知識(shí)

物理學(xué)科內(nèi)容的知識(shí)主要是指物理學(xué)科中主要的概念、規(guī)律、思想、方法與性質(zhì)，是物理學(xué)科中最基礎(chǔ)、最核心的知識(shí)。針對(duì)特定的主題，物理教師要能挖掘其中最重要的內(nèi)容，挖掘它在該學(xué)科中的價(jià)值、學(xué)科方法、所經(jīng)歷的思維過程的價(jià)值以及對(duì)培養(yǎng)學(xué)生情感、態(tài)度與價(jià)值觀的價(jià)值，教師擁有的學(xué)科內(nèi)容知識(shí)會(huì)直接對(duì)教師的教學(xué)起引導(dǎo)作用。

【案例】 “大氣壓強(qiáng)”教學(xué)片斷

環(huán)節(jié)1：借助多媒體，分析托里拆利實(shí)驗(yàn)的原理，把測(cè)量大氣壓的問題轉(zhuǎn)換成測(cè)量液柱高度的問題。

環(huán)節(jié)2：提出“大氣壓強(qiáng)能托住的液柱越高，它的壓強(qiáng)就越大”。將不同長(zhǎng)度的玻璃管裝滿水倒置在水中，引導(dǎo)學(xué)生觀察大氣壓強(qiáng)分別托住多高（均滿）的水柱，領(lǐng)悟用水來做實(shí)驗(yàn)不方便，分析液體壓強(qiáng)公式，最后改用水銀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

環(huán)節(jié)3：播放托里拆利實(shí)驗(yàn)的相關(guān)視頻。得出結(jié)論：一個(gè)大氣壓強(qiáng)能托住76 cm的水銀柱，通過壓強(qiáng)公式換算，得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)的大小。

大氣壓強(qiáng)是初中物理的一個(gè)基本概念，這節(jié)課最重要的內(nèi)容主要有兩個(gè)，一個(gè)是通過實(shí)驗(yàn)和生活的例子，感受大氣壓強(qiáng)的存在，并用大氣壓強(qiáng)解釋有關(guān)的現(xiàn)象；另一個(gè)則是測(cè)量大氣壓強(qiáng)大小的方法。

案例中的這位教師在環(huán)節(jié)1中將測(cè)量壓強(qiáng)的問題通過分析轉(zhuǎn)換成測(cè)量液柱高度的問題，化復(fù)雜為簡(jiǎn)單，無形中教授了轉(zhuǎn)換的思想；而環(huán)節(jié)2中重現(xiàn)托里拆利實(shí)驗(yàn)的思路，讓學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)家托里拆利測(cè)定大氣壓強(qiáng)的全過程。這位教師充分挖掘了這節(jié)課的科學(xué)價(jià)值，突破了測(cè)量大氣壓強(qiáng)的難點(diǎn)。

2.2 物理教學(xué)目的的知識(shí)

物理教學(xué)目的的知識(shí)指的是不同年級(jí)上的最有教學(xué)價(jià)值的知識(shí)。學(xué)生為什么要學(xué)習(xí)物理？物理學(xué)科中哪方面知識(shí)是最重要的？具體到一節(jié)課，就是要考查教師確定的教學(xué)目標(biāo)是否與課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)目標(biāo)相匹配，教師的教學(xué)是否完成了教師確定的教學(xué)目標(biāo)。

【案例】 “牛頓第一定律”教學(xué)片斷

環(huán)節(jié)1：師生剖析牛頓第一定律。

多媒體呈現(xiàn)牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。

師：請(qǐng)同學(xué)們思考，從牛頓第一定律的內(nèi)容看，它對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是從哪幾個(gè)方面描述的？

生：第一個(gè)，維持物體運(yùn)動(dòng)的原因不是力；第二個(gè)，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。

師：好！分析得很到位。這就是牛頓第一定律的偉大意義之一，它正確揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。再看牛頓第一定律的后半句話：除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)，這說明力的作用是什么？

生：改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

師：實(shí)際上，牛頓第一定律得出之后才對(duì)力的概念給出了科學(xué)性的定義。從這一角度，說明牛頓第一定律明確了力的含義。牛頓第一定律的前半句話：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，這是物體的一種什么性質(zhì)？

生：慣性。

師：實(shí)際上，在牛頓第一定律建立的同時(shí)也明確了慣性的概念。

環(huán)節(jié)2：演示實(shí)驗(yàn)1（如圖1），將帶有水槽的小車加速前移，水槽A中的水部分落入水槽B中，引導(dǎo)學(xué)生說明液體具有保持原狀的性質(zhì)。演示實(shí)驗(yàn)2（如圖2），一個(gè)鐵桶一端開一個(gè)小孔，另一端用彈性膜封住，點(diǎn)燃蠟燭，敲打彈性膜，原先點(diǎn)燃的蠟燭熄滅，啟發(fā)學(xué)生分析說明力改變了氣體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，停止敲打彈性膜，氣體繼續(xù)向前吹滅蠟燭，說明氣體具有慣性。endprint

課標(biāo)中這節(jié)課對(duì)學(xué)生的要求是掌握牛頓第一定律并能運(yùn)用牛頓第一定律解釋生活中的現(xiàn)象，具體而言就是要求學(xué)生經(jīng)歷伽利略理想實(shí)驗(yàn)，正確理解力跟物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，掌握慣性的概念。該教師在環(huán)節(jié)1中是在伽利略理想實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)牛頓第一定律的內(nèi)容進(jìn)行深入解析和價(jià)值升華，能夠讓學(xué)生正確理解牛頓第一定律及其重要性。環(huán)節(jié)2通過演示實(shí)驗(yàn)說明慣性是一切物體（固體、液體、氣體）共有的屬性，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)新穎，也能讓學(xué)生對(duì)慣性定律中“一切物體”的理解更為深刻，而不是僅僅停留在記憶的層面，能幫教師很好地完成教學(xué)目標(biāo)。

2.3 學(xué)生理解的知識(shí)

學(xué)生理解的知識(shí)主要是學(xué)生對(duì)某一主題已有知識(shí)的理解，即前概念是什么，典型的誤解是什么，可能理解的方式是什么，理解的層次是什么，理解會(huì)怎樣發(fā)展。所以，教師要為促進(jìn)理解而教。在上課前教師需要了解學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)、認(rèn)知方式，知道學(xué)生的解題策略和典型的誤解方式等；在課堂上則表現(xiàn)為教師是否能設(shè)計(jì)適合學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)和發(fā)展水平的教學(xué)；設(shè)置任務(wù)時(shí)，是否建立在學(xué)生已有的知識(shí)之上，是否體現(xiàn)了學(xué)生可能理解的方式，是否能用多種方式表征和應(yīng)用知識(shí)，是否能幫助學(xué)生辨析和糾正，把學(xué)習(xí)限制在學(xué)生能夠接受的范圍內(nèi)。

【案例】 “楞次定律”教學(xué)片斷

環(huán)節(jié)1：演示實(shí)驗(yàn)1（如圖3），回顧產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：“閉合線圈磁通量發(fā)生變化”，通過觀察二極管的發(fā)光情況，引入本節(jié)課的探究主題——判斷感應(yīng)電流的方向。

環(huán)節(jié)2：使圖3中的二極管短路，演示實(shí)驗(yàn)2。當(dāng)強(qiáng)力磁鐵靠近線圈時(shí)，小車往右走，呈現(xiàn)相斥的現(xiàn)象；強(qiáng)力磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)，小車往左走，呈現(xiàn)相吸的現(xiàn)象。將判斷感應(yīng)電流的方向轉(zhuǎn)換成判斷感應(yīng)磁場(chǎng)的方向。

判斷感應(yīng)電流的方向與引起感應(yīng)電流的磁通量變化之間的關(guān)系是楞次定律也是這節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。該教師對(duì)重、難點(diǎn)的講解充分建立在學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)上，環(huán)節(jié)1基于上節(jié)課感應(yīng)電流產(chǎn)生的原因開展實(shí)驗(yàn)演示，環(huán)節(jié)2同時(shí)聯(lián)系初中對(duì)于同、異名磁極間的關(guān)系以及右手螺旋定則將問題進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換。每個(gè)環(huán)節(jié)都是按照學(xué)生能夠理解的方式進(jìn)行，可見該教師對(duì)本節(jié)課學(xué)生理解的知識(shí)掌握比較到位。

環(huán)節(jié)3：演示實(shí)驗(yàn)3（如圖4），在一個(gè)兩端開口的塑料管中，從上方中間靜止釋放一個(gè)小磁柱，小磁柱自由下落。將塑料管換成一個(gè)沒有磁性的金屬鋁管，從上方中間靜止釋放小磁柱，小磁柱緩慢下落。

教師解釋：金屬鋁管相當(dāng)于閉合線圈，小磁柱下落過程中，金屬鋁管磁通量發(fā)生變化，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，所以阻礙了小磁柱的下落，使它下落的速度變慢。

在課堂的最終，該教師進(jìn)行了演示實(shí)驗(yàn)3，讓學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)“阻礙”一詞的理解。這是本節(jié)課學(xué)生的誤區(qū)所在，大多數(shù)學(xué)生經(jīng)常會(huì)把“阻礙”理解成“阻止”，而環(huán)節(jié)3巧妙地糾正了學(xué)生可能有的這種誤解，這說明該教師有關(guān)學(xué)生對(duì)楞次定律理解的知識(shí)比較豐富。

2.4 物理內(nèi)容組織的知識(shí)

物理內(nèi)容組織的知識(shí)主要指特定主題在物理學(xué)科概念體系和邏輯結(jié)構(gòu)中的地位和作用，包括本學(xué)科內(nèi)新舊知識(shí)的聯(lián)系，與其他學(xué)科相關(guān)主題的橫向聯(lián)系。教師在確定每一主題的教學(xué)目標(biāo)之前要分析內(nèi)容，確定學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了什么，將來還要學(xué)習(xí)什么，從而確定該主題要教什么。課堂上教師設(shè)計(jì)的教學(xué)任務(wù)是否是學(xué)生在該主題中最需要掌握的內(nèi)容，是否把該主題與相關(guān)的主題進(jìn)行了適當(dāng)?shù)穆?lián)系就是教師物理內(nèi)容組織的知識(shí)的表現(xiàn)。

【案例】 “自感與互感”教學(xué)片斷

環(huán)節(jié)1：

探討問題：線圈電流發(fā)生變化，線圈是否也會(huì)在自己的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？

環(huán)節(jié)2：

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明自感電動(dòng)勢(shì)的存在。

環(huán)節(jié)3：演示實(shí)驗(yàn)，說明自感電動(dòng)勢(shì)確實(shí)存在。

自感現(xiàn)象這節(jié)課的知識(shí)目標(biāo)之一就是了解自感現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因。環(huán)節(jié)1中該教師不是直接呈現(xiàn)自感的定義，而是通過聯(lián)系法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件和楞次定律等學(xué)生已有的知識(shí)來初步建立自感的含義。繼而通過環(huán)節(jié)2、3設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其分析的合理性，初步說明了確實(shí)存在自感電動(dòng)勢(shì)。而環(huán)節(jié)3的有關(guān)通電自感的實(shí)驗(yàn)也是本節(jié)課的重點(diǎn)所在，對(duì)于實(shí)驗(yàn)方案的形成，該教師有根有據(jù)，引導(dǎo)特別清晰，可見該教師關(guān)于本節(jié)課的內(nèi)容組織知識(shí)相當(dāng)豐富。

2.5 效果反饋的知識(shí)

效果反饋的知識(shí)指教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行效果評(píng)測(cè)及調(diào)整學(xué)習(xí)方式的知識(shí)，課堂上主要看教師是否能用適當(dāng)?shù)墓ぞ邅碓u(píng)價(jià)學(xué)生的理解與表現(xiàn)，怎樣利用評(píng)價(jià)的結(jié)果來指導(dǎo)教學(xué)。

【案例】 “探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”教學(xué)片斷

環(huán)節(jié)1：

提出探究課題：“如何利用下列器材實(shí)現(xiàn)磁生電？（如圖5）”讓學(xué)生小組討論。

環(huán)節(jié)2：師生討論設(shè)計(jì)方案。

環(huán)節(jié)3：利用多媒體呈現(xiàn)討論后形成了兩種方案，如圖6和圖7。在回路中加入滑動(dòng)變阻器可以保護(hù)電流表，有安全意識(shí)，同時(shí)說明由于該實(shí)驗(yàn)方案中電流比較小，可以不接滑動(dòng)變阻器。繼而讓學(xué)生進(jìn)行兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的探究活動(dòng)。

該教師在環(huán)節(jié)1、2中通過生生討論、師生問答的方式了解學(xué)生設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)的思維過程以及對(duì)磁與電相關(guān)知識(shí)的理解，對(duì)于學(xué)生每一個(gè)設(shè)計(jì)步驟，均給出反饋，這些反饋?zhàn)寣W(xué)生不斷調(diào)整原有設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案。環(huán)節(jié)3中，教師用極富鼓勵(lì)作用的語(yǔ)言在學(xué)生2設(shè)計(jì)方案中加入滑動(dòng)變阻器的意圖進(jìn)行評(píng)價(jià)，這能夠激發(fā)學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)物理的熱情同時(shí)也能夠從學(xué)生的思維出發(fā)，讓學(xué)生真正理解和掌握最終實(shí)驗(yàn)方案的形成，促進(jìn)本節(jié)課的后續(xù)探究。

2.6 物理教學(xué)策略的知識(shí)

物理教學(xué)策略的知識(shí)指為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而采取的教學(xué)手段和設(shè)計(jì)的一系列活動(dòng)，這些策略要能夠完成教師思維過程向?qū)W生思維過程的轉(zhuǎn)化，幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)相應(yīng)主題的困難、掌握重點(diǎn)，從而發(fā)揮其教育價(jià)值。

【案例】 “摩擦力”教學(xué)片斷

環(huán)節(jié)1：

思考與討論：如圖8，A、B兩木塊疊在一起放在水平桌面上，對(duì)B施加一水平拉力F，此時(shí)A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài)。判斷A、B之間，B與桌面之間有無靜摩擦力？如果有，方向如何？

實(shí)驗(yàn)一：如圖9，為了減小摩擦，用兩支鉛筆放在A、B之間。讓學(xué)生輕輕拉B，保持B靜止，檢驗(yàn)A、B之間是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)二：將兩支鉛筆放在B與桌面之間，對(duì)B施加拉力，檢驗(yàn)B、C之間是否會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

判斷靜摩擦力的有無以及靜摩擦力方向是本節(jié)課學(xué)生必須掌握的目標(biāo)之一，也是本節(jié)課的難點(diǎn)所在。針對(duì)環(huán)節(jié)1討論的問題，很多學(xué)生都很難理解，為什么A、B之間沒有靜摩擦力，該教師非常靈活地將A、B之間和B、C之間的靜摩擦力“放大化”，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中親身體驗(yàn)、感知，深刻理解靜摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反?？梢?，該教師擁有解決摩擦力這節(jié)課的難點(diǎn)的策略性知識(shí)。

3 結(jié) 論

PCK的發(fā)展是一個(gè)不斷建構(gòu)的過程，物理教師PCK的建構(gòu)也不可能一蹴而就，其很大程度是教師在將多方面知識(shí)進(jìn)行綜合和創(chuàng)新中形成的。具體來說，物理教師可以通過剖析典型課例的PCK。例如，按照Groossman的6個(gè)問題對(duì)相應(yīng)的課例進(jìn)行解析，有意識(shí)地積累相應(yīng)課題的內(nèi)容及其價(jià)值，與其他內(nèi)容的關(guān)聯(lián)，教學(xué)的方式和依據(jù)的學(xué)生基礎(chǔ)等。其次，也可以梳理自身的PCK，教師要勤于反思，善于從自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中領(lǐng)悟自己的行動(dòng)理論，把行之有效的實(shí)踐知識(shí)理論化，這是建構(gòu)自身學(xué)科教學(xué)知識(shí)的關(guān)鍵。

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