謝曉妹 張軍朋

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

1 問(wèn)題的提出

PCK(Pedagogical Content Knowledge的簡(jiǎn)稱)是20世紀(jì)80年代舒爾曼(Shulman)針對(duì)當(dāng)時(shí)美國(guó)教師資格認(rèn)證制度的缺失而提出的一個(gè)新術(shù)語(yǔ).他認(rèn)為PCK是關(guān)于教師將自己所掌握的學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化成易于被學(xué)生理解和接受的形式的知識(shí)[1].繼舒爾曼之后，國(guó)內(nèi)外先后有大量學(xué)者對(duì)PCK展開(kāi)研究.盡管每個(gè)學(xué)者對(duì)PCK的定義及劃分的構(gòu)成要素不盡相同[2～5]，但不同學(xué)者對(duì)PCK構(gòu)成要素的劃分均主要以舒爾曼關(guān)于PCK概念的兩個(gè)核心要素為中心，一是關(guān)于學(xué)科內(nèi)容知識(shí)的呈現(xiàn)，二是對(duì)學(xué)生前概念、概念以及具體學(xué)習(xí)困難的理解.而后者即為本文的研究?jī)?nèi)容——“學(xué)生知識(shí)”.“學(xué)生知識(shí)”是PCK的一個(gè)重要組成維度，旨在了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況以及學(xué)生對(duì)某一課題的理解程度和困難點(diǎn)，從而通過(guò)各種有效途徑幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)困難點(diǎn)[6].經(jīng)文獻(xiàn)整理發(fā)現(xiàn)，目前PCK的研究成果相當(dāng)豐富，但是對(duì)PCK視域下某一具體組成成分的研究較少，尤其是鮮有對(duì)物理師范生“學(xué)生知識(shí)”的研究.因此以“電磁學(xué)”版塊為例，設(shè)計(jì)了調(diào)查問(wèn)卷調(diào)查物理師范生“學(xué)生知識(shí)”現(xiàn)狀，剖析當(dāng)前物理師范生學(xué)生知識(shí)層面存在的問(wèn)題，從而提出有效的培養(yǎng)建議.

2 研究設(shè)計(jì)

2.1 調(diào)查對(duì)象

以廣東某重點(diǎn)師范大學(xué)物理師范生為研究對(duì)象，選取大一、大二、大三年級(jí)，共回收200份問(wèn)卷，有效問(wèn)卷191份，有效率95.5%；其次選取廣州某高中高三普通班的學(xué)生作為調(diào)查對(duì)象以獲得高中生對(duì)電磁學(xué)知識(shí)的掌握情況，共回收問(wèn)卷105份，有效問(wèn)卷98份，有效率93.3%.

2.2 研究工具

以高中物理“電磁學(xué)”版塊內(nèi)容為載體對(duì)物理師范生“學(xué)生知識(shí)”進(jìn)行調(diào)查，其測(cè)試卷設(shè)計(jì)流程如圖1所示.

圖1 測(cè)試卷設(shè)計(jì)流程

首先整理匯總高中“電磁學(xué)”版塊的所有知識(shí)點(diǎn)，供師范生填寫(xiě)《高中物理“電磁學(xué)”學(xué)習(xí)困難點(diǎn)預(yù)測(cè)卷》及高中生填寫(xiě)《“電磁學(xué)”學(xué)習(xí)困難知識(shí)點(diǎn)及原因調(diào)查問(wèn)卷》時(shí)回顧，在問(wèn)卷基礎(chǔ)上整理出11個(gè)學(xué)生困難點(diǎn)與師范生預(yù)測(cè)困難點(diǎn)差異最大的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合近年來(lái)廣東高考涉及的電磁學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析，將不常考困難點(diǎn)篩去，最后匯總出9個(gè)“電磁學(xué)”版塊的學(xué)習(xí)困難點(diǎn)，以此為依據(jù)設(shè)計(jì)師范生版與高中生版電磁學(xué)測(cè)試卷，以下統(tǒng)稱“電磁學(xué)測(cè)試卷”.用SPSS對(duì)問(wèn)卷和測(cè)試卷采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)法、方差分析、相關(guān)分析法進(jìn)行分析，對(duì)分析結(jié)果深入討論，以調(diào)查物理師范生“學(xué)生知識(shí)”的現(xiàn)狀.

3 調(diào)查結(jié)果分析

3.1 學(xué)生學(xué)習(xí)困難點(diǎn)的預(yù)測(cè)結(jié)果

通過(guò)《高中物理“電磁學(xué)”學(xué)習(xí)困難點(diǎn)預(yù)測(cè)卷》及《“電磁學(xué)”學(xué)習(xí)困難知識(shí)點(diǎn)及原因調(diào)查問(wèn)卷》的問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，師范生的預(yù)測(cè)結(jié)果與學(xué)生作答情況大致相同，但是在個(gè)別知識(shí)點(diǎn)的預(yù)測(cè)上，師范生存在嚴(yán)重的高估、低估情況，共11個(gè)知識(shí)點(diǎn)，具體如表1所示.

表1 師范生對(duì)學(xué)生困難知識(shí)點(diǎn)的高估、低估情況

結(jié)合近年來(lái)廣東高考的?？贾R(shí)點(diǎn)，篩去不?？嫉摹盎ジ泻妥愿小薄皽u流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)”兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)，將表1剩下的9個(gè)知識(shí)點(diǎn)作為本次調(diào)查的考查知識(shí)點(diǎn).

3.2 “學(xué)生知識(shí)”現(xiàn)狀分析

3.2.1 師范生預(yù)測(cè)結(jié)果與學(xué)生作答結(jié)果的比較

電磁學(xué)測(cè)試卷的具體調(diào)查結(jié)果如表2所示.其中*表示師范生預(yù)測(cè)結(jié)果.

表2 問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果

續(xù)表2

由表2可知，題1，3，6師范生的預(yù)測(cè)結(jié)果與高中生作答情況較吻合，題2，4，5則存在較大差異，從整體上看，師范生的預(yù)測(cè)結(jié)果與高中生作答情況還是存在一定偏差.由于篇幅限制，本文選取第5題為例進(jìn)行分析.

【題目】如圖2所示，一帶電粒子(重力不計(jì))在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿圖中軌跡運(yùn)動(dòng)，中央是一塊薄絕緣板.粒子穿過(guò)絕緣板時(shí)有能量損失.請(qǐng)判斷下列說(shuō)法是否正確(打√、×或○).

圖2 電磁學(xué)測(cè)試卷第5題情境圖

(1)粒子帶正電(√)

(2)粒子的運(yùn)動(dòng)方向是abcde(×)

(3)洛倫茲力方向總是沿軌跡切線方向(×)

(4)洛倫磁力在該過(guò)程中做負(fù)功(×)

(5)粒子在下半周所用的時(shí)間比上半周的長(zhǎng)(×)

此題主要考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向，根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)判斷粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向，從而判斷帶電粒子的電性、洛倫茲力的做功情況以及帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期.題目的入手點(diǎn)是題干中的“粒子穿過(guò)絕緣板時(shí)有能量損失”，由此可以得到粒子穿過(guò)絕緣板時(shí)動(dòng)能減小，即速度減小，各個(gè)選項(xiàng)即可迎刃而解.本題師范生的預(yù)測(cè)結(jié)果與高中生作答情況對(duì)比如圖3所示.

圖3 師范生預(yù)測(cè)結(jié)果與高中作答情況對(duì)比(第5題)

由圖3可知，關(guān)于“帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”，師范生的預(yù)測(cè)結(jié)果與高中生答題情況存在出入.在此題的知識(shí)點(diǎn)中，高中生對(duì)“粒子帶電情況”及“洛倫茲力方向”作答情況不容樂(lè)觀，錯(cuò)誤率達(dá)30%以上，但師范生卻未準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出此易錯(cuò)點(diǎn)與困難點(diǎn).而對(duì)于“運(yùn)動(dòng)周期時(shí)間”，超過(guò)40%的師范生認(rèn)為學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)掌握程度低，容易出錯(cuò)，但高中生該問(wèn)的錯(cuò)誤率低于13%，可見(jiàn)師范生低估了學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的掌握程度.綜合看來(lái)，師范生在面對(duì)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題時(shí)，并不能準(zhǔn)確地分析出學(xué)生已經(jīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)以及學(xué)習(xí)困難點(diǎn)，即學(xué)生知識(shí)水平較低.

3.2.2 不同年級(jí)物理師范生“學(xué)生知識(shí)”現(xiàn)狀的差異比較

通過(guò)對(duì)物理師范生基本信息的分析，發(fā)現(xiàn)師范生性別對(duì)結(jié)果不存在顯著影響，而師范生年級(jí)、學(xué)科知識(shí)水平對(duì)結(jié)果存在顯著影響，故下面只分析年級(jí)與學(xué)科知識(shí)因素.將“電磁學(xué)測(cè)試卷”的6大題劃分為兩版塊，分別是電學(xué)和磁場(chǎng)版塊，深入對(duì)比兩版塊不同年級(jí)物理師范生的預(yù)測(cè)結(jié)果與高中生的作答情況差異.具體分析如表3和表4所示，其中圖例所示的圓形面積大小代表相應(yīng)類(lèi)別的人數(shù)百分比.

表3 不同年級(jí)物理師范生“學(xué)生知識(shí)”現(xiàn)狀的差異比較(電學(xué)版塊)

由表3可知，在電場(chǎng)版塊，大一師范生的預(yù)測(cè)結(jié)果最為貼近高中生作答情況，大二、大三年級(jí)師范生預(yù)測(cè)結(jié)果偏差均較大.結(jié)合問(wèn)卷最后一道題“預(yù)測(cè)高中生易錯(cuò)項(xiàng)的依據(jù)”的結(jié)果，大部分師范生的學(xué)生知識(shí)來(lái)源是“作為中學(xué)生時(shí)的經(jīng)驗(yàn)”，而高中電學(xué)版塊內(nèi)容在大學(xué)階段未進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，故知識(shí)點(diǎn)易遺忘，而大一師范生由于時(shí)間關(guān)系，故對(duì)學(xué)生知識(shí)的掌握情況相較其他兩個(gè)年級(jí)較好.

由表4可知，在磁場(chǎng)版塊，大二師范生的預(yù)測(cè)結(jié)果最為貼近高中生作答情況，大一、大三年級(jí)師范生預(yù)測(cè)結(jié)果偏差均較大.通過(guò)訪談發(fā)現(xiàn)，這是由于大二師范生剛結(jié)束了大學(xué)階段電磁學(xué)的學(xué)習(xí)，對(duì)電磁學(xué)版塊的內(nèi)容了解進(jìn)一步深入，而大學(xué)的電磁學(xué)內(nèi)容和高中磁學(xué)版塊的銜接度較大，故大二師范生對(duì)高中磁場(chǎng)版塊的預(yù)測(cè)情況較好.

以上信息可知，學(xué)生經(jīng)驗(yàn)與大學(xué)時(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)對(duì)師范生學(xué)生知識(shí)水平均有所影響，隨著時(shí)間的推移，師范生對(duì)學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的遺忘慢慢增加，故學(xué)生知識(shí)水平也在下降；而大學(xué)時(shí)系統(tǒng)學(xué)習(xí)某方面的內(nèi)容，有助于師范生熟悉該知識(shí)點(diǎn)，從而提升自身的學(xué)生知識(shí)水平.

3.2.3 不同學(xué)科知識(shí)水平物理師范生“學(xué)生知識(shí)”現(xiàn)狀的差異比較

以師范生自身的答題得分為依據(jù)來(lái)評(píng)判師范生的學(xué)科知識(shí)水平，根據(jù)師范生每道題(滿分為5分)的得分情況，將師范生劃分為高低分組，進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同學(xué)科知識(shí)水平的物理師范生在學(xué)生知識(shí)上存在顯著差異.深入對(duì)比不同學(xué)科知識(shí)水平的師范生預(yù)測(cè)結(jié)果與高中生作答情況，具體如圖4所示.

由圖4可知，除個(gè)別題外，高分段師范生預(yù)測(cè)曲線的趨勢(shì)較接近高中生錯(cuò)誤率曲線的趨勢(shì)，而低分段師范生的預(yù)測(cè)結(jié)果相對(duì)偏差更大.例如第1題，高中生在判斷電勢(shì)能大小時(shí)錯(cuò)誤率較高，高分段師范生基本能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出這一最易錯(cuò)點(diǎn)，但低分段師范生則更傾向認(rèn)為學(xué)生在粒子帶電荷量的比較上容易出錯(cuò)，與實(shí)際情況存在極大差異；第4題，超過(guò)一半的高中生都在“磁通量變化量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大”上出現(xiàn)了判斷錯(cuò)誤，高分段師范生普遍能做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，而低分段師范生卻認(rèn)為是高中生最不易判斷錯(cuò)誤的.

由此可看出，師范生的學(xué)科知識(shí)水平對(duì)其學(xué)生知識(shí)水平存在影響，當(dāng)師范生的學(xué)科知識(shí)水平越高時(shí)，其學(xué)生知識(shí)水平相對(duì)應(yīng)也越高.學(xué)科知識(shí)水平高的師范生在正確作答的前提下更可能判斷出學(xué)生的易錯(cuò)點(diǎn)，而學(xué)科知識(shí)水平較低的師范生自身對(duì)知識(shí)點(diǎn)不理解、無(wú)法解答相關(guān)問(wèn)題，就更難以準(zhǔn)確判斷學(xué)生可能存在的問(wèn)題.因此，提高自身學(xué)科知識(shí)水平是師范生提高學(xué)生知識(shí)水平的前提.

圖4 高低分段師范生預(yù)測(cè)結(jié)果與高中作答情況對(duì)比

另外，從圖4還可看出師范生在部分知識(shí)點(diǎn)上未能做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，甚至與高中生作答情況相反.例如第2題，學(xué)生普遍在判斷短路電流及計(jì)算電源內(nèi)阻上出錯(cuò)，而高、低分段師范生均未能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出這一情況，且預(yù)測(cè)結(jié)果與學(xué)生真實(shí)情況存在極大差異；第5題，師范生普遍認(rèn)為運(yùn)動(dòng)周期時(shí)間及洛倫茲力做功這兩知識(shí)點(diǎn)為高中生的易錯(cuò)點(diǎn)，但實(shí)際上高中生的錯(cuò)誤率均低于15%，而錯(cuò)誤率高達(dá)43%的洛倫茲力方向的易錯(cuò)點(diǎn)師范生卻未能預(yù)測(cè)出來(lái).綜合這兩道題師范生的答題情況來(lái)分析(師范生得分均較低，尤其是第2題，在判斷短路電流及電源內(nèi)阻的計(jì)算選項(xiàng)中錯(cuò)誤率均高于50%)，師范生對(duì)這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度均不佳，即自身的學(xué)科知識(shí)水平不高.這也從側(cè)面印證了當(dāng)師范生學(xué)科知識(shí)水平較低時(shí)，是無(wú)法準(zhǔn)確把握學(xué)生作答情況的，即學(xué)生知識(shí)水平較低.

3.3 師范生學(xué)生知識(shí)的來(lái)源

如圖5所示，在“判斷高中生易錯(cuò)點(diǎn)的依據(jù)”的選擇中，大部分師范生的選擇為“作為中學(xué)生時(shí)的經(jīng)驗(yàn)”，其次是“與同學(xué)間的交流”“家教及輔導(dǎo)班的經(jīng)驗(yàn)”.筆者以此題作為師范生學(xué)生知識(shí)的來(lái)源，因此認(rèn)為目前師范生學(xué)生知識(shí)的來(lái)源主要是其學(xué)生經(jīng)驗(yàn).師范生主要憑借高中經(jīng)驗(yàn)來(lái)評(píng)估當(dāng)下的高中生，并未能很好地利用大學(xué)有效資源來(lái)提高自身的學(xué)生知識(shí)，而大學(xué)課程及師范技能培養(yǎng)也均未能顯著提高師范生的學(xué)生知識(shí)，一方面是由于所調(diào)查院校大三才開(kāi)展師范技能課程，另一方面是缺少相關(guān)的有效見(jiàn)習(xí)實(shí)習(xí)訓(xùn)練.由此可看出，當(dāng)下的師范生并不能自覺(jué)利用各方資源去提高自己的學(xué)生知識(shí)水平，一是因?yàn)閷W(xué)習(xí)意識(shí)較低，并未較好地意識(shí)到作為師范生所應(yīng)履行的職責(zé)，二是因?yàn)閹煼渡谶@一方面的學(xué)習(xí)能力不佳，未能高效率地吸收教師傳授的知識(shí).

圖5 師范生預(yù)測(cè)易錯(cuò)點(diǎn)的依據(jù)

4 研究結(jié)論及建議

4.1 研究結(jié)論

(1)參與調(diào)查的物理師范生在整體上對(duì)高中生易錯(cuò)點(diǎn)的預(yù)測(cè)結(jié)果與高中生的作答情況存在一定偏差，即所調(diào)查的物理師范生學(xué)生知識(shí)整體水平不高，距離成為優(yōu)秀物理教師仍有一定的差距.

(2)不同年級(jí)物理師范生學(xué)生知識(shí)水平存在差異，大一年級(jí)師范生在電學(xué)版塊的學(xué)生知識(shí)水平相對(duì)較高，大二年級(jí)師范生在磁場(chǎng)版塊的學(xué)生知識(shí)水平相對(duì)較高.

(3)師范生的學(xué)科知識(shí)水平會(huì)影響其學(xué)生知識(shí)水平，學(xué)科知識(shí)水平越高，其學(xué)生知識(shí)水平相對(duì)也越高.

(4)物理師范生的學(xué)生知識(shí)來(lái)源主要憑借其高中時(shí)的經(jīng)驗(yàn).

4.2 研究建議

(1)師范生應(yīng)注重發(fā)展學(xué)生知識(shí)

師范生在大學(xué)階段應(yīng)有意識(shí)地去發(fā)展自身的學(xué)生知識(shí)，可通過(guò)各種渠道去提高學(xué)生知識(shí)水平.例如在大學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)，有意識(shí)地將所學(xué)內(nèi)容與中學(xué)知識(shí)和教學(xué)進(jìn)行聯(lián)系，提前做好大學(xué)到中學(xué)的過(guò)渡；主動(dòng)爭(zhēng)取大學(xué)里的有限資源，比如積極參與相關(guān)社團(tuán)舉辦的培訓(xùn)或講座，參加師范類(lèi)技能比賽；另外，師范生還可通過(guò)輔導(dǎo)、家教等方式與中學(xué)生多接觸，從而了解學(xué)生物理知識(shí)盲區(qū)，并尋找各種教學(xué)手段解決學(xué)生的物理學(xué)習(xí)困惑；通過(guò)與同學(xué)交流討論，全面了解中學(xué)生的物理學(xué)習(xí)困難，從而豐富自身的學(xué)生知識(shí)等.只有自覺(jué)主動(dòng)去利用各種有益資源，才能真正在大學(xué)階段提高自己的學(xué)生知識(shí).

(2)師范生應(yīng)提高學(xué)科知識(shí)水平

學(xué)科知識(shí)水平影響學(xué)生知識(shí)水平，當(dāng)師范生的學(xué)科知識(shí)水平較低時(shí)，不僅無(wú)法正確解答題目，更不能準(zhǔn)確把握學(xué)生的困難點(diǎn).因此師范生在大學(xué)階段應(yīng)加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，多學(xué)習(xí)，多鞏固，多練習(xí)，提高自身學(xué)科知識(shí)水平，以利于更好地把握學(xué)生的情況，從而提高學(xué)生知識(shí)水平.

(3)師范生院校改進(jìn)物理教育類(lèi)課程的安排

師范生的預(yù)測(cè)依據(jù)普遍來(lái)源于中學(xué)經(jīng)驗(yàn)，且高年級(jí)師范生學(xué)生知識(shí)水平并無(wú)明顯優(yōu)于低年級(jí)師范生，側(cè)面表現(xiàn)出師范生在大學(xué)時(shí)未能很好地提高自身學(xué)生知識(shí)水平.因此建議在物理教育類(lèi)課程的設(shè)置上，學(xué)?？梢园汛髮W(xué)物理與中學(xué)物理教學(xué)的銜接做得更好.首先是加強(qiáng)師范生的師范技能培訓(xùn)，使師范生學(xué)會(huì)從學(xué)生角度了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況；其次要加強(qiáng)教育實(shí)踐，重視見(jiàn)習(xí)活動(dòng)，見(jiàn)習(xí)前應(yīng)教會(huì)師范生轉(zhuǎn)換角度旁聽(tīng)物理課，見(jiàn)習(xí)后可開(kāi)設(shè)見(jiàn)習(xí)經(jīng)驗(yàn)分享會(huì)等；最后還可考慮將學(xué)生知識(shí)納入師范生的考核方式中.