基于同课异构的物理教师PCK发展的思考

顾 健 陆建隆

(1. 苏州工业园区第十中学,江苏 苏州 215021; 2. 南京师范大学教师教育学院，江苏 南京 210097)



·初中园地·

基于同课异构的物理教师PCK发展的思考

顾 健1陆建隆2*

(1. 苏州工业园区第十中学,江苏 苏州 215021; 2. 南京师范大学教师教育学院，江苏 南京 210097)

本文基于同课异构的教研模式,观察两位专家型教师的初中物理“压强”的课堂教学并访谈授课教师,透视专家型教师PCK成分的共性与获取途径,思考PCK视野下物理教师专业发展的策略．

PCK;物理教师;专业发展;同课异构

1 引言

随着新课改的推进,教师的专业发展备受关注．新入职教师成长为专家型教师,需要不断的学习,积累经验与探索实践,逐步掌握成熟的教学方法．面对相同的课题,同样层次的学生,不同的教师呈现不同的课堂教学,特别是新入职教师与专家型教师存在较大的差异．在教师专业化发展的道路上,每位教师的学科教学知识(PCK)是独一无二的,PCK是导致同课异构的主要原因．笔者有幸观摩2016年苏州市初中物理学科带头人考核活动的课堂教学,分析两位教师(以下简称“师A”和“师B”)的初中物理“压强”的课堂教学以及对授课教师的访谈,总结专家型教师所具有的PCK的共同特征,以期在PCK视野下寻找促进物理教师专业发展的策略．

2 PCK的内涵与结构

20世纪80年代美国斯坦福大学舒尔曼教授[1]提出学科教学知识(PCK),即“将特定的学科内容与教育学知识融合,将特定的主题或问题进行组织与重新表征以适应学习者的能力与不同的兴趣需要．”PCK主导教师依据所教学生的特点,结合一般教育理论知识与课程知识,合理编排课程内容,设计符合学生认知特点的教学．PCK是教师教学过程最实用的知识,也是区分学科专家与学科教师的重要依据,是教师对专业知识理解的独特表征．随着研究的深入,PCK的重要性已被广大教育工作者所认可,PCK的成分也越来越丰富,较为典型的模型有Cochran DeRuiter和King[2]将看作是在学科知识、一般教育知识、有关学生的知识(如学生的能力、学习策略、年龄、发展水平、态度、动机和知识基础等)和有关社会、政治、文化和周围环境等方面知识的基础上产生的(如图1)．PCK能促进其它3种知识的发展,其它3种知识也会影响PCK的获取．

图1 学科教学知识的结构

PCK主要由有关学生理解的知识、有关课程的知识、有关教学策略的知识构成,解决两方面的问题,一是学生如何学习某学科知识;二是教师如何教授该学科的知识．PCK研究领域的国际权威专家,荷兰莱顿大学教育学院院长扬·范德瑞尔教授[3]认为:“对于某主题的教学,PCK是指一位教师能够意识到学生理解什么和无法理解什么,作为一名教师下一步该怎么办,应该使用怎么样的教学策略才是有效的．”从而,教师对教学中的每一个课题都应有多样的教学手段,并根据不同情况选择恰当的教学手段．PCK就反映优秀教师在选择教学策略上是游刃有余的,因为他们知道在特定的时刻、某一特定学生群体,使用什么样的教学方法是最有效．在教学活动中,同课异构可以透视不同教师的PCK成分,取长补短,挖掘有助于教师专业发展的重要资源．

3 同课异构教研模式下物理教师PCK的分析

基于PCK的特征,观察两位专家型教师对“压强”概念的同课异构,解读课堂教学设计,在教师讲授、师生互动和学生活动中发现成熟的PCK成分,访谈教师的PCK的获取途径,探索丰富物理教师PCK内容的策略,为新手教师转型为成熟教师提供参考．

通过访谈两位教师,发现他们对学生学习该课题前已有知识的认识上基本一致,主要包括对学生已有的前概念,已掌握的科学方法与基本技能的理解,是教师对学情的综合把握,也是进行有效教学的前提．面对不同层次的学生需要采用不同的教学策略,才能满足学生的认知需求与学习要求．两位教师对学生已掌握的内容的认识存在的异同点．共同点包括： (1) 知识： 重力、弹力、受力分析、力的作用效果、力的三要素、速度、估测物理量； (2) 方法： 控制变量法、转换法、比值定义法、归纳法； (3) 技能： 作力的示意图,动手实验操作.

两位教师对学生已有的知识、已掌握的方法与技能的认识几乎相同．不同点是师A利用学生已学的“二力平衡”与“力的作用是相互的”,开展压力与重力的关系的教学活动,并确立为一个重难点．通过“木块对斜面的压力”、“铁锤对钉子的压力”、“物体对斜面的压力”三个实例,学生作受力示意图区分重力与压力,进而演示电子秤倾斜放置时,物体对电子秤的压力变化,证明重力与压力的不同之处．该部分内容师B以课堂反馈的形式,辨析压力的相关概念,强化学生对压力的认识．

此外,两位教师设置“压强”的教学目标基本一致,学生要掌握的有压力的概念,在科学探究过程中知道影响压力的作用效果的因素,用比值定义法定义压强,认识单位帕斯卡,感受1 Pa有多大,知道增大与减小压强的方法,能够应用压强的知识解决实际问题．表1是两位教师“压强”教学的具体流程．

表1 两位教师的课堂教学设计流程

3.1 直观震撼的师生互动,创设物理情境

由震撼的师生互动实验创设物理情境,师A以让学生揭开神秘礼物的面纱为背景,展示自制教具钉板,教师演示坐钉板,进而学生体验尝试．提问学生如果是稀疏的钉板是否还敢尝试,激发学生学习兴趣;师B采用小游戏让学生弄破单个气球,学生集思广益提出多种方案,提问学生踩在气球板上(两块有机玻璃板中间夹有16个气球),气球会爆吗?挑选班级体重最大的学生踩气球板,观察气球是否被踩爆．两位教师的情境创设简洁生动,师生间互动性强,实验现象直观震撼,提高学生的学习积极性,自然过渡到“压强”的学习．

3.2 问题驱动实验的设计,引领科学探究

探究压力的作用效果与哪些因素有关的科学探究,两位教师都准备相关实验器材供学生选择,采用驱动式的问题引导学生使用控制变量法设计实验,突破实验设计的瓶颈,为学生实验的开展提供思路,主要设计3个问题: (1) 如何显示压力的作用效果; (2) 如何保证受力面积不变,改变压力的大小?(3) 如何保证压力大小不变,改变受力面积的大小?问题驱动学生完成实验的设计,支撑学生实验的开展,保障学生实验达到应有的效果．学生自主选择实验器材,发挥自己的聪明才智,培养学生的创新意识,分享学生的实验成果,教师规范陈述实验结论．

3.3 迁移知识与显化方法,构建压强概念

在构建压强概念的教学环节存在较大差异,师A简单回忆速度的定义,着力显化比值定义法,形成了教学过程的生长点．以“学做砖家”的体验活动,使用实物板砖摆放创设3个情境,比较砖对桌面的压强．

情境1:一块砖、两块砖和三块转平放在桌面，如图2所示.

图2

情境2:一块砖分别平放、横放和竖放在桌面，如图3所示.

图3

情境3:一块砖、两块砖和三块转竖放在桌面，如图4所示.

图4

利用影响压力的作用效果的实验结论,学生顺利得出情境1和情境2中压强的大小关系．进而教师提问比较情境3的压强大小,此时压力和受力面积均发生变化,无法直接比较,需要确立一个比较的标准．个别学生描述比较压强大小的方法,类似压强的定义,教师引导学生准确表达比较压强大小的方法,顺水推舟进入定义压强．

师B重演学生速度概念的建立过程,为构建压强概念埋下伏笔．为了比较物体运动的快慢,采用相同路程比较所用时间多少和相同时间比较所行驶路程大小两种方法,形成引入速度概念的必要性．迁移该知识点得到比较压力的作用效果,利用相同受力面积比较压力的大小定义压强．经过重忆速度概念的建立来铺垫,强调比值定义法的内涵,迁移知识与方法来理解压强,得出压强的计算公式,了解帕斯卡的物理学史．

3.4 取材于生活实际,提升问题解决能力

压强的应用主要是增大与减小压强,两位教师都从生活实际出发,以图片展示生活中的典型实例,以立体的视觉体验和惊险的故事情节为载体,锻炼学生的思维能力,形成发散的思维方式,提高问题解决的能力,为终身学习奠定基础．

师A借助某购物网站销售的砍骨头刀,要求学生分析该刀为何能够砍断坚硬的骨头,解释手按图钉中图钉的构造原理．播放电影片段“零下8 ℃”创设问题情境,学生运用所学知识解释狗在冰面上营救落水者的过程的优点?

图5

师B使用教材提供的素材,强调压强公式的理解与应用,提高学生的估测能力．分析载重汽车装有多个车轮,压路机的碾子的质量大等现象的原因,得到改变压强大小的方法．让学生估测中学生站立时对地面的压强如图5,介绍测量原理、所测物理量、测量方法等,让学生分析实验的误差,如实际的鞋底与图中的鞋印是否相同,实际压强偏大还是偏小?高跟鞋与运动鞋测出的压强一样大吗?学生评价实验方案,分析科学探究的可行性．师B拓展应用如果有人掉进冰窟窿里,应该如何营救?

4 PCK视野下物理教师专业发展的思考

在同课异构的教学中,两位专家型教师的有关学生理解的知识、有关物理课程的知识和有关教学策略的知识大同小异,从而教学环节存在较多的相似之处．PCK成分的微小差异使得教师在细节处理上殊途同归,达到异曲同工之妙．同课虽然异构,但课题主体内容的教学以及对重难点的把握应该是基本一致的,并都获得应有的教学效果,达成相应的教学目标．在教师专业发展过程中,专家型教师PCK存在较多的一致,为物理教师的成长提供可借鉴的策略．

4.1 实践与创新,挖掘实验的教育功能

两位教师使用大量的自制教具与取材于生活的日常用品,如师A的“钉板”和板砖,师B的“气球板”和电子秤,探究压力的作用效果的影响因素时沙坑、矿泉水瓶、海绵小桌、水槽等．这些都是教师融入创新理念的体现,充分发挥物理实验的优势,挖掘物理实验的教育功能．物理是一门以实验为基础的自然科学,动手自制教具,创新实验设计,提升物理教学效果．

4.2 教研与反思,关注学生理解的知识

有关学生理解的知识是教学设计的重要依据,学生的已有知识直接促进或限制所学知识的理解,通过教研活动和教学反思可以帮助教师学习把握学生理解的知识．市、区和学校开展的教研活动如听、评课等形式,为教师交流对学生的认识搭建平台,丰富有关学生理解的知识．教师应重视课后的教学反思与学生的学习反馈,分析教学中存在的不足,完善课堂的教学设计,寻找分析有关学生理解的知识的技巧．

4.3 培训与研修,拓展教师的学科知识

浙江省功勋教师、特级教师吴加澍老师曾提出“教师若要给学生一杯水,自己要准备一桶水．”教师对学科知识的正确理解是高效教学的前提,教师拥有丰富的学科知识,才能在实际情况选择易于学生理解的内容开展随即通达教学．在准备公开课过程中,两位教师仔细研读了初中物理课程标准、教材与该课题相关的学术论文,并观看优质课视频．有研究者认为PCK的一个重要来源首先是学科知识,研究表明教师的学科知识与PCK间存在显著的正相关．[4]教师专业发展过程中,拓展教师的学科知识主要途径有教师培训与研修,聆听物理专家的讲座,借助教师培训的契机,拓宽物理学科素养,形成文献阅读的习惯,充实自身的学科专业知识．

4.4 整合与发展,完善教师的教学策略

在实践过程中整合与发展,专家型教师具备广泛的教学手段,面对具体情况能够正确选择教学策略,逐步内化为本身的教师素养．教师在成长过程中,借鉴成功的教学案例运用到教学过程,但要根据实际的教学需要,进行精细化的加工处理,体现科学性、时代性和有效性．正如“互联网+”的迅速发展,互联网与教育的深度融合能够推动教育进步,提升效率和组织变革,增强教育创新力与生产力[5]．教师的专业化发展过程需要强化信息技术对教育创新的支撑,广泛积累多样化的教学策略,为教师专业发展提供有力支撑．

1 L S Shulman.Those who understand: Knowledge growth in teaching[J]. Educational Researcher, 1986,15(7),4-14.

2 刘小强. 教师专业知识基础与教师教育改革:来自PCK的启示[J].外国中小学教育,2005(11)：5-8.

3 翟俊卿,王习,廖梁.教师学科教学知识(PCK)的新视界——与扬·范德瑞尔教授的对话[J].教师教育研究,2015(4)：6-10.

4 梁永平.PCK:教师教学观念与教学行为发展的桥梁性知识[J].教育科学,2011(5)：54-59.

5 秦虹,张武升.“互联网+教育”的本质特点与发展趋势[J].教育研究,2016(6)：8-10.

2016-09-01)

*通讯作者: 南京师范大学教师教育学院,Email: 723538706@qq.com.