物理师范生投入学习的创新教学研究与实验

郑渊方

[摘 要] 本研究以物理师范生力学专业课教学为例，研究专业课教学与基础教育研究成果相結合的一些教学策略对师范生专业学习的影响。研究结果表明，这些教学策略有助于师范生投入学习，从而加深了他们对物理力学知识和中学生学习力学知识的认知情况的理解，但对提高师范生力学课程的考试成绩未产生明显的效果，这还需要进一步的实践研究。

[关键词] 物理教育研究;师范生;学科专业知识;学生知识;投入学习

[中图分类号] G642    [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2019） 10-0072-04

学科专业知识是教师知识的根基，师范院校都很重视师范生专业课程的设置，在教学中也在不断探索提高师范生的专业知识水平的方法和策略。调查表明，师范生学科知识掌握和应用情况并不乐观。例如，赵冬臣，马云鹏对教师专业知识的调查发现，数学、语文、英语师范生学科知识的得分率分别是24.5%、57.0%、54.8%[1]。在物理学科方面，我们自编一份力学知识的测试卷，在某省三所高等师范院校中选取2014级（毕业班）物理师范生194名进行测试，结果发现，即将毕业的物理师范生力学知识平均得分率只有53.29%。大学专业课程深入系统，可是为什么师范生的专业知识表现不够理想呢？赵冬臣等人的分析有一定道理：“数学专业的师范生的学科知识欠佳的原因并非所学的数学专业课不够系统深入，主要症结是这些课程的内容与中学数学之间缺乏关联” [2]。按照奥苏贝尔有意义学习理论，学习者必须有积极主动的有意义学习的心向，在原有认知结构中找到有关的观念，作为新知识的固定点，这样才能把学习材料中的潜在意义转化为自己现实的心理意义，形成自己的理解[3]。大学专业课程的学习是在中学相关学科知识基础上的深入和扩展，大学专业课程的教学应采取一些教学策略，加强中学学科知识、学科教学知识与大学专业课程的有效联系，从而促使师范生反思自己的学习过程，自主地、积极地建构知识，以思维、智力高参与程度地投入学习，达到对新知识和学科结构的意义建构。我们把这类的学习策略称为投入学习策略（strategies for actively engaged in learning）。投入学习的教学策略就是使学生主动投入到学习活动中的教学策略，其特点是学生不只是被动倾听，而是投入到阅读、讨论、写作等活动中，学习动机大大增强，能够得到及时的反馈，学习过程中涉及的是分析、综合、评价等高层次的思维过程[4]。本研究认为将基础教育的研究与师范生大学专业课程学习相结合，可以促进学生投入学习，最终有助于学生深化理解学科专业知识（CK），提高课程考试成绩，同时促进师范生了解学生知识（knowledge of learners）。

一 研究假设和目的

首先提出研究假设：将物理教育研究成果与大学专业课程相结合的教学策略，可促使师范生投入学习，从而达到对物理知识和学生知识的深入理解，同时提高课程考试成绩。本研究的目的是，在师范生力学课程教学过程中结合力学观念的有关研究、中学力学疑难问题的研究等，让学生在测试、阅读、及时自我反馈中投入学习，加深对力学知识和学生力学知识的理解，提高力学课程考试成绩。

二 研究方法

1 被试

随机抽取某师范大学2017级（实验时为大学一年级）3个班共115名物理学师范生为实验被试，其中男生41人，女生74人。

2 实验设计

本研究采用单组“准实验设计”。实验的自变量是大学力学课程的教学策略，因变量是师范生力学知识的理解情况、力学课程考试成绩以及对学生力学观念的了解情况。

3 实验材料

实验材料为FCI测试卷、物理教育研究中FCI研究的文献、自编力学观念测试卷及答案。

（1）FCI测试卷

FCI测试卷是领域内熟知的由美国的Hestenes团队联合编制的力学概念调查问卷，主要调查学生对力学基本概念的掌握情况和力学前概念。

（2）物理教育研究中FCI研究的文献

通过对众多FCI研究的文献反复对比，选出适合师范生阅读的文献，再选出其中对学生力学概念的调查结果及对结果的详细分析的部分让师范生阅读。

（3）自编力学观念测试卷及答案

自编力学观念测试卷是在查阅中学物理疑难问题研究文献基础上编制的，测试题目是中学物理学习中的疑难问题，且属于大学力学课程中深入学习的内容。

4 实验过程

教学策略1实施过程：

在被试力学课程学习期间，发放FCI测试卷，告知学生这些问题有助于理解力学知识，要求学生认真作答。在学生答题之后，让学生阅读FCI研究文献了解中学生是如何理解这些观念的，以及形成的这些观念的原因，并对照文献对自己的力学观念进行自我反馈和自我评价。

教学策略2实施过程：

在力学课程教学结束后的考试前一周发放自编的“力学观念测试卷”，要求学生不查资料且独立完成，学生答完并回收答题卷后，以详细答案给学生及时反馈，要求他们结合自己的答题情况反思自己力学观念，核对答案时若有疑问要与老师或同学交流。

FCI力学观念测试卷和自编的力学观念测试卷对学生测试的目的是让学生自主发现自己存在的问题，并进行自我反馈，自主学习，因此，试卷各题目不评分，都由学生对照答案进行自我评价和学习。

实验数据的收集：

实验结束后，采用访谈法收集因变量的信息资料。于2018年2月2日、3日，从115名2017级物理师范生中随机抽取40名学生（其中男生9人，女生31人）进行访谈。访谈采用半结构化访谈 （semi-structured interviewing） 方式， 访谈提纲包括了解这些策略在师范生中的落实情况和了解学习材料对被试的影响两个方面。前者内容包括：力学概念测试卷做过吗？题目分析及学生解答情况的分析看过吗？力学观念测试题做得怎么样？答案看过吗？你以前有接触过类似的题目或看过类似的研究吗？后者内容包括：你觉得这些题目对你有哪些影响？对你力学概念或规律的理解有帮助吗？对你力学课程考试有帮助吗？对你了解中学生学习物理概念和规律的认知情况有帮助吗？同时也请学生谈谈对这些教学策略的认知、看法、态度，以便我们后期研究中进一步改善教学。

FCI测试、阅读FCI测试结果及分析目的是帮助师范生更进一步理解力学基本概念，了解中学生对力学知识的理解情况。但FCI与大学力学课程学习、力学问题的解决相差很远。为了让师范生能更积极地学习专业课程，提高专业知识的学习效果，我们借鉴该领域研究者提出的将中学物理知识与大学物理知识联系起来的观点，查找中学力学教学中的一些疑难问题，以及这些疑难问题的解决，这些研究都是对中学问题与大学知识相结合的具体的研究。根据基础教育的这些研究成果，自编“力学观念测试卷”和该试卷的详细解答。这些材料的自主阅读、解答、反馈即为我们力学课程教学中施加的教学策略2中的学习材料。

我们所实施的教学策略中所选用的学习材料有的与已有研究中提出的一样，有的根据我们的实际情况做了调整。例如FCI测试与华盛顿大学物理教育研究组曾经实施的一项在职教师培训 [7]时用到的是一样的;不同之处是课后阅读、讨论的物理教育研究文献内容不太一样，他们选的文献是本国的已有研究，而我们选择我国的已有研究。这些文献材料虽然内容有所不同，但目的是相同的，都是让在职教师、师范生进一步理解学科概念，并了解中学生的学习困难（学生知识）。还有的教师教育研究中，学习材料都是由受培训的教师自己开发，这样让培训教师获得了更多的专业发展。例如，Coenders， F.， Terlouw， C.等人的研究描述了三位经验丰富的教师在化学教育开发创新学习材料和课堂设置，实现了五个教学内容知识领域的专业化[8]。而我们只关注到三个领域。总之，我们所实施的教学策略与现有的研究基本是一致的，但还处于初步的探索阶段，还不够系统、全面，与国外的研究还存在一定差距。

2 教学策略的应用对师范生理解学科知识和学生知识的影响

师范生的专业特点要求他们对学科基本概念要有更深入、准确的理解，以利于师范生学科专业知识（CK）向学科教学知识（PCK）的转化，因此，很有必要让师范生了解自己对学科基本概念的理解情况，以及中学生对这些概念的理解情况。本研究中，FCI的测试、自编的力学观念测试，及阅读基于FCI测试的研究文献正是此目的。FCI测试卷中题目不是一般的物理习题，其题目特点是应用真实的问题情境考查学生的物理观念，它能挖掘学生的一些错误概念（misconception）或相异构想（alternative conception）。本研究中的师范生先独立完成FCI测试卷，再通过阅读基于FCI测试的高中学生力学观念的调查研究文献自主反思自己力学基本概念的理解情况，并理解中学生力学知识存在的问题及原因，可谓一举两得。另外，力学观念的测试针对力学中的一些疑难问题，详细答案给予学生及时的自我反馈，有利于提升师范生力学观念的理解和应用。这些学习材料针对性较强，取得了较好的实验效果。参与实验的大部分师范生认为这些学习材料对于他们力学概念的理解有帮助;一半以上师范生认为学习材料对于他们了解中学生力学概念和规律的认知情况很有帮助。

3 教学策略的应用对师范生专业课程考试的影响

从学生的反馈来看，只有个别学生认为对于他们课程考试有一定帮助，大部分学生认为课程考试与我们所提供的学习材料两者在内容上有很大不同。导致这种结果的原因，分析起来有两方面，一是学习材料主要针对的是概念的理解，所解决的问题虽然有助于与大学力学课程内容衔接，但毕竟属于中学物理范围内的问题，与大学专业课程考试试题相差很大。其次可能是我们编制的力学测试题未能充分体现大学知识和方法的应用。因此，虽然本次实验对师范生专业课程考试未取得理想的效果，但并不能说明我们提出的假设不成立，即不能说明联系中学学科知识、学科教学知识（PCK）等对师范生专业知识学习无任何正面影响。这个问题还需要进一步研究，例如，如果由实施课程的教师选择与大学考试更紧密联系的一些中学物理问题，或学生参与选择与中学学科问题有关的学习材料，结果会如何？如果在提供学习材料的同时改革教学方法、评价方法是否能取得更理想的效果？这些问题如果能得到专业课教师的关注、重视，或者师范院校专业课教师能与中学教师、教学论专业教师合作进行这样的教学改革，将对提高师范生的专业知识的掌握程度、提升专业课教师的专业化水平都具有重要意义。

总之，本研究结果表明，在高等师范院校的物理力学课程学习过程与中学力学的问题、中学力学教学问题的研究相联系的教学策略有助于师范生投入学习，从而有助于师范生加深对物理力学观念的理解，有助于师范生了解中学生学习物理概念和规律的认知情况。但遗憾的是，本研究还未对师范生大学力学课程考试成绩提高产生明显的作用，这还有待于进一步的实践研究，特别需要大学专业课教师在了解相关教育研究的基础上进行的实践研究。

参考文献：

[1][2]赵冬臣，马云鹏.从教师专业知识状况看教师教育课程改革[J].课程· 教材·教法，2011，31（10）：18-23.

[3]陈琦，刘儒德.教育心理学（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2011（6）：139.

[4]Sutherland， T. E. & Bonwell， C. C. Using active learning in college  classes： A range of options for faculty， New Directions for Teaching and Learning[M]. San Francisco， CA： Josey Bass，1996（3）.

[5]California Science Teachers Association.Preservice Teachers are STARs[EB/OL].http：//www.classroomscience.org/preservice-teachers-are-stars.

[6]刁心峰，劉高福，刘红玲.将大学理论知识转化为中学课堂教学能力———以物理专业师范生为例[J].吉林省教育学院学报，2014：30（7）：4-6.

[7]Genaro Zavala & Hugo Alarcon，Julio Benegas.Innovative Training of In-service Teachers for Active Learning： A Short Teacher Development Course Based on Physics Education Research[J].Journal of Science Teacher Education.2007，18：559-572.

[8]Coenders，F.， Terlouw，C.， Dijkstra.The Effects of the Design and Development of a Chemistry Curriculum Reform on TeachersProfessional Growth：A Case Study[J].Journal of Science Teacher Education.August，2010， 21（5）：535-557.

（责任编辑：张宏玉）