浅谈在高中物理教学中PCK的构建

吕照亮

摘要： 教育改革不断走向深化，课堂教学研究的关注点也发生了显著变化。传统教学更多关注的是教师自身专业素质的发展，目前的教育改革要求教师在教学手段上改变，重视学生知识的接受能力，重视学生的问题反馈，PCK 的提出给一线教师指明了今后发展的方向。本文以“磁感应强度”概念教学为例，阐述了教师如何构建自己的PCK，同时提出了PCK的五要素及研究PCK的意义。

关键词： 高中物理教学PCK构建磁感应强度

传统教学的特点是：学科知识+教育知识+文化知识，这样的教学缺乏教师与学生的有效沟通，缺失相关的知识（包括学生知识、情景知识、学生今后学习和发展最有价值的知识等）。从新制定的《中学教师专业标准》看，传统教学已经不再适应当前的教育。该表中，专业知识模块一栏对学科教学知识有明确要求：“29.掌握所教学科课程标准。30.掌握所教学科课程资源开发的主要方法与策略。31.了解中学生在学习具体学科内容时的认知特点。32.掌握针对具体学科内容进行教学的方法与策略。”所以当前要求教师的专业知识结构应是：学科知识+教育知识+学科教学知识+文化知识，其中学科教学知识（PCK）是教师知识中最有意义的知识，也是使教学最有效的知识。通俗的说，就是教师除了必须拥有所教学科的具体知识：事实、概念、规律、原理等之外，还应该具有将自己拥有的学科知识转化成易于学生理解的，可以接受的表征形式的知识。本文以“磁感应强度”概念教学为例，阐述教师在教学中PCK的构建。

一、PCK的构成要素（包含五种知识成分）

1.物理学科的知识

物理学科的知识是指学科中最核心、最基本的知识；学科的思想、方法、精神和态度；是对学生今后学习和发展最有价值的知识。教师要对教学的内容有清晰的认识，并挖掘其中的教育价值，包括它的应用价值、思维价值，以及有助于情感态度与价值观发展的价值。“磁感应强度”的核心内容及其教育价值是什么?磁感应强度是电磁学的核心概念之一，它对于“磁场”的描述及其后续知识的学习比如磁通量的理解，楞次定律都有着关键性的作用。磁感应强度概念的学习过程，也是一个典型的物理知识的建构过程，其中蕴含着丰富的物理思想和方法。让学生经历这样的过程，将有助于提高他们的物理素养，这正是学习它的价值所在。

2.物理课程的知识

物理课程的知识是指知道某一知识在整个学科体系中的地位和作用，包括上位知识与下位知识的联系；新旧知识间的联系；所学知识与生活、经验的联系。以“磁感应强度”教学为例，磁感应强度概念是磁场这一章的“核心”，也是电磁学的核心概念之一。理清磁感应强度概念的上位知识与下位知识之间的联系，可以提高教学的效率。“磁感应强度”概念教学的上位知识是对磁现象的观察引出的思考，从而引出如何描述磁场的强弱和方向的问题，提出引入磁感应强度这个物理量的必要性。在有了磁感应强度概念后，使安培力，洛伦兹力的精确、深入研究成为可能，同时在电磁感应现象的研究中也起到了关键作用；这都是磁感应强度涉及的下位知识。把上下位知识穿插在教学中，使磁感应强度这个概念的地位更加突出，也使学生容易领会知识、记忆和迁移。增加新旧知识间的联系，用来提高教学效率，旧知识可以为学生提供认知根源和组织框架，新知识与学生已有的经验联系起来，也可以作为认知的根源。

3.学生理解的知识

学生理解的知识要求教师教学前了解不同学生的认知基础、认识方式及差异。知道哪些知识学生容易理解，哪些问题容易混淆；学生常见的错误是什么，如何辨析和纠正。在“磁感应强度”的教学中，学生的困难主要集中在两个方面：一是概念的抽象性，学生对“场”这种物质形态，觉得看不见、摸不着，缺乏相应的直接经验与感受；二是知识的综合性，磁场对电流的作用远比电场对电荷的作用复杂，与磁感应强度概念相关联的知识也更多。这些都对学习者的抽象思维能力和逻辑推理能力提出了更高的要求。物理的学习受限于学生理解的发展性，处于特定年龄段的学生对某一概念只能理解到某一程度。教师在选择教学任务时要注意适合特定学生的理解水平，学生觉得容易的内容，可以少讲甚至不讲以提高教学效率；学生很难理解的内容，经常出错的内容，需要仔细设计教学流程，帮助他们渡过难关。在“磁感应强度”的教学中，在教学手段上，更注重信息技术与物理课堂教学的整合；在教学模式上，由过去的讲授式向探究式转型；在教材教法上的安排是运用类比的方法，同时把物理思想方法贯穿其中，适时地向学生渗透研究物理学的一些重要思想方法，如探究多因素之间的关系时采用控制变量法，定义“磁感应强度”时采用比值定义法，研究规律在非匀强磁场中是否适用时，采用以“匀代变”等思想。

4.教学策略的知识

教学策略的知识是指为了达到教学目标的要求，根据学生的心理发展水平，而采取合适表征内容的教学手段和策略的知识。在“磁感应强度”教学中，教师可以采取多元整合的教学手段，探究学习的教学方式，类比迁移的教学思路，有效地帮助学生理解磁感应强度概念。多元整合的教学手段是指用传统实验，并融入以传感器和计算机为辅助的实验器材，将信息技术与实验教学整合的新型实验模式，从而使定量探究影响通电导线受力因素的实验成为可能。教学设计的程序如下。

［提出猜想］通电导线在磁场中的受力大小与哪些因素有关？

［实验定性验证］猜想是否正确？

［实验整合定量研究］在传统实验基础上整合计算机和传感器研究受力与各因素的关系。

［总结规律］F=KIL即通电导线的受力与导线中电流大小和在磁场中的导线长度的乘积成正比。

在教学中如果仅仅和电场强度概念类比一下，得到结论K=B=F/IL，就只是对“比值定义法”的套用，达不到探究学习的目的。因此要把教学的模式从过去的讲授式向探究式转型，这也突出了学生的主体地位，使他们在学习上获得主动权。探究如下。

［物理量的意义探究］

问题1：在F、IL、K三者中，你认为哪个物理量可用来描述磁场的性质？为什么？在学生思考的基础上，通过实验数据分析得出：在同一（匀强）磁场中K=F/IL是个定值。——比值反映了规律性。

问题2：在不同的（匀强）磁场中，F/IL仍是个定值吗？

分析实验数据可见：在不同（匀强）磁场中，F/IL为另一个确定的比值，且比值的大小与磁场的强弱相关。——比值反映了客观性。

问题3：在一般的（非匀强）磁场中，还能用F/IL描述它的性质吗？为什么？

启发学生用“无限分割、以匀代变”的极限思想进行推理分析。

完成上述实验探究，找到了描述磁场的物理量，在此基础上把磁感应强度与电场强度的得出过程类比展开，让学生找到它们之间形式的相似性（大小和方向），更深层次地理解它们之间有相同的本质——场。

［类比迁移］电场强度概念和磁感应强度概念的类比。

5.评价反馈的知识

评价反馈的知识指教师对学生的学习结果进行评测，及时调整学生的学习，推动教学的持续进行。例如：“磁感应强度”概念教学结束后，教师要设计一定量的题目，从而有效地评价学生对磁感应强度是否有了很好的理解：比如：从比值法定义式B=F/IL上的理解；从磁感应强度的决定因素上的理解；从磁感线的角度理解；从矢量的叠加上的理解等。评价反馈会显示出学生是如何学习的，已经会了什么，哪些还不会、需要进一步学习等问题，教师应根据对学生学习结果的评价做出后续的教学决策。

二、PCK的教学结构

物理教学的学科知识具有统帅地位，它会影响教师“对学生是如何思考的、教学内容是如何组织的、教学是如何设计的”等考虑。例如：在“磁感应强度”的教学中因为学生对“场”这种物质形态，看不见、摸不着，所以建立和磁场有关的概念是抽象性的。教师在教学中要尽可能地采取多种教学手段，比如用实验，而且尽可能借助先进技术改进实验，使实验更好地为学生理解概念搭建平台，还要选择更优的教学方式，有效的教学思路；这就对教学内容如何组织、教学如何设计提出了更高的要求。在教师熟悉的内容领域，放手让学生进行观察、类比、归纳，教师是做一个引导者；在教师不熟悉的内容领域，教师的表现要像新手一样和学生一起思考，一起解决，一起体验成功的喜悦。PCK各成分之间也有一定的联系，例如学科知识是转化为教学知识的基础，当转化教学知识的时候也是促使加深学科知识的理解。在物理教师的PCK结构中，四种要素相互联系，起着不同的作用。学科知识居于统帅地位，它决定教什么；课程知识主要确定学生的学习结果，是确定教学目标的主要依据之一；学生的知识确定学生学习的起点；教学的知识设计教学的过程和学生的学习过程。物理教师的PCK结构如图1所示。

三、PCK研究的意义

在教育改革不断走向深化的今天，课堂教学研究的关注点也发生了显著变化。传统教学更加关注的是教师自身专业素质的发展，忽视了教学方式的有效性，忽视了学生对所学知识的接受能力，忽视了学生的学习过程中的问题反馈。可以说，PCK的提出给一线教师指明今后发展的方向：在教学之前主动思考，了解教学内容，并从教学目标、教学重难点、学生的困惑点及解决策略等方面进行预设；在教学中带着任务，有明确目标指向，及时反思并记下在教学中出现的问题，及时做好评价反馈。这样才可能提升自己的PCK，从而成为教学专家而不是学科专家，成长高成效的教师，而不是低成效的教师。

参考文献：

［1］吴加澍.物理教师的知识发展.2012华东六省物理年会报告.2011，12.

［2］田燕.PCK促进教师个性化教学［J］.论坛，2012（6）.

［3］董涛.数学课堂中PCK的结构［J］.蒙古师范大学学报，2010（8）.

［4］廖元锡.PCK使教学最有效的知识［J］.蒙古师范大学学报，2010（8）.