物理教师专业知识的学科分析

陈 建

（南通高等师范学校数理系，江苏 南通 226006）

2011年，教育部向社会公布了《中学教师专业标准（试行）》征求意见稿（以下简称《标准》）.《标准》从我国中学分科教学的实际出发，依据中学生身心发展的规律以及中学教育教学的本质特征，从“教育知识、学科知识、学科教学知识、通识性知识”4个领域对中学教师的专业知识提出了具体要求.对4个领域知识的关系，史宁中认为“通识性知识是教师专业知识的基础”、“教育知识、学科知识和学科教学知识则是中学教师专业知识的核心，是中学教师专业发展的关键”.物理教师的专业知识应具备“广博的文化知识、整合的专业知识、全面的物理教育知识”等特征.［2］《标准》是对中学教师的普遍要求，作为一种专门职业的物理教师，其专业知识在其专业素养构成中应具有独特规定性与不可替代性，物理教师拥有的知识或应该具有的知识需要从物理学科角度进行解构分类.

1 物理教师的教育知识

通晓一定的教育科学知识是物理教师从事教育工作的理论依据，也是教师的教学由经验水平上升到科学水平的前提.《标准》中对教育知识的要求主要包括两大方面：一是有关中学生学习、成长和发展的特点与规律的知识；二是有关中学教育教学的基本规律与方法的知识.物理教师只有充分考虑学生情况（如学生的认知结构、理解水平等），才能知晓采取何种方式、方法或教学手段来解释、表征知识，以符合学生的理解和认识，从而取得最佳教学效果.

物理教师必须加强学生身心发展规律、教与学等知识的学习，尤其要重视建构主义学习理论、探究教学理论等现代教育观念的吸收、整理，清楚地知道学生是如何学习物理的，知道学生的思维误区和思维困惑所在，知道怎样促进学生的学习，以有效地发挥物理知识的教育价值和育人功能.如物理概念和规律的学习过程其实就是同化和顺应的过程，如果一名物理教师懂得现代学习理论，就可以指导学生运用多种方式完成同化过程，或者重新建立新的知识结构.又如，探究式学习的运用为我们带来了全新的物理教育方式，探究内容的选择、探究条件的创造、探究活动中的师生角色等都要结合学生的兴趣爱好、知识水平、理解能力和现有技能水平，才能适应教学需要.再如，现行高中物理教材是按照模块要求编写的，模块不像传统课程那样单纯依据学科知识的逻辑体系单线直进式地把知识权威性地展示在学生面前，而是围绕着一定的主题并通过整合学生的经验及相关内容而形成，模块的设计、选择，都要充分考虑学生的认知特点，关注学生的学习兴趣和生活经验.

2 物理教师的学科知识

学科知识也称本体性知识.熟悉物理学科知识是物理教师取得良好教学效果的基本保证.《标准》中对学科知识的要求具体包括3方面：一是所教学科的基本知识、基本原理与技能；二是所教学科的知识体系、基本方法；三是所教学科与其他学科及实践活动的联系.可见，《标准》对教师学科知识的要求既体现在“量”的方面，更体现在“质”的方面.一名合格中学物理教师的学科知识主要由物理学理论、物理学的人文价值、物理学思想、科学方法论、物理学史、物理学前沿、物理学应用、物理学实验等构成.

2.1 物理学理论知识体系

物理学本身是一个联系紧密的知识系统，物理教师除了要掌握课程标准规定的物理知识点外，还要超越教材，站在高处对物理学的完整体系有比较清晰地理解，能够正确运用普通物理的概念、理论物理的观点和方法去分析和研究中学物理的有关知识.

2.2 物理学思想和观念

物理教育的任务，一是物理知识的传授和运用这些知识去分析、解决物理问题，二是观念和方法的传承.当今人类的时空观、物质观、宇宙观，可以说是随着物理学的发展而逐步形成的.物理教师要通过对物理概念、定理、定律的思考，加深对物理科学乃至整个科学的认识，尤其要了解物理学的前沿及发展趋势，建立相对的、随机的、非线性等现代物理学观念.

2.3 物理学发展过程的知识

从物理教学的角度看，物理学史和物理学方法论不是物理课堂教学可有可无的附带物和装饰品，而是物理教学的必不可少的一部分.物理教学中突出物理学发展过程的教育已逐步受到重视，而教师具有的物理学史知识的丰富程度直接影响到他们在教学中对物理学史的自觉应用程度.物理教师要借助教材中“科学足迹”、“科学漫步”、“STS”等栏目以及有关物理学史专著、网络、课外读物等丰富自己的物理学史知识，了解物理学知识的纵向联系，熟知物理学理论的来龙去脉，了解具体理论的产生、发展和成熟过程，以满足教学的需求.

2.4 实验设计与操作知识

物理教学中，观察和实验是学生获得感性认识的主要途径.新课程对科学探究的充分重视进一步强化了对教师的物理实验知识和能力的要求.物理教师要加强实验基本知识的积累，掌握物理实验的基本原理，领会物理实验中的比较、放大、补偿、模拟、替代等基本测量方法，掌握实验中的基本调整与操作技术，熟悉中学物理所用基本仪器的构造及使用，掌握一定的设计、制造、改进实验仪器的基本知识等.

2.5 物理方法论的知识

物理学方法论是整个科学方法论的重要组成部分，它在物理学知识体系中占有重要地位，在物理知识的传承中具有重要作用.物理学特有的方法论知识，如理想化模型法、整体分析法、等效转换法、用图像处理物理问题的方法等，都应当如同物理概念、规律的知识一样隶属于物理教师学科专业知识的一部分.物理教学中，教师要通过自己对教学内容的理解和再创造，从物理学的内容中去挖掘物理规律中的科学方法，并以学生能够接受的方式向他们展示，启发学生思考、领悟，这一过程的前提是教师需要从物理内容中获得一些自己的感受，把自己有关物理方法论的知识条理化、系统化.

2.6 物理学与相关学科的联系

中学物理学与各学科间紧密相连，物理教师应了解所教学科与其他学科的联系，知道物理教材与其他学科相互衔接的内容，了解相关科目教学内容和时间安排，清楚物理教材与其他学科教材所存在的一些相互脱节的地方，以便在教学中与相关学科的教师取得协调，并在开展综合性活动时相互配合，胜任研究性学习的教学.如数学是与物理学联系最为紧密的学科，从两学科知识体现的关系来看，有数学为物理提供解题工具的，有物理为数学创设问题情景的，有通过知识传授既巩固物理知识又掌握数学技巧的.课改后，高中数学中增加了导数、积分的初步知识，微积分的引入可以使学生对某些物理概念（如速度、加速度）形成更明确的理解，对物理图像也有更准确的认识，物理教师若适度尝试在教学中介绍可开拓学生思路.

2.7 物理学新进展及物理学的应用知识

这方面知识在一定程度上反映了教师物理学知识的广度和宽度.一方面，一些前沿知识已融入物理教学之中，如相对论、多普勒效应、传感器、统计学思想、熵变等内容已进入中学物理教材，这就意味着物理教师必须跟踪物理学的现代进展，加强新知识的学习，走“时尚”之路.另一方面，STS教育已经成为科学教育改革的重要理念之一，教师要主动了解物理知识在现代科技、当代生活中的应用情况，走“流行”之道.

3 物理教师的学科教学知识

学科教学知识最早由舒尔曼（L.S.Shulman）于1986年提出，指为“表征、组织一门学科令其可教、可被理解的知识”，是将学科内容转化为有教学意义、适合不同能力和背景学生能力的表征形式，将学科知识、教学和背景知识综合的一种特有知识.学科教学知识包含教学目标知识、教学策略、评价知识、课程知识、学生知识等多方面内容.《标准》中对学科教学知识的要求包括两方面：一是依据国家课程标准进行课程开发的知识；二是根据中学生学习具体学科内容时的特点开展有针对性教学的知识.

对物理教师而言，掌握学科教学知识意味着能领悟课程标准的内涵，对物理的课程性质、课程理念、课程目标、课程内容、课程结构、课程实施、评价方式等有明确认识；意味着教师由对教材的挖掘钻研走向对书刊、多媒体以及实物等物理课程资源的开发，涉及校内各种科技图书、科技报刊等资源的选择，现有仪器、实验的改造、组合，实验手段的更新，信息化资源的开发，科技馆、博物馆、科研院所等社会课程资源的有效利用等；意味着物理教师要了解中学生感知觉、记忆和注意、思维与想象的发展特点，了解学生会因缺乏相应的物理知识、经验和物理知觉方法而造成对物理现象和客体知觉时理解性和整体性偏差，了解学生学习和生活经历中形成的大量所谓“物理表象”的片面性、不准确性，了解学生形成正确物理思维品质过程中存在不善于对研究对象进行合理简化与抽象、不善于把知识与经验系统化、条理化的弱点，了解学生的思维定势和生活观念对概念形成的影响，从而在学生认知与学科特点的结合点上设计教学；意味着物理教师必须掌握并学会运用不同的物理教学方法，对物理教学环境、人际关系、教学纪律以及教学反馈等方面进行设计与控制，以保证物理课堂教学的秩序和效益，切忌把充满灵性的物理学蜕化为抽象的概念、枯燥的公式、繁杂的计算，把具有生动性、创造性的物理教学变为应对考试的活动.

4 物理教师的通识性知识

广博的通识性知识是整个物理教师专业知识结构中的基础部分，它包括当代科学和人文两方面的基本知识以及工具性学科的扎实基础与熟练运用的技能、技巧.《标准》中规定中学教师应掌握4方面的通识性知识：① 自然科学和人文社会科学知识；② 有关艺术的知识；③ 信息技术的知识；④ 有关中国教育国情的知识.对物理教师而言，可具体为.

4.1 相关的自然科学知识

物理学的发展过程中不仅分化出了如天体物理、凝聚态物理、量子物理等新分支，而且形成了诸如信息科学、新材料科学、新能源科学、空间科学等一系列边缘、交叉学科.物理教师需要突破学科本位，尽量扩充与物理学联系紧密的包括物质科学、生命科学、信息科学、宇宙科学以及地球科学等在内的其他自然科学知识，并关注当代科技的新进展，如地震海啸、行星运动、神舟飞船、纳米技术等知识，才能以全息视角把握物理学研究对象，给学生全面、科学的指导.

4.2 相关的人文社科知识

科学教育不仅仅是一种求真、求知的活动，而且具有价值导向、人文负载.物理课堂需要重视以科学伦理、社会能力、人文精神和生态道德为主要内容的人文素养教育.对于中学物理教师，需要具备以科学哲学为代表的合理的人文知识结构和较高的人文修养，从物理课程的内在属性上去寻找科学教育与人文教育相融合的可能性，认识物理学中蕴藏的真、善、美.

4.3 对基础教育概况与科学教育现状的认识

作为一名教师，要了解教育的政策法规、了解课程改革历史及特点，以科学理性的态度认识当前教育改革和发展中的复杂问题，作为物理教师还要了解中国传统文化对科学教育的影响及中国近代科学与科学教育的发展，了解中国物理教育史.这样才有利于从他人的经验和做法中汲取精华，批判地继承和借鉴他人的教育经验，为物理教育教学实践提供理论指导.

4.4 相应的艺术欣赏与表现知识

我国古代就有“物艺相通”的说法，即科学和艺术、物质和精神是互相融通、互相为用的.一方面，物理教师如果在音乐、美学等方面具有一定的爱好和修养，会潜移默化地影响其着装、语言、板书、师生交往等，教师会更多地得到学生的亲近、敬重，教学活动更顺畅.另一方面，大部分艺术用光和声作为它们的表达媒介，艺术家用来创作或演奏艺术作品的物质客体遵从诸如光的反射折射、颜色产生机制、简谐运动等物理学规律，将一些艺术作品、创作工具引入物理课堂，为我所用，既能加深对视觉艺术和音乐的欣赏和理解，又能增强物理课堂的感染力，使单调乏味的学习过程变得生动有趣.

4.5 信息技术知识

信息技术为教育教学注入了无限的生机与活力，带来教学内容的呈现方式、学生学习方式、师生互动方式的变革.对物理教学而言，信息技术以传感器的方式进入了物理教学的实验领域，以仿真模拟的方式进入了物理教学的思维领域，以网络通信的方式进入了物理教学的交流沟通领域，大大提升了物理教学的广度和深度.因此，物理教师需要掌握现代教育技术，善于运用它进行信息收集、整理，运用它进行实验测量、数据加工，运用它开展教学反思与研究.

1 中学教师专业标准（试行）.http：／edu.people.com.cn／h／2011／1214／c227696－3005183548.html

2 史宁中.中学教师专业发展指南——关于《中学教师专业标准（试行）》的解读［J］.中国教工，2012（7）：10－12.

3 陈建.谈谈面向教师专业标准的物理教师专业素质的要求［J］.物理教师，2013（2）：71－72，77.

4 蔡铁权.物理教学丛论：基础教育课程改革视野下的中学物理教学［M］.北京：科学出版社，2005：214.

5 孔庆，朱铁成.面向新课程的物理教师专业知识结构现状与思考.http：／www.pep.com.cn／gzwl／jszx／jxyj／xkczx／201008／t20100827－788389.htm

6 朱宏雄.物理教育展望［M］.上海：华东师范大学出版社，2002：71.

7 L.S.Shulman （1986）.Thosewhounderstand：Know ledgegro wthinteaching［J］.Educational Researcher，15（2）：4－14.

8 陈宗成.中学物理教师专业观念发展之境界简论［J］.物理教师，2012（9）.