物理师范生PCK中“学生知识”的现状调查——以“力与运动”为例

张春斌

(深圳实验学校高中部 广东 深圳 518055)

王妍琳

(深圳龙岗区大光勘学校 广东 深圳 518129)

教师关于“学生的知识”是教师把握学生对某一课题的掌握情况和存在的学习困难点的知识[1]，是学科教学知识(Pedagogical Content Knowledge，简称PCK)的核心成分之一[2].本文旨在调查师范生对学生的学习程度、迷思概念以及对应的具体学习困难点.

1 基于“力与运动”困难知识点的纸笔测试工具的开发

1.1 测试卷开发过程

本测试卷选择 “加速度”、“匀变速直线运动”、“摩擦力”、“超重失重”、“牛顿第三定律”、“平抛运动的规律”、“运动的合成与分解”、“匀速圆周运动”、“万有引力定律”、“功率”、“机械能守恒定律”共计11个知识点编制成学生版测试卷以及师范生版测试卷.

“学生版测试卷”如图1所示，首先针对每个知识点设置概念题，概念题涵盖学生可能存在的迷思概念；接着让学生选出自己觉得有困难的地方以了解学生的困难点.

图1 学生版测试卷例题

“师范生版测试卷”如图2所示，让师范生预测学生的答对率以及困难点从而通过对比预测情况以及作答情况了解师范生对学生学习“力与运动”各个知识点的把握情况.

图2 师范生版测试卷例题

1.2 调查样本

学生总样本共计1 601，样本选自广东省7所高中，其中珠三角3所，粤西1所，粤东3所.样本学生参与测试时均已完成必修1,2“力与运动”所有的内容.

师范生样本共882，样本来自广东3所师范院校大一至大四物理师范生.大一至大三师范生参与测试的时间为第二学期末；参与测试的大四学生中，有44.4%人于实习前参与测试，另55.6%人于实习后参与测试.

1.3 测试卷信度

通过SPSS软件进行检验,得出学生版本的“力与运动”困难点测试题的α系数达0.819,而师范生版本的“力与运动”困难点测试题的α系数为0.939.

2 调查结果

2.1 师范生能大致把握学生的掌握程度

从答对率预测上看，师范生预测情况与学生作答情况相对一致(图3)，利用SPSS检验发现,师范生的预测与学生的作答呈显著性相关从(Pearson相关系数为0.667,在0.001水平上显著性相关).从整体上看，师范生能大致把握学生“力与运动”的掌握程度.

图3 师范生预估与学生的实际掌握程度的对比图

由图可见，师范生能够准确把握学生在“运动的合成”、“向心力”、“功率”这3个知识点的掌握程度，对“加速度”、“图像”、“牛顿第三定律”学生掌握程度的把握较好，但对“摩擦力”、“超重失重”、 “平抛运动”、“万有引力”、“机械能守恒定律”这5个知识点学生掌握程度的把握则较差.

2.2 师范生对学生“力与运动”相关迷思概念的把握

师范生基本可以把握学生头脑中的迷思概念.图4列出测试卷中所涉及的36个迷思概念及其学生百分比，虚线以上为不可忽视的迷思概念，共25个；而师范生所意识到的迷思概念则用黑色条形标识.

虚线上方为25个不可忽视的迷思概念，师范生能够意识到其中的20个迷思概念，而有5个被师范生忽略，包括“认为一个物体与地面之间的压强越大，则受到的滑动摩擦力越大”、“认为一个物体与地面之间的接触面积变大，则受到的滑动摩擦力变大”、“认为作用力与反作用力大小可以不一样”、“认为速度-时间图像，纵轴表示位移”、“认为运动的物体不会受到静摩擦力的作用”.可见，摩擦力知识点被忽略的迷思概念较多.

虚线下方为11个极少部分学生会存在的迷思概念.但师范生将其中两个误以为是较多数学生都会存在的，它们是“苹果落在地上，说明地球会产生万有引力，而苹果不会”，“平抛运动水平速度大的位移大”.

图4 师范生对学生“力与运动”相关迷思概念的把握情况

2.3 师范生对学生学习困难点的把握不准

大部分师范生知道学生在学习“加速度”、“超重失重”、“运动的合成”、“功率”这些知识点时存在的具体困难，分别是：“用打点计时器打出来的纸带测量物体运动的加速度”、“对超重失重物体进行受力分析”、“解决小船渡河的最短时间、最短位移的问题”、“解释汽车额定功率启动、恒定牵引力启动两种方式”.以下列出其他师范生预估不准的知识点，如表1所示.

表1 学生实际学习困难点与师范生预估困难点对比

注：学生在“机械能守恒”知识点上有另一困难点：区分机械能守恒、能量守恒、动能定理这三者，这一迷思概念有47.62%的师范生意识到，故未列入上表.

2.4 师范生“学生知识”的发展分析

就大一至大四师范生的“学生知识”进行对比分析，包括上述3大部分：对学生掌握程度估测，对学生迷思概念估测，和对学生具体学习困难点估测，如图5所示.

图5 师范生“学生知识”发展情况

通过SPSS进行ANOVA多重比较分析，可得，大一至大四师范生对学生的掌握程度的把握情况的比较：大一至大二呈下降趋势(显著性水平为0.001)，大二至大三呈上升趋势(显著性水平为0.01)，而大三到大四则无显著性差异.师范生对学生迷思概念的把握情况的比较与上述相似：大一至大二呈下降趋势(显著性水平为0.001)，大二至大三呈上升趋势(显著性水平为0.001)，而大三到大四也无显著性差异.这一现象可作如下解释，大一学生刚经历完高考，对高中学习仍然较为熟悉，故得分较高；而随着时间推移以及大学学习的改变，大二学生对高中的学习已经较为陌生，故有所下降；大三学生能有所提高，或许有赖于《微格教学》或《中学教学法》等相关课程的学习；但大三大四并无明显提高，可见实习期间，师范生“关于学生的知识”并未提高.此处引起笔者猜测，这一趋势或许与师范生的高中物理知识有一定的关系，另外实习对师范生“关于学生的知识”似乎并无太大帮助.而大一至大四师范生对学生的具体学习困难点的预测的得分并无显著性差异.此处引起笔者猜测，或许“关于学生学习困难点的知识”更多依赖于师范生的经验.