美国大学物理系早期教学体验课程改革研究

廖元锡

摘  要：美国高校的教师资格课程和教育硕士课程主要在教育学院完成，其不足是学科教学与培养目标存在脱节，教育学院的教学很难顾及学科特色。专业学院意识到必须为培养优秀中学教师发挥作用，其部分做法是改革早期教学体验课程，实施 “学习助理（LA）”，運用改革的教学方法对大学基础课程进行改造;在中学实施“沉浸式”早期教学体验课程，学习运用基于研究的教学方法。早期体验课程的开设使得本科生选修教师教育方向课程的数量增加，提高了教育理论与实践融合的效果，促进了大学专业学院和中学在教师教育方面的合作。这对我国高校如何有效发挥专业学院和教师教育学院的功能具有参考和借鉴价值。

关键词：物理系;教师教育;早期教学体验

在20世纪的大部分时间里，美国一直是世界科技创新的领导者。科学、技术、工程和数学教育推动了工业领域的创新发展。然而，近年来美国中学生的物理能力落后于其他国家。高中物理教师数量不足，缺少优秀教师，而且具有物理专业背景的不到50%[1]。为此，美国一些学术性组织纷纷要求改变物理教师教育，大学物理系又重新肩负起培养物理教师的重要使命，以弥补教育学院教师证书课程的不足。物理教师教育联盟（phystec）成立于2001年，是美国物理学会（APS）和美国物理教师协会（AAPT）的合作伙伴，成员已超过300家，一直在帮助大学将物理教师教育项目提升为示范项目，资助教师教育研究，推广好的做法。目前，在中学教师驻校（TIR）、早期教学体验（Early Teaching Experience ，ETE）、教学内容知识教学、入职指导等方面积累了经验。ETE对还没有选择物理教育方向的本科生，是指发生在大学早期的教学经验，一般是有报酬的;对选择物理教育方向的，是指学生在教学实习之前的任何教学经历，一般是培养计划的一部分。改革早期教学体验课程的主要目的是吸引优秀物理本科生将物理教师作为未来的职业选择，使物理教育方向的学生继续保持对物理教学的兴趣，且入职后能践行先进的教学理念和方法。

1    大学学习助理（LA）模型[2]

学习助理模型是早期教学体验课程之一，由科罗拉多州立大学物理系于2003年开发并被广泛采用。项目招聘本科学生担任学习助理（LA），与课程主讲教师、研究生助教组成教学团队，主讲教师基于LA的参与对课程予以改造，如采用同伴互助教学法（Peer Instruction）和选用适合探究教学的教材（Tutorials in Introductory Physics）。主讲教师每周带领学习助理研讨教学内容，制订教学方案。课堂上首先由主讲教师讲授，再由学习助理与学生组成学习小组，将大型课堂翻转成多个小型课堂，教学方式由讲授转换为小组合作讨论，通过协作来理解课程中的问题。

学习助理模型有几个目的：第一，通过学习助理的参与使基础课程中教师讲授转换成学生主动学习或同伴互助的小组教学，提高大学物理课程的学习效果;第二，吸引更多的优秀大学生从事中学物理教师职业;第三，让大学物理教师开展教学研究，更多地参与和改进未来教师培养;第四，转变教学文化，把研究性教学视为教师应有的工作。

LA每周参与3项主要活动，以支持课程由大型讲座到小组学习的转型。首先，LA参与主讲教师每周的教学设计任务，共同准备下周的课程教学;检查课程作业中的数据，反思前一周的教学实践，评估课程教学效果，分享物理知识学习经验。其次，阅读相关的教育文献，修读教育学院科学教育的课程，学习科学教育的理论或实践知识，以弥补他们教学经验的不足，另外就是组织6～20人的学习团队开展学习活动。LA实现大型讲座课程转变的主要方式有两种：首先，LA领导学习团队复习活动，学生通过协作来理解课程活动中提出的问题。第二，在大型讲座约每20分钟后，LA通过帮助学生围绕概念问题展开辩论以达成共识来促进小组互动。

LA在学科专家的指导下，整合他们对学科内容、教学方法和实践的理解，运用改革后的方式进行教学，并且在实践中有机会尝试教学技术的应用，在与学生的互动中反思其教和学的学术，形成有效的学科教学知识。LA模型能改进大学基础课程的学习，大学生不仅显示出学习态度上的积极变化，表现出更高的学习兴趣，以更多专家般的观点思考问题，而且学习成绩提高了，说明LA项目为学生提供了更好的研究和教学生涯的准备。

LA项目也改变了大学教师。那些多次教过基础物理课程的教师，现在也要花很多时间去思考学习的内涵是什么、想让学生获得什么、如何帮助学生克服困难等问题。由于大学教师在教学上的转变和投入，对学生决定成为K-12教师产生了积极影响。

2    高中职位的学习助理（LA）课程[4]

基于吸引优秀学生选择科学教学职位的目的，密苏里大学（MU）学习助理项目安排LA教学高中课程而不是大学课程，课程持续一个学期。所在的实习学校正在九年级实施“物理第一”项目，使用基于模型的教学法。实习教师接受任课教师的指导，通过将教师的经验与模型的理论和方法相联系，体验基于模型的教学。在体验教学中萌生和坚定教师职业信念。

中学驻校教师TIR负责招聘LA。应聘者要提交简短的推荐信和个人简况，介绍自己的背景、教学兴趣，是否有教学经验和从业经历，已完成的课程序列。然后还要接受TIR的面试，评估申请人是否真的对教学感兴趣。LA受聘后与当地的高中教师组成教学团队。由于实施“物理第一”项目，所有九年级教师都接受了与“物理第一”相关的模型教学培训，并且愿意与大学生合作。每所高中都会找到3位这样的老师，LA择其中之一进行组队。

LA的任务从初始观察开始，为期两周。在这段时间里，他们反思教师的实践，熟悉班上的学生，并协助完成一些简单的教学任务，如收集作业和小论文。他们也担任学习辅助角色，包括帮助学习困难或因故缺课的学生，组织小组讨论，数据收集、数据分析，准备演示实验。

LA每周参加由TIR主持的研讨会，会议一般利用晚上时间召开。在会上，参与者反思自己的教学实践，评估课程的转变，分享经验，并研讨相关文献;聚焦方法和概念，讨论“物理第一”的内容和教学方法，通过家庭作业确定学生的前概念和克服这些前概念的策略;聚焦教学技术的运用和收集数据的技术問题;教师在课后与LA讨论，或利用电子邮件与LA就即将实施的课程内容进行交流探讨。这样的任务持续12周。

在教育学院修读物理教师资格课程的学生经常被安排在非物理课堂教学实习，教育学院指导教师要协调各专业的教学实习，即使实习生被安排在物理课程中，也不可能深入讨论特定物理内容的最佳教学实践。故LA项目严格遵循“物理教师准备应包括扩展未来教师在与物理相关的专业教学经验”。在LA项目每周例会上，LA讨论特定物理内容教学的挑战，例如，怎样设问来探究学生对牛顿定律的理解，如何帮助九年级学生建立一个抽象的电路模型，或者如何使用实验室设备来帮助理解加速运动，使学生能够探索关键问题。在模型教学中，教师帮助学生进行科学探究，建立概念模型;学生随后应用这些模型来解决复杂的问题。建模过程涉及使用图形、图表和方程来表征系统，重要的是，模型的建立包括了解模型与它所代表的系统之间的关系，以及模型的限制条件。建立模型的教学实践包括设计和进行探究，测试想法，使用“白板”使学生的想法“可视化”，以及面向全班其他同学报告，修正或捍卫自己的想法。

3    大学、中学早期教学体验课程系列[3]

汤森大学的早期教学体验课程分3个系列，包括教学观察、科技活动讲解，本科生学习助理（LA）项目，及中学合作教学、实验室探究、小组辅导。课程的主要目的是：第一，给物理专业本科生第一手经验，作为自我评估工具确定教学职业是否适合他们;第二，帮助选择教师为职业的物理专业本科生保持对教学的兴趣，并接受以探究为基础的科学教学。课程设计原则是注重基于探究的教学和 “主动学习”教学方法以促进反思、讨论和学生参与。科学教学是由一个或多个焦点问题引导，让学生直接接触科学现象，教师的主要作用是引导深入思考和组织基于证据的推理。

在第一学期的非正式教学体验之后招聘本科生学习助理。学习助理参与后，大学物理课程授课老师有规律地中断讲授，让学生结成同伴讨论问题并用应答器给出答案。当同伴互助讨论可能的答案时，本科生学习助理关注讨论情况，提出问题，帮助学生澄清他们的想法和理由。学生的答案出来后，教师进行全班讨论，要求学生分享答案及理由。在分享环节，LA会提出有趣的想法。在实验教学中，实验教师用探究实验取代脚本化的菜单实验。遭遇需要实验探究的物理问题，学生在全班分享他们最初的预测，并深入思考可能的测试实验程序。一旦就实验程序达成共识（在导师的帮助下），LA提出有关仪器设备的问题，唤醒学生注意潜在的错误，并促进小组进一步的讨论。在小组辅导中，LA遵循教学研讨会上的建议，在帮助学生完成家庭作业时尽量不向他们教授数学程序。相反，专注于使用提问技巧来引导被辅导学生解决概念上的困难和选择问题解决过程的合理步骤。

第二学期的早期体验课程面向选择了物理教育方向的学生，驻入中学10周，每周召开一次两小时的课堂会议为教学定向。课堂教学应用担任学习助理期间的指导性探究教学方法，实习教师提供活动提纲和学习指导，允许中学生在工程设计过程中探索物理概念（如磁或光反射），通过实践探究，反思已有知识和日常经验，探索物理和心理模型，小组和全班讨论来发展科学概念。课程内容通常（但并非总是）与州或地方标准挂钩。多个实习生同时在一个教室教学，每个实习生或两个实习生向4到6位中学生教授科学。对于某些教学环节，实习教师可以同时教授相同的内容;对于其他教学环节，实习生之间可以互换小组，参与同一个主题不同的活动，促进合作和创建高质量的教学。所有协作共享课堂的实习生在主讲教师的帮助下共同规划他们的科学课程。

第三学期的高中早期教学体验课程与前两期不同，而是有自身的要求。第一步，每位实习生都要聘请一名高中教师为其提供课堂教学示范，并作为非正式导师。课程本身包括1次培训会议、5次两小时的研讨会、10到15小时的高中物理课堂志愿者以及最后的课堂讨论。5次研讨会都涉及与物理教学相关的实践主题：提问技巧、解决问题的策略、物理探究、经典物理实验和新教师的有用资源。在实习学校实习生进行课堂观察，在需要时辅导学生，并协助讲课、互动演示、准备实验和参加解决问题的讨论。在小组环境下，实习生能够深入而有意义地了解学生的想法、优势和个性，能够直接关注与探究教学相关的问题。

4    分析与启示

“基于大学的教师教育课程常常与教学实践脱节或不一致”，“大学教师往往未实践具体的教学方法，而又试图更有效地将他们的‘专家知识传授给K-12教师”[5]。另外，教育学院的教学体验课程主要是熟悉一般教学环节，比如“5E学习环”，与专业联系不够紧密，改革所倡导的教学方法得不到实践。而物理系主导的早期教学体验课程发挥了大中学物理教师的作用，加强“实习教师”物理教学的体验，使用物理教学倡导的方法，在每周的研讨会上“将这些想法置于批判性检视中”，即实践理论化[6]。在哥伦比亚的公立高中，指导教师都参加了MU为期10周的“物理第一”专业发展项目，培训内容和教学方法是实施基于模型的教学，是将理论转化为实践的过程[7]。TIR担任“物理第一”的主讲教师和LA指导教师，很好地连接了理论和实践。齐契纳（Zeichner）提出的“第三空间”理论，将“实践性知识和学术知识以不太等级化的方式结合在一起，模糊学校实践者知识和高等教育学术知识的边界，为大学教育课程和高中现场经验形成连接”[5]。第三空间让大学教育理论与中小学实践不是在矛盾中对立，而是在相互作用、影响下于融合中生长。一是理论与实践知识处于平等关系，且由于教学的实践属性，中小学教学实践和社区文化均应纳入大学教师教育课程体系。二是根据文化历史活动理论，教师教育的专业知识跨空间分布在大学、中小学及社区，在不断联系的教学活动体系中形成专业基础知识。LA在学科教师、教学法教师和中学教师共同体中，基于理论与实践联系的空间学习知识和运用知识，每周召开的教学研讨会议，重新理解他们在课堂上观察的实践以及他们在未来一周的预期。因此，能及时将他们在高中课堂上的经历与他们在大学讨论的内容联系起来。这些连接使未来的教师能够理解高中课程的设计原理，理解建模方法，很好地契合了齐契纳对共享“第三空间”的定义。研究表明，当新教师遇到教学难题时，他们往往会回想起作为学生所经历的教学技巧，而不是他们在教育课程中所学的方法。但如果在他们早期的教学经验中练习使用过基于研究的教学方法，当他们独立进行课堂教学时，他们就有可能自己运用这些技能。

我国大学扩招前，师范大学承担了教师教育的全部工作，课程结构上侧重学科知识，但在学科知识教学中并没有始终瞄准培养未来教师这一目标，教育理论课程与实践存在脱节。在重科研轻教学的背景下，学科课程教师较少关注教学研究，很少考虑所用教学方法的示范作用。师范大学综合化后，纷纷成立教师教育学院以继承传统和彰显特色，但这并没有解决学科课程教学与教师培养目标的关联和教师教育理论与实践脱节的问题。无论是实体性的教师教育学院还是“2.5+1.5模式”的教师教育学院，由于课程开设老师分属不同的学院，学科专业课的教学与教师培养的目标关联反而弱化了。在2.5学期间学科系的教师，所教的对象是非本系的学生，学生的教师教育生涯选择不会受到过多关注，学科专业基础课的教学很少用到改革的方法。1.5学期间公共教育理论话语权增加，学科教学师资力量减弱，理论与实践脱节的现象或实践环节与学科教学联系不紧密有可能更加严重。这就带来了新的问题，这是美国教育学院培养教师的老问题，也就是说我国的教师教育改革正好复制了美国教师教育的短板，学科课程学习对教师职业生涯选择和怎样教的知识贡献甚少。

基于此，笔者建议：一是本科层次的教师教育专业应保留在学科专业系，为了学术性和师范性的统一，课程实施中学科内容知识的教学引入改革导向的方法，如：探究教学、研究性学习、同伴互助等，并安排教学学术水平高的教授任教，做到在专业学习中融入教学知识的学习，使课程实施全程关注师范生的职业生涯准备。二是教育理论知识学习在“第三空间”进行。教学方式、教学场景、教师教育者等符合“第三空间”理论要求。美国伊利诺伊州立大学教师教育项目是全美示范性项目，恰与我国大学扩招前物理教育专业类似，教育学、课程论、学生认知发展等课程由教育学院开设，物理系为学生开设了6门高中物理教育课程，项目负责人有16年的中学教学经验，取得了教育学博士学位[8]。三是科学制定教师教育项目负责人选聘条件，与我国高校其他学术人才的招聘同规格对待，但教师教育专业要突出课程开发和教学研究的能力要求。四是成立教师教育学院后，建立由学科专业系与教育学院联合的教师教育研究组，成员有学科专家、科学教育者、中学专家型教师等。研究范围从学科课程教学如何关联教师培养目标，教师教育模块课程如何有效生发学科教学知识，研究教学方法的创新等，从而赋予教师教育扎实的学科基础，培育教师教育共同体文化。

参考文献：

[1]Tobías Martín‐Páez，David Aguilera，Francisco Javier Perales‐Palacios etal（2019）.What are we talking about when we talk about STEM education？ A review of literature[J]. Science Education，2019（4）：1–24.

[2]Valerie Otero，Steven Pollock， Noah Finkelstein（2010）.A physics departments role in preparing physics teachers：The Colorado learning assistant model[J].Am. J. Phys，2010，78（11）：1218-1224.

[3]Doug Steinhoff， Linda M. Godwin， Karen E. L. King .High school physics placements for undergraduate Learning Assistants [C]. Cody Sandifer， Eric . Brewe . Recruiting and Educating Future Physics Teachers：Case Studies And Effective practice . College Park ，2015：147-165.

[4]Cody Sandifer， Ronald S. Hermann， Karen Cimino， and Jim Selway. Early teaching experiences at Towson University： Challenges， lessons， and innovations [C]. Cody Sandifer ， Eric Brewe.Recruiting and Educating Future Physics Teachers：Case Studies And Effective Practice . College Park ，2015：117-129.

[5]Ken Zeichner（2010）. Rethinking the connections between campus courses and field experiences in college and university based teacher education[J]. J. Teach. Educ，2010，61（1-2）： 89.

[6]Hazel. Hagger and Donald McIntyre， Learning Teaching from Teachers[J].New York：Open University Press， NY， 2006.

[7]Leon Lederman （2001）. Revolution in science education： put physics first[J]. Phys Today，2001，54（9）：11–12.

[8]廖元錫，李晶晶. 美国教师教育课程理论与实践整合的经验及启示[J].中国教师，2012（21）：74-77.

（栏目编辑    李富强）