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中学物理教师的pck(2012.09.14.第六届物理特级教师研讨会.江苏镇江)



第六届全国中学物理特级教师学术研讨会

(2012.09.14 江苏镇江)

【发言提纲】
一.话题的缘起

二.学科教学知识的内涵 三.物理教师PCK的建构

一.话题的缘起
●一线教师的困惑—— “学过的新课程理念为什么用不上?” *教学现状:课改理念普遍认同,课堂教学涛声

依旧 *原因分析:教师的学科教学知识的缺失

教育理念

教师的学科 教学知识 (学科化、 个性化)

教学行为

●同课异构的思考—— 不同的老师上同一节课(甚至同一个知识点),为什 么教学效果会相差很大?

一.话题的缘起
【例】超失重现象
*师1:演示:磁铁由静止开始向下运动, 学生观察并解释所见现象。 *师2:先演示……(同上);再演示:磁铁由静止开始向上运动, 并解释所见现象。 *师3:先提问题:当磁铁由静止开始向下运动,会发生什么现象? 学生预测,而后演示实验,分析实验现象。再提问题:若磁铁向上 反映了教师的学科 运动呢?…… 教学知识水平的差异

●点评

采用不同的策略: 演示—观察—解释 基于不同的理解:

预测—观察—解释

科学发生 ——科学是始于问题,还是观察? 学生主体 ——是具有前概念的个体,还是“白板、容器”? 学习过程 ——是自主建构,还是传输接受? ……

一.话题的缘起
学科知识

●对一句教育谚语的理解 水 水 ——此水非彼水 “要给学生一杯水,教师要有一桶水” 教师不仅要有深刻的学科知识,而且还要有宽广的学 科教学知识,有效的课堂教学是两者的有机融合。 如何促进学科知识向学科教学知识的转化,构建教师 合理的专业知识结构,是当前值得重点关注的问题。

学科 教学知识

一.话题的缘起
学科知识

●对一句教育谚语的理解 水 水 ——此水非彼水 “要给学生一杯水,教师要有一桶水” ●《中学教师专业标准》对教师知识的要求
(五)教育知识
19.掌握中学教育的基本原理和主要方法。 20.掌握班集体建设与班级管理的策略与方法。 21.了解中学生身心发展的一般规律与特点。 22.了解中学生世界观、人生观、价值观形成过程及教育方法。 23.了解中学生思维能力与创新能力发展的过程与特点。 24.了解中学生群体文化特点与行为方式。 25.理解所教学科的知识体系、基本思想与方法。 26.掌握所教学科内容的基本知识、基本原理与技能。 27.了解所教学科与其它学科的联系。 28.了解所教学科与社会实践的联系。

学科 教学知识

专 业 知 识

(六)学科知识

(七)学科教学知识

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。
33.具有相应的自然科学和人文社会科学知识。 34.了解中国教育基本情况。 35.具有相应的艺术欣赏与表现知识。 36.具有适应教育内容、教学手段和方法现代化的信息技术知识。

(八)通识性知识

二.学科教学知识的内涵
(一)PCK的提出
●美国教育家L.舒尔曼——教师专业知识分析框架:
①学科知识 ②一般教学知识 ③课程知识 学科教学知识(Pedagogical Content Knowledge) ④学科教学知识 ⑤学习者及其特点的知识 ⑥教育情境知识 ⑦关于教育的目标、目的和价值以及它们的哲学和历史 背景的知识

研究表明:PCK是教师专业知识中最核心的知识,它 最能区分学科专家与教学专家、高成效教师与低成效教 师间的不同。——发展PCK是教师专业发展的关键!

二.学科教学知识的内涵
(二)什么是PCK ● PCK是指教师在面对特定的学科主题或问题时,如何 针对学生的不同兴趣与能力,将学科知识组织、调整与 呈现,以进行有效教学的知识。 ● PCK与其说是一种知识,不如说是一种教师所特有的 “转化”智能,即将学科知识转化成学生有效获得的学 科教学智能。
教学设计 教学实施

学科的 知 识

教学的 知 识

学生的 知 识

二.学科教学知识的内涵
(三)PCK的内涵 ● PCK的内涵解析 (P.L.格罗斯曼) ①学科的知识
指学科中最核心、最基本的知识;学科的思想、方法、精神和态 学科 课程 度;对学生今后学习和发展最有价值的知识。
知识 知识

②课程的知识

知道某一知识在整个学科体系中的地位和作用;上位知识与下位 PCK 知识的联系;新旧知识间的联系;所学知识与儿童生活、经验的联系。

③学生的知识

学生 教学 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 知识 知识

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。

④教学的知识
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。

二.学科教学知识的内涵
(三)PCK的内涵 教师 ● PCK的核心内涵 课堂教学总是基于教材、 教材 学生 教师、学生这三大要素之间 的交互作用而形成的。 (课堂教学“铁三角”) 相应地,课堂教学要解决的三大问题是:教什么? 怎么教?怎么学? ——这也正是PCK的三大主题。 ①学科的知识 教什么 ②课程的知识 关注学生的学习 怎么学 聚焦点: ③学生的知识 立足学生立场 怎么教 ④教学的知识 实现知识转化 关注学生的学习是教学的本质追求。PCK的核心内涵 是—— 将学科知识转化为学生可学的形式

三.物理教师PCK的建构
●PCK的分类
普通PCK:指适用于科学、数学、语言、
艺术历史等领域教学知识

学科PCK:指某学科或主题的教学知识

●PCK的生成

话题PCK:指学科内具体内容的教学知识

PCK不会随着学科知识和一般教学知识的获得而自然生 成,它是教师在特定的教育教学情境中,不断进行实践、 探究,将诸方面知识综合、创新而成的。

●PCK的建构
教师PCK的建构必须坚持实践取向,即要强化实践意识、 关注现实问题、注重个人经验。对于一线教师来说,可从 两个方面着手—— 话题PCK

◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升)

学科PCK

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ●解析框架——
(1)某个特定课题的核心内容及其教育价值
对课题内容有清晰的认识,明确它在学科知识体系中的地位和作 用,并能挖掘其中的教育价值,包括应用价值、思维价值,以及有 助于情感态度价值观发展的价值。

(2)这个特定课题与其他内容的联系
了解学生已经学过、今后还要继续学习的相关的内容,这些内容 之间(包括思想方法等)有着怎样的实质性联系。

(3)学生学习该课题过程中的经验和困难
了解学生已有的学习经验和可能存在的困难,以及由于不同学生 的认知水平差异而造成的对于该课题的典型误解。

(4)帮助学生学会特定知识的教学策略
主要指教学内容的选择与组织,教学内容的表征与呈现手段,学 生学习活动的设计等。

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ●以“磁感应强度”为例 (1)“磁感应强度”的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”及其后续知识的学习,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。

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ●以“磁感应强度”为例 (2)“磁感应强度”与其他教学内容的联系是什么? ◎知识内容(承上启下)
通电导线在磁场中受到的力 磁现象和磁场
知识网上的 重要节点

磁感应强度

运动电荷在磁场中受到的力 磁通量 电磁感应

◎思想方法(一脉相承)
*物理量的“比值定义” *多因素的“变量控制” *以匀代变“极限思想”

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ●以“磁感应强度”为例 (3)学生学习磁感应强度概念时可能的困难是什么?

学生的困难主要集中在两个方面—— ①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。

②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。

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ●以“磁感应强度”为例 (4)帮助学生理解磁感应强度概念的教学策略有哪些? ◎教学思路 ——类比迁移
电场
电荷

电场力F
定义

模型

试探电荷q 实验

电场强度 电流

比值F/q反映电场强弱 模型

磁场

磁场力F 定义

电流元IL

实验
比值F/IL反映磁场强弱

磁感应强度

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) 避免“比值定义” 的简单套用! ●以“磁感应强度”为例 (4)帮助学生理解磁感应强度概念的教学策略有哪些? ◎教学思路 ——类比迁移 类比 E=F/q B=F/IL ◎教学方式 ——探究学习 【策略1】实验感知,丰富物理表象
●学生实验:感受磁场的强弱(“磁不可貌相”) ●提出课题:怎样用物理量描述磁场的性质? ●演示实验:用小磁针可表示磁场方向,但不能反映大小 ●学生实验:定性探究磁场中通电导线受力的因素 ●演示实验:定量探究磁场中通电导线受力的规律 (F∝IL) ●重复实验:在不同的磁场中,是否还有相同的规律

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ●以“磁感应强度”为例 (4)帮助学生理解磁感应强度概念的教学策略有哪些? ◎教学思路 ——类比迁移 ◎教学方式 ——探究学习 【策略1】实验感知,丰富物理表象 【策略2】问题导引,设置认知台阶 为什么用比值(F/IL)来定义磁感应强度?这是本节课的
关键所在。教师在教学中要适时地提出问题,为学生设置必 要的认知台阶,让他们去经历并完成新概念的建构过程。

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ●以“磁感应强度”为例 (4)帮助学生理解磁感应强度概念的教学策略有哪些? 【策略2】问题导引,设置认知台阶
问题1: 在F、IL、B 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F/IL是个定值。 ——比值反映规律性 问题2: 在不同的(匀强)磁场中,仍能用F/IL描述它的性质 吗?为什么? 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,且比值大小与磁场的强弱相关。——比值具有客观性 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。

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ●以“磁感应强度”为例 (4)帮助学生理解磁感应强度概念的教学策略有哪些? ◎教学思路 ——类比迁移 N ◎教学方式 ——探究学习 ◎教学手段 ——多元整合
*传统实验的改进 *现代技术的运用
S

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升) 对教师而言,“理论的实践化”固然重要,“实践的 理论化”尤为必须。教师要学会从自身的实践经验中, “悟”出自己的行动理论, 形成自己的教学主张。 ——建构具有个性特色的学科教学知识 我对物理学科教学知识的梳理 ●学科知识 ——关注物理知识的文化取向 ●课程知识 ——拓展物理课程的学科视域 ●学生知识 ——把握物理学习的认知特点 ●教学知识 ——拟合物理知识的发生过程

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升)

●学科知识 ——关注物理知识的文化取向

文化说到底 就是“人化”

我们关注物理知识的文化取向,其实就是要关注人的发 展与完善,开发物理知识的育人价值。

◎陈佳洱院士说过:
“物理学不只是图表和数据,它能带给你很多更珍贵的东 西:一种理性的思维方式、人生的哲学和人生的道路。 ”

这段话正是对物理知识价值的诠释:让学生终身受益的 不是具体的知识,而是当大部分物理知识忘掉之后所剩下的 东西,那就是一个人的思维方式和他的价值取向。 可以这样说,一个人在中学阶段是否受到过良好的物理 教育,将会影响他今后可能达到的事业乃至人生的高度。

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升)

●学科知识 ——关注物理知识的文化取向
我们关注物理知识的文化取向,其实就是要关注人的发 展与完善,开发物理知识的育人价值。

◎文化取向下的物理知识观
对于教学范畴内的物理,有着作为科学的物理和作为教育 的物理的两重性。 相应地,物理知识也有着两种形态:一种是外显的学术形 态,另一种是内隐的教育形态。 前者具有实用价值,后者则 有教化功能。 我们的教学应从学术形态深入到教育形态,即在重视物理 知识的科学内核的同时,还要注意挖掘它的文化底蕴, 提升 物理教学的文化品性。

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升) ●课程知识 ——拓展物理课程的学科视域 学科视域:对所任教学科的内涵及本质的理解与把握

——物理究竟是什么?
◎著名法国科学家庞加莱曾说:
物理学是由一系列事实、公式和法则 建立起来的,就像房子是用砖砌成的一 样。但是,如果把一系列事实、公式和 法则看成物理学,那就犹如把一堆砖看 成房子一样。

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升) ●课程知识 ——拓展物理课程的学科视域 学科视域:对所任教学科的内涵及本质的理解与把握

物理是一门科学,也是一种智慧,更是一种文化.
知识层面 物理树 思维层面

——经师 ——明师 ——人师

文化层面

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升) ●学生知识 ——把握物理学习的认知特点 PCK的核心就是以学生为基本立场,将学科知识转化 为学生可学的形式。

物理知识 心理化 * “尽管科学家和教师都掌握学科知识,但二者的学科

物理知识 * “假如让我把全部的教育心理学仅仅归结为一条原理 教学化 的话,那么我将一言以蔽之:影响学习的唯一最重要的 因素就是学生已经知道了什么,要探明这一点,并因此 进行教学。” ——奥苏贝尔

知识是不一样的,教师必须把学科知识心理学化,以便 物理知识 让学生能够理解。” ——杜威
生本化

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升) ●学生知识 ——把握物理学习的认知特点 【例】关于“受力分析”的教学
◎基于“教师中心”——正面讲解,一步到位 受力分析—— ◎基于“学生立场”——先乱后治,逐步提升
支持力 大气 压力 浮力 摩擦力 是分析受力,不是施力 是分析外力,不是内力

空气 阻力
地面 压力 重力

驾驶员 压力 地面 压力

牵引力

迷思 认知冲突 概念 自主建构

科学 概念

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升) ●学生知识 ——把握物理学习的认知特点 “把学生的错误消灭在萌芽状态中”? ——课堂是允许学生出错的地方! 学生做对了,说不定只是模仿; 学生做错了,绝对是他的原创。 ——学生的错误也是重要的教学资源!

*教师的角色 ——学生思想的助产婆 *负责的老师 ——经常给学生找麻烦 *高明的教法 ——先问迷糊再教明白

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升) ●学生知识 ——把握物理学习的认知特点 ◎教学主张:把属于学生的东西还给学生 ◎教学策略:
努力营造一种真实的、自然的、和谐的原生态的课堂形态, 即真实的教学问题,自然的教学过程,和谐的教学氛围。
教师要善于把握学生的思维水平,并以此为起点将自己的思 维过程充分展开,从而达成师生思维同频共振的最佳状态。

*大道至简 ——课堂形态:回归本真 *大智若愚 ——教师思维:还原稚化

要运用留白艺术,如:预设缺口,拓展自主学习时空;打开 窗口,扩大物理学习视野;安装接口,为后继学习埋下伏笔。

*大成若缺 ——教学时空:留有余地

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升)

●教学知识 ——拟合物理知识的发生过程
◎教学重演律告诉我们: 学生的学习过程是对人类文化发展过程的一种认知 意义上的重演; 学生学习科学的心理顺序差不多就是 前人探索科学的历史顺序。 ◎(波利亚)教学发生学原理: “在教一个科学的分支(或一个理论、一个概念)时, 我们应该让孩子重蹈人类思想发展中的那种最关键的 步子,当然我们不应该让他们重蹈过去的无数个错误, 而仅仅是重蹈关键性步子。”

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升)

●教学知识 ——拟合物理知识的发生过程 ◎教学主张:让学生重演物理知识的发生过程 即让学生在教师的引导下,去揭示并感受物理知识 发生的原因、物理知识形成的经过、以及物理知识发 展的方向。
◆充分还原稀释:让学生体验物理概念的形成过程

◆坚持延迟判断:让学生探寻物理规律的发现过程
◆渗透思想方法:让学生参与物理实验的设计过程 ◆注重过程分析:让学生亲历物理问题的解决过程

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升)

●教学知识 ——拟合物理知识的发生过程 ◎教学主张:让学生重演物理知识的发生过程 即让学生在教师的引导下,去揭示并感受物理知识 发生的原因、物理知识形成的经过、以及物理知识发 展的方向。
◎教学策略:

*一项原则 ——注重问题导引 *两条铁律 ——彰显学科特色 *三序合一 ——优化教学结构

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升)

●教学知识 ——拟合物理知识的发生过程 ◎教学主张:让学生重演物理知识的发生过程 ◎教学策略: 一项原则——注重问题导引 *两种教学:

知识呈现式
教师讲解、传授知识 教的是结论,学到是技能 把有问题的教得没有问题

问题导引式
师生互动、激活思维 教的是思维,收获是智慧 把没有问题的教得有问题

(培养考生)

(培养学生)

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升)

●教学知识 ——拟合物理知识的发生过程 ◎教学主张:让学生重演物理知识的发生过程 ◎教学策略: 一项原则——注重问题导引 “核桃模型” *教学建议 —— 知识问题化,问题情境化
知识
(营养素)

问题
(核桃肉)

情境
(核桃壳)

知识 例:气体内能的变化 ? “外界对气体做功,气体的内能增大。” 问题 ? “外界对气体做功,气体的内能怎样变化?” 情境 ? “飞机在万米高空飞行,机舱内温暖如春,用的是制冷
还是制热空调?”

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升)

●教学知识 ——拟合物理知识的发生过程 ◎教学主张:让学生重演物理知识的发生过程 ◎教学策略: 一项原则——注重问题导引 *教学建议 —— 知识问题化,问题情境化 情境 知识 问题

教学设计—— 把物理知识转化为问题,将问题融合于情境之中
学生学习—— 在物理情境中思考问题,在思考问题中掌握知识

知识的“溶解” 知识的“结晶”

从根本上说,教学设计就是问题设计。一堂好课往往是 由一连串有价值的有效问题组成的。

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升)

●教学知识 ——拟合物理知识的发生过程 ◎教学主张:让学生重演物理知识的发生过程 ◎教学策略: 一项原则——注重问题导引 【例】运动的合成
问题1:你能跑得比火车还快吗? 问题2:下雨天行走时怎样撑伞才能避免淋湿? v1 v2 v1 v2 v v1 v

v2

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升)

●教学知识 ——拟合物理知识的发生过程 ◎教学主张:让学生重演物理知识的发生过程 ◎教学策略:两条铁律 ——彰显学科特色 *物理学科的特色: 物 ——事实证据(以实验为基础) 物理教学的 两条铁律 理 ——理性思维(以思维为中心)
这两者既是物理学科的特色,也是一切科学的基础。惯性 定律 知识并不总是“好玩的”。充分发挥物理学科特色, 用物理知识的丰富性和深刻性打动学生,是激发学习 兴趣的根本之举。

三.物理教师PCK的建构
◆典型课例的PCK解析(案例积累) ◆教师自身的PCK梳理(总结提升)

●教学知识 ——拟合物理知识的发生过程 ◎教学主张:让学生重演物理知识的发生过程 ◎教学策略: 三序合一 ——优化教学结构 *物理教学中的三条序线: 知识序: 反映教材知识演化的发展顺序 ——学科逻辑 思维序: 反映学生学习活动的心理顺序 ——认知逻辑 教学序: 反映课堂教学流程的时空顺序 ——教学逻辑 三序合一 *优化教学结构的基本要求:
学科逻辑 教学逻辑 认知逻辑

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