謝福良，姚彬

摘? ?要：學(xué)科教學(xué)知識（PCK理論）是影響教學(xué)效果的重要因素。文章基于PCK理論，以“功”的教學(xué)為例，分析其在初、高中教學(xué)的銜接，發(fā)現(xiàn)其在知識結(jié)構(gòu)、思維模式、教學(xué)難度等方面存在跨度大、螺旋上升的特點，并針對高中教學(xué)提出降低思維梯度、問題鏈同化知識、突破銜接深化點與彌補數(shù)學(xué)知識等銜接策略。

關(guān)鍵詞：PCK;功;教學(xué)銜接

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）11-0009-3

功貫穿于中學(xué)物理的教學(xué)，是物理學(xué)的重要概念，是學(xué)習(xí)能量的基礎(chǔ)。在物理課程標(biāo)準(zhǔn)中[1-2]，從知識、思維等方面對功的教學(xué)提出了不同的要求，高中內(nèi)容并非是初中內(nèi)容的簡單重復(fù)或拓展，而是螺旋上升的關(guān)系。借助PCK理論，從學(xué)科知識、學(xué)生認(rèn)知、教學(xué)法知識等方面分析初、高中功的銜接深化點，在兩者間搭建一座橋梁，實現(xiàn)恰當(dāng)、高效的教學(xué)銜接。

1? ? PCK理論概述

1986年，舒爾曼提出學(xué)科教學(xué)知識（PCK理論）的概念[3]。隨后，格里斯曼對其進(jìn)行補充與拓展[4]。

學(xué)科知識：學(xué)科中核心、基本知識，含呈現(xiàn)出的思想、方法等。

學(xué)生知識：了解學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，認(rèn)清學(xué)生的認(rèn)知起點，了解哪些知識容易理解，哪些知識容易混淆，常見的錯誤與辨析錯誤的策略。

教學(xué)法知識：為達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知基礎(chǔ)采取的教學(xué)策略。

PCK理論由教材、教師與學(xué)生交互而成，立足于學(xué)生，將學(xué)科知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生可接受的形態(tài)，實現(xiàn)知識的建構(gòu)，解決教什么與怎么教、學(xué)什么與怎么學(xué)的問題。

2? ? 基于PCK理論分析功的銜接深化點

分析《物理八年級下冊》與《物理必修第二冊》中的功可知（表1）：在學(xué)習(xí)材料的選取與呈現(xiàn)、知識難度與廣度、思維能力等方面呈現(xiàn)跳躍大、存在間斷點的特點。

2.1? ? 學(xué)科知識——認(rèn)知結(jié)構(gòu)

以功為切入點，從功的內(nèi)涵與外延進(jìn)行展開，分別構(gòu)建了初、高中學(xué)生對功的認(rèn)知結(jié)構(gòu)圖，如圖1和圖2所示。

（1）從標(biāo)量到矢量。初中的認(rèn)知結(jié)構(gòu)相對簡單，并不考慮力的方向性，只關(guān)注其大小，用移動的距離替代位移;而在高中的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，引入矢量、位移的概念，考慮其方向性，并用矢量觀念分析問題。此外，功作為標(biāo)量，沒有方向，如何讓高中生理解功是標(biāo)量，是教學(xué)的一個難點。從標(biāo)量向矢量的過渡，是銜接的一個間斷點。

（2）進(jìn)一步深化功的內(nèi)涵，形成科學(xué)、完備的概念。受學(xué)習(xí)能力、思維發(fā)展與數(shù)學(xué)知識的制約，初中生對功的理解是表面的或片面的。到了高中，并非簡單地重復(fù)所學(xué)內(nèi)容，而是在初中的基礎(chǔ)上給功添加了許多新內(nèi)容。如，把功的計算從“力與距離方向一致”的特殊性推向“力與位移方向不一致”的普遍性，從只考慮“做功的多少”拓展到“做功的正負(fù)”，賦予其物理意義，深化了功的內(nèi)涵，讓學(xué)生形成科學(xué)、完備的概念，為后續(xù)學(xué)習(xí)與功相關(guān)的知識作鋪墊。

（3）揭示功的本質(zhì)屬性，為后續(xù)的教學(xué)作鋪墊。在初中階段，對功的本質(zhì)的教學(xué)是含糊不清的，后續(xù)引出的動能、重力勢能等概念與其關(guān)聯(lián)性不強;而在高中階段，明確功是能量變化的量度后，自然水到渠成地引出功能關(guān)系等規(guī)律。

初中的功過于簡單，只停留在最淺顯的層面，而高中的突變感較強，勢必造成初、高中知識結(jié)構(gòu)的跳躍，對高中教學(xué)造成一定的困擾。

2.2? ? 學(xué)生認(rèn)知——前概念影響

PCK理論將學(xué)術(shù)形態(tài)的知識轉(zhuǎn)化為教學(xué)形態(tài)的知識，了解學(xué)生的認(rèn)知水平是教學(xué)的起點。經(jīng)過初中的學(xué)習(xí)，學(xué)生對功有一定的認(rèn)知，不過是不完備、片面的，容易在高中教學(xué)中出現(xiàn)一些不和諧、不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象。如，學(xué)生在初中形成的前概念干擾高中教學(xué)，教師在高中教學(xué)中高估學(xué)生的認(rèn)知。

在初中課堂，學(xué)生通過日常用語或生活經(jīng)驗來理解功，無法弄清其本質(zhì)屬性，會形成說不清、道不明的前概念。如常用“功勞、成效”等詞來等價功的表述，而“功勞、成效”并無正負(fù)之分，初中階段也無正負(fù)功之說，兩者的類比是恰當(dāng)?shù)?。?fù)功認(rèn)知的缺失容易造成學(xué)生只認(rèn)可正功的思維定式，無疑會影響到高中生理解正負(fù)功的物理意義與功能關(guān)系的學(xué)習(xí)。此外，有些錯誤前概念的形成與教師表述有關(guān)，初中階段的功過于淺顯，很多內(nèi)容沒法挑明，就很考驗教師的語言表述與技巧。若教師語言表述不嚴(yán)謹(jǐn)，容易誤導(dǎo)學(xué)生，產(chǎn)生理解偏差。如教師表述“力做了多少功”，沒有指明哪個力與研究對象，容易淡化學(xué)生對研究對象、分力與合力的意識，既不利于學(xué)生理解功的概念，又不利于學(xué)習(xí)合力做功。

2.3? ? 教學(xué)法知識——學(xué)習(xí)材料呈現(xiàn)方式

PCK理論的教學(xué)形態(tài)知識要以學(xué)生的心理發(fā)展與思維能力為立場，從學(xué)生角度進(jìn)行設(shè)計。初中教學(xué)常以形象思維為基礎(chǔ)，以生活經(jīng)驗、物理實驗為學(xué)習(xí)材料。在教學(xué)中，教師用叉車搬物、搬而未動的石頭等生活實例，采用直觀教學(xué)法，讓學(xué)生體驗功的形成，并用之來解釋生活現(xiàn)象，讓學(xué)生在生活世界中學(xué)物理。

而高中教學(xué)是遠(yuǎn)離生活實踐的，以抽象思維為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)知識為工具進(jìn)行演繹推理。在教學(xué)中，教師或會摒棄生活實例，用矢量、三角函數(shù)、微元法等數(shù)學(xué)知識將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題進(jìn)行分析，讓學(xué)生在科學(xué)世界中學(xué)物理。

從初中呈現(xiàn)大量感性學(xué)習(xí)材料到高中呈現(xiàn)具體物理問題的轉(zhuǎn)變，是學(xué)生用形象思維建構(gòu)知識到用抽象思維建構(gòu)知識的過渡。思維模式的轉(zhuǎn)變，無疑對師生的教與學(xué)提出新挑戰(zhàn)。

3? ? PCK理論指導(dǎo)下的教學(xué)銜接策略

如何在高中教學(xué)中突破重難點、深化銜接點，筆者結(jié)合教學(xué)實踐與PCK理論提出以下教學(xué)銜接策略。

3.1? ? 直視學(xué)生思維變化的梯度，搭建降低思維梯度的橋梁

PCK理論的教學(xué)形態(tài)知識要以學(xué)生的心理特征與思維能力為立場。初中生學(xué)習(xí)功靠形象思維，高中生學(xué)習(xí)功靠抽象思維，學(xué)生思維發(fā)生了質(zhì)的變化，若能兼顧好兩種思維模式，搭建降低思維梯度的橋梁，讓思維逐步過渡，重視知識的形成過程，有利于功的教學(xué)。如，在講授“正負(fù)功的物理意義”時[5]，一般從“數(shù)學(xué)模型‘α<90°，cosα>0’‘α=90°，cosα=0’‘α>90°，cosα<0’”—“物理模型W>0、W=0、W<0”—“正負(fù)功的物理意義”—“解釋現(xiàn)象”，此法對學(xué)生抽象思維、數(shù)學(xué)能力要求較高。若能用生活實例，則可降低思維梯度，如用“人拉著車，使其動起來”“人扯著車，使其停下來”的例子，讓學(xué)生認(rèn)識到“正功代表推動物體運動，負(fù)功代表阻礙物體運動”。再如，在“功是標(biāo)量”的教學(xué)中，常從標(biāo)量、矢量遵循的運算法則或點乘的角度來解析，這或許可以用例子來講解：靜止物體受到力F作用后，運動一段位移，不同方向的作用力F，發(fā)生的位移方向不同，但作用力F做的都是正功，即可說明功是標(biāo)量。

3.2? ? 結(jié)合學(xué)生認(rèn)知基礎(chǔ)，采取問題鏈將新知識同化到學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)

PCK理論提及了解學(xué)生的認(rèn)知水平是教學(xué)的起點。在高中教學(xué)中，容易高估學(xué)生對功的理解，認(rèn)為初中已學(xué)過，可以一筆帶過，甚至直接忽視。當(dāng)然，學(xué)生已有一定認(rèn)識的概念，也沒必要重頭再來。借鑒奧蘇泊爾的先行組織者策略[6]，在呈現(xiàn)新內(nèi)容前，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知基礎(chǔ)，讓學(xué)生溫習(xí)初中的功，采用問題鏈的途徑遞進(jìn)式地提出新知識，巧借新、舊知識的銜接深化點，引導(dǎo)學(xué)生的思維，把新知識融合到自身原有的知識體系中。如，正視學(xué)生初步知道功的概念與計算的基礎(chǔ)，沿著“功的概念與簡單計算—任意角度下的功—正負(fù)功的物理意義—功是標(biāo)量—功的本質(zhì)屬性—正負(fù)功的大小比較”的問題鏈教學(xué)情境，層層遞進(jìn)，幫助學(xué)生完善滿足高中要求的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

3.3? ? 做好銜接深化點的突破

PCK理論的核心是要抓住核心知識，用合適的教學(xué)策略來幫助學(xué)生理解。高中教學(xué)要進(jìn)一步深化功的內(nèi)涵，讓學(xué)生形成科學(xué)、完備的概念，因此要重視銜接深化點，做好間斷點的突破。在得到功的表達(dá)式后，做好其內(nèi)涵與外延的分析討論，尤其做好“功是標(biāo)量、正負(fù)功的物理意義與功的本質(zhì)屬性”的突破，可以多創(chuàng)設(shè)思維情景，讓學(xué)生在體驗與感悟中學(xué)習(xí)。

3.4? ? 做好數(shù)學(xué)工具的銜接

高中物理教學(xué)中數(shù)學(xué)知識的滯后是無法回避的矛盾，盡管創(chuàng)設(shè)形象活潑的實例可以降低學(xué)習(xí)難度，但很多問題的解決都離不開數(shù)學(xué)知識，因此下足功夫提升學(xué)生運用數(shù)學(xué)工具解決問題的能力，才能學(xué)活物理。在本節(jié)中，會用到三角函數(shù)、矢量等數(shù)學(xué)知識，學(xué)生對三角函數(shù)比較熟悉，用其分析問題的難度不大，但對矢量比較陌生，所接受的矢量知識是零散的，因此要在前面學(xué)習(xí)力等知識時，逐步滲透矢量知識，提升將矢量運算轉(zhuǎn)化為標(biāo)量運算的能力，讓學(xué)生學(xué)會用矢量觀念看待問題。

高中教學(xué)，要重視學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，做好銜接深化點的突破，在教學(xué)設(shè)計的優(yōu)化上動腦筋，在教學(xué)實踐中加以引導(dǎo)，幫助學(xué)生高效地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]秦青青.新任教師學(xué)科教學(xué)知識（PCK）發(fā)展研究[D].南京：南京師范大學(xué)，2015.

[4]董偉. PCK理論指導(dǎo)下的“功”教學(xué)設(shè)計[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2021，50（15）：34-36.

[5]惠旭光，蔣守培.基于核心素養(yǎng)的物理教學(xué)——以新教材“功”的兩節(jié)同課異構(gòu)公開課為例[J].物理教學(xué)，2019，41（05）：3-5.

[6]張大均.教育心理學(xué)[M].北京：人民教育出版社，2012：83-84.（欄目編輯? ? 趙保鋼）