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摘要：物理概念是学生学好物理的关键，教师在物理概念教学过程中，应该采取哪些教学策略帮助学生建立正确的概念，这些教学策略选择的依据是什么？近年来较为热门的PCK理论可以给一线教师提供一些备课的新思路.本文以学生较难理解的“加速度”概念教学为例，谈一谈如何基于PCK理论选择相应的教学策略，突破本节课的教学重难点内容.
关键词：物理概念；教学策略；学科教学知识；PCK
基金项目：本文系江苏省教育科学“十二五”规划重点自筹课题“用PCK理论优化高中物理难点内容教学的研究”阶段性成果之一（编号：B-b/2015/02/070）.
作者简介：李英（1990-），女，福建福清人，硕士，中教二级，研究方向教育教学.
1 问题的提出
众所周知，物理概念是构成物理学的基石，只有形成了正确的概念，才能有效地把握事物的本质和规律，并解釋和推理相关的结论.物理概念的重要性毋庸置疑，然而在物理概念教学的过程中我们究竟应该如何帮助学生建立正确的概念，不同的教师做法截然不同.那么为什么对于同一个概念，在教学实施过程中会有完全不一样的表现？认真推敲不同教师的做法，不难看出，深层次的原因在于他们对概念教学理解方面的偏差，而理解偏差的来源正是教师本身的PCK——学科教学知识的不同.[1]
2理论基础——PCK理论
PCK理论最早由斯坦福大学教授舒尔曼提出.他指出教师只拥有学科内容知识或者一般教学法知识是无法支撑具体教学的，所以有必要清晰地整合这些类型的知识，由此他提出了一个包括学科知识和它的可教性方面在内的新的知识形式，也就是学科教学知识PCK.简单来说，PCK是指教师在面对特定的教学内容，针对不同的学生，将学科知识进行组织、调整与呈现，以进行有效教学的知识.舒尔曼在他的研究中将PCK内涵解析为以下四个部分：学生的知识；课程的知识；学科的知识；教学的知识.[2]而本文将从PCK理论的视角以加速度概念教学为例，讨论概念教学的相关策略.
3“加速度”概念的PCK解读
31学生对加速度知识的了解
教师的学生知识是PCK理论中的重要部分，它要求教师在备课前了解，学生关于即将学习的内容所具有的认知基础、认识方式及差异，并且知道哪些知识学生容易理解， 哪些问题容易混淆，以及学生常见的错误是什么，如何辨析和纠正.赵凯华和罗蔚茵教授在《新概念物理教程-力学》中指出：加速度是人类认识史上最难建立的概念之一，也是每个初学物理的人最不易真正掌握的概念.加速度概念看不见，摸不着，在生活中如果没有加以特定的引导，学生很难感受到加速度的存在.而且加速度不同于质点和速度的概念，对于质点和速度学生有知觉思维为基础，比较容易理解，而且加速度这个概念具有“动态性”，学生理解起来，比较困难.那么如何引发学生学习的动机，在这个过程中，需要激活学生的哪些知识和经验来帮助他们化抽象为直观，是我们在教学设计过程中需要注意的问题.
片段1：创设情景，营造概念氛围
情境1：播放录像，比较飞机和汽车的运动快慢.[3]
学生会发现，用已学过的速度的知识，是无法准确描述究竟是哪个物体运动的更快.因为物体的速度会发生变化，而且这种变化有快有慢，教师适时地提出问题：如何来研究不同运动速度变化的快慢？通过生活中的问题激发学生学习新知识的迫切需求，引发学生自主学习的动机.
情境2：观察实验，让小车从斜面顶端滑下，改变斜面倾角，研究小车的运动情况.为了方便观察，可以采用频闪照片，将两次不同的运动过程记录下来.
学生在这个过程中，可能做如下分析：由于路程是一样的，而倾角大的末速度大，所以倾角大的小车速度变化的快.在这种情况下，我们需要展示情境3，具体如下：
情境3：让小车从同一斜面不同的位置滑下，研究小车速度变化快慢的情况.
教师适时地提出问题：如何定义快慢？什么是速度变化的快慢？
32加速度的学科地位
加速度概念在物理学科中的角色地位如何？舒尔曼将这个问题概括为教师应当具备的课程知识.要明确并解决这个问题，教师需要知道所学内容在整个学科中的上位知识和下位知识、新旧知识的关系、所学内容与学生生活、经验的联系.在知识内容方面，加速度是联系运动学和力学的桥梁，广泛应用于动力学问题中.同时，加速度概念和学生上节课所学习的速度概念既有联系又有区别，如何将速度概念推演到加速度概念，怎么样将速度和加速度概念进行区别等，是我们需要考虑的问题.在思想方法上，加速度与学生之前学过的速度概念，以及后面要学习的功率的概念类似，都描述的是变化快慢的问题，所以在本节课的教学过程中，让学生理解变化快慢或者说变化率的含义显得尤为重要.再者，加速度是学生在高中接触到的第二个“比值定义法”的概念，在后面的学习中，还有许多通过比值定义出来的概念，比如，电阻、电场强度、磁感应强度等，因此，关于比值定义法的有关内容，应该在本节课中有一定的体现.
片段2：鼓励学生，尝试定义概念
师：其实关于快慢的问题，并不是今天才接触到的，你们在之前的学习中已经有一定的接触了.你能想到哪些描述快慢的物理量？
生：速度，功率.
师：速度是描述位置变化快慢的物理量，功率是描述做功快慢的物理量，那么根据这些物理量的定义，你能否给快慢下一个定义？
生：快慢=……
师：那么速度的变化快慢可以如何定义？
生：速度变化的快慢=……
师：什么是速度的变化量？
生：末速度减初速度.
师：我们用加速度描述物体速度变化的快慢，因此，加速度就是物体速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值.
33加速度的文化取向 何为学科知识？苏尔曼认为学科知识就是要关注物理知识的文化取向.具体来说，学科知识就是指物理学科中最核心、最基本的知识，即学科的思想、方法、精神和态度，对学生今后学习和发展最有价值的知识.比如加速度这一节内容在教学设计的过程中，教师首先要搞清楚的问题是加速度这一节的内容和教育价值究竟是什么，它承载了哪些能力目标.如果对这一点老师没有形成正确的认识，很可能接下来他的教学过程就是对定义的一掠而过，然后练习.在这种教学过程中，学生对于这个概念将是接受式的习得，机械的记忆，没有真正的理解概念的内涵，虽然掌握了一定的题型和解题技巧，但是能力却没法得到发展.物理概念的形成过程是不可忽略的.首先，概念承载着培养学生思维能力的重要目标；其次，在物理概念的形成过程中蕴含了许多的科学方法，而科学方法教育不仅是中学物理教学的重要内容，也是培养学生能力的重要途径.例如在加速度这一节内容中，笔者认为，应该更加关注科学方法的培养，例如类比、归纳总结和比值定义等.让学生在已有的知识基础上，主动探究，推理获取知识对学生的科学方法的养成有重要意义，最关键的是，在这种教学模式培养下的学生，也许多年之后，学生也许会忘记加速度这个概念，但是科学方法却会潜移默化地应用在学生的生活中的各个方面，这正是物理这门学科的文化所在.[4]
片段3：多种方法，科学记忆概念
师：从加速度的定义来看，它是某一个物理量和另一个物理量的比值定义而来的，这种定义概念的方式我们称为比值定义法，你们还学过哪些是由比值定义法定义的概念？
生：速度、电阻、密度……
师：我们来看看这种方法定义出来的物理量有什么特点？能不能说质量越大物体的密度越大？是不是说物体的电阻和电压成正比和电流成反比？速度的大小是不是由物体的位移决定的？请大家讨论总结比值定义法的特点.
生：比值法定义出来的概念只和两个物理量的比值有关，与他们各自的大小没有必然的关系.
加速度与速度之间的关系是学生理解的难点，因此，在这里我们可以列举一些生活中的实例来帮助学生理解.
师：请根据表1的数据寻找你需要的某一项或者某几项来验证上述判断题的结论.
34教学策略的选择
物理概念的建立应根据研究问题的需要，在观察实验的基础上，在一定的背景知识指导下，充分分析客观事物的各种属性和特征，利用分析、综合、比较、抽象、概括、推理、类比、等效等物理思维方法，抽象出客观事物的物理共同属性和本质特征的过程.而帮助学生建立概念最有效的方法就是重现概念建立的过程.也就是说应该让学生在教师的引导下，去感受并揭示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.在物理概念教学中，可采用充分还原稀释的方法让学生体验物理概念形成的过程.要做到对概念充分还原，具体的操作方法可归纳如下[5]：
（a）读物理史，启发思维，归纳概念
（b）现象展示，归纳总结，凝缩概念
（c）借前概念，诱发冲突，获得概念
（d）实验探究，增强体验，感知概念
（e）问题导学，自主点拨，明确概念
（f）应用类比，化繁为简，引申概念
对教学策略的选择，应该以一定的理论依据为基础，而PCK理论恰好为我们提供了一个非常简洁有效的模式.例如在加速度这一节课中，根据对学生情况的分析，在引入新课的过程中，笔者采用了展示现象的方法，诱发了学生学习的动机，营造一种概念建立的氛围；在对学科知识进行分析后，采用实验展示的方式，增强了学生的体验，同时试探性的提出了概念；根据这节课的知识目标，选择与速度类比的教学方式，同时应用类比的方法总结比值定义法的特点，并延伸到加速度和速度的关系，来帮助学生理解加速度的概念.最后通过典型例题的方式，帮助学生深入理解并规范应用概念.
片段4：巧设问题，灵活运用概念
问题1：汽车甲在10s内速度由10m/s增加到25m/s，求汽车甲的加速度.
问题2：汽车乙在10s内速度由25m/s减少到10m/s，求汽车乙的加速度.
师：通过计算，我们发现汽车乙的加速度是负数，负号代表的是什么含义？
学生可能会得到：若加速则加速度为正，若加速度为负则表示物体在做减速运动，那么教师可以要求学生把初速度方向规定为负方向，重新计算.计算发现，若正方向改变，则甲车的加速度为负，乙车加速度变成了正数.
师生共同总结：加速度是矢量，方向与速度变化量的方向相同.加速度的正负表示的是方向，正数表示与规定的正方向相同，负数表示的是与规定的正方向相反.
片段5：讨论交流，正确规范概念
问题3：足球以8m/s的速度飞来，运动员把它以12m/s的速度方向踢出，踢球时间为02s，求足球在这段时间内的加速度.
学生自主解答，教师讲解规范：在计算过程中，要注意规定正方向，速度变化量应该是末速度减初速度，会分析结果中的正负号的物理意义.
4思考与启示
教师在教学活动中，最主要目标就是解决教什么，怎么教的问题.在设计教学活动之前，若能够对学科知识和课程知识进行了解和研究，可以帮助教师明确这节课应该教什么的问题.对学生的学習情况，概念教学的教学策略进行了解，有助于教师解决怎么教的问题.解决了教什么，怎么教，这节课究竟应该怎样高效的完成也就迎刃而解了[6].
其次，熟知PCK理论有助于教师更好的进行教学反思.教学反思是教师提高教学水平的重要途径，PCK理论为教学反思提供了方向，从学科知识、课程知识、学生知识、教学知识进行反思，可以系统地观察一节课的完整性以及教育性.
参考文献：
[1]汤家合，同课为何会异构——以高中物理“功”的概念教学为例[J].教学月刊 中学版，2014，（8），63.
[2]吴加澍，中学物理教师的学科教学知识[J].物理教学，2012（12），5.
[3]姚维贵，注重科学方法渗透 引导学生自主探究——“速度变化快慢加速度”教学设计[J].中学物理教学参考，2011，（4），10.
[4]余传辉，中学物理核心概念教学设计的基本基本模式探讨[J].物理教学探讨，2014，（8），64.
[5]王克田，走进名师课堂[M].山东：山东人民出版社，2010.
[6]翟俊卿，王习，廖梁.教师学科教学知识（PCK）的新视角——与范德尔教授的对话[J].教师教育研究，2015，（4），6 .
关键词：物理概念；教学策略；学科教学知识；PCK
基金项目：本文系江苏省教育科学“十二五”规划重点自筹课题“用PCK理论优化高中物理难点内容教学的研究”阶段性成果之一（编号：B-b/2015/02/070）.
作者简介：李英（1990-），女，福建福清人，硕士，中教二级，研究方向教育教学.
1 问题的提出
众所周知，物理概念是构成物理学的基石，只有形成了正确的概念，才能有效地把握事物的本质和规律，并解釋和推理相关的结论.物理概念的重要性毋庸置疑，然而在物理概念教学的过程中我们究竟应该如何帮助学生建立正确的概念，不同的教师做法截然不同.那么为什么对于同一个概念，在教学实施过程中会有完全不一样的表现？认真推敲不同教师的做法，不难看出，深层次的原因在于他们对概念教学理解方面的偏差，而理解偏差的来源正是教师本身的PCK——学科教学知识的不同.[1]
2理论基础——PCK理论
PCK理论最早由斯坦福大学教授舒尔曼提出.他指出教师只拥有学科内容知识或者一般教学法知识是无法支撑具体教学的，所以有必要清晰地整合这些类型的知识，由此他提出了一个包括学科知识和它的可教性方面在内的新的知识形式，也就是学科教学知识PCK.简单来说，PCK是指教师在面对特定的教学内容，针对不同的学生，将学科知识进行组织、调整与呈现，以进行有效教学的知识.舒尔曼在他的研究中将PCK内涵解析为以下四个部分：学生的知识；课程的知识；学科的知识；教学的知识.[2]而本文将从PCK理论的视角以加速度概念教学为例，讨论概念教学的相关策略.
3“加速度”概念的PCK解读
31学生对加速度知识的了解
教师的学生知识是PCK理论中的重要部分，它要求教师在备课前了解，学生关于即将学习的内容所具有的认知基础、认识方式及差异，并且知道哪些知识学生容易理解， 哪些问题容易混淆，以及学生常见的错误是什么，如何辨析和纠正.赵凯华和罗蔚茵教授在《新概念物理教程-力学》中指出：加速度是人类认识史上最难建立的概念之一，也是每个初学物理的人最不易真正掌握的概念.加速度概念看不见，摸不着，在生活中如果没有加以特定的引导，学生很难感受到加速度的存在.而且加速度不同于质点和速度的概念，对于质点和速度学生有知觉思维为基础，比较容易理解，而且加速度这个概念具有“动态性”，学生理解起来，比较困难.那么如何引发学生学习的动机，在这个过程中，需要激活学生的哪些知识和经验来帮助他们化抽象为直观，是我们在教学设计过程中需要注意的问题.
片段1：创设情景，营造概念氛围
情境1：播放录像，比较飞机和汽车的运动快慢.[3]
学生会发现，用已学过的速度的知识，是无法准确描述究竟是哪个物体运动的更快.因为物体的速度会发生变化，而且这种变化有快有慢，教师适时地提出问题：如何来研究不同运动速度变化的快慢？通过生活中的问题激发学生学习新知识的迫切需求，引发学生自主学习的动机.
情境2：观察实验，让小车从斜面顶端滑下，改变斜面倾角，研究小车的运动情况.为了方便观察，可以采用频闪照片，将两次不同的运动过程记录下来.
学生在这个过程中，可能做如下分析：由于路程是一样的，而倾角大的末速度大，所以倾角大的小车速度变化的快.在这种情况下，我们需要展示情境3，具体如下：
情境3：让小车从同一斜面不同的位置滑下，研究小车速度变化快慢的情况.
教师适时地提出问题：如何定义快慢？什么是速度变化的快慢？
32加速度的学科地位
加速度概念在物理学科中的角色地位如何？舒尔曼将这个问题概括为教师应当具备的课程知识.要明确并解决这个问题，教师需要知道所学内容在整个学科中的上位知识和下位知识、新旧知识的关系、所学内容与学生生活、经验的联系.在知识内容方面，加速度是联系运动学和力学的桥梁，广泛应用于动力学问题中.同时，加速度概念和学生上节课所学习的速度概念既有联系又有区别，如何将速度概念推演到加速度概念，怎么样将速度和加速度概念进行区别等，是我们需要考虑的问题.在思想方法上，加速度与学生之前学过的速度概念，以及后面要学习的功率的概念类似，都描述的是变化快慢的问题，所以在本节课的教学过程中，让学生理解变化快慢或者说变化率的含义显得尤为重要.再者，加速度是学生在高中接触到的第二个“比值定义法”的概念，在后面的学习中，还有许多通过比值定义出来的概念，比如，电阻、电场强度、磁感应强度等，因此，关于比值定义法的有关内容，应该在本节课中有一定的体现.
片段2：鼓励学生，尝试定义概念
师：其实关于快慢的问题，并不是今天才接触到的，你们在之前的学习中已经有一定的接触了.你能想到哪些描述快慢的物理量？
生：速度，功率.
师：速度是描述位置变化快慢的物理量，功率是描述做功快慢的物理量，那么根据这些物理量的定义，你能否给快慢下一个定义？
生：快慢=……
师：那么速度的变化快慢可以如何定义？
生：速度变化的快慢=……
师：什么是速度的变化量？
生：末速度减初速度.
师：我们用加速度描述物体速度变化的快慢，因此，加速度就是物体速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值.
33加速度的文化取向 何为学科知识？苏尔曼认为学科知识就是要关注物理知识的文化取向.具体来说，学科知识就是指物理学科中最核心、最基本的知识，即学科的思想、方法、精神和态度，对学生今后学习和发展最有价值的知识.比如加速度这一节内容在教学设计的过程中，教师首先要搞清楚的问题是加速度这一节的内容和教育价值究竟是什么，它承载了哪些能力目标.如果对这一点老师没有形成正确的认识，很可能接下来他的教学过程就是对定义的一掠而过，然后练习.在这种教学过程中，学生对于这个概念将是接受式的习得，机械的记忆，没有真正的理解概念的内涵，虽然掌握了一定的题型和解题技巧，但是能力却没法得到发展.物理概念的形成过程是不可忽略的.首先，概念承载着培养学生思维能力的重要目标；其次，在物理概念的形成过程中蕴含了许多的科学方法，而科学方法教育不仅是中学物理教学的重要内容，也是培养学生能力的重要途径.例如在加速度这一节内容中，笔者认为，应该更加关注科学方法的培养，例如类比、归纳总结和比值定义等.让学生在已有的知识基础上，主动探究，推理获取知识对学生的科学方法的养成有重要意义，最关键的是，在这种教学模式培养下的学生，也许多年之后，学生也许会忘记加速度这个概念，但是科学方法却会潜移默化地应用在学生的生活中的各个方面，这正是物理这门学科的文化所在.[4]
片段3：多种方法，科学记忆概念
师：从加速度的定义来看，它是某一个物理量和另一个物理量的比值定义而来的，这种定义概念的方式我们称为比值定义法，你们还学过哪些是由比值定义法定义的概念？
生：速度、电阻、密度……
师：我们来看看这种方法定义出来的物理量有什么特点？能不能说质量越大物体的密度越大？是不是说物体的电阻和电压成正比和电流成反比？速度的大小是不是由物体的位移决定的？请大家讨论总结比值定义法的特点.
生：比值法定义出来的概念只和两个物理量的比值有关，与他们各自的大小没有必然的关系.
加速度与速度之间的关系是学生理解的难点，因此，在这里我们可以列举一些生活中的实例来帮助学生理解.
师：请根据表1的数据寻找你需要的某一项或者某几项来验证上述判断题的结论.
34教学策略的选择
物理概念的建立应根据研究问题的需要，在观察实验的基础上，在一定的背景知识指导下，充分分析客观事物的各种属性和特征，利用分析、综合、比较、抽象、概括、推理、类比、等效等物理思维方法，抽象出客观事物的物理共同属性和本质特征的过程.而帮助学生建立概念最有效的方法就是重现概念建立的过程.也就是说应该让学生在教师的引导下，去感受并揭示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.在物理概念教学中，可采用充分还原稀释的方法让学生体验物理概念形成的过程.要做到对概念充分还原，具体的操作方法可归纳如下[5]：
（a）读物理史，启发思维，归纳概念
（b）现象展示，归纳总结，凝缩概念
（c）借前概念，诱发冲突，获得概念
（d）实验探究，增强体验，感知概念
（e）问题导学，自主点拨，明确概念
（f）应用类比，化繁为简，引申概念
对教学策略的选择，应该以一定的理论依据为基础，而PCK理论恰好为我们提供了一个非常简洁有效的模式.例如在加速度这一节课中，根据对学生情况的分析，在引入新课的过程中，笔者采用了展示现象的方法，诱发了学生学习的动机，营造一种概念建立的氛围；在对学科知识进行分析后，采用实验展示的方式，增强了学生的体验，同时试探性的提出了概念；根据这节课的知识目标，选择与速度类比的教学方式，同时应用类比的方法总结比值定义法的特点，并延伸到加速度和速度的关系，来帮助学生理解加速度的概念.最后通过典型例题的方式，帮助学生深入理解并规范应用概念.
片段4：巧设问题，灵活运用概念
问题1：汽车甲在10s内速度由10m/s增加到25m/s，求汽车甲的加速度.
问题2：汽车乙在10s内速度由25m/s减少到10m/s，求汽车乙的加速度.
师：通过计算，我们发现汽车乙的加速度是负数，负号代表的是什么含义？
学生可能会得到：若加速则加速度为正，若加速度为负则表示物体在做减速运动，那么教师可以要求学生把初速度方向规定为负方向，重新计算.计算发现，若正方向改变，则甲车的加速度为负，乙车加速度变成了正数.
师生共同总结：加速度是矢量，方向与速度变化量的方向相同.加速度的正负表示的是方向，正数表示与规定的正方向相同，负数表示的是与规定的正方向相反.
片段5：讨论交流，正确规范概念
问题3：足球以8m/s的速度飞来，运动员把它以12m/s的速度方向踢出，踢球时间为02s，求足球在这段时间内的加速度.
学生自主解答，教师讲解规范：在计算过程中，要注意规定正方向，速度变化量应该是末速度减初速度，会分析结果中的正负号的物理意义.
4思考与启示
教师在教学活动中，最主要目标就是解决教什么，怎么教的问题.在设计教学活动之前，若能够对学科知识和课程知识进行了解和研究，可以帮助教师明确这节课应该教什么的问题.对学生的学習情况，概念教学的教学策略进行了解，有助于教师解决怎么教的问题.解决了教什么，怎么教，这节课究竟应该怎样高效的完成也就迎刃而解了[6].
其次，熟知PCK理论有助于教师更好的进行教学反思.教学反思是教师提高教学水平的重要途径，PCK理论为教学反思提供了方向，从学科知识、课程知识、学生知识、教学知识进行反思，可以系统地观察一节课的完整性以及教育性.
参考文献：
[1]汤家合，同课为何会异构——以高中物理“功”的概念教学为例[J].教学月刊 中学版，2014，（8），63.
[2]吴加澍，中学物理教师的学科教学知识[J].物理教学，2012（12），5.
[3]姚维贵，注重科学方法渗透 引导学生自主探究——“速度变化快慢加速度”教学设计[J].中学物理教学参考，2011，（4），10.
[4]余传辉，中学物理核心概念教学设计的基本基本模式探讨[J].物理教学探讨，2014，（8），64.
[5]王克田，走进名师课堂[M].山东：山东人民出版社，2010.
[6]翟俊卿，王习，廖梁.教师学科教学知识（PCK）的新视角——与范德尔教授的对话[J].教师教育研究，2015，（4），6 .