對(duì)物理師范生“學(xué)生的知識(shí)”掌握情況的調(diào)查研究*——以牛頓第三定律為例

張春斌

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院　廣東 廣州　510006)

王妍琳

(深圳龍崗六約學(xué)?！V東 深圳　518173)

周少娜　肖 化

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院　廣東 廣州　510006)

茹秀芳

(山西師范大學(xué)　山西 臨汾　041000)

*系“華南師范大學(xué)學(xué)生課外科研一般課題立項(xiàng)”項(xiàng)目的階段性成果，編號(hào)：15WDGB06;山西省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2011年度研究課題“中學(xué)生科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略研究”階段性成果，課題編號(hào)：GH-11052

對(duì)物理師范生“學(xué)生的知識(shí)”掌握情況的調(diào)查研究*
——以牛頓第三定律為例

張春斌

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院廣東 廣州510006)

王妍琳

(深圳龍崗六約學(xué)校廣東 深圳518173)

周少娜肖 化

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院廣東 廣州510006)

茹秀芳

(山西師范大學(xué)山西 臨汾041000)

*系“華南師范大學(xué)學(xué)生課外科研一般課題立項(xiàng)”項(xiàng)目的階段性成果，編號(hào)：15WDGB06;山西省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2011年度研究課題“中學(xué)生科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略研究”階段性成果，課題編號(hào)：GH-11052

摘 要：“關(guān)于學(xué)生的知識(shí)”是教師把握學(xué)生某知識(shí)點(diǎn)的掌握情況和學(xué)習(xí)困難點(diǎn)的知識(shí)，是學(xué)科教學(xué)知識(shí)(PCK)的核心要素．本研究在了解初中生(N=80)和高中生(N=73)關(guān)于牛頓第三定律的掌握情況及困難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，讓153名大三、大四的物理師范生對(duì)學(xué)生的作答情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將此結(jié)果與學(xué)生的真實(shí)作答情況進(jìn)行對(duì)比，從而了解師范生“關(guān)于學(xué)生的知識(shí)”．結(jié)果發(fā)現(xiàn)物理師范生普遍高估初中生而低估高中生，并且難以從概念內(nèi)涵上出發(fā)準(zhǔn)確把握學(xué)生的學(xué)習(xí)困難點(diǎn)．而后，進(jìn)一步訪談10名師范生，分析師范生預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確的原因并提出相應(yīng)的教學(xué)建議．

關(guān)鍵詞：關(guān)于學(xué)生的知識(shí)師范生掌握情況學(xué)習(xí)困難點(diǎn)牛頓第三定律

1問(wèn)題提出

教師“關(guān)于學(xué)生的知識(shí)”是教師把握學(xué)生對(duì)某一課題的掌握情況和存在的學(xué)習(xí)困難點(diǎn)的知識(shí)[1]是學(xué)科教學(xué)知識(shí)(Pedagogical Content Knowledge，簡(jiǎn)稱PCK)的核心成分之一[2]．“關(guān)于學(xué)生的知識(shí)”的組成成分至今仍存在爭(zhēng)議．格羅斯曼(Grossman)提出“教師關(guān)于學(xué)生的知識(shí)”包括兩個(gè)要素：關(guān)于學(xué)生對(duì)某一課題的理解情況和困難點(diǎn)[3]．而后的研究者們進(jìn)一步豐富了這一內(nèi)涵[4～6]．

“關(guān)于學(xué)生的知識(shí)”的組成成分雖暫無(wú)定論，但各種觀點(diǎn)都包含對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的理解及學(xué)習(xí)困難點(diǎn)的成分．本文將“關(guān)于學(xué)生的知識(shí)”定義為教師把握學(xué)生對(duì)某一課題的理解和困難點(diǎn)的知識(shí)．

現(xiàn)有“關(guān)于學(xué)生的知識(shí)”的研究表明，中國(guó)教師有關(guān)學(xué)生的知識(shí)較為薄弱．文獻(xiàn)[5]通過(guò)對(duì)比中美教師教案發(fā)現(xiàn)：美國(guó)教師很關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)困難點(diǎn),通過(guò)采取有針對(duì)性的措施來(lái)幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)理解的轉(zhuǎn)變；中國(guó)教師在這方面的知識(shí)體現(xiàn)得不充分[6]．文獻(xiàn)[7]對(duì)一位物理教師進(jìn)行觀察和訪談發(fā)現(xiàn)，教師能夠知道學(xué)生的學(xué)習(xí)困難點(diǎn)，但不知道學(xué)生出現(xiàn)學(xué)習(xí)困難的本質(zhì)原因．

現(xiàn)在已有的研究大多是對(duì)在職教師的個(gè)案研究，而未見針對(duì)物理師范生“關(guān)于學(xué)生的知識(shí)”情況的研究．本研究旨在了解現(xiàn)階段物理師范生“關(guān)于學(xué)生的知識(shí)”的情況，剖析當(dāng)前物理師范生學(xué)科教學(xué)知識(shí)存在的問(wèn)題，并提出教學(xué)建議．

2研究工具

本研究采用兩個(gè)研究工具：“牛頓第三定律測(cè)試卷”和“師范生關(guān)于學(xué)生知識(shí)的調(diào)查問(wèn)卷”．

“牛頓第三定律測(cè)試卷”是在訪談一線教師及查閱相關(guān)文獻(xiàn)，初步了解學(xué)生在學(xué)習(xí)牛頓第三定律時(shí)存在的學(xué)習(xí)困難點(diǎn)的基礎(chǔ)上編制的．該測(cè)試卷旨在了解學(xué)生對(duì)牛頓第三定律的理解情況和存在的學(xué)習(xí)困難點(diǎn)．由學(xué)生的答對(duì)率推測(cè)其對(duì)牛頓第三定律物理概念的理解程度，并由錯(cuò)誤選項(xiàng)推理出學(xué)生的學(xué)習(xí)困難點(diǎn)．測(cè)試樣本為廣州市某中等水平初中80名二年級(jí)學(xué)生，某中等水平高中73名一年級(jí)學(xué)生，均已學(xué)習(xí)該階段有關(guān)牛頓第三定律的知識(shí)．將測(cè)試結(jié)果輸進(jìn)SPSS軟件進(jìn)行內(nèi)部一致性系數(shù)檢驗(yàn)，得出本研究工具的α系數(shù)達(dá)0.886，具有較高的可靠性[8]．

“師范生關(guān)于學(xué)生的知識(shí)的調(diào)查問(wèn)卷”是在“牛頓第三定律測(cè)試卷”測(cè)試結(jié)果的基礎(chǔ)上編制而成：從“牛頓第三定律測(cè)試卷”挑選出3道反映學(xué)生主要困難點(diǎn)的題目，讓師范生預(yù)測(cè)學(xué)生這3道題目的作答情況及存在的學(xué)習(xí)困難點(diǎn)，樣題如圖1.

圖1　“師范生關(guān)于學(xué)生的知識(shí)的調(diào)查問(wèn)卷”樣題

考察某師范大學(xué)的153名大三、大四的物理師范生，通過(guò)對(duì)比學(xué)生的作答情況與師范生預(yù)測(cè)情況來(lái)了解物理師范生“關(guān)于學(xué)生的知識(shí)”的水平．

3調(diào)查結(jié)果與分析

3.1物理師范生預(yù)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)的掌握情況的調(diào)查結(jié)果

物理師范生大致能夠預(yù)測(cè)學(xué)生在做題中的選項(xiàng)的分布情況，也大致能夠判斷題目相對(duì)學(xué)生的難易程度，但仍無(wú)法準(zhǔn)確判斷學(xué)生對(duì)具體知識(shí)點(diǎn)的具體掌握程度．

3.1.1從題目各選項(xiàng)選擇的分布情況上看，師范生大致能預(yù)測(cè)各選項(xiàng)的分布趨勢(shì)

將3個(gè)題目各個(gè)選項(xiàng)學(xué)生的選擇情況與師范生的預(yù)測(cè)情況統(tǒng)計(jì)如圖2和圖3．

圖2　初中生選擇情況與師范生預(yù)測(cè)情況對(duì)比圖

圖3　高中生選擇情況與師范生預(yù)測(cè)情況對(duì)比圖

從圖中各題目各選項(xiàng)的選擇率折線圖的變化趨勢(shì)上看，師范生大致能預(yù)測(cè)學(xué)生哪個(gè)選項(xiàng)選擇得比較多，哪個(gè)選項(xiàng)選擇得比較少，其中師范生對(duì)高中生的預(yù)測(cè)曲線與高中生的真實(shí)選擇曲線的變化趨勢(shì)較為一致．進(jìn)一步利用SPSS相關(guān)性檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，初、高中生的作答情況與師范生的預(yù)測(cè)情況程顯著性相關(guān)(初中Pearson相關(guān)系數(shù)為0.692*，高中Pearson相關(guān)系數(shù)為0.912**)，可見從題目各選項(xiàng)上看，師范生大致能預(yù)測(cè)學(xué)生做題時(shí)各選項(xiàng)的分布情況．但從具體數(shù)據(jù)上看，學(xué)生會(huì)集中于某一兩個(gè)選項(xiàng)，但師范生預(yù)測(cè)時(shí)分布較為平均，可見師范生無(wú)法準(zhǔn)確判斷學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的具體掌握程度．

3.1.2從答對(duì)率預(yù)測(cè)上看，師范生能大致判斷題目難易程度，但預(yù)測(cè)中存在“高估初中生，低估高中生”的現(xiàn)象

為更直觀對(duì)比學(xué)生的真實(shí)情況與師范生的預(yù)測(cè)情況，將學(xué)生作題的答對(duì)率與師范生預(yù)測(cè)學(xué)生的答對(duì)率繪制成圖4和圖5．

圖4　初中生答對(duì)率與估計(jì)答對(duì)率對(duì)比圖

圖5　高中生答對(duì)率與估計(jì)答對(duì)率對(duì)比圖

從圖4和圖5中可以看到，在難度判斷上，師范生基本能夠判斷題目難度走勢(shì)，即能大概判斷哪些題目相對(duì)學(xué)生比較難，哪些題目相對(duì)學(xué)生比較簡(jiǎn)單．但師范生預(yù)測(cè)學(xué)生的答對(duì)率跟學(xué)生實(shí)際答對(duì)率存在較大的差異，除初中生第3題外，其余各題學(xué)生真實(shí)答對(duì)率與師范生預(yù)測(cè)的答對(duì)率的偏差均在10%以上．利用SPSS配對(duì)T檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高中生作答情況與師范生預(yù)測(cè)情況存在顯著性差異(sig=0.044<0.05)．從圖中可明顯看到，師范生在預(yù)測(cè)時(shí)存在“高估初中生，低估高中生”的現(xiàn)象．

調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，只有一半的師范生對(duì)自己的預(yù)測(cè)有信心，有45%的師范生表示無(wú)法準(zhǔn)確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)程度，基本屬于亂猜．由此可見，師范生雖能夠大致預(yù)測(cè)學(xué)生選擇的分布情況，也大致能夠判斷題目相對(duì)學(xué)生的難易程度，但師范生仍無(wú)法準(zhǔn)確判斷學(xué)生對(duì)具體知識(shí)點(diǎn)的掌握程度．

3.2物理師范生預(yù)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)存在的困難點(diǎn)的調(diào)查結(jié)果

從學(xué)生的做題情況發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在以下困難點(diǎn)：

(1)誤認(rèn)為作用力與反作用力作用在同一個(gè)物體上，因此表現(xiàn)為混淆相互作用力與一對(duì)平衡力；

(2)誤認(rèn)為作用力與反作用力可以是幾個(gè)力的合力且作用在同一物體上，因此表現(xiàn)為混淆力的相互作用與多力平衡；

(3)誤認(rèn)為質(zhì)量大或作用效果明顯的力比較大，因此易受質(zhì)量大小或作用效果干擾[8]．

其中，第三個(gè)困難點(diǎn)對(duì)應(yīng)的概念中較為簡(jiǎn)單的內(nèi)涵——相互作用力大小相等，第一和第二個(gè)困難點(diǎn)對(duì)應(yīng)概念中較為隱晦的內(nèi)涵——作用力與反作用力是作用在不同物體上的兩個(gè)力．

3.2.1少有師范生能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)學(xué)生困難點(diǎn)，簡(jiǎn)單內(nèi)涵題目預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率相對(duì)較高

物理師范生對(duì)學(xué)生存在的3個(gè)困難點(diǎn)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)率如圖6．

圖6　物理師范生對(duì)學(xué)生存在的3個(gè)困難點(diǎn)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)率

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，極少師范生能夠準(zhǔn)確判斷學(xué)生關(guān)于牛頓第三定律的主要困難點(diǎn)．僅有不足20%的師范生能夠注意到學(xué)生容易誤認(rèn)為作用力與反作用力作用在同一個(gè)物體上，以及作用力與反作用力可以是幾個(gè)力的合力且作用在同一物體上這兩個(gè)學(xué)習(xí)困難點(diǎn)；不足一半的師范生知道學(xué)生易受質(zhì)量大小或作用效果干擾而錯(cuò)誤判斷相互作用力．而對(duì)第三個(gè)困難點(diǎn)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確的師范生比對(duì)前兩個(gè)困難點(diǎn)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確的人數(shù)多了一倍，可見，師范生對(duì)涉及簡(jiǎn)單內(nèi)涵(相互作用力大小相等)的題目預(yù)測(cè)比較準(zhǔn)確．

3.2.2大部分師范生難以從物理概念的內(nèi)涵上預(yù)測(cè)學(xué)生存在的困難點(diǎn)

圖7　從物理概念的內(nèi)涵上預(yù)測(cè)學(xué)生存在困難點(diǎn)的預(yù)測(cè)率

如圖7所示，總體上看，大部分師范生只能指出學(xué)生“不理解概念”而沒(méi)有明確指出學(xué)生在概念的哪個(gè)內(nèi)涵上理解不透．可見，師范生在預(yù)測(cè)學(xué)生存在的學(xué)習(xí)困難點(diǎn)時(shí)往往空洞廣泛、浮于表面，而難以從物理概念的內(nèi)涵上入手進(jìn)行分析．

少部分師范生雖然能夠指出學(xué)生學(xué)習(xí)困難的具體表現(xiàn)，但未能分析出概念理解上的具體困難點(diǎn)．由題一和題二可見，分別有15%左右的師范生雖然能夠指出學(xué)生混淆相互作用力與力的平衡，但并未從作用力與反作用力的內(nèi)涵上指出學(xué)生是因?yàn)椴焕斫饽膫€(gè)具體內(nèi)涵從而導(dǎo)致混淆這兩個(gè)概念．

另有部分師范生難以把握各題的本質(zhì)是考查有關(guān)牛頓第三定律這一概念，不知道導(dǎo)致大學(xué)生錯(cuò)誤的主要原因是概念某個(gè)內(nèi)涵的理解出現(xiàn)偏差，因此從題目涉及的相關(guān)知識(shí)來(lái)尋找學(xué)生的困難點(diǎn)，如受力分析出錯(cuò)、重力的反作用太抽象等，但這些并非學(xué)生出錯(cuò)的根本原因．

每道題目均還有少部分師范生列舉出不相關(guān)的困難點(diǎn)，如“對(duì)情景的分析能力”、“邏輯因果關(guān)系的把握”等．可見，這部分師范生對(duì)學(xué)生相當(dāng)不了解，無(wú)從得知學(xué)生的困難點(diǎn)．

4影響預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的原因

4.1僅依據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)

關(guān)于學(xué)生的知識(shí)，需要師范生對(duì)學(xué)生有一定的了解才能夠掌握好，然而訪談中師范生表示很少接觸學(xué)生，幾乎不了解學(xué)生的情況．在接受我們?cè)L談的10位師范生中，有7位師范生是根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，僅有2位師范生是通過(guò)家教或?qū)嵙?xí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)的．而2位依據(jù)家教或?qū)嵙?xí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)的師范生在分析學(xué)生的學(xué)習(xí)困難點(diǎn)時(shí)能夠從物理概念內(nèi)涵上更加具體的分析．

由此可見，大部分師范生不了解學(xué)生想法，僅僅依據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而導(dǎo)致對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及困難點(diǎn)把握不準(zhǔn)．這也能夠解釋為何師范生預(yù)測(cè)高中生的選項(xiàng)分布以及題目難度時(shí)比預(yù)測(cè)初中生更準(zhǔn)確，因?yàn)閮H憑自身經(jīng)驗(yàn)判斷存在時(shí)間越久越難以準(zhǔn)確回憶的問(wèn)題．

4.2受物理學(xué)科知識(shí)影響

已有研究也表明學(xué)科知識(shí)是學(xué)科教學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)[1]．要想了解學(xué)生對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)的掌握情況以及存在的困難點(diǎn)，師范生自身也必須先熟練掌握該知識(shí)點(diǎn)．

若師范生對(duì)物理學(xué)科知識(shí)掌握不扎實(shí)，無(wú)法對(duì)每個(gè)物理概念的內(nèi)涵掌握透徹，便無(wú)法從概念的內(nèi)涵出發(fā)去分析學(xué)生存在的學(xué)習(xí)困難點(diǎn)，在預(yù)測(cè)時(shí)便會(huì)存在回答空泛或浮于表面的現(xiàn)象．可見，物理學(xué)科知識(shí)也是關(guān)于“學(xué)生的知識(shí)”的基礎(chǔ)．這也可以解釋為何師范生對(duì)涉及簡(jiǎn)單內(nèi)涵的題目預(yù)測(cè)比較準(zhǔn)確(如本研究第三題)，而對(duì)涉及隱晦的內(nèi)涵預(yù)測(cè)比較不準(zhǔn)確(如本研究第一題)．

4.3缺乏分析學(xué)生困難點(diǎn)的策略

從物理概念的內(nèi)涵出發(fā)是準(zhǔn)確尋找學(xué)生學(xué)習(xí)困難點(diǎn)的關(guān)鍵，而從本研究結(jié)果來(lái)看，絕大多數(shù)物理師范生在分析學(xué)生學(xué)習(xí)困難點(diǎn)時(shí)往往沒(méi)有明確的思考方向，可見，物理師范生缺乏分析學(xué)生學(xué)習(xí)困難點(diǎn)的相關(guān)策略，這也反映了我們對(duì)師范生培養(yǎng)的一個(gè)缺失之處．

5教學(xué)建議

5.1增加教育實(shí)踐活動(dòng)

教育實(shí)踐活動(dòng)是增進(jìn)師范生對(duì)學(xué)生了解的重要途徑．抽樣學(xué)校僅有教育見習(xí)和實(shí)習(xí)兩門實(shí)踐課，共計(jì)11個(gè)學(xué)分，僅占總學(xué)分6%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于英國(guó)、加拿大等教育先進(jìn)國(guó)家的教育實(shí)踐課程的比重12%[9]，我國(guó)其他師范院校情況大多也與之相似．因此，有必要增加教育實(shí)踐課時(shí)，鼓勵(lì)師范生積極參加教育見習(xí)、家教等教育實(shí)踐活動(dòng)，并讓師范生意識(shí)到了解學(xué)生情況的重要性，有意識(shí)地積累，為未來(lái)職業(yè)發(fā)展做好鋪墊．

5.2促使師范生鞏固物理學(xué)科知識(shí)

物理學(xué)科知識(shí)也是“關(guān)于學(xué)生的知識(shí)”的基礎(chǔ)．我國(guó)大多物理師范生培養(yǎng)模式是，大學(xué)一、二年級(jí)學(xué)習(xí)物理專業(yè)課程，大學(xué)三、四年級(jí)學(xué)習(xí)教育教學(xué)類課程，因此，師范生在大學(xué)最后兩年可能較少甚至基本沒(méi)有接觸物理知識(shí)，導(dǎo)致物理學(xué)科知識(shí)愈加生疏．故筆者建議師范院校可在大三、大四階段，通過(guò) “中學(xué)物理”知識(shí)競(jìng)賽等形式強(qiáng)化師范生物理學(xué)科知識(shí)，尤其是中學(xué)階段的物理知識(shí)．

5.3提高師范生分析學(xué)生學(xué)習(xí)困難點(diǎn)的能力

提高高校物理師范生的分析學(xué)生學(xué)習(xí)困難點(diǎn)的能力可有以下兩種策略：

(1)專門開設(shè)教材分析的課程或者培訓(xùn)，促使師范生從宏觀的視角分析教材的結(jié)構(gòu)以及學(xué)科之間的結(jié)構(gòu)；并從微觀上把握每個(gè)章節(jié)的重點(diǎn)和學(xué)生可能存在的困難點(diǎn)[10].

(2)在師范生課程相關(guān)主題下融入分析學(xué)生學(xué)習(xí)困難點(diǎn)的教學(xué)．如在習(xí)題課的微格教學(xué)技能訓(xùn)練當(dāng)中，讓師范生根據(jù)具體習(xí)題預(yù)測(cè)并討論學(xué)生的學(xué)習(xí)困難點(diǎn)，再思考相關(guān)教學(xué)策略．

參 考 文 獻(xiàn)

1Grossman P L.Teachers′ knowledge.International encyclopedia of teaching and teacher education,1995(2):20～24

2Shulman L S.Those who understand:Knowledge growth in teaching.Educational researcher,1986,15(2):4～14

3張小菊，王祖浩.科學(xué)教師學(xué)科教學(xué)知識(shí)的研究.全球教育展望，2013(8)：68～79

4馮茁,曲鐵華.從 PCK到PCKg:教師專業(yè)發(fā)展的新轉(zhuǎn)向.外國(guó)教育研究, 2006, 33(12):58～63

5馬敏.PCK論：[博士論文].上海：華東師范大學(xué),2011

6甄玲.高校資深英語(yǔ)教師學(xué)科教學(xué)知識(shí)之個(gè)案研究——關(guān)于學(xué)生的知識(shí).科教文匯,2013 (1):76～77

7李坤.初中物理教師學(xué)科教學(xué)知識(shí)的個(gè)案研究：[碩士學(xué)位論文].北京：首都師范大學(xué),2009

8張春斌,周少娜,王妍琳,等.關(guān)于 “牛頓第三定律” 迷思概念的調(diào)查研究.中學(xué)物理教學(xué)參考,2014 (9):49～51

9蘇真.比較師范教育.北京:北京師范大學(xué)出版社,1991. 52

10劉義兵,鄭志輝.學(xué)科教學(xué)知識(shí)再探三題.課程·教材·教法,2010 (4):96～100

收稿日期：(2015-04-20)

作者簡(jiǎn)介：指導(dǎo)教師：肖化(1958-)，男，教授，主要從事實(shí)驗(yàn)物理的教學(xué)，教師專業(yè)發(fā)展與科學(xué)課程整合等研究.