物理教師專業(yè)知識(shí)的學(xué)科分析

陳 建

（南通高等師范學(xué)校數(shù)理系，江蘇 南通 226006）

2011年，教育部向社會(huì)公布了《中學(xué)教師專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》征求意見稿（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）.《標(biāo)準(zhǔn)》從我國(guó)中學(xué)分科教學(xué)的實(shí)際出發(fā)，依據(jù)中學(xué)生身心發(fā)展的規(guī)律以及中學(xué)教育教學(xué)的本質(zhì)特征，從“教育知識(shí)、學(xué)科知識(shí)、學(xué)科教學(xué)知識(shí)、通識(shí)性知識(shí)”4個(gè)領(lǐng)域?qū)χ袑W(xué)教師的專業(yè)知識(shí)提出了具體要求.對(duì)4個(gè)領(lǐng)域知識(shí)的關(guān)系，史寧中認(rèn)為“通識(shí)性知識(shí)是教師專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)”、“教育知識(shí)、學(xué)科知識(shí)和學(xué)科教學(xué)知識(shí)則是中學(xué)教師專業(yè)知識(shí)的核心，是中學(xué)教師專業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵”.物理教師的專業(yè)知識(shí)應(yīng)具備“廣博的文化知識(shí)、整合的專業(yè)知識(shí)、全面的物理教育知識(shí)”等特征.［2］《標(biāo)準(zhǔn)》是對(duì)中學(xué)教師的普遍要求，作為一種專門職業(yè)的物理教師，其專業(yè)知識(shí)在其專業(yè)素養(yǎng)構(gòu)成中應(yīng)具有獨(dú)特規(guī)定性與不可替代性，物理教師擁有的知識(shí)或應(yīng)該具有的知識(shí)需要從物理學(xué)科角度進(jìn)行解構(gòu)分類.

1 物理教師的教育知識(shí)

通曉一定的教育科學(xué)知識(shí)是物理教師從事教育工作的理論依據(jù)，也是教師的教學(xué)由經(jīng)驗(yàn)水平上升到科學(xué)水平的前提.《標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)教育知識(shí)的要求主要包括兩大方面：一是有關(guān)中學(xué)生學(xué)習(xí)、成長(zhǎng)和發(fā)展的特點(diǎn)與規(guī)律的知識(shí)；二是有關(guān)中學(xué)教育教學(xué)的基本規(guī)律與方法的知識(shí).物理教師只有充分考慮學(xué)生情況（如學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、理解水平等），才能知曉采取何種方式、方法或教學(xué)手段來解釋、表征知識(shí)，以符合學(xué)生的理解和認(rèn)識(shí)，從而取得最佳教學(xué)效果.

物理教師必須加強(qiáng)學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律、教與學(xué)等知識(shí)的學(xué)習(xí)，尤其要重視建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、探究教學(xué)理論等現(xiàn)代教育觀念的吸收、整理，清楚地知道學(xué)生是如何學(xué)習(xí)物理的，知道學(xué)生的思維誤區(qū)和思維困惑所在，知道怎樣促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，以有效地發(fā)揮物理知識(shí)的教育價(jià)值和育人功能.如物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過程其實(shí)就是同化和順應(yīng)的過程，如果一名物理教師懂得現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論，就可以指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用多種方式完成同化過程，或者重新建立新的知識(shí)結(jié)構(gòu).又如，探究式學(xué)習(xí)的運(yùn)用為我們帶來了全新的物理教育方式，探究?jī)?nèi)容的選擇、探究條件的創(chuàng)造、探究活動(dòng)中的師生角色等都要結(jié)合學(xué)生的興趣愛好、知識(shí)水平、理解能力和現(xiàn)有技能水平，才能適應(yīng)教學(xué)需要.再如，現(xiàn)行高中物理教材是按照模塊要求編寫的，模塊不像傳統(tǒng)課程那樣單純依據(jù)學(xué)科知識(shí)的邏輯體系單線直進(jìn)式地把知識(shí)權(quán)威性地展示在學(xué)生面前，而是圍繞著一定的主題并通過整合學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)內(nèi)容而形成，模塊的設(shè)計(jì)、選擇，都要充分考慮學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和生活經(jīng)驗(yàn).

2 物理教師的學(xué)科知識(shí)

學(xué)科知識(shí)也稱本體性知識(shí).熟悉物理學(xué)科知識(shí)是物理教師取得良好教學(xué)效果的基本保證.《標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)學(xué)科知識(shí)的要求具體包括3方面：一是所教學(xué)科的基本知識(shí)、基本原理與技能；二是所教學(xué)科的知識(shí)體系、基本方法；三是所教學(xué)科與其他學(xué)科及實(shí)踐活動(dòng)的聯(lián)系.可見，《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)教師學(xué)科知識(shí)的要求既體現(xiàn)在“量”的方面，更體現(xiàn)在“質(zhì)”的方面.一名合格中學(xué)物理教師的學(xué)科知識(shí)主要由物理學(xué)理論、物理學(xué)的人文價(jià)值、物理學(xué)思想、科學(xué)方法論、物理學(xué)史、物理學(xué)前沿、物理學(xué)應(yīng)用、物理學(xué)實(shí)驗(yàn)等構(gòu)成.

2.1 物理學(xué)理論知識(shí)體系

物理學(xué)本身是一個(gè)聯(lián)系緊密的知識(shí)系統(tǒng)，物理教師除了要掌握課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的物理知識(shí)點(diǎn)外，還要超越教材，站在高處對(duì)物理學(xué)的完整體系有比較清晰地理解，能夠正確運(yùn)用普通物理的概念、理論物理的觀點(diǎn)和方法去分析和研究中學(xué)物理的有關(guān)知識(shí).

2.2 物理學(xué)思想和觀念

物理教育的任務(wù)，一是物理知識(shí)的傳授和運(yùn)用這些知識(shí)去分析、解決物理問題，二是觀念和方法的傳承.當(dāng)今人類的時(shí)空觀、物質(zhì)觀、宇宙觀，可以說是隨著物理學(xué)的發(fā)展而逐步形成的.物理教師要通過對(duì)物理概念、定理、定律的思考，加深對(duì)物理科學(xué)乃至整個(gè)科學(xué)的認(rèn)識(shí)，尤其要了解物理學(xué)的前沿及發(fā)展趨勢(shì)，建立相對(duì)的、隨機(jī)的、非線性等現(xiàn)代物理學(xué)觀念.

2.3 物理學(xué)發(fā)展過程的知識(shí)

從物理教學(xué)的角度看，物理學(xué)史和物理學(xué)方法論不是物理課堂教學(xué)可有可無的附帶物和裝飾品，而是物理教學(xué)的必不可少的一部分.物理教學(xué)中突出物理學(xué)發(fā)展過程的教育已逐步受到重視，而教師具有的物理學(xué)史知識(shí)的豐富程度直接影響到他們?cè)诮虒W(xué)中對(duì)物理學(xué)史的自覺應(yīng)用程度.物理教師要借助教材中“科學(xué)足跡”、“科學(xué)漫步”、“STS”等欄目以及有關(guān)物理學(xué)史專著、網(wǎng)絡(luò)、課外讀物等豐富自己的物理學(xué)史知識(shí)，了解物理學(xué)知識(shí)的縱向聯(lián)系，熟知物理學(xué)理論的來龍去脈，了解具體理論的產(chǎn)生、發(fā)展和成熟過程，以滿足教學(xué)的需求.

2.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作知識(shí)

物理教學(xué)中，觀察和實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)的主要途徑.新課程對(duì)科學(xué)探究的充分重視進(jìn)一步強(qiáng)化了對(duì)教師的物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)和能力的要求.物理教師要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)的積累，掌握物理實(shí)驗(yàn)的基本原理，領(lǐng)會(huì)物理實(shí)驗(yàn)中的比較、放大、補(bǔ)償、模擬、替代等基本測(cè)量方法，掌握實(shí)驗(yàn)中的基本調(diào)整與操作技術(shù)，熟悉中學(xué)物理所用基本儀器的構(gòu)造及使用，掌握一定的設(shè)計(jì)、制造、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器的基本知識(shí)等.

2.5 物理方法論的知識(shí)

物理學(xué)方法論是整個(gè)科學(xué)方法論的重要組成部分，它在物理學(xué)知識(shí)體系中占有重要地位，在物理知識(shí)的傳承中具有重要作用.物理學(xué)特有的方法論知識(shí)，如理想化模型法、整體分析法、等效轉(zhuǎn)換法、用圖像處理物理問題的方法等，都應(yīng)當(dāng)如同物理概念、規(guī)律的知識(shí)一樣隸屬于物理教師學(xué)科專業(yè)知識(shí)的一部分.物理教學(xué)中，教師要通過自己對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和再創(chuàng)造，從物理學(xué)的內(nèi)容中去挖掘物理規(guī)律中的科學(xué)方法，并以學(xué)生能夠接受的方式向他們展示，啟發(fā)學(xué)生思考、領(lǐng)悟，這一過程的前提是教師需要從物理內(nèi)容中獲得一些自己的感受，把自己有關(guān)物理方法論的知識(shí)條理化、系統(tǒng)化.

2.6 物理學(xué)與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系

中學(xué)物理學(xué)與各學(xué)科間緊密相連，物理教師應(yīng)了解所教學(xué)科與其他學(xué)科的聯(lián)系，知道物理教材與其他學(xué)科相互銜接的內(nèi)容，了解相關(guān)科目教學(xué)內(nèi)容和時(shí)間安排，清楚物理教材與其他學(xué)科教材所存在的一些相互脫節(jié)的地方，以便在教學(xué)中與相關(guān)學(xué)科的教師取得協(xié)調(diào)，并在開展綜合性活動(dòng)時(shí)相互配合，勝任研究性學(xué)習(xí)的教學(xué).如數(shù)學(xué)是與物理學(xué)聯(lián)系最為緊密的學(xué)科，從兩學(xué)科知識(shí)體現(xiàn)的關(guān)系來看，有數(shù)學(xué)為物理提供解題工具的，有物理為數(shù)學(xué)創(chuàng)設(shè)問題情景的，有通過知識(shí)傳授既鞏固物理知識(shí)又掌握數(shù)學(xué)技巧的.課改后，高中數(shù)學(xué)中增加了導(dǎo)數(shù)、積分的初步知識(shí)，微積分的引入可以使學(xué)生對(duì)某些物理概念（如速度、加速度）形成更明確的理解，對(duì)物理圖像也有更準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，物理教師若適度嘗試在教學(xué)中介紹可開拓學(xué)生思路.

2.7 物理學(xué)新進(jìn)展及物理學(xué)的應(yīng)用知識(shí)

這方面知識(shí)在一定程度上反映了教師物理學(xué)知識(shí)的廣度和寬度.一方面，一些前沿知識(shí)已融入物理教學(xué)之中，如相對(duì)論、多普勒效應(yīng)、傳感器、統(tǒng)計(jì)學(xué)思想、熵變等內(nèi)容已進(jìn)入中學(xué)物理教材，這就意味著物理教師必須跟蹤物理學(xué)的現(xiàn)代進(jìn)展，加強(qiáng)新知識(shí)的學(xué)習(xí)，走“時(shí)尚”之路.另一方面，STS教育已經(jīng)成為科學(xué)教育改革的重要理念之一，教師要主動(dòng)了解物理知識(shí)在現(xiàn)代科技、當(dāng)代生活中的應(yīng)用情況，走“流行”之道.

3 物理教師的學(xué)科教學(xué)知識(shí)

學(xué)科教學(xué)知識(shí)最早由舒爾曼（L.S.Shulman）于1986年提出，指為“表征、組織一門學(xué)科令其可教、可被理解的知識(shí)”，是將學(xué)科內(nèi)容轉(zhuǎn)化為有教學(xué)意義、適合不同能力和背景學(xué)生能力的表征形式，將學(xué)科知識(shí)、教學(xué)和背景知識(shí)綜合的一種特有知識(shí).學(xué)科教學(xué)知識(shí)包含教學(xué)目標(biāo)知識(shí)、教學(xué)策略、評(píng)價(jià)知識(shí)、課程知識(shí)、學(xué)生知識(shí)等多方面內(nèi)容.《標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)學(xué)科教學(xué)知識(shí)的要求包括兩方面：一是依據(jù)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行課程開發(fā)的知識(shí)；二是根據(jù)中學(xué)生學(xué)習(xí)具體學(xué)科內(nèi)容時(shí)的特點(diǎn)開展有針對(duì)性教學(xué)的知識(shí).

對(duì)物理教師而言，掌握學(xué)科教學(xué)知識(shí)意味著能領(lǐng)悟課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵，對(duì)物理的課程性質(zhì)、課程理念、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程結(jié)構(gòu)、課程實(shí)施、評(píng)價(jià)方式等有明確認(rèn)識(shí)；意味著教師由對(duì)教材的挖掘鉆研走向?qū)?、多媒體以及實(shí)物等物理課程資源的開發(fā)，涉及校內(nèi)各種科技圖書、科技報(bào)刊等資源的選擇，現(xiàn)有儀器、實(shí)驗(yàn)的改造、組合，實(shí)驗(yàn)手段的更新，信息化資源的開發(fā)，科技館、博物館、科研院所等社會(huì)課程資源的有效利用等；意味著物理教師要了解中學(xué)生感知覺、記憶和注意、思維與想象的發(fā)展特點(diǎn)，了解學(xué)生會(huì)因缺乏相應(yīng)的物理知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和物理知覺方法而造成對(duì)物理現(xiàn)象和客體知覺時(shí)理解性和整體性偏差，了解學(xué)生學(xué)習(xí)和生活經(jīng)歷中形成的大量所謂“物理表象”的片面性、不準(zhǔn)確性，了解學(xué)生形成正確物理思維品質(zhì)過程中存在不善于對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行合理簡(jiǎn)化與抽象、不善于把知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)化、條理化的弱點(diǎn)，了解學(xué)生的思維定勢(shì)和生活觀念對(duì)概念形成的影響，從而在學(xué)生認(rèn)知與學(xué)科特點(diǎn)的結(jié)合點(diǎn)上設(shè)計(jì)教學(xué)；意味著物理教師必須掌握并學(xué)會(huì)運(yùn)用不同的物理教學(xué)方法，對(duì)物理教學(xué)環(huán)境、人際關(guān)系、教學(xué)紀(jì)律以及教學(xué)反饋等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)與控制，以保證物理課堂教學(xué)的秩序和效益，切忌把充滿靈性的物理學(xué)蛻化為抽象的概念、枯燥的公式、繁雜的計(jì)算，把具有生動(dòng)性、創(chuàng)造性的物理教學(xué)變?yōu)閼?yīng)對(duì)考試的活動(dòng).

4 物理教師的通識(shí)性知識(shí)

廣博的通識(shí)性知識(shí)是整個(gè)物理教師專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)部分，它包括當(dāng)代科學(xué)和人文兩方面的基本知識(shí)以及工具性學(xué)科的扎實(shí)基礎(chǔ)與熟練運(yùn)用的技能、技巧.《標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定中學(xué)教師應(yīng)掌握4方面的通識(shí)性知識(shí)：① 自然科學(xué)和人文社會(huì)科學(xué)知識(shí)；② 有關(guān)藝術(shù)的知識(shí)；③ 信息技術(shù)的知識(shí)；④ 有關(guān)中國(guó)教育國(guó)情的知識(shí).對(duì)物理教師而言，可具體為.

4.1 相關(guān)的自然科學(xué)知識(shí)

物理學(xué)的發(fā)展過程中不僅分化出了如天體物理、凝聚態(tài)物理、量子物理等新分支，而且形成了諸如信息科學(xué)、新材料科學(xué)、新能源科學(xué)、空間科學(xué)等一系列邊緣、交叉學(xué)科.物理教師需要突破學(xué)科本位，盡量擴(kuò)充與物理學(xué)聯(lián)系緊密的包括物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、信息科學(xué)、宇宙科學(xué)以及地球科學(xué)等在內(nèi)的其他自然科學(xué)知識(shí)，并關(guān)注當(dāng)代科技的新進(jìn)展，如地震海嘯、行星運(yùn)動(dòng)、神舟飛船、納米技術(shù)等知識(shí)，才能以全息視角把握物理學(xué)研究對(duì)象，給學(xué)生全面、科學(xué)的指導(dǎo).

4.2 相關(guān)的人文社科知識(shí)

科學(xué)教育不僅僅是一種求真、求知的活動(dòng)，而且具有價(jià)值導(dǎo)向、人文負(fù)載.物理課堂需要重視以科學(xué)倫理、社會(huì)能力、人文精神和生態(tài)道德為主要內(nèi)容的人文素養(yǎng)教育.對(duì)于中學(xué)物理教師，需要具備以科學(xué)哲學(xué)為代表的合理的人文知識(shí)結(jié)構(gòu)和較高的人文修養(yǎng)，從物理課程的內(nèi)在屬性上去尋找科學(xué)教育與人文教育相融合的可能性，認(rèn)識(shí)物理學(xué)中蘊(yùn)藏的真、善、美.

4.3 對(duì)基礎(chǔ)教育概況與科學(xué)教育現(xiàn)狀的認(rèn)識(shí)

作為一名教師，要了解教育的政策法規(guī)、了解課程改革歷史及特點(diǎn)，以科學(xué)理性的態(tài)度認(rèn)識(shí)當(dāng)前教育改革和發(fā)展中的復(fù)雜問題，作為物理教師還要了解中國(guó)傳統(tǒng)文化對(duì)科學(xué)教育的影響及中國(guó)近代科學(xué)與科學(xué)教育的發(fā)展，了解中國(guó)物理教育史.這樣才有利于從他人的經(jīng)驗(yàn)和做法中汲取精華，批判地繼承和借鑒他人的教育經(jīng)驗(yàn)，為物理教育教學(xué)實(shí)踐提供理論指導(dǎo).

4.4 相應(yīng)的藝術(shù)欣賞與表現(xiàn)知識(shí)

我國(guó)古代就有“物藝相通”的說法，即科學(xué)和藝術(shù)、物質(zhì)和精神是互相融通、互相為用的.一方面，物理教師如果在音樂、美學(xué)等方面具有一定的愛好和修養(yǎng)，會(huì)潛移默化地影響其著裝、語言、板書、師生交往等，教師會(huì)更多地得到學(xué)生的親近、敬重，教學(xué)活動(dòng)更順暢.另一方面，大部分藝術(shù)用光和聲作為它們的表達(dá)媒介，藝術(shù)家用來創(chuàng)作或演奏藝術(shù)作品的物質(zhì)客體遵從諸如光的反射折射、顏色產(chǎn)生機(jī)制、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等物理學(xué)規(guī)律，將一些藝術(shù)作品、創(chuàng)作工具引入物理課堂，為我所用，既能加深對(duì)視覺藝術(shù)和音樂的欣賞和理解，又能增強(qiáng)物理課堂的感染力，使單調(diào)乏味的學(xué)習(xí)過程變得生動(dòng)有趣.

4.5 信息技術(shù)知識(shí)

信息技術(shù)為教育教學(xué)注入了無限的生機(jī)與活力，帶來教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)方式、師生互動(dòng)方式的變革.對(duì)物理教學(xué)而言，信息技術(shù)以傳感器的方式進(jìn)入了物理教學(xué)的實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，以仿真模擬的方式進(jìn)入了物理教學(xué)的思維領(lǐng)域，以網(wǎng)絡(luò)通信的方式進(jìn)入了物理教學(xué)的交流溝通領(lǐng)域，大大提升了物理教學(xué)的廣度和深度.因此，物理教師需要掌握現(xiàn)代教育技術(shù)，善于運(yùn)用它進(jìn)行信息收集、整理，運(yùn)用它進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量、數(shù)據(jù)加工，運(yùn)用它開展教學(xué)反思與研究.

1 中學(xué)教師專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（試行）.http：／edu.people.com.cn／h／2011／1214／c227696－3005183548.html

2 史寧中.中學(xué)教師專業(yè)發(fā)展指南——關(guān)于《中學(xué)教師專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的解讀［J］.中國(guó)教工，2012（7）：10－12.

3 陳建.談?wù)劽嫦蚪處煂I(yè)標(biāo)準(zhǔn)的物理教師專業(yè)素質(zhì)的要求［J］.物理教師，2013（2）：71－72，77.

4 蔡鐵權(quán).物理教學(xué)叢論：基礎(chǔ)教育課程改革視野下的中學(xué)物理教學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2005：214.

5 孔慶，朱鐵成.面向新課程的物理教師專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀與思考.http：／www.pep.com.cn／gzwl／jszx／jxyj／xkczx／201008／t20100827－788389.htm

6 朱宏雄.物理教育展望［M］.上海：華東師范大學(xué)出版社，2002：71.

7 L.S.Shulman （1986）.Thosewhounderstand：Know ledgegro wthinteaching［J］.Educational Researcher，15（2）：4－14.

8 陳宗成.中學(xué)物理教師專業(yè)觀念發(fā)展之境界簡(jiǎn)論［J］.物理教師，2012（9）.