PCK理念下初中物理課堂學(xué)習(xí)進階構(gòu)建
——以“長度的測量”教學(xué)為例

江蘇省江陰市禮延實驗學(xué)校(214440) 徐美蓉

PCK是學(xué)科教學(xué)知識(Pedagogical Content Knowledge)的簡稱。舒爾曼關(guān)于PCK概念的核心要素包括“關(guān)于學(xué)科內(nèi)容知識的呈示”和“對學(xué)生前概念、概念以及具體學(xué)習(xí)困難的理解”兩個方面。根據(jù)PCK理論，教師在學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗、生活經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，分析學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的困難點，將自己所要教學(xué)的內(nèi)容以學(xué)生易于理解的方式加工，構(gòu)建學(xué)習(xí)進階。

本文以蘇科版初中物理教材八年級下冊第5章第1節(jié)“長度的測量”為例，嘗試PCK理念下學(xué)習(xí)進階的構(gòu)建。

1 分析教材和學(xué)情，構(gòu)建學(xué)習(xí)進階框架

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時，頭腦中并非一片空白，他們已經(jīng)有了一定的生活經(jīng)驗。學(xué)生的這些前概念是構(gòu)建學(xué)習(xí)進階的起點。

蘇科版八年級教材的第5章主要內(nèi)容是從物理角度描述物體的運動，探究直線運動的基本規(guī)律。要學(xué)習(xí)物體的運動，首先要學(xué)會測量長度和時間?！段锢斫處熃虒W(xué)用書》對本課的課時建議為2課時。考慮到課堂容量等各方面的因素，本課第1課時的內(nèi)容為“長度的測量”，其核心概念為長度的單位及測量，力圖通過本課學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握測量長度的基本技能，為正確進行其他物理量的測量提供可供遷移的基礎(chǔ)。

學(xué)生在小學(xué)階段已經(jīng)進行過基本的長度單位及單位換算的學(xué)習(xí)，但對長度單位還缺乏準(zhǔn)確系統(tǒng)的認(rèn)識。在平時的生活中學(xué)生也會使用刻度尺測量長度，但僅僅是基于經(jīng)驗，對于如何規(guī)范使用刻度尺還缺少認(rèn)知?；诖?，設(shè)定本課的學(xué)習(xí)目標(biāo)為：①讓學(xué)生知道國際單位制中長度的單位，會進行長度單位的換算，并能根據(jù)日常經(jīng)驗估測物體的長度；②能正確使用刻度尺測量長度，正確記錄測量結(jié)果；③知道測量有誤差。

2 PCK理念下學(xué)習(xí)進階構(gòu)建的案例分析

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，體會測量長度和時間的重要性

根據(jù)PCK理論，教學(xué)不可能脫離情境而產(chǎn)生。通過創(chuàng)設(shè)與學(xué)生生活經(jīng)驗相關(guān)的情境，引出課題，同時讓學(xué)生體會到物理就在我們身邊。

片段1：

PPT展示各種運動的圖片，最后定格在跳遠和跑步的圖片上。

提問：看跳遠和跑步的圖片，我們怎么知道學(xué)生跳遠和跑步的成績？

評價反思：通過圖片讓學(xué)生回顧他們熟悉的運動情景。根據(jù)運動會的經(jīng)驗，學(xué)生明白想要知道跳遠的成績，需要測量長度；想要知道跑步的成績，需要測量時間，從而引出課題“長度和時間的測量”，同時讓學(xué)生體會到學(xué)會測量長度和時間的必要性。

2.2 在活動中體驗，感受制定公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的必要性

學(xué)生往往對自己親身經(jīng)歷過的事情印象深刻。在活動體驗的過程中，學(xué)生用自己的心智去感受和體會事實，有利于提高課堂學(xué)習(xí)的有效性。

片段2：

比比眼力：目測課桌的長、寬、高，并比較它們的長度。

比比技巧：不用尺，你如何證實自己目測的結(jié)果？他們的方法有什么共同點？

提問：能不能根據(jù)這幾位同學(xué)的做法比較課桌的高度。

展示不同國家長度的標(biāo)準(zhǔn)，同時講授：很久以前，各個國家都有他們各自的標(biāo)準(zhǔn)，交流起來很不方便。為了便于交流，應(yīng)該怎么辦？

講授：測量就是將待測量與一個公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)量進行比較，這個公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)量叫做單位。1960年第11屆國際計量大會上通過的一套單位制叫國際單位制。

評價反思：學(xué)生目測課桌長、寬、高的長度，目測的結(jié)果多樣化。學(xué)生感受到“光憑感官判斷并非總是可靠”，引出測量的必要性。在此基礎(chǔ)上設(shè)置進階問題“不用尺，怎樣動手操作證實自己目測的結(jié)果，并交流自己的做法”。通過實踐，學(xué)生感受到測量就是把待測的量和標(biāo)準(zhǔn)量進行比較的過程，但是又帶來新的問題——每個人選擇的標(biāo)準(zhǔn)不一樣，學(xué)生感受到必須要制定一個公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。這時介紹物理學(xué)史：以前不同的國家長度的標(biāo)準(zhǔn)不同，不方便交流，引起學(xué)生情感上的共鳴，讓學(xué)生感受到制定公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的必要性，從而引出國際單位制。

2.3 關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)起點，系統(tǒng)認(rèn)識長度的單位及換算

奧蘇伯爾曾經(jīng)說過：“影響學(xué)習(xí)最重要的因素是學(xué)生已經(jīng)知道了什么，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的原有知識進行教學(xué)。” 教學(xué)的起點建立在學(xué)生學(xué)習(xí)起點的基礎(chǔ)之上。教師要分析哪些是學(xué)生已知的或者熟悉的，對于這部分內(nèi)容可以粗講、略講甚至不講。教師要把重點放在學(xué)生不熟悉的或難以理解的地方。

基于小學(xué)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗，對于常見的長度單位，如千米、米、分米、厘米、毫米等，學(xué)生已經(jīng)有了一定認(rèn)識，并了解它們之間的換算關(guān)系。微米和納米這兩個單位，學(xué)生可能聽說過，但具體1微米、1納米有多長，學(xué)生缺乏具體的認(rèn)識。如何進行長度單位之間的換算，學(xué)生還不清楚。

片段3：

講授：長度的國際單位是米，用符號m表示。

提問：你還知道哪些長度的單位？按由大到小的順序說。

讓學(xué)生說出m、dm、cm、mm之間的換算關(guān)系以及km、m之間的換算關(guān)系。

講授：人體也自帶尺子。比劃人體身上約1 m的地方，讓學(xué)生在尺上比較拳頭的寬度、手指的寬度。觀察1 mm的長度。

講授：想象一下，把1 毫米平均分成1 000等份，每一等份為1微米；1毫米等于多少微米？再把1微米平均分成1 000等份，每一等份為1納米；1微米等于多少納米？

學(xué)生閱讀書本，了解自然界中一些物體的長度。

提問：(1)原子直徑是多少？等于多少納米？(教師示范單位換算的過程)

(2)人頭發(fā)絲的直徑約為多少？等于多少納米？(學(xué)生練習(xí))

(3)現(xiàn)在大氣污染比較嚴(yán)重，PM2.5是一項重要指標(biāo)，PM2.5是指直徑小于或等于2.5微米的顆粒物。2.5微米等于多少米？(學(xué)生練習(xí))

練習(xí)(填上合適的單位)：某同學(xué)的身高1.65____，人正常步行時，一步長約0.5____，課桌的高度約80____，一支鉛筆的長度約15____。

評價反思：學(xué)生已經(jīng)知道的，讓學(xué)生自己回顧；學(xué)生不知道的，設(shè)置情境引導(dǎo)學(xué)生感知。介紹人體的尺度，幫助學(xué)生在沒有刻度尺的情況下估測物體的長度；閱讀書本，了解自然界中一些物體的長度，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力和信息提取能力；教師示范單位換算的過程，再通過練習(xí)讓學(xué)生鞏固。整個片段，由已知到未知，搭建臺階，步步深入，深化學(xué)生對長度單位的認(rèn)識。

2.4 立足學(xué)生前概念細化任務(wù)，學(xué)會正確使用刻度尺

學(xué)生在生活中已有用刻度尺測物體長度的經(jīng)驗，這些經(jīng)驗有些是正確的，有些還需進一步規(guī)范。在第2章的學(xué)習(xí)中，學(xué)生練習(xí)了使用溫度計?？潭瘸吆蜏囟扔嫸际菧y量工具，雖有一定的差別，但也有共性，可以把溫度計的使用技能遷移到刻度尺上。

教師要培養(yǎng)學(xué)生通過閱讀說明書掌握儀器使用的技能。這一項技能對學(xué)生以后的生活、工作都有一定的幫助。所以先從學(xué)生經(jīng)常使用的刻度尺開始，幫助學(xué)生樹立通過閱讀說明書掌握儀器使用技能的意識。

片段4：

活動：練習(xí)使用刻度尺。

教師拿出一個長木塊，提問：這個物體的長度大約是多少？

師：想要知道物體的長度，要用到什么工具？

任務(wù)一：明確刻度尺使用的規(guī)范。

看一看：取出你的刻度尺，仔細觀察，可以得到哪些信息？

閱讀P104“信息快遞”欄目，了解如何正確使用刻度尺。

任務(wù)二：測物理課本的寬度。

提出任務(wù)：嘗試選擇合適的刻度尺測量物理課本的寬度。

學(xué)生展示用透明塑料尺測物理課本寬度的做法，教師評價；學(xué)生展示用有厚度的米尺測量物理課本寬度的做法。

教師提出問題：兩把尺有什么區(qū)別？刻度線分別在尺的哪一面？怎樣放才是有刻度的一邊緊靠被測物體？(學(xué)生思考并展示)

教師給出一把沒有刻度的尺和木板，如圖1(a)所示，提問：能否用這把尺子測量木板的長度？

給尺貼上分度值為10 cm的刻度，如圖1(b)所示，提問：這把尺的分度值是多少？木板長度多少？

學(xué)生發(fā)現(xiàn)木板的長度比40 cm長，比50 cm短，教師引導(dǎo)學(xué)生估讀。

教師講授：40 cm是能準(zhǔn)確讀出來的，叫做準(zhǔn)確值，還有一位是我們估計出來的，叫估讀值。為了更準(zhǔn)確地知道物體的長度，我們可以把每一格再分成十等份。

給尺貼上分度值為1 cm的刻度，如圖1(c)所示，提問：這把刻度尺的分度值是多少？木板長度多少？

圖1 測物理課本寬度的圖示

教師總結(jié)：讀數(shù)時，要估讀到分度值的下一位。

練習(xí)幾組刻度尺的讀數(shù)。

提問：剛才我們測物理課本寬度所用刻度尺的分度值是多少？剛才的讀數(shù)是否正確？

提出任務(wù)：重新測量物理課本的寬度，可以多測幾次。

議一議：在測量過程中，每次的測量結(jié)果一樣嗎？為什么會出現(xiàn)這種情況？

教師總結(jié)：測量時要進行估讀，估讀值有時偏大，有時偏小。物理課本真實的寬度只有一個，測量值和真實值之間的差異叫誤差。

提問：怎樣可以減小誤差？(教師總結(jié))

提出任務(wù)：求一下物理課本寬度的平均值。

任務(wù)三：測量物理課本內(nèi)頁一張紙的厚度。

提出任務(wù)：用刻度尺直接測量物理課本內(nèi)頁一張紙的厚度。

提問：實驗過程中遇到什么問題？怎么測量物理課本內(nèi)頁一張紙的厚度？

學(xué)生交流討論，逐步完善實驗方案和實驗記錄表格后進行實驗，處理數(shù)據(jù)。

教師總結(jié)：這種方法叫做“測多算少法”。

評價反思：通過本片段的學(xué)習(xí)，學(xué)生能正確使用刻度尺測量長度，正確記錄測量結(jié)果，知道測量有誤差。通過觀察刻度尺，了解刻度尺的量程、分度值，學(xué)會在測量時選擇合適的刻度尺；通過閱讀、動手操作和比較，獲取有用信息，逐步學(xué)會如何正確使用刻度尺。創(chuàng)設(shè)真實的情景，讓學(xué)生體會到“讀數(shù)時，要估讀到分度值的下一位”，結(jié)合練習(xí)，化解難點。

當(dāng)學(xué)生直接測量物理課本內(nèi)頁一張紙的厚度時，體驗到紙的厚度比刻度尺的分度值還要小，誤差較大。讓學(xué)生思考、交流并解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和交流合作的能力。通過3個任務(wù)分解活動，達成教學(xué)目標(biāo)，突破教學(xué)難點。

3 結(jié)束語

知識是靜態(tài)的，認(rèn)識是動態(tài)的，實驗是認(rèn)識的源泉，也是思維發(fā)展的基礎(chǔ)。案例從學(xué)生熟悉的運動場景出發(fā)，讓學(xué)生體會到測量長度和時間的重要性；通過比較課桌長寬高的活動，讓學(xué)生感受到制定公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的必要性，引出國際單位制；再以學(xué)生原有的經(jīng)驗為起點，通過閱讀、提問，講授長度的單位及換算關(guān)系；通過閱讀和“練習(xí)使用刻度尺”實際的操作引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，在已知和未知之間搭建橋梁，讓學(xué)生學(xué)會正確使用刻度尺，并通過任務(wù)的進階讓學(xué)生體會到測量有誤差。

PCK理念下的初中物理課堂學(xué)習(xí)進階構(gòu)建，通過問題鋪設(shè)臺階，利用活動層層遞進，學(xué)生動手動腦積極實踐投入課堂，在體驗中逐步掌握學(xué)習(xí)的方法，形成物理觀念，發(fā)展核心素養(yǎng)。