专家型高中物理教师学科教学知识的个案研究 0902188082 王莹

单位代码 学10476

号 0902188082

G451.6

分类号

硕士学位论文

专家型高中物理教师学科教学知识个案研究

学科、专业 ： 课程与教学论 研究方向 ： 中学物理教学 申请学位类别 ： 教育学硕士 申

请

人 ： 王莹

指导教师 ： 侯新杰教授

二〇一二年五月

RESEARCH ON KNOWLEDGE STRUCTURE AND DEVELOPMENT OF MIDDLE SCHOOL PHYSICS

TEACHER

A Case Study on Pedagogical Content Knowledge of an Experienced Physics Teacher of Senior High School

for the Degree of

Master of Education in Science

By Wang Ying

Supervisor: Prof.Hou Xinjie

May, 2012

I

摘 要

教师是教育活动的核心人物，教师所具备的知识对教学活动的设计与实施具有重要的影响。关于教师知识的研究，最具影响力的是shulman1986年提出的教师的7种知识领域。在这7种知识领域中，学科教学知识具有重要地位，它是区别教师与科学家不同之所在，是最能凸显教师专业理解的领域。

从相关研究可以看出，由于学科教学知识的情境性与默会性，更多的研究选用了个案研究的方法。由此，本论文主要采取课堂观察、非正式访谈与正式访谈等方式，对一名专家型高中物理教师的学科教学知识的特点及她的学科教学知识发展的历程，进行一学期的资料收集，以期揭示她学科教学知识特点，学科教学知识发展的历程并为职前教师与在职教师，学科教学知识的发展提出具体的建议。研究结果发现如下：

李老师的物理学科教学知识呈现三个特点：一、学科信念影响学科教学知识的发展方向；二、深刻理解物理学知识是发展物理学科教学知识的基础；三、善于发现学生困难，了解学生学习的困难及成因，把握什么时候使用什么样的具体教学策略，方能设计出有针对性的教学方案。

李老师物理学科教学知识发展的历程分为三个阶段：一、学科教学知识发展的初始阶段。具体表现为：1、学科知识只具备学科基础知识，缺乏结构性知识及方法性知识。2、模仿中学习学科知识与一般教学法知识来构建自己的学科教学知识。二、学科教学知识发展的充实阶段。具体表现为：1、学科知识从关注基础知识转为关注学科知识结构体系。2、汲取—内化—创新中发展学科教学知识，逐步从学科知识与一般教学法知识的融合转向以“关于学生的知识”为主体的学生的知识、学科知识、一般教学法知识的新融合。三、学科教学知识发展的丰富阶段，具体表现为：1、从整体全面的角度考虑教学安排，在师生互动过程中帮助学生去理解构建“意义”。2、反思-外化中发展学科教学知识。

结合对李老师学科教学知识的个案研究结果，本论文对职前教师与在职教师的发展提出了具体的建议。对于职前教师学科教学知识的发展提出了两点建议：1、增加实践机会；2、改变职前物理教师在大学期间学习物理的方式。对于在职教师：1、在实践—

II

反思中发展学科教学知识；2、在不同的发展阶段选择合适的发展方式。

关键词：高中物理,专家型物理教师，学科教学知识，发展，个案研究

III

ABSTRACT

Teachers are the central part of education, and the knowledge they have will has important

influence on the designation and implementation of teaching activities. Shulman, a distinguished professor in this area, advocated that teacher’s knowledge contains seven areas. He thought Pedagogical Content Knowledge takes the most important place, it distinguishes teachers and scientists, and it can reflect teachers’ technical understanding.

In similar researches, more researchers selected case study, because Pedagogical Content

Knowledge is always situational and tacit. In this research, it’s also a case study on the development of Pedagogical Content Knowledge of an Experienced Senior High School Physics Teacher. It aims at reveal the traits of her Pedagogical Content Knowledge, the development process, and proposes concrete proposals for peers through class observation, formal and informal interviews. The conclusions are as follows:

This teacher’s Pedagogical Content Knowledge had three traits. First, pedagogical confidence

influenced the direction of Pedagogical Content Knowledge development. Second, understanding physics knowledge profoundly was the basis of Pedagogical Content Knowledge development. Third, only discovering students’ difficulties and reasons and adopting proper instructional strategies can teacher design customized class activities.

The development of her Pedagogical Content Knowledge has gone through three stages. 一、The

initial stage of Pedagogical Content Knowledge development. Its concrete performance included: 1. Possessing elementary knowledge but lacking of structural knowledge and methodological knowledge. 2. Constructing personal Pedagogical Content Knowledge through learning content knowledge and common pedagogical knowledge by imitation. 二、The content substantiating stage. Its concrete performance include: 1.Translating the attention of pedagogical knowledge from elementary knowledge to structural knowledge. 2. Developing Pedagogical Content Knowledge by absorbing, internalizing and innovating, and enriching the traditional fusion of content knowledge and common pedagogical knowledge with the knowledge about students. 三、The enriching stage of Pedagogical Content Knowledge development. Its concrete performance included: 1. all things should be considered when planning to make sure that it can

IV

help students to construct the “meaning” in the interaction between teachers and students. 2. Develop personal Pedagogical Content Knowledge by rethinking profoundly and externalizing.

Based on the conclusions of the case study, the researcher proposed concrete suggestions for both

pre-service and in-service physics teachers. For pre-service teachers, it’s necessary to create more opportunities for practice and change the learning styles in college. For in-service teachers, they should develop their Pedagogical Content Knowledge in practice and introspection, and adopt proper development mode in different stages.

Key words: Senior High School, expert physics teacher, Pedagogical Content Knowledge, Development

V

目 录

摘 要 .................................................................... II ABSTRACT ................................................................. IV 目 录 .................................................................... VI 第一章 绪论 ............................................................... 1 1.1研究问题的提出 ...................................................... 1 1.2研究的目的 .......................................................... 2 1.3研究的问题 .......................................................... 3 1.4概念界定 ............................................................ 3 1.5研究限制 ............................................................ 3 第二章 相关文献综述 ....................................................... 5 2.1学科教学知识的内涵 .................................................. 5 2.1.1国外关于学科教学知识内涵的研究 ................................... 5 2.1.2国内关于学科教学知识的研究 ....................................... 6 2.2教师的学科教学知识的发展 ............................................ 8 2.2.1教师的学科教学知识的发展历程 ..................................... 8 2.2.2学科教学知识发展的来源、方式 ..................................... 9 第三章 研究设计 .......................................................... 11 3.1研究设计流程 ....................................................... 11 3.2研究步骤 ........................................................... 11 3.3研究对象 ........................................................... 13 3.4资料的收集 ......................................................... 13 3.5资料的整理与分析 ................................................... 14 3.6信度与效度 ......................................................... 15

VI

第四章：研究发现——李老师的物理学科教学知识内容 ......................... 17 4．1李老师物理教学信念 ................................................ 17 4.1.1物理教学要发挥其潜在的认知价值和人文价值 ........................ 17 4.1.2物理教学最重要的是给予学生需要的东西 ............................ 18 4.2李老师课堂中呈现的学科知识的特点 ................................... 18 4.2.1把握物理概念、规律的要点 ........................................ 18 4.2.2注重物理知识建构的过程 .......................................... 20 4.2.3完整的物理知识结构 .............................................. 23 4.3学习者知识 ......................................................... 24 4.3.1理解学生的学习困难 .............................................. 24 4.3.2觉察学生学习的困难 .............................................. 26 4.3.3解决学生的困难 .................................................. 26 4.4物理教学策略知识 ................................................... 27 4.4.1新授课（物理概念和物理规律的教学）的教学环节及表征 .............. 27 4.4.2习题课的教学环节及表征 .......................................... 34 第五章：李老师学科教学知识发展的历程 ..................................... 35 5.1李老师学科教学知识发展的描述 ....................................... 35 5.1.1学科教学知识发展的初始阶段 ...................................... 35 5.1.2 学科教学知识发展的充实阶段 .................................... 36 5.1.3学科教学知识发展的丰富阶段 ...................................... 38 5.2影响李老师学科教学知识发展的因素 ................................... 41 5.2.1学科教学知识的成长取决于你的用心程度 ............................ 41 5.2.2学科教学知识的成长与学生 ........................................ 42 5.2.3学校是学科教学知识的成长的推动剂 ................................ 43

VII

第六章 结论及建议 ........................................................ 45 6.1李老师物理学科教学知识的特点 ....................................... 45 6.1.1学科信念影响学科教学知识的发展方向 .............................. 45 6.1.2深刻理解物理学知识是发展物理学科教学知识的基础 .................. 45 6.1.3了解学生学习的困难及成因，把握什么时候使用什么样的具体教学策略，方能有针对性的教学 ..................................................... 46 6.2李老师学科教学知识发展的特点 ....................................... 46 6.3建议 ............................................................... 47 6.3.1对职前教师学科教学知识发展的建议 ................................ 47 6.3.2对在职教师学科教学知识发展的建议 ................................ 48 6.4对后续研究的建议 ................................................... 51 参考文献 ................................................................. 53 附 录 .................................................................... 55 附录A 访谈提纲 ....................................................... 55 附录B 课堂实录 ........................................................ 57 致 谢 .................................................................... 61 攻读学位期间发表的学术论文目录 ........................................... 63 独 创 性 声 明 ........................................................... 65 关于论文使用授权的说明 ................................................... 65

VIII

第一章 绪论

第一章 绪论

1.1研究问题的提出

1、学科教学知识凸显教师专业性

教育的成败在于教师，教师是教育活动的核心人物，教室里的灵魂角色，也是教育品质的关键。教师的教学被视为教师专业的核心，而教师的内在自我知识将影响教学取向和目标，包括教学内容的选择，提问能力，教法的决定，评价方式等（mcdiarmid,ball,&anderson,1989）,因此教师所具备的知识将影响教学活动。关于教师知识的研究始于1940至1970期间，当时受心理行为主义的影响，多采用“过程—绩效”模式，运用大样本统计分析的方式，进行教师特质、行为对学生学业成就的影响研究，期望归纳出高效教师的评价指标。而后认知心理学提供质疑，认为“过程—绩效”的研究重视教师可观察的行为和技能训练，忽视了教师的获得和来源，以及教师内在思考、判断与决定上的认知过程。因此，1960年后教师知识的研究方向逐渐转至教学认识的过程，认为教师的思考过程、内容、知觉以及所持的实践性理论，是决定教育改革成效的关键（Elbaz,1983;Clark&Peterson，1986；Clandinin，1986），强调教师在教学过程中扮演主动处理信息的角色，对于教室事件的了解、诠释和行动，深受其知识和信念支配影响。

研究教师知识的方法转移后，学者们开始针对教师拥有或是必须具备的知识进行研究，他们从不同的角度提出对教师专业知识内涵的看法，例如：Elbaz(1983)企图从教师日常生活中探究教师教学所需的实践知识；Leinhardt&Smith(1985)以教师教学为主，分析教师在教学上的知识领域；Brophy&Bromme(1986)则认为教师的专业知识应分为两类：实践知识与理论知识。促使当时对教师知识的研究数量颇为丰富，并企图建立教师专业知识的体系，但一直未果。直到1985年shulman提出教师知识领域的见解，并于1986年发表教师所应具备的7种知识领域的论述后，教师专业知识的研究才有了超越性的进展。

Shulman当时明确提出教师所应具备的知识包括学科内容知识、一般教学法知识、课程知识、学科教学知识、学生及其特质的知识、教育情境的知识、教育目的等七项知

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高中专家型物理教师学科教学知识的个案研究

识，然而在此七项知识的分类中，Shulman特别强调学科教学知识的重要性，他称之为遗失的典范。Shulman 认为以往的研究重视教师思考的过程，却忽视了学科内容才是整个教学的重点，教师在如何在教学中表征学科知识、选用教材和计划课程，均无法从过去的研究中得知，因此呼吁教学的研究应该重视教师的学科教学知识。他更进一步指出，教师与科学家不同之处在于学科教学知识：学科教学知识是一种学科内容与教学的混合物，是最能凸显教师专业理解的领域。（shulman,1987,p8）,建议相关研究要针对不同学科，才能探讨教师对于任教学科的认识与信念，以及如何组织、诠释、转化学科知识。

从上述的论述可知，学科教学知识对于教师能否迈向专业有其绝对的重要性，为此自shulman发表其看法后，陆续有学者进一步针对学科教学知识进行探究（Grossman,1989;Marks,1990;Glick,1992;Gess-Newsome&Lederman,1995）.近年来，国内也纷纷有学者以学科教学知识为主题进行相关研究。

2、自身的诉求——对高中物理教学的迷惘

研究者上大学时立志要做一名对学生有用的教师，然而理想与现实之间往往有很大的落差，透过本科实习，使研究者认识到自身除了对高中物理学科内容与教材的掌握不足外，站在讲台上往往不能将自己所理解的知识以适当的方式传递给学生，让学生理解。这些切身的经验触发了研究者对该课题研究的兴趣。通过对相关文献的阅读，了解学科教学知识的背景后，决定选择专家型教师作为研究对象，除了期望对于目前物理教师学科教学知识的研究进行补充外，更认为透过对专家型教师的教学研究，藉由他们的教学经验以及教学中所展现的知识必定对实习或新手教师有极大的帮助。Berliner(1986)针对专家教师的研究表示，若能了解专家教师如何应用其知识基础，形成、选择、使用、评价及反思其教学表征，以达到教学目的的过程，便可利用这种知识引导初任教师，提供暂时的理论框架，帮助初任教师学习教学，提升教学品质。

1.2研究的目的

1、从研究者的角度来说，通过走进高中课堂进行观察、调查以了解专家型物理教师所具备的学科教学知识，作为准教师显得很有必要。

2、从理论的角度来说，本研究的目的可以归纳为两点：揭示高专家型物理教师的学科教学知识特点以及探究高中专家型物理教师学科教学知识的发展的历程，从而对物理学科教学知识理论有所丰富和更新。

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第一章 绪论

3、从实践的角度来说，依据研究结果，给职前教师、在职教师提供了关于学科教学知识发展的具体的参考意见。

1.3研究的问题

依据研究目的本研究有如下研究问题：

1、李老师物理学科教学知识的特点是什么？ 2、李老师物理学科教学知识发展的历程是什么？

3、李老师物理学科教学知识发展的经验对职前教师以及在职教师的发展有哪些启示？

1.4概念界定

1、专家型教师

专家型教师：教龄在十年以上，教学表现突出，形成自己完整的教学体系、教学风格的教师。[1]

2、物理学科教学知识

物理学科教学知识：基于shulman1987年提出学科教学知识的定义以及Cochran 的观点，本论文的物理学科教学知识指教师创造性地运用自己的物理学科知识、教学知识、关于学生的知识的综合来理解。教师组织特定的教学内容并根据特定的学生特点和特定的课堂教学情境选择最合适的教学方式传授学生学习内容。

1.5研究限制

本研究采用的是个案研究方式，选择了一位专家型高中物理教师一章内容《机械能守恒定律》作为研究对象。由于人力、物力和交通方便的限制，本研究仅选择了一位教师和一章内容，因此对于研究所呈现的发现与结论不宜做过渡的外推。另外，基于研究的需要，研究者要进入教室内进行物理教学的长期观察，研究者为物理系本科毕业，因此对于教学中的课程内容均能适当掌握与理解。然而，研究者所受教育专业的陶冶仅有三年，目前也尚未成为正式教师，对于教学和课堂管理的相关经验有所不足，因此进行观察时的敏锐对研究结果可能受限制。

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高中专家型物理教师学科教学知识的个案研究

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第二章 相关文献综述

第二章 相关文献综述

2.1学科教学知识的内涵

2.1.1国外关于学科教学知识内涵的研究

根据 Shulman (1986)最初的界定,学科教学知识即关于教师将自己所掌握的学科知识转化成学生易于理解的形式的知识,它具体表现为教师知道使用怎样的演示、举例、

[4]

类比等来呈现学科内容,知道学生的理解难点。随着研究的深入 ,Shulman 本人也对其

内涵不断拓展。1987 年 ,Shulman 认为它是 “用专业学科知识与教育学知识的综合去理解特定主题的教学是如何组织、呈现以适应学生不同兴趣和能力的知识”。[5]

学科教学知识是针对学科知识如何转化为教学知识而被提出的，关于学科教学知识的内涵，许多研究者提出了自己的看法。

Grossman(1990) 认为有四种主要成分：（1）统领性观念,统领性观念是指教师对一门学科在不同年级水平上的教学目的认识，并反映在教授某一具体课题的教学目标之中；（2）关于学生对特定课题的理解，学生对特定课题的理解指教师要知道关于某一特定的课题，学生己经知道什么,一般会有几种主要的理解方式，将会有什么样的疑惑。但这种知识又不同于一般的关于学习者的知识，它是针对的是特定的教学内容,并直接影响教师的课程计划、对学生的期望和评价；（3）课程知识，主要指用于特定课题的教学可以获得的教材、教学媒体和材料的知识，还包括横向的课程知识和纵向的课程知识。横向的课程知识指特定年级的特定学科的特定课题选择了什么内容，是如何组织的，不同的课题是如何联系的,以及特定年级特定学科的不同教材是如何组织的；纵向的课程知识是指不同年级的特定学科的教材各有什么内容，如何组织的，由此可推知学生在过去学了什么，将来又要学什么。[6]（4）特定课题的教学策略和表征的知识：包括教授特定课题、有效的隐喻、样例、实验、活动、解释。[7]

Cochran等人（1993）认为学科教学知识是教师在学校背景下，为了特定的学生的教学，结合教学法知识和学科内容的方式。包括四种成分：学科知识、学生知识（能力、学习策略、年龄发展程度、态度、动机、背景知识）、背景的知识（社会的、政治的、

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高中专家型物理教师学科教学知识的个案研究

文化的和自然环境的）、教学法知识。[8]

Tuan(1996)将学科教学知识界定为学科内容知识、课程知识、教学策略知识、教学表征知识、对学生的知识、评价知识、教学情境与文化的知识等七个维度。

Magnusson, Krajcik 和Borko（1999）从建构主义角度分析了教师的学科教学知识，由五种成分组成：（1）教学取向的知识：有关教学目的、目标和信念，是教学决策的基础。（2）课程知识和信念：知道课程的目的和具体目标及计划。（3）了解学生的理解知识，例如学习的需要和学习的困难。（4）教学评价的知识。（5）教学策略的知识：包括特殊学科的策略，特殊主题的策略，特殊情境的策略。

Lee与Luft（2008）强调学科教学知识的内涵为学科知识、目标知识、学生知识、课程组织、评价、教学和资源。

虽然学者对学科教学知识的内涵理解不尽相同，但是所强调的重点是有一定共同性的。都认为学科教学知识应包括：学科知识、学生知识、教学策略知识三个方面。

2.1.2国内关于学科教学知识的研究

研究者于2012年2月26日，在国内最具权威性的文献搜索网站—“中国学术文献网络出版总库”中，以“学科教学知识”“pck”作为篇名进行精确查询，共得到包括期刊、硕博论文107篇，时间分布为2000-2011年，具体分布结果：

年度 2000 2001 2003 2004 2005 2006 2007 数量 2 1 1 1 7 8 5 文献类型 期刊 专注 期刊 博士 期刊 期刊、专注 期刊 主要内容 内涵 内涵 内涵 内涵 内涵 内涵 内涵 研究方法 文献分析 文献分析 文献分析 文献分析 文献分析 文献分析、个案研究 文献分析、个案研究 6

第二章 相关文献综述

2008 2009 2010 2011 13 18 16 35 期刊、硕博论文 期刊、硕博论文 期刊、硕士论文、专注 期刊、硕博论文 内涵、发展 内涵、发展 内涵、发展 内涵、发展 文献分析、个案研究 文献分析、个案研究 文献分析、个案研究 文献分析、个案研究 我国“学科教学知识”的研究最早始于白益民，2000年，《学科教学知识初探》，在其中他认为学科教学知识应该这样理解：“它的核心就是向特定学生有效呈现和阐释特定内容的知识；作为教师知识系统中的一个独立组成部分它不同于专业学科知识、一般教学知识，但与它们有着密切联系，是多种知识的综合；从其构成来看至少包括关于特定学科性质知识、课程安排知识、学生前概念和错误概念的知识、教学情境的知识等；教师学科教学知识的获得有一个动态的发展过程，它并不是随着专业知识和一般教学知识的获得而自然获得的；它带有明显的个人、学科和情境特征，在很大程度上它是教师个人在自己所任学科和所在班级的特定范围内，不断将诸方面知识综合、创新的探究过程。教师在对学生和课程有充分理解，利用各种教学媒体和策略，为学生营造更有利于学习和理解的教学情境的过程中，自己也提高了学科教学认识，为更好地进行新一轮的教学打下基础。” [9]

刘清华认为：“学科教学知识是指一个学科领域的主题和问题如何组织及对教学的理解，它是教师特殊领域的知识，即教师个人的专业知识和理解形式。” [10]

董涛在其博士论文中，参考了格斯约瑟姆的观点，认为“学科教学知识处于一个连续体上，这个连续体的一端认为学科教学知识不是一种新的知识形式，它只是整合了学科知识、教学法知识和情境知识，用很简单的方法就可以把这三种知识分离出来；另一端认为学科教学知识是上述三种形式的知识的转换物，是一种新的知识形式，很难将形

成它的三种知识分离，因此学科教学知识的成分能否分离，要结合具体的课题来讨论。”[11]

自2005年以后“学科教学知识” 这一话题逐渐受到教育工作者关注。从研究的内

容上可以看出，期刊大都集中于介绍学科教学知识的基本理论，而硕、博论文则是采用个案研究的方法将学科教学知识于具体学科之中，研究在具体学科下的教师学科教学知识与其发展问题。但从学科角度来看，此部分研究多集中在数学学科，缺乏与物理教学

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高中专家型物理教师学科教学知识的个案研究

过程相联系研究，而以高中物理教师学科教学知识的研究尚无一篇。从研究方法的选择来看 ，在教师的学科教学知识的实证研究中，由于学科教学知识的情境性与默会性，更多的研究选用了个案研究的方法。例如，李坤（2009）在其硕士论文中研究一名普通初中物理教师的学科教学知识；曹月（2009）在其硕士论文中研究了一名农村高中语文教师的学科教学知识；张佳佳（2010）在其硕士论文中通过个案研究的方法研究了七名初中数学教师的学科教学知识等。

2.2教师的学科教学知识的发展

2.2.1教师的学科教学知识的发展历程

岳定权在其学科教学知识形成研究中，通过问卷调查得出：“学科教学知识的形成是内外部动力的相互作用的结果；教师学科教学知识的形成阶段可以分为四个：分离阶段、初步形成阶段、融合阶段、个性化阶段，且每个阶段形成的时间、场所、方式和存在形态都有其相应的特征。” [12]

曹月通过对一位农村初中语文教师的学科教学知识的内容及其建构过程的个案研究，总结出这位教师的学科教学知识建构模式为“语文教学法知识的水平主要经历了学生时期的积累、教师角色认同、新手语文教师、教师技能高速发展、平稳上升五个阶段，并且主要通过语文教学法知识的获得、社会化、外化、组合、内化五种方式进行了有效的建构。其中，语文学科教学法知识的获得主要包括学生时期语文课程的学习和职后的理论进修及同事间的交流，是从显性知识到显性知识的过程；社会化是通过模仿周围同事的教学和观听优秀教师的教学来影响教学理念和方法，一种从隐性知识到隐性知识的过程；外化通过讲课、说课、评课、反思把隐性的学科教学法知识转化为显性的；组合是通过教学和写作把隐性知识与显性知识、接受的知识和体悟的知识、先前的知识和后来的知识、一般的知识和具体的知识融合成一个互渗透、促进的系统；内化通过听课和教学将外显知识转化升华为隐性的直接指导实践的学科教学法知识。” [13]

刘义兵、郑志辉在其学科教学知识再三探中谈到：“国内已有的研究没有探讨教师的学科教学知识形成是如何沿着一个从点到面 、逐步丰富的发展过程研究教师的学科教学知识形成过程。并提出“教师关注点的层次,决定了其选取构建学科教学知识要素的丰富度” 。[14]

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第二章 相关文献综述

从以上研究可以看出教师的学科教学知识的形成要经历一个发展过程，是要经历时间磨练和教学经验积累的，研究学科教学知识形成可以依据教师关注点的层次，探寻教师是如何沿着一个从点到面 、逐步丰富的发展过程。

2.2.2学科教学知识发展的来源、方式

Grossman（1988）以六个中学九年级新的英文老师为对象，其中三个接受过师资培训，另外三个没受过师资培训，比较学科教学知识的来源。研究方法采用质性的研究方法，运用观察、访谈和文件分析手机资料观察六为教师在中学英语教学。研究对于学科教学知识建构来源发现如下：1、受过师资培训的教师，从英语教学法所学的学习理论，修正一些学生时期对英语教学知识和信念，并在教学准备时考虑学生错误概念和先前知识，教学时会设计活动来适应学生的兴趣和需要。由此说明师资培训专业课程有助于修正教师的学科教学知识。2、未受过师资培训教育的三位教师，英文的教学策略和对课程及教材知识的来源，多来自教师的信念及个人价值观，学生时期观察教师教学，和自己学习英文经验和大学学习英语课程的知识，较少得自当前的教学经验。即使从实际教学中体会到学生先前知识、先前概念和学习理解程度对教学的重要性，却很少把学生知识整合至于下次教学计划中。范良火综合许多文献研究发现教师的学科教学知识的来源可非为三类，第一类：作为学习者的经验，它包括在正式环境中的经验——学校，在非正式环境中的经验——家庭及其他日常生活环境。第二类：职前培训经验。第三类：在职经验，它包括在职培训，有组织的专业活动，非组织性的专业活动（听课、和同事交流、阅读专业书刊），教师自身的教学经验和自我反思。并通过调查研究得出教师的学科教学知识主要是教师自己琢磨与反思、和同行日常交流以及职后培训得来，至于当学生时的经历，职前培训，相对来说不重要。

Shulman(1987)指出教学经验对教师的学科教学知识发展具有重要的价值。hashweh认为经验缺乏的教师不能将学科教学知识中各维度的知识整合在一起。Cochran,DeRuiter与King提出学科教学知解的模式，他们认为学科教学知识并非一种静态的知识体系，而是教师与教学之中不断建构而来的。也就是说教师在教学过程中，根据不同学生的特点，教学情境，反复思索并试图将学科教学知识以最适合学生理解的方式呈现在课堂上，在此过程中形成教师自身的学科教学知识体系。应国良、袁维新提出学科教学知识的建构方式主要有“通过对教材的教学法加工建构学科教学法知识；通

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高中专家型物理教师学科教学知识的个案研究

过教师的教学反思建构学科教学法知识和通过学习共同体的对话建构学科教学法知识三种方式。” 【15】

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第三章 研究设计

第三章 研究设计

本研究以个案研究为研究方法，个案研究是一种研究策略，采用各种方式收集资料：如观察、访谈、调查、实验、文件收集等，具有脉络的完整性及真实研究情境两个特点，因此个案研究的方法常常成为理论与实际的桥梁，缩短二者之间的差距。近几年，教学研究采取个案研究的论文逐渐增加，希望以个案研究为基础，进行不同教学主题的探讨，呈现教师教学知识的真相。

本研究以一名高中物理专家型教师为研究对象，希望能通过长期的教学观察，探究物理学科教学知识。本节首先呈现研究的框架与步骤，其次说明研究的现场情况，最后说明资料的收集与分析方式。

3.1研究设计流程

学科教学知识的特点及发展历程的研究设计的流程如图所示:通过实证研究，课堂观察、访谈等研究方法发掘李老师学科知识、关于学生的知识、教学策略知识的特点并由此得出学科教学知识的特点。通过访谈研究李老师的学科教学知识的发展历程，从而揭示其学科教学知识成长的阶段，各阶段的不同关注点，通过哪些方式来发展自学科教学知识；哪些因素影响学科教学知识的发展。如下图“图3-1”。

3.2研究步骤

在本研究中，从文献的阅读，界定研究目的，寻访研究对象，到进入研究现场，资料进行收集、整理与分析，至最后论文撰写。其中进入研究现场后，研究者通过每次的观察与访谈记录感悟以督促研究者在研究过程持续反思。另外，资料的收集与资料的整理与分析则在持续进行至论文成止。如下图“图3-2”。

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高中专家型物理教师学科教学知识的个案研究

高中专家型物理教师学科教学知识及其发展 课堂观察访谈 李老师学科教学知识的特点 李老师学科教学知识的发展历程 教学策略知识 学科知识 学科教学知识 关于学生的知 访谈 的学阶科段教学知识发展发展的因素影响学科教学知识 3.2研究步骤 在本研究中，从文献的阅读，界定研究目的，寻访研究对象，到进入研究现场， 图3-1

文献讨 论与分析 形成暂时性结论 资料整理 资料分析 文 资料收集 论界定研究目的与问题 撰

进入研究现场 写图3-2

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第三章 研究设计

3.3研究对象

李老师的教师简介：女，中学高级教师，先后获得新乡市优质课大赛一等奖第一名、河南省优质课大赛一等奖、河南省教学技能竞赛一等奖、全国第四届中学物理教学改革创新大赛二等奖、全国优质课评比二等奖等奖励，指导的学生多次获得市、省、全国中学生物理竞赛一等奖，并在《中学生数理化》、《中学物理教学参考》、《物理教学探讨》等期刊上发表文章数篇，被授予新乡市技术能手、新乡市优秀班主任、新乡市教学标兵、新乡市五一劳动奖章、河南省教学标兵等称号。

李老师的教师心语：以学生为本，给学生空间，快乐着他们的快乐，幸福着他们的幸福，使他们的身心得到健康发展，是我们这些教育者应该要做的，也必须要做的事。

对李老师的第一映像：第一次见到李老师时，给研究者的第一印象是认真却又亲切。李老师一头短发合适的穿着衬托出她在教学上的精明与干练。李老师虽然担任教研组组长又身兼物理教师及班主任的事务，平时工作非常忙，但是在研究期间，面对大段大段的访谈，李老师总是不厌其烦，经常会把自己在教学中的感悟与研究者分享。

3.4资料的收集

本研究采用质性的个案研究方法进行研究，以教室现场观察、教学录音、访谈、相关文件的收集以及研究者札记进行资料收集。收集教室现场观察、访谈为主要来源，以下针对资料收集的方式及内容加以说明。

1、 教室现场观察

质的研究以自然情境为资料的情境来源。研究者是主要的研究工具，质的研究者在自然的情况中和现场参与者互动，以尽量不干涉到现场互动和沟通的方式，收集现场自然发生的事件资料。研究者所处的教室观察位置，期望在不干涉，不参与上课情形下，观察并记录李老师物理课的上课情形，也了解学生与教师之间的互动状况。观察时间自2010年3月开始持续一个学期至2010年7月为止。

在观察的过程中，研究者采用自己所设计的观察表，可同时记录教师的上课行为以及学生的反应或是听课状况，并在旁边注明研究者发现与备注，方便记录上课的过程的发现或问题。每一次观课结束，都将所有资料整理成逐字稿。如附录B。

2、访谈

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高中专家型物理教师学科教学知识的个案研究

访谈通常是两个人之间有目的的谈话，由其中一个人引导，收集对方的言语资料，由此了解研究对象如何解释他们的世界。因本研究过程中研究者除观察教师的实际教学外，也需要运用与个案教师的访谈，以收集更多关于个案教师教学知识的资料。访谈分为非正式访谈和正式访谈两类。 （1） 非正式访谈

非正式访谈即是日常生活中的对话，一种随意、自由、开放的谈话方式。这样的对话不限制问题的形式和次序，一切的对话可能因当时的情境或是所发生的事件而产生，如此可收集到个案最直接、自然的反应和对话的内容。

研究者和李老师除了约定时间的访谈外，在课余时也针对在课堂上的发现或是研究者认为需要询问的问题向她不定时的提问。 （2） 正式访谈

研究者与个案教师建立关系后，访谈的方式逐渐趋于正式、有焦点、有特定目的。访谈目的形式也不同于非正式访谈的开放、自由，而有结构、特定主题的访谈。每次访谈之前，研究者先确定要访谈的主题或是方向，准备好大纲或是确切的访谈题目，并告知受访者可能需要配合事项，为求资料的完整使用录音的方式。

3.5资料的整理与分析

在质的研究过程中，资料的收集与分析同时进行，研究者在现场进行观察、访谈、收集文件，即持续的阅读现场观察记录、访谈记录、和其他文件资料，追踪资料中呈现的主题，逐渐确定研究的焦点和范围。经过一学期的资料收集，所呈现的庞大纷乱的资料，如何理清资料的脉络和意义，并从中确定主题或概念，以下是研究资料的整理与分析的过程。

1、资料的整理

根据资料整理的方法，本研究的原始资料为课堂观察记录、教学录音、访谈录音资料、文件资料。资料收集完毕首要工作即是将资料转录为逐字稿分门别类的存储于电脑中方便资料的管理。课堂观察记录是以表格的方式呈现，表格包括时间、节次、授课内容、教师课堂教学情形、学生上课情形、以及研究者的发现与备注，其中，教师的教学情形一栏主要呈现详实的教学流程实录、记录教师与学生之间教学的对话。访谈内容则是列出时间、地点、访谈主题外，均完整记录访谈内容。

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第三章 研究设计

2、资料分析

资料分为初步分析及深入分析，初期收集资料的同时对于资料进行初步的分析，而随着研究的深入以及对研究主题的确认，再进行更深入的归纳分析，以下说明初步分析与深入分析。 （1） 初步分析

课堂教学观察以及教学录音的初步分析，采用方式为滕录、整理李老师完整的教学情形并加以反复阅读，整理罗列其在课堂教学的流程、教学重点、教学方法、教学表征方式等，并写下研究者对于观察此课的心情。另外，对于与论文相关之处特别标示，如：理解学生的学习情况、学科知识。

对于访谈资料的分析，首先确定每次访谈内容的主要方向，并记录每次访谈后的心得，若访谈中有任何的发现与疑问将列在其中，将访谈内容的每一段话或是几句话形成一个单位。 （2） 深入分析

初步分析首先将繁杂的资料进行分类，依据资料的内容形成分析单位，使资料呈现暂时性的系统，随着研究资料收集的丰富以及论文焦点逐渐明确后，开始进行深入的资料分析，深入分析是将初步分析所形成的单位能进一步整理组合，把相似的组成适合的类目并予以命名，如在教学观察和访谈内容相似的类目再归纳使其精炼成一个类目。当类目形成后即进入分析的最后一个阶段，除了再次阅读文献找出分析结果中与文献有无相对应的部分外，对于各类目之间的关系以及相互的影响力。

3.6信度与效度

Guba&lincon(1985)提出质的个案研究进行时，要控制研究的信度与效度，注意资料的真实性以资料来源的可靠性，他们建议处理资料时，可参照三项准则：（一）可信赖性（credibility），指资料的内在效度，即是研究者所收集，观察到的资料真实的程度。（二）可转化性（transferability）,指资料的外在效度，即使能将个案访谈时，所陈述的经验中获得经验与感受详实的描述，并以文字的方式呈现。（三）可靠性（dependability）,指研究过程中获得资料的方式，所要使用的方式与策略同样需要具有可靠性[16]。

为符合可信赖度，本研究采用三角检正法。三角检定法是比较资料从而确定是否有

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高中专家型物理教师学科教学知识的个案研究

证据存在，即在共用的发现或是概念上找寻。三角检定法的第一步，是评估来自不同资料来源的叙述的准确性，如李老师对学生，资料形式方面，除了观察外，也会从文件书面资料、访谈等方式进行资料的检正，如教学的表征方式在教学观察中，是否和访谈资料相符合。

为符合资料的可转化性，本研究进行访谈和教学观察时，对于现场的情境，相关的人、事、物的描述力求详尽，并撰写研究札记提醒研究者反思，避免研究中产生偏见。

最后，为符合取得资料方式的可靠性，本研究除了研究者亲自至教室内记录与观察外，辅之以录音等方式，期望通过这些研究工具的帮助收集到确定的资源。

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第四章 研究发现---李老师的物理学科教学知识内容

第四章：研究发现——李老师的物理学科教学知识内容

4．1李老师物理教学信念

4.1.1物理教学要发挥其潜在的认知价值和人文价值

李老师认为“其实以后你要是不从事和物理有关的职业，单纯的知识本身是没多大用的，但是物理课程是一门科学性和知识性很强的基础课程，物理学逻辑体系严密,渗透着许多的科学思维方法，是发展人的认知能力的重要素材，可以锻炼学生的思维品质。在物理教学中重要的不是给出学生现成的概念和规律以及物理问题的结论，重要是展示思维进程，也就是科学的思维方法在教与学中有机渗透和融合，使学生从了解、理解到模仿、创造地应用科学的思维方法去提出问题、分析问题和解决问题。其次在问题解决的过程中可以使学生思维程序化。先干什么，后干什么，干什么事情的时候条理性都非常的强。我以前给学生经常举这样的例子，现在给你一只鸡，你要把他杀死，首先你要知道从哪里下手找到要害，你先剁它一条腿，它还在那里扑腾，你就摁不住它，你肯定要先割了喉咙，先制死，然后再拔毛，做物理题也是这样，先干什么，再干什么，是有程序的。李老师认为物理教学是有其深层价值的，知识本身并不是目的，其潜在的认知价值、人文价值是李老师最为关注的，其真正价值在于作为思维的原始材料，激发各种类型和各种水平的理解，利用物理知识使学生学会独立思考和创造性思维能力的培养。正如英国课程论专家斯腾豪斯（L. Stenhouse）教授所说：“教育就是为了使人获得理性自主能力，使人从作为权威的固定知识的束缚中解放出来，把已有的知识作为思考的材料，发‘理解’、‘负责的判断’和‘批判反思’的能力

[17]

”。

面对有些学生持有“知识无用论”，李老师强调教师要注重物理课程对学生现实生存、发展的直接需要的满足的价值。在教学中有些学生会持有“知识无用论”这样的观点，为了说明物理学的重要性，我会强调物理学科对学生现实生存、发展的直接价值。从李老师的访谈中，我们可以发现，物理学对学生现实生存、发展的直接需要的满足的价值主要体现在两方面（1）物理课程在实践应用方面的价值。要多介绍物理与现在科学技术的联系，比如：人类社会之所以取得了长足的进步，物理学的发展提供着未来技

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术进步所需的基本知识，人们利用物理课程中的知识，制造了许多事物，例如医学设备中的 CT、核磁共振成像、超声波、激光等，为人类生活质量的改善做出了重大的贡献。除此之外在物理课程中还要紧密联系生活实际，多给学生举一些物理在生活中应用的例子比如力的分解中我就给学生讲了拉锁的拉链，学生很兴奋，觉得很神奇，多展现科学的魅力，培养学生的兴趣。（2）物理课程对个体职业发展价值。我会经常向学生强调物理和其他学科的联系。比如说，你搞电脑，物理要好，你搞数学的，物理也要好，现在还有物理化学，物理生物，这些都需要物理知识；在诺贝尔化学奖、生物及医学奖，甚至经济学奖的获奖者中，有一半以上的人具有物理学的背景，这意味着他们从物理学中汲取了智能，在非物理的职业领域获得了成功。平时要多给学生贯穿这个观点。

4.1.2物理教学最重要的是给予学生需要的东西

李老师认为一节课最重要的就是给予学生需要的东西。而这种对学生的重视渗透在李老师对教材的处理以及教学时间的分配上。李老师谈到“教材内容的具体化关键要看学生，看学生暴露出的问题，学生的疑点在哪，以前教学是哪里重要，哪里好考，这叫重点，现在除了这些还要关注学生的疑难问题”“上课之前你要发掘学生在哪里出现了问题，上课时，你就在这里多花些时间给他们讲清楚”。

4.2李老师课堂中呈现的学科知识的特点

4.2.1把握物理概念、规律的要点

1、理解物理概念中物理量有固定要素

李老师有一套她特有的关于物理量理解的固定模式。李老师认为凡是物理量，我们都要知道是怎样引入的，定义是什么，表达式是什么，标量还是矢量，状态量还是过程量，相对的还是绝对的；从教学中我们也可以发现，只要是学习物理量，李老师总是抓住这几个方面，把这几个方面作为学生理解的框架。 比如李老师在《功》这个节课中

T：理解物理量已形成了固定的模式，我们应该从哪些方面入手？ S：物理意义或引入，物理学里面为什么要引入，定义，定义式，单位.

T：还有物理量的性质，矢量还是标量，矢量根据矢量运算，大小怎么找方向是什么，

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第四章 研究发现---李老师的物理学科教学知识内容

标量根据代数运算。它是一个过程量还是一个状态量，它是相对的还是绝对的。 T：我想这套程序大家一定要记住。

T：功是矢量还是标量？状态量还是过程量？功是相对的还是绝对的？下面就咱黑板上罗列的问题，大家思考一下？ 再如《重力势能》这个节课中

T：其实就是源于重力做功，会引起物体这样一个状态量的变化。所以在引入处写：重力做功会引起物体“mgh”这一状态量的变化，于是我们把这一状态量叫重力势能。因为我们在看势能这个定义的时候，我们只知道应该有势能，但是势能的大小说不出来，所以从这里来找重力势能的表达式。

T：重力势能的概念，初中定义为：物体由于被举高而具有的势能，由于被举高强调的是被举高的结果，而不是被举高的过程，咱现在在写重力势能应该有一个更严格的说法，那就是相互作用的物体和地球之间凭借其位臵而具有的能量。

T：重力势能的符号G，G=mgh,单位j,由于这里面高度是相对的，所以重力势能是相对的。

这种模式的好处在于，不仅可以帮助学生条理化、脉络化有关物理量的各各知识点，还对于学生学习物理的能力给予了上层的指引，学生完全可以通过此模式自学各种物理量。

2、重视物理规律的适用条件与解题步骤

每一个物理规律都是在一定的条件下反映某个物理现象或物理过程的变化规律，规律的成立是有条件的。学生只有明确规律的适用条件和范围，才能正确地运用规律来研究和解决问题，才能避免乱用规律、乱套公式的现象[18]。李老师不仅注重物理规律的适用条件的知识，还从多种视角，多种方式去理解。

例如：动能定理适用的研究对象，一般是单个物体，为什么说一般呢？……（例子解释）……，刚才我们推出动能定理是用恒力做功来推的，如果说那个力F一会大一会小，我们推出来的动能定理还管用不管用？管用，为什么管用？可以用变力分割的思想，所以推出来以后的牛顿定理，虽然说它是用牛顿第二定律推出来的，但是推出来以后有些变力的问题是用牛顿定律解决不了的，他可以用动能定理来解决，不仅适用于恒力，还适用于变力，不仅适用于直线运动还适用于曲线运动。

再如：机械能守恒的条件，只要重力以外的其他力不做功，或者做功代数和为零，机械

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高中专家型物理教师学科教学知识的个案研究

能就守恒了，因此我们在理解机械能守恒的条件，有两种说法，一个是书本上写只有重力和弹力做功，重力和弹簧弹力以外的其他力不做功，系统机械能守恒。第二种重力势能、弹性势能、动能三者之间的转化。

从物理规律中寻找解题步骤也是李老师的一个特点。李老师的解题步骤并不是孤立的，而是从规律本身的分析中引出解题思路。例如：动能定理的解题步骤

T:既然要受力分析，就要先确定研究对象，我们以前在研究牛顿定律的时候只用说研究对象就可以了，因为我们现在研究的是一个过程，展现动能这个状态量，所以除了研究谁以外，你还要确定研究过程从哪到哪，明确研究对象，确定研究过程，这样的话我们以前在研究牛顿定律解题的时候一般是对谁在那个位臵，重点强调力和加速度的瞬时对应，现在在研究动能定理的时候我们研究的是一过程，所以在研究动能定理的时候要强调对谁，从哪到哪，对那个过程列，第二步，受力分析，确定各各力做功的情况，每个力都找到了看看这个力做功不做功，是做正功还是做负功，然后求各个力做功的代数和，或者求合外力做的功，等于说第二步是解决了等号左边这个问题，怎么找合外力做功，第三步是确定等号右边的问题，确定初末状态的动能，根据动能定理列方程求解。李老师常说，学生出错的原因除了知识本身理解的问题，还有思维方法的问题，学生总是瞎碰或者乱套公式，因此引导学生总结正确的解题思路很重要，是培养思维能力的一个重要方面。解物理题一般来说运用某个规律或某几个规律，从已知条件中去求得需求的答案。因此，解题的思路和方法，应该从这些规律中去寻找，从定律本身的分析中引出解题思路是形成解题思路的基本方法。从定律中找方法，就要求我们对定律本身做深入分析，分析定律中的各个物理量的意义及相互关系，这也有利于加深对物理概念和规律的理解。

4.2.2注重物理知识建构的过程

1、讲清为什么要建立这个物理知识

在平常的教学中，李老师物理概念规律的引入总是建立在对物理过程的分析、实验或推导理论的基础上，从具体实验过程的分析、理论的推导来建立新的概念规律。

例如，能量概念的引入。教材关于能量的引入是这样处理的：从了伽利略实验讲起，然后描述现象“小球最后总会在斜面上的某点停下来，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度相同。看起来小球好像“记得”自己的起始高度”从而引入能量，然后基

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第四章 研究发现---李老师的物理学科教学知识内容

于伽利略实验介绍势能、动能的概念，最后在本节的结尾处介绍如果使用以前的概念“惯性”不能解释现象，从而说明了能量引入的必要性。李老师也是从伽利略实验讲起，指出实验过程中出现的现象“小球又上到了原来的高度”，从而引入能量。不同的是，李老师并没有接着介绍势能和动能概念，而是将利用已有知识惯性去解释现象提前，发现已有概念无法解释，从而使学生认识到引入能量这个新概念的必要性及意义，接着又以从斜面滚下来的小球重力势能减少，动能增加，如何去量度增加了多少，减少了多少，从而引入了功。

“课本上伽利略实验我们不是第一次看见，在讲牛顿第一定律的时候，后面这个斜面，如果倾角越来越小的话，这个小球就在斜面上走的越来越远，如果斜面光滑，不考虑空气阻力的话，小球一定运动到和他在A斜面等高的位臵，因此如果我们把斜面平放，它就永远运动不到那个高度，所以他就一直运动下去，所以就得到了牛顿第一定律。在这一节课里面我们重在研究，他为什么要上到原来那么高。这说明中间有一个量应该是守恒的，我们把这个守恒量起名叫能量。如果我们不采用能量这个概念，采用以前的语言来描述这个过程：释放小球，重力使小球滚下，滚下后到达斜面的底部有速度，由于惯性，又沿斜面向上。固然我们可以用惯性来解释小球又沿斜面向上，但是这种叙述并不能解释为什么能上到原来等高的高度。于是我们就要找这个守恒量，把这个守恒量起名叫能量。小球从斜面下来，重力势能是减少，动能是增加的，至于减少多少，增加多少怎么去量度呢？于是我们要引入功这个概念”

教师具备这样的知识并在教学中呈现，可以使学生意识到物理概念的建立并不是可有可无、玄之又玄的，而是已有的概念体系不能很好的解释现象，为了研究的需要才必须引入新的概念，是有其必要性的。

2、在统领性观点、基本思想和方法、原理的指引下建构物理学知识 比如在弹性势能这节课：

李老师一上课便说：“其实这节课我们完全可以自学，这节课的研究方式和重力势能的研究方式是一摸一样的。先回忆一下重力势能的表达式，主要理解为什么重力势能的表达方式是mgh,为什么不是mgh/2？ ……

师：那到底劲度和形变量与弹性势能有什么样的关系呢，弹性势能的表达式会不会是k×L?

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高中专家型物理教师学科教学知识的个案研究

(学生没有回答)

师：L是什么？是形变量，k×L是什么？是弹力。所以弹性势能的表达式会不会是k×L？ 生：不会。

师：那会不会是k×L×L？ 生：（学生点着头说）有可能。

师：那会不会是KL3？KL2/2？或者kL3/2？所以我们就要猜测他到底是KL2？KL3？KL2/2？或者kL3/2？

师：我们还是先要从分析弹力做功入手，看看弹力做功会引起一个什么样的状态量的变化。我们在研究重力做功的时候，重力做功会引起mgh这样一个状态量的变化，因此我们把这个状态量叫做重力势能，所以我们这节课就要类比重力势能的表达式的得出，去探究弹性势能的表达式。

师：重力势能表达式的思路，先猜测重力势能和什么因素有关，重力势能具体表达式应该与重力做功相关，弹性势能表达式也是，先猜测弹性势能和什么有关；与弹力做功什么关系，分析弹力做功，找到弹性势能的表达式。并呈现课件：

如何求弹性势能的表达式？重力势能与m和h有关弹性势能与什么有关重力势能与重力做功有关弹性势能与弹力做功的关系分析重力做功分析弹力做功重力势能Ep=mgh求出弹性势能的表达式 再如在动能与动能定理这节课中，李老师同样是一上课就通过提问复习本章节统领性观点。

师：我们前面探究重力做功和重力势能的表达式，弹力做功和弹力势能的表达式思路都是从哪里入手？

生：先猜测，然后分析力做功

师：功是能量转化得量度，我们都是从力做功入手，看看什么样的力会引起什么样的功

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第四章 研究发现---李老师的物理学科教学知识内容

的变化。比如说我们从重力做功，分析出来重力做功会引起这样一个状态量的变化， W

重

=mgh1-mgh2因为功是能量转化的量度，所以可以肯定的是这两个量一定是能量，然后又

得到弹力做功，弹力做功对应这样的一个状态量的变化W弹=1/2kl12-1/2kl22，于是把这个状态量叫弹性势能。

师：那今天我们要研究动能，我们已经知道了动能和什么因素有关？ ……

师：所以速度大，说明做功本领大，对你威胁也大，也就是说能量，它体现了一种做功的本领。动能是和质量有关，是和速度有关，我们现在也知道了动能就是1/2mv2，但是他为什么是呢？为什么不是mv2,为什么不是1/3mv2,于是我们还是要从做功下手，咱课本上事先让我们探究，合力会产生加速度，加速度会使速度发生变化，通过探究实验去找这个关系，通过找寻，发现他与速度的平方发生变化，这节课我们要从理论去讲为什么动能变化就是1/2mv2，这样的化我们还是应该先从合力做功下手，先知道动能大小和质量有关，又和速度有关，然后呢，从合力做功下手然后去找动能表达式应该是什么样的，那我们现在来研究合力做功。

4.2.3完整的物理知识结构

1、以与所学概念相对应的初中概念为始

李老师所具备的高中物理学知识以初中相对应的知识为始。例如在《功》这节课的教学中

“初中功的定义是力和沿着物体力的方向的距离的乘积，其实现在高中还是这样定义的，只不过是把距离换成了位移。……现在我们学的这个公式和初中学的是否矛盾，在力的方向上发生了一段位移是指力方向上所在的那条直线，这一点和初中物理最大的不同，初中的时候我们认为，沿着力的方向走，现在来讲那叫什么?物体做正功，如果沿着力的反方向走一段，也做功，叫做做负功，w=-fl,现在w=flcosv，其实这和我们初中学的一样，这是指力与位移有夹角的时候，……说明我们现在学的表达式和初中是一致的，这个公式更具有普遍意义，不矛盾的。”

初中相关概念是高中概念的下位概念，是学生学习新概念的固着点，只有教师具备这部分知识才能更有效的帮助学生在新知识与已有知识之间建立起联系，把新的概念纳入到已有认知结构中。

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高中专家型物理教师学科教学知识的个案研究

李老师对此表示“高中物理教师应该了解学生初中所学的物理知识基础，把握好高中物理知识与初中物理知识的衔接点，知道知识在哪里更深了更广了，哪些方面的提法更严密了。”

2、丰富的知识组块

知识在人脑中是以“组块”形式分类贮存的。观察李老师的课堂可以发现李老师存在大量的知识组块，这些组块的联系方式即有学科逻辑内在联系又有结合社会实际的知识，正是由于这些知识组块的存在，才使得李老师的课堂呈现的内容即连贯又丰富。

4.3学习者知识

探究李老师学习者知识的理解，可由其理解学生的学习困难、察觉学习困难之处，解决学生的困难三个方面讨论。

4.3.1理解学生的学习困难

1、 初高中物理课程思维的台阶问题

李老师谈到学生进入高中后，将面对不同于初中时期的物理学习，特别之处在于难度的提升，而这种难度的提高对学生的思维方法和分析处理问题的能力上都提出了更高的要求，她表示：

高中物理从思维方法以及能力要求上较初中物理都有一个很大的飞跃，比如，初中研究力学问题仅是力的初步概念，对物理现象也仅是定性说明和简单的定量计算，而学生进入高中后，一开始就要对较抽象的弹力摩擦力进行定量研究，继而要进行受力分析，

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第四章 研究发现---李老师的物理学科教学知识内容

不仅要分清施力物体、受力物体、作用力与反作用力、平衡力等容易混淆的概念，还要分清主动力和被动力，性质力和效果力，先分析主动力，后分析被动力，为了防止重复，只能分析性质力，不能分析效果力。这对学生思维方法，分析问题、处理问题的能力上都提出了更高的要求。

除此之外，学生在物理学习中还表现出了不能把实际的物理问题抽象成物理模型。李老师表示：

初中物理要求对物理现象进行定性说明和简单的定量计算，而高中物理要求对物理现象进行物理模型抽象和数学化的定量描述，学生在抽象成物理模型时，不知道该考虑什么不该考虑什么，这一点有的时候我们也说不清。比如说点电荷场强公式，当离的很近的时候，他（学生）就问还能看成点电荷场强公式吗？其实电场线终止到导体表面大学物理书上写的很清楚，是终止到表面附近，不是说在导体表面，这些细节化的问题和学生是讲不明白的。

物理规律是一定的理想化在一定的理想化客体在一定的理想化过程中所遵循的规律,它总是在一定的条件下，在一定的精度范围内足够真实但又近似的反应客体地物理事实；在应用其解决实际问题时，往往要在允许的范围内进行近似的处理；在学习过程中，特别在处理物理问题时，学生总是无法正确运用物理规律，忽略次要因素，抓住本质特征进行近似处理，从而造成学习的困难[19]。从李老师的回答中我们也可看出由于物理课程所学的内容的结构是物理学科内容结构的一部分，他只能有限的反应物理学科，学生不可能学习每个物理知识的完整含义。学习内容中隐藏着许多难以彻底解答的问题，往往禁不住连续问几个为什么,这使学习者困惑，感觉到难学[20]。

2、学生思维的随意性

李老师认为，学生在物理学习中出现的很多问题都是由于学生思维的随意性，没有严格的按步骤去走。李老师说明自己的看法时表示：

知识漏洞、审题不慎、运算有误、答题不规范是表面现象，深层挖掘问题实质一定是思维发生了跳跃，分析问题的因果关系链不完整，缺乏严谨的物理逻辑思维习惯。学生做题很多时候都是凭感觉，没有严格的按我们说的一步一步去走。现在的学生慌慌张张的做了很多题，然后对一下答案，呦！这道题我会做，并没有注意到这道题的过程，我为什么要这样想。现在做物理题，不是在于你做了多少，而是在于你每做一道题是不是按程序去走。

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高中专家型物理教师学科教学知识的个案研究

李老师强调，在学生的认知过程中，学生的思维存在一定的随意性，缺乏严谨的物理逻辑思维习惯，而这种随意性具体表现为学生做题凭感觉，只重视结果的正确，而忽视对解题过程中步骤的思考，没有严格的按步骤去分析问题。李老师认为这是学生在物理解题中出现问题的实质。

4.3.2觉察学生学习的困难

李老师察觉学生的学习困难主要通过透过在教学时和学生的互动学生所产生的反应、学生的作业以及学生课下的问题三种方式。

教师能在教学时察觉学生的学习困难，必须先了解学生往往采取什么样的方式来呈现自己的学习困难。李老师谈到在教学时和学生互动观察学生的反应是教师最常用的方式，她表示：

我上课会很在乎学生的反应。如果学生的脸部表情是一副“听不懂”的样子，我就会再讲一遍，用另一种方式再讲一遍。我会注意看他们的反应，我这样讲，看他们能不能够懂，如果讲完看他们的表情很疑惑的话，我就会用另一种方式再讲一次。

李老师提到她的感受表示，教师在教学的过程中，不能紧盯教材，而是能适时观察学生，并利用问答的方式观察学生反应和表情，这样做一方面能察觉出学生困惑的地方，另一方面让教师及时调整教学方式，适时给学生指导。

李老师还谈到了以前的教学经验使她积累了很多关于学生的常见问题，除此之外，通过学生的作业以及学生课下的问题两种方式也可以察觉学生的学习困难。李老师表示：从学生问题中我们可以把学生错误的想法的总结出来，把学生不知道该考虑什么总结出来。

4.3.3解决学生的困难

1、注重程序性知识的学习

关注李老师所说的学生学习物理的困难，更多的是从学生的思维这个层次上去解读，其实学生思维的随意性和分析问题的能力是一个问题的两面，学生虽然掌握了概念和规律，但只是掌握了陈述性知识，应用知识解决问题还需要程序性知识，这中间有质的飞跃。李老师认为解决这些问题最好的办法就是注重对学生思维程序的引导，使学生思维层次化。

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第四章 研究发现---李老师的物理学科教学知识内容

2、重复

当学生对学习内容有疑惑时，不管内容之前是否学习过，她都会重复说明，她表示： 很多东西就是要重复，讲一遍根本不行，你要多讲几遍反复的讲，教学内容中只要涉及到以前的相关知识，我都会做复习，当然解释时不会像第一次那样深入详细，重要的是有机会让学生恢复过去的映像，并且和当下的内容相互链接。

综上所述，李老师由于多年的教学经验，能够掌握学生学习高中物理的困难，并深刻了解产生困难的成因，通过课堂和作业及时察觉学生的困难，提供适当的解决途径。

4.4物理教学策略知识

4.4.1新授课（物理概念和物理规律的教学）的教学环节及表征

物理概念和物理规律的教学是物理教学的核心，物理概念是物理知识结构的基础，物理规律反应物理概念之间的联系，物理概念和物理规律组成了物理理论。李老师的概念课和规律课的教学环节上大体都可分为：①创设情境，导入课题；②呈现目标；③ 多元互动，经历过程. ④应用拓展，内化完善⑤归纳总结，整合提升。

1、创设情景，导入课题

李老师认为在创设情景导入课题时，要回顾旧知，注重知识的系统性和逻辑性，特别注重精心设计和提供具有生动性、丰富性的情境资源，改变知识的呈现方式，有效地吸引学生的注意力，让学生在掌握原有知识的基础上发现新问题，遇到新困难

（1） 统领

李老师在教学开始时会用简短的语言，从整体上向学生展现知识概貌，让学生从宏观上把握章节之间、节与节之间的关系。

例如《重力势能》这节课

T:今天我们来学习重力势能，后面的几节课都是在讲什么样的力做功，能转化成什么样的能，功是能量转化的量度，这节课我们来学习重力势能。

（2） 创设情景

教师要带领学生学习物理规律，首先需要引导学生在物理世界中发现问题。因此，

【21】

在教学的开始阶段，要创设发现问题的物理情景。在李老师的课堂中，一是通过画图，

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高中专家型物理教师学科教学知识的个案研究

创设分类清楚完善的物理情景，将各种可能的情况与学生一起讨论，从而为学生建立概念和规律创造物理环境，二是通过联系生活中的物理现象或实际的物理问题创设情境。

a、创设分类清楚的物理情境

例如，机械能守恒定律这节课中，教学的难点是机械能守恒定律条件的理解。为了突破难点，李老师在这节课中创设了机械能守恒的三种物理情形。

第一种，只有重力做功。李老师首先以自由落体为例，利用已学规律动能定理推导出全过程机械能守恒，说明自由落体机械能守恒。由于自由落体在忽略了空气阻力的情况下其实是一个只受重力作用的过程，为了让学生理解只有重力做功和只受重力作用的不同，李老师将场景推广的到光滑斜面上，物体即受重力还要受支持力，但是在下滑的过程中，支持力做不做功，只有重力做功，在此情况下通过列动能定理得出全过程机械能守恒。从而使学生更加深刻的理解到只有重力做功的涵义。此时李老师再次推广到学生熟悉的典型模型细线拉着小球在竖直面内做圆周运动、单摆，说明在做圆周运动的过程中机械能守恒。情景从直线运动，到曲线运动，只有一个特点：只有重力做功时，机械能守恒。

第二种只有弹力做功。李老师创设的情景是弹簧阵子。一个轻质弹簧，连着一个木块在光滑的水平面上震动，利用动能定理推出机械能守恒。从而使学生认识只弹力做功的系统，机械能守恒。

第三种，重力弹力都做功。情景：轻质弹簧连着小球做圆周运动，系统机械能守恒。

无论是物理概念还是物理规律都是客观的反应，都有确定的含意，对它们的认识

【17】必须准确、全面，因为只有这样才能正确的运用他们来思考问题。李老师依据建立

机械能守恒定律主要内容的三个方面，创设三类物理情景，在三类情境中有集中力量讲了第一类情境清楚完善的，从而让学生在情景中总结出机械能守恒的内容及其条件，为学生建立机械能守恒这个规律创造了环境。

b、创设真实的情境

除了创设清楚完善的物理情景，李老师还根据授课内容，联系生活中的物理现象或实际的物理问题创设真实的情境，把学生熟知的情境、已有经验作为先行组织者，利用学生的生活体验，在感性的认识基础上，通过引导，上升为更加深入、抽象的理性认识。

例如：在《功率》这节课中，为了使学生理解机车启动的两种方式。李老师利用自

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