基于PCK理論的“機(jī)械效率”教學(xué)案例

麥儉富

一、PCK理論的內(nèi)涵

PCK是學(xué)科教學(xué)知識(shí)（ Pedagogical ContentKnowledge）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是關(guān)于教師將自己所掌握的學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化成學(xué)生易于理解的形式的知識(shí)。研究表明PCK的理論不僅能幫助提高教師的教學(xué)成效，促進(jìn)教師的專(zhuān)業(yè)發(fā)展，還能夠幫助教師將學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化和表征為有效教學(xué)的形式，促進(jìn)不同層次和背景的學(xué)生對(duì)所傳授內(nèi)容的掌握和領(lǐng)會(huì)，提高教學(xué)的質(zhì)量。PCK的內(nèi)涵主要包括學(xué)科的知識(shí)、課程的知識(shí)、學(xué)生的知識(shí)、教學(xué)策略的知識(shí)4個(gè)維度。

二、PCK理論指導(dǎo)下的“浮力產(chǎn)生原因”教學(xué)分析

1.學(xué)科的知識(shí)

“機(jī)械效率”是人教版八年級(jí)下冊(cè)《物理》第十二章的第三節(jié)。其核心知識(shí)是對(duì)機(jī)械效率概念的理解，包括對(duì)有用功、額外功和總功的理解、對(duì)機(jī)械效率的影響因素的理解。

2.課程的知識(shí)

機(jī)械效率是在力、功、功率等基礎(chǔ)知識(shí)上構(gòu)建起來(lái)的新概念，是衡量機(jī)械性能的重要指標(biāo)，也是學(xué)習(xí)其他效率，如熱機(jī)效率的基礎(chǔ)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3.學(xué)生的知識(shí)

學(xué)生對(duì)機(jī)械效率的理解存在較多前概念的干擾，比如區(qū)分不清“有用功”“額外功”和“總功”；容易與功率混淆；容易認(rèn)為機(jī)械效率的高低與機(jī)械的省力情況有關(guān)等。只有充分揭示學(xué)生原有知識(shí)結(jié)構(gòu)中存在的錯(cuò)誤觀念，掌握真實(shí)學(xué)情，才能使教學(xué)更具針對(duì)性和實(shí)效性。

4.教學(xué)策略的知識(shí)

通過(guò)對(duì)以上三個(gè)維度的分析，確定對(duì)“機(jī)械效率”這一知識(shí)采取以下的構(gòu)建概念的教學(xué)策略：創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)認(rèn)知沖突；評(píng)估方案，邏輯生成概念；實(shí)驗(yàn)測(cè)量，深化鞏固概念。

三、基于PCK理論的“機(jī)械效率”教學(xué)案例

策略1.創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)認(rèn)知沖突

教學(xué)活動(dòng)1：引入有用功、額外功和總功

老師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：不同方式提升相同的物體，所做的功是否相同？

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

（1）用手直接將一個(gè)重為G的鉤碼提升h，W=Gh。（2）通過(guò)一個(gè)動(dòng)滑輪，沿豎直方向勻速緩慢將一個(gè)重為G的鉤碼提升h，分別測(cè)量繩端拉力F和繩端移動(dòng)的距離S，W=FS。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

老師引導(dǎo)：

（1）使用機(jī)械不省功！

（2）梳理“三功”概念及關(guān)系

【設(shè)計(jì)意圖】PCK的本質(zhì)是教師關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)知識(shí)?！耙胱屢粋€(gè)學(xué)生把習(xí)以為常的認(rèn)識(shí)徹底拋棄，不是簡(jiǎn)單的解釋和說(shuō)教就能解決的，一定要想辦法讓非科學(xué)的前概念在事實(shí)面前遭遇強(qiáng)烈碰撞，讓這種碰撞迸發(fā)出思考的火花，從而讓學(xué)生產(chǎn)生突破舊思維的強(qiáng)烈欲望”。該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)有兩層用意：引發(fā)沖突，使用機(jī)械并不省功。反而要多做功；借助該實(shí)驗(yàn)載體引入“三功”及其關(guān)系。

策略2.評(píng)估方案，邏輯生成概念

教學(xué)活動(dòng)2：構(gòu)建機(jī)械效率的概念

老師：創(chuàng)設(shè)勞動(dòng)情景：現(xiàn)在需把100 N重的大米運(yùn)到6 m高的樓上，想想看，有哪些方法，可以把大米運(yùn)上去？如何比較不同機(jī)械性能的好壞？

學(xué)生：討論和計(jì)算、分析

【設(shè)計(jì)意圖】PCK理論指出，教師需要就學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中可能出現(xiàn)的困難予以充分認(rèn)識(shí)，并探索更好的方式幫助學(xué)生解決困難。初中生的思維處于感性認(rèn)識(shí)向理性思維發(fā)展的階段，對(duì)于抽象的機(jī)械效率的概念，采取在仿真勞動(dòng)情景的實(shí)例下，分析對(duì)比不同方案的優(yōu)劣及數(shù)據(jù)分析，最終邏輯生成機(jī)械效率的概念。

策略3.實(shí)驗(yàn)測(cè)量，深化鞏固概念

教學(xué)活動(dòng)3：測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：

老師引導(dǎo)：

（1）滑輪組的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)？

（2）測(cè)出做功的時(shí)間，對(duì)比機(jī)械效率和功率

（3）提高機(jī)械效率的途徑

【設(shè)計(jì)意圖】海森堡認(rèn)為：“新的思維結(jié)構(gòu)只有被看到更成功、更有效地解決自己領(lǐng)域里的問(wèn)題時(shí)才可能被接受?！盤(pán)CK理論的應(yīng)用并不是簡(jiǎn)單倡導(dǎo)教師將知識(shí)灌輸給學(xué)生，而是需要讓學(xué)生“知其然”且“知其所以然”。在初步認(rèn)知機(jī)械效率概念的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生經(jīng)歷測(cè)量機(jī)械效率，不但加深對(duì)機(jī)械效率概念內(nèi)涵的理解，而且能對(duì)機(jī)械效率概念的外延有新的認(rèn)識(shí)，用實(shí)驗(yàn)證實(shí)科學(xué)概念，實(shí)現(xiàn)前概念的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知順應(yīng)。

著名認(rèn)知心理學(xué)家?jiàn)W蘇泊爾說(shuō)過(guò)：“如果我不得不把全部教育心理學(xué)簡(jiǎn)約為一條原理的話，我將會(huì)說(shuō)，影響學(xué)習(xí)的最重要的因素是學(xué)生已經(jīng)知道了什么，并據(jù)此進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)?！盤(pán)CK理論指導(dǎo)下的教學(xué)，就是提醒教師站在學(xué)生的角度去設(shè)計(jì)課堂，掌握真實(shí)學(xué)情，并提出針對(duì)性的教學(xué)策略。在課堂設(shè)計(jì)時(shí)充分做好學(xué)科知識(shí)、課程知識(shí)、學(xué)生知識(shí)和教學(xué)策略知識(shí)的分析，才能有效實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)以學(xué)生易于理解的形式轉(zhuǎn)化。

責(zé)任編輯 龍建剛