最近，我校D老师和安徽W老师在安徽某重点中学就人教版高中物理必修②第7章第2节“功”进行了同课异构的课堂展示.两位老师分别来自所在省的重点中学，均为一级教师，有着差不多的教龄；授课对象均为某校的高一年级实验班，授课班级原授课老师为同一人.两位老师基于相同的“课标”和教材，面对着同层次的授课对象，但对教材的处理、重难点的把握和教学的效果等均有较大的差异.是什么影响着教师同课异构的差异呢？
1986年舒尔曼提出了“学科教学知识”（Pedagogical Content Knowledge，简称PCK）的概念.1990年，格罗斯曼（Pamela L. Grossman）对PCK的概念给予了主要阐释，将PCK解析为以下四部分：①学科的知识，是指一门学科的统领性观点（关于学科性质的知识和最有学习价值的知识）；②课程的知识，是指特定学习内容在横向和纵向上组织和结构的知识（课程知识和教材知识）；③学生的知识，是指学生对特定学习内容容易理解和误解的知识（学生理解能力的知识）；④教学的知识，是指将特定学习内容呈现给不同学生的策略知识（知识的结构设计）.其中①和②是解决教什么的问题，③和④是分别解决怎么学和怎么教的问题，这也是PCK要研究解决的三大主题. 教师PCK水平的差异是导致不同教师同课异构的主要原因，下面就以高中物理“功”的概念的同课异构课为例进行分析.
一、“功”一节的教学应体现物理学科怎么的性质？
物理学是一门以观察和实验为基础的学科，物理概念的形成，规律的建立都与生活、生产实际密不可分，都要借助观察和实验手段得以落实和深化.物理学也是一种智能，诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言：“与其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础.”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学，不仅仅在于它对客观世界的规律做出了深刻的揭示，还因为它在发展、成长的过程中，形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系.正因为如此，使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶，文明的瑰宝.有人统计过，自20世纪中叶以来，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，转而在非物理领域里获得了成功.反过来，却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例.这就是物理智能的力量.物理还是一种文化，一种集“真、善、美”之大成的高品位的文化.
案例1：“功”概念的引入
W老师的引入：同学们，在上课之前，我们来重温“神舟9号载人飞船”直击长空，振奋人心的发射录像.播放视频，教师讲解，说明在燃料燃烧的推力作用下，火箭冉冉升起于碧空之中.这个过程涉及了今天要学习的内容——教师板书课题——“功”.请同学回忆和复习初中已学过的功的概念，回忆初中学过的功的两个必要因素.
D老师的引入：实验：如图1所示.把重为G=3N的重物举高h=0.2m，有两种方式：（1）直接把重物举高h=0.2m；（2）用轻质动滑轮把物体举高h=0.2m.请做实验并完成下表：
师：填完此表后，你能从这些不同的结果中找出相同的东西吗？
生：把物体举高，使物体增加相同的重力势能.可用较大的力通过较小的位移，也可以用较小的力通过较大的位移，但力和位移的乘积相同.
师：是的，力和力的作用点的位移（强调是力的作用点的位移）的乘积是个常数.物理中的常数通常都是有意义的，比如，密度就是对于同一种物质而言，质量与体积的比值是一个不变量；再如我们数学中所学的π，实际上就是对于一个圆而言，周长与直径的比值是一个不变量……；我们把这个不变的量叫作“功”.
教师用PPT呈现以下阅读材料：“功的概念溯源：功的概念来源于早期的工业发展，工程师们为衡量机械的功效，而把物体的重量与路程的乘积作为量度.卡诺（S. Carnest）把这个量称为‘作用矩’.1820年，法国科学家科里奥利（Coriolis）把这个量称为‘功’，并定义为‘力和力的作用点的位移的乘积’，这样功的概念就进入物理学.”
案例分析
对“功”的概念提出的必要性的分析应是本节课最有价值的教学内容之一，也体现了物理学科以实验为基础的特点.功的概念不应直接给予，即便是初中已经学过功的概念，高中也要通过实验结合物理学史再次交代“功”提出的背景和意义.这样教学不仅很好地落实了“过程与方法”的教学目标，也能使学生很好地把握做功的过程是能量的转化的过程.
W老师以复习的方式直接引入，D老师花了大量的精力来引出物理概念.两位教师对功概念引入方式的差异，体现了他们对物理学科本质理解上的差异.
二、“功”一节在高中物理中的地位和作用是什么？
“教师课程知识”是指教师获得的关于课程系统的认识、体验和行为能力.具体说来， 就是要知道某一知识在整个学科体系中的地位和作用；上位知识和下位知识的联系；新旧知识间的联系等.
“课程标准”对本节的要求是“能举例说明功是能量变化的量度”，教科书在处理这一课程目标时，不是简单地提出这一结论，而是让学生在全章的学习中经过对“合力功与动能变化的关系、弹力功与弹性势能变化的关系、重力功与重力势能变化的关系”等多次的探究体验，逐步加深理解.“功”是机械能一章的第一节，是为进一步得出“能”这个更为广泛、非常重要的概念服务的.只有准确认识“功”这节内容在教科书中的地位，才能很好地把握教学要求和深广度.
案例2：对“功能关系”的教学
W老师的做法：复习初中“功”的概念→复习“功”的两要素→复习“功”的计算→提问：当力和位移不在一条直线上时，如何计算功→推导功的公式→…
D老师的做法：实验现象（用滑轮把同一物体举到相同的高度）→提出问题（如何衡量力的效能）→分析问题（把同一物体举到相同的高度，力和位移的乘积相同）→功的概念→分析图2中力的做功情况及其引起的能量转化情况→…
案例分析
“功”和“能”是两个相互依存的概念.力对空间的积累即是“功”，它的效果就是引起能量的变化，这才是“功”的本质和意义所在，必须借助于“能”的概念来理解“功”的概念.实践中，判断一个力是否做功，除了从功的两要素来分析外，还可以通过看这个力是否引起了能量的转化来确定力是否做功以及做功的情况.
“功”和“能”的关系是整个高中物理学习的一条“主线”，如图3所示.这条线时隐时现，是分析和解决问题的有力工具.作为新授课的教学，D老师在得出了“功”的概念后，通过对3个实例的分析，使学生意识到“功是引起能量转化的原因”，为进一步学习和理解功能关系打下了很好的基础.两位老师在这个地方细微的教学差异却体现了两位老师课程观的差异.
三、学生在理解“功”的概念时可能出现的困难是什么？
理解物理概念是学好物理的关键，然而由于物理概念繁多、抽象、定义方法多样，特别是物理概念学习中的“现象—概念—符号”三重表征形成的认知跨度，造成了学生思维的障碍.
从学生的认知基础看，由于学生缺乏相关的知识经验，不能把握概念的本质或概念之间的联系，特别是缺乏认识物理学科研究事物的思维方法，一些抽象的概念将会给学生学习物理带来很大的困难.同时，学生的日常概念对科学概念的学习也会产生“干扰”.
对于矢量，学生的前观念里有两种认识：一是学生都知道“速度和加速度的正负用来表示方向”，因此“有正负的物理量都是矢量”；二是在学生所熟悉的牛顿第二定律中，矢量加速度乘以质量仍得到矢量，由此也形成了学生一种错误认识，即认为等式两端具有同样的性质，即形成了“矢量的乘积一定是矢量，因此功是矢量”.
案例3：对“功是标量”的解释
W老师的处理：演示实验：原来静止的物体分别受到相反的拉力F=1N的力的作用，运动一段位移L=0.5m，这两次拉力都做正功W=FL=0.5J.教师分析：力的方向不同，而做的功却相同，可见力对物体做功与力的方向无关，所以功是标量.
D老师的处理：在光滑的水平面上，物体受到两个沿水平方向、相互垂直的大小分别为F1=3N和F2=4N的恒力，从静止开始运动L=10m，求每个力做的功和合力做的总功.
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案例分析
在高中物理中，力的矢量是这样定义的：“力既有大小，又有方向，力的合成要遵守平行四边形定则.在物理学中，像这样的物理量叫作矢量.”教师教学中若能引导学生回顾教材中矢量概念的定义，再针对学生的错误认识，像D老师那样设计具体情境，使学生通过自己的运算认识到功的运算不符合平行四边形定则，故功不是矢量.至于学生的第二种错误认识，考虑到高中阶段对点积的概念不做要求，此处可能只能采用教师讲授的方式，告知学生此处的两个矢量相乘是点乘的关系，点乘的结果是得到没有方向的标量，高中阶段只需要了解功是标量.由此也引导学生认识到数学工具在物理学习中的作用.
要解决学生物理概念学习的困难，一方面，教师要思考概念知识的教学价值以及教学过程的合理性问题；另一方面，要深入研究学生的前概念，了解学生学习的实际问题.显然，W老师只是抓住了矢量概念的表面特征，不能很好地疏通学生认知上的困难；D老师则抓住了矢量和标量的本质区别，两位老师由于对学生理解上的差异导致了教学实施上的差异.
四、怎样设计教学更有利于学生理解？
拉尔夫·泰勒（Ralph W. Tyler），在《课程与教学的基本原理》（Basic Principles of Curriculum and Instruction）一书中，提出了不乏普适性并产生广泛而深远影响的“泰勒原理”.在著作中，泰勒写道：“本书所提出的基本原理，是以确定四个基本问题为起点的，而这几个问题，是在编制任何课程与教学时必须加以回答的.它们是：学校教学应该达到哪些目标？ 提供哪些教育经验才能实现这些目标？怎样才能有效地组织这些教育经验？我们怎样才能确定这些目标正在得到实现？”因此，有效教学应做到“目标、教学和评估”的一致.有了“课程标准”以后，教师应首先将“课程标准”转换成学生“学习目标”，并据此设计与目标相匹配的问题（主问题和子问题）进行评价，再依据问题选择内容和设计学习活动.
案例分析
布鲁纳的发现学习理论认为，有效的学习程序应该是“直接经验→图像经验→抽象经验”；同样的，物理学习的程序也应是“实验观察→物理图象→物理抽象”，即让学生感知物理现象，形成清晰的物理表现，进而主动地建构物理知识.在“功”的概念的教学中，若能从实验出发，沿着历史的轨迹，还原“功”的概念建立的过程，则不仅能加深对概念的理解、促进迁移，而且能使学生把握“从观察（实验）入手→发现（分析）问题→提出概念（规律）→解决问题”的物理学研究方法，形成物理智能.
D老师从“课标”出发，先分解出学习目标，再紧扣目标设计问题，使学生通过问题解决来掌握要求、提升能力，符合新课程的理念；教学中D老师还原了功的概念的建立过程，使学生明确了功的概念的“为什么（概念引入的实际意义）”、“是什么（概念的内涵和外延）”和“干什么（概念的用途和价值）”.这种设计更利于学生理解、建构和迁移.
总之，教师的PCK知识是导致教师教学差异的重要原因，也是教学设计时应着重思考的基本问题，更是教师进行教学反思的主要内容；教师PCK的提高需要经历反复的“实践+反思”的过程，是教师专业发展的主要内容，希望能引起教师的重视.
参考文献：
[1] 崔允漷.有效教学[M]. 上海：华东师范大学出版社，2012：109.
[2] 汤家合.有效教学需要目标引领——“目标引领·问题导学”课堂教学模式探索[J]. 物理教学，2013（11）.
[3] 汤家合.“光的全反射”实验探究式教学设计[J]. 物理教学探讨，2009（9）.
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