張笑言 鄭長龍 錢勝 單媛媛

摘要：以“物質(zhì)成分探究”一課為例，采取基于個案的行動研究方式，利用PCK框架及量規(guī)評價每一階段教師L的PCK，數(shù)據(jù)表明教師L的PCK各成分均得到有效發(fā)展。學科理解研討有效地促進課程知識、評價知識發(fā)展，學習任務為策略知識的精細化設計提供載體，有學生參與的教學實踐是提升學生知識的最佳途徑。研究得到以下啟示：學科理解為教師PCK發(fā)展奠定重要學科基礎，基于實踐共同體的行動研究為教師PCK發(fā)展提供場域和路徑。

關鍵詞：學科教學知識；行動研究；實踐共同體；學科理解

文章編號：10056629（2023）06002506中圖分類號：G633.8文獻標識碼：B

1 問題的提出

課堂教學是教育研究者、一線教師關注的焦點，教師學科教學知識（pedagogical content knowledge，以下簡稱PCK）是教師教學的必備知識基礎和實踐技能^［1］。舒爾曼（Schulman）認為PCK是教師將對學科知識的理解轉(zhuǎn)化為學生能夠理解的內(nèi)容的一類重要教師知識^［2］，概念的理解中出現(xiàn)三個關鍵詞：學科知識、轉(zhuǎn)化、學生理解的內(nèi)容。諸多PCK的發(fā)展研究成果表明，學科知識是PCK發(fā)展的前提條件和重要基礎^{［3，4］}。新手教師和熟手教師的PCK中學科知識具有顯著性差異^［5］，差異不僅在于學科、教學等知識量的方面，更在于知識在認知結構中的組織形式^［6］。2017年版普通高中化學課程標準中，強調(diào)教師需要重視學科理解，對學科知識及其思維方式進行本原性、結構化的理解^［7］。

理解教師PCK的發(fā)展過程對有效開展教師教育是必要的^［8］。通常職前教師的PCK發(fā)展主要途徑是課程或研討會議中導師指導^{［9，10］}，職后教師PCK發(fā)展的主要途徑有參加教研活動^［11］，參加專業(yè)項目^［12］等。如何融合高校導師指導和一線教研活動，協(xié)同促進在職教師PCK發(fā)展是有待探索的問題。溫格（Wenger）提出“實踐共同體”概念，活動系統(tǒng)中參與者共享各自對活動的理解，并認為學習即實踐參與^［13］?；趯嵺`共同體的行動研究一方面可以匯集高校專家和一線教師，另一方面可以讓一線教師參與科學化、專業(yè)性的教學研討活動，在行動中成長。

2 研究設計與方法

2.1 研究對象

本著“極端型個案抽樣”原則，抽取能夠為研究問題提供最大信息量的樣本——教師L。L是一名擁有10年教學經(jīng)驗的熟手型男教師，具備應對本教學改革背景下挑戰(zhàn)的能力，對研究化學教師PCK發(fā)展具有較好的可信度和推廣性。PCK明顯區(qū)別于其他類型教學知識在于其與學科內(nèi)容緊密結合^［14］，研究的學科主題為初中化學人教版教材第三單元“物質(zhì)構成的奧秘”，該主題反映了化學學科中對物質(zhì)成分的認識過程（元素—原子—分子），從宏觀層面到微觀層面，再深入宏微結合層面，遵循化學學科認識規(guī)律，具有發(fā)展學生科學思維和科學本質(zhì)的重要價值。

2.2 理論框架

當PCK概念提出后，學者們紛紛探索PCK存在哪些知識成分，成分之間的關系如何？最為經(jīng)典的理論模型為馬格努森（Magnusson）的四成分模型（課程知識、學生知識、策略知識、評價知識），其簡潔性和全面性成為眾多研究者的理論基礎^［15］。漢新（Hanuscin）對四成分進行子成分修訂，便于全面、細致地分析教師PCK的情況^［16］。因此，本研究選擇其作為理論框架，對不同行動階段中化學教師L的PCK成分進行評價，保證研究的規(guī)范性。表1展示了該理論框架。

2.3 研究方法

2.3.1 行動研究

艾略特（Elliot）曾說行動研究是對社會情境的研究，改善社會情境中的行動質(zhì)量。通過“行動”和“研究”雙重活動，將研究的發(fā)現(xiàn)直接用于實踐，以提升實踐能力。為了讓一線教師深度參與研究，提升PCK水平，本文采取行動研究方式。研究團隊組建實踐共同體，由一名課程專家（Z）、一名學科專家（C）、一名教研員（Q）、授課教師（L）及其所在學校同學科教師組成，團隊18位成員均有化學學科背景，基于各自的社會角色從學科、教學兩方面均無私地進行知識共享，促進教師L的PCK發(fā)展?；赑CK概念內(nèi)涵中出現(xiàn)的三個關鍵詞，依次設計行動前三個階段的主要內(nèi)容：第一階段致力于學科理解探討、鞏固學科知識；第二階段重點關注知識的“轉(zhuǎn)化”，實現(xiàn)學科立場到教育學立場的轉(zhuǎn)變；第三階段從學生的視角對教學內(nèi)容再次優(yōu)化；最后，第四階段教師L展示行動研究成果。四階段的設計既保障教師L教學設計和教學實踐有充分的內(nèi)化和提升時間，又從教學設計到教學實踐踏實穩(wěn)步地發(fā)展教師PCK，具體設計如下。

第一階段，教師L進行第一版的教學設計及教學反思，展示教師L的PCK初始水平。實踐共同體針對教學設計中涉及到的主題內(nèi)容進行學科理解研討，從結構化和本原性兩個角度夯實教師對物質(zhì)成分相關的學科知識及其思維方式和方法的認識，保證學科內(nèi)容的準確性與科學性。

第二階段，教師L展示第二版教學設計。實踐共同體以上一次行動討論內(nèi)容為基礎，著重解決學科內(nèi)容到教學內(nèi)容的轉(zhuǎn)化，結合教學設計精細打磨教學策略。

第三階段，教師L進行第一次有學生參與的教學。實踐共同體結合學生的真實反應，從學生知識角度分析教學中出現(xiàn)的問題，對PCK各成分知識進一步優(yōu)化。

第四階段，教師L進行第二次有學生參與的教學，展示整個行動研究的成果。隨即教師L反思自身PCK情況變化，描述參與行動研究的感受。

2.3.2 數(shù)據(jù)收集及分析方法

鑒于PCK的內(nèi)隱性與復雜性，本研究采用質(zhì)性研究方法。收集三方面數(shù)據(jù)，以形成三角互證，保障研究的信效度。其一為各階段教師L的教學實踐，具體為兩次教學設計和兩次有學生參與的課堂教學，這是評價教師PCK發(fā)展的主要數(shù)據(jù)。其二為整個行動中實踐共同體的研討內(nèi)容，采取觀察法的形式進行收集，并進行視頻錄制。其三，教師L的第一階段及第四階段的教學反思，通過對比補充認識PCK的變化。

在數(shù)據(jù)分析過程中，首先將搜集的資料全部轉(zhuǎn)錄為文字。為了顯性化呈現(xiàn)教師L的不同階段行動中PCK變化情況，我們選擇漢新（Hanuscin）開發(fā)的PCK（如表1所示）量規(guī)評價教師L的PCK^［17］。每個子成分劃分為有限的、基礎的、豐富的、卓越的四個等級，分別賦予1到4分，總分為64分。現(xiàn)以評價知識中評價內(nèi)容為例，展示賦分原則，如表2所示。在此基礎上，采取內(nèi)容分析法分析實踐共同體會議研討內(nèi)容，以便對教師PCK的發(fā)展情況進行析因。

3 研究實施與分析

通過繪制折線圖發(fā)現(xiàn)，行動研究有效促進了教師L的PCK的各成分發(fā)展，圖1展示了四次行動中PCK整體發(fā)展情況，圖2展示了四次行動中PCK四個成分的具體發(fā)展情況。以下我們將結合每次行動內(nèi)容具體分析教師L圖1和圖2的PCK變化情況。

3.1 第一階段行動及教師L的PCK分析

教師L第一階段展現(xiàn)的PCK為27分，整體來講屬于基礎水平。課程材料主要是原子、分子相關的原始化學史實，以化學史發(fā)展的順序為課程材料整合的依據(jù)。主題特定的表征停留在概念內(nèi)涵界定的層面，忽視概念的學科功能。教學策略中活動多為“了解”“認識”加上事實性知識，例如認識道爾頓原子假說、了解分子學說形成過程。可見，教師初始PCK傾向于知識教學，課程材料難度與學生接受程度不相匹配，教學策略未能引導學生建構認識視角、發(fā)展認識思路。

學科內(nèi)容的理解有利于從宏觀層面把握教學內(nèi)容，厘清教學思路，明晰設計框架，故而實踐共同體在第一階段行動中側重學科理解研討。研討內(nèi)容以教學內(nèi)容涉及的學科歷史與前沿知識為依托，以大概念為理解錨點，以本原性問題為理解焦點，以思維方式的發(fā)展為理解重點。本原性問題是學科最原始且有價值的問題，能夠引發(fā)持續(xù)性思考。例如，針對化學家為何在有“元素”概念后還提出“原子”概念？通過追溯概念來源，討論得出“元素”“原子”都是化學家基于最小、不可再分的思想探索物質(zhì)成分所提出的概念。由此確定了元素、原子概念的學科功能為對“物質(zhì)成分”的表征，學科專家和課程專家提出本原性問題：如何認識物質(zhì)成分？化學家是如何將元素與原子概念建立關聯(lián)的？在解決問題的過程中，元素是在宏觀物質(zhì)層面表征物質(zhì)成分，道爾頓認為“一種元素對應一種原子”，首次建立了元素和原子之間的關聯(lián)。原子是微觀微粒層面表征物質(zhì)成分，隨著質(zhì)子、中子的發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代化學將元素定義為質(zhì)子數(shù)相同的一類原子的總稱，打破了原子不可分的觀念。再次建立了元素與原子間的關聯(lián)，實現(xiàn)基于宏觀、微觀相結合探究物質(zhì)成分。當有了以上的認識后，教師L的學科知識逐漸以大概念物質(zhì)成分為統(tǒng)攝，以三個層次視角（宏觀視角、微觀視角、宏微結合視角）為統(tǒng)領，實現(xiàn)知識結構化、認識結構化。

3.2 第二階段行動及教師L的PCK分析

教師L第二版本的教學設計所體現(xiàn)的PCK共42分，整體來講屬于豐富水平。經(jīng)過教師對第一階段學科理解研討的內(nèi)化、理解、轉(zhuǎn)化，在第二版呈現(xiàn)的教學設計中PCK各成分知識均有顯著提升，如表3所示，其中課程知識和評價知識有顯著提升。當教師L挖掘到物質(zhì)成分的認識論層面內(nèi)容，意識到結構化的認識視角的重要性后，不再一味以“了解”為主要教學目標拘泥于知識點的講授。對課程標準中“建立認識物質(zhì)的宏觀視角和微觀視角之間的關聯(lián)”有了本質(zhì)層面的認識。在課程標準的引領下，教師L的課程知識中策略目標組分發(fā)生了變化，更多關注學生認識視角的建構及其關聯(lián)。通過對學科內(nèi)容結構化的理解，教師L課程知識中順序與整合組分有了提升，緊緊圍繞“物質(zhì)成分”大概念組織課程材料，體現(xiàn)“基于最小、不可再分思想探究物質(zhì)成分”的學科思想。相應的，評價內(nèi)容從化學史實的了解轉(zhuǎn)向了基于學生表現(xiàn)揭示史實背后的思想，評價目的從事實性知識的啟發(fā)轉(zhuǎn)向完善認識視角，發(fā)揮出評價知識的診斷、反饋、發(fā)展學生認知的功能。

PCK的核心在于教師對大概念的理解“轉(zhuǎn)化”為便于學生理解的內(nèi)容形式。本階段行動中，實踐共同體著重討論如何將本原性問題、認識視角及思路轉(zhuǎn)化為活動的教學策略。為了實現(xiàn)教學精細化設計，首先，課程與教學論專家介紹了板塊任務式教學模式，明確教學板塊，進而設計學習任務，連接核心知識與具體知識點^［18］，實現(xiàn)結構化的教學。其次，介紹了課堂教學系統(tǒng)的構造（CASES-T）模型（見圖3），為學科知識到學生能夠理解知識的轉(zhuǎn)化過程提供方法論指導，在目標的指引下，具體策略中以內(nèi)容知識為基礎，思考內(nèi)容所處的情境，學生通過什么活動能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)容的建構，對于學生的建構情況如何進行過程性評價。由此實現(xiàn)教師PCK各成分的融合，以促進各成分的協(xié)同發(fā)展。

3.3 第三階段行動及教師L的PCK分析

教師L第三次教學實踐所體現(xiàn)的PCK共50分，整體來講屬于卓越水平。經(jīng)過上次行動的理論學習，本階段教師L實踐中表現(xiàn)出的PCK有所提升，體現(xiàn)了兩方面特點：一方面，學生知識和策略知識增長明顯，教師L在每個學習任務中的教學問題，既能明確學生思考方向，激發(fā)學生的有效思考，顯性化地呈現(xiàn)了概念的學科功能及認識視角；又能很好地展現(xiàn)本課的邏輯主線，實現(xiàn)結構化的教學，如圖4所示。另一方面，各成分中與策略相關的子成分均有發(fā)展，體現(xiàn)成分協(xié)同發(fā)展趨勢。也就是說教師L能夠在策略目標指引下，設置指向?qū)W生的思維活動和實踐活動，并進行相應的評價。然而，針對特定學生顯性化建構認識視角、關聯(lián)認識視角，對教師來講仍是極具挑戰(zhàn)性的任務。

本階段的行動，實踐共同體以策略知識為錨點，以學生知識為重點，再次打磨學習任務及任務間關聯(lián)。設置教學活動是教師策略知識的直接表現(xiàn)，是落實大概念的必經(jīng)之路，也是化知識為素養(yǎng)的有力途徑。例如，對于學生來講定比定律、倍比定律是晦澀難懂的，當認識到其背后蘊含的思想時，以學生常見的化學反應為課程材料，通過簡單的數(shù)據(jù)引發(fā)學生認知沖突，推理為何存在簡單整數(shù)比以建構微觀原子視角認識物質(zhì)成分。避免“知識打洞”的現(xiàn)象，真正做到為學生減負。在每個學習任務后，建議教師L通過過程性評價讓學生建立核心概念間的關聯(lián)，整合PCK各成分以不斷深化學生對大概念的理解（見表4）。

3.4 第四階段行動及教師L的PCK分析

經(jīng)過以上行動，本階段教師L展示整個行動研究的教學成果，教學實踐所展現(xiàn)的PCK為60分，屬于卓越水平。從三、四兩階段提高幅度來看，教師PCK各成分均穩(wěn)步提升，如表5所示。

經(jīng)過有學生參與的教學實踐行動研討，學生知識得到了顯著性提升，具體表現(xiàn)為教師L能夠提出與學生發(fā)展相適切的本原性問題，選擇并組織學生熟知的課程材料，體現(xiàn)了貫穿大概念“物質(zhì)成分”的教學主線。通過過程性評價引導學生建立“元素”“原子”之間的本質(zhì)關聯(lián)。例如，在“原子”概念到“分子”概念的過渡中，教師L提出具有沖擊力的本原性問題“構成物質(zhì)的微觀粒子只有原子嗎？”激發(fā)學生在原子概念的基礎上，思考微觀視角下是否還存在其他粒子能夠表征物質(zhì)成分，體會概念的學科價值。采取的策略為：以氫氣和氧氣化合為課程材料，如圖5所示，用不同顏色、大小的球直觀地表征原子，給出參與反應的三種物質(zhì)的微觀粒子個數(shù)比2∶1∶2。將矛盾點聚焦于“半個原子”，基于學生認識生長點發(fā)展分子概念，完善認識物質(zhì)成分的微觀視角。

3.5 行動前后教師L的教學反思分析

在行動第一階段的反思中，教師L提及：“我梳理了相關的化學史，將其直接作為課程材料。每到一個關鍵點，就拋出一段化學史實，然后根據(jù)其中提到的實驗數(shù)據(jù)或理論進行講解?；ㄙM了大量精力去琢磨如何向?qū)W生解釋定律，讓學生明白為什么道爾頓的原子論能夠解釋這兩個定律，教學的側重點莫名其妙地就變成了如何理解定比和倍比定律！”反思中教師L展現(xiàn)的PCK反映了知識為本的教學理念，追求課程內(nèi)容的廣度，忽視深度。尚未以學生知識為主，發(fā)展評價知識、策略知識和課程知識。

在行動第四階段的反思中，教師L提及：“學科理解讓我厘清教學主線，深刻理解到本節(jié)課所承載的核心素養(yǎng)。但是，如何簡化課程材料仍舊是擺在我面前一個極大問題。從最初的給出定律名稱及定律內(nèi)容，到用文字表達式代替定律內(nèi)容，再到通過簡單粒子圖引導學生推理，每一步都離不開大家的支持。”反思中可以看出教師PCK的變化，當理解概念的學科功能后，策略知識契合學生知識，以學生熟知的素材通過活動引導學生繼續(xù)建構所學內(nèi)容，注重結構化的教學內(nèi)容，落實大概念教學。

4 研究總結與展望

4.1 學科理解為教師PCK發(fā)展奠定重要學科基礎

學科理解通過本原性、結構化的認識，有效地“激活”學科知識。第一次行動中，教師L側重基于事實性知識的轉(zhuǎn)化，采取講授為主的教學行為，走入知識本位的教學誤區(qū)。進行學科理解研討后，PCK體現(xiàn)為對本原性問題、學科思維方式的轉(zhuǎn)化，呈現(xiàn)了少而精的教學內(nèi)容?！吧佟斌w現(xiàn)在教學內(nèi)容的選擇緊緊圍繞主題大概念，結合學生已有基礎，基于知識的學科功能從認識視角及其關聯(lián)層面突出教學重難點，從而課程知識得到顯著提升?！熬斌w現(xiàn)在顯性化引導學生思維方式和方法的建構，為策略知識、評價知識的發(fā)展奠定基礎。因此，教師在發(fā)展PCK的過程中，應重視學科理解的獨特價值，積極、主動地提升自身的學科理解能力。

4.2 基于實踐共同體的行動研究為教師PCK發(fā)展提供場域和路徑

行動研究充分發(fā)揮實踐共同體的力量，基于實踐深化對理論的理解，研究結果表明四次行動的路徑“學科理解—知識轉(zhuǎn)化—學生理解—教學實踐”有效促進了教師PCK的發(fā)展。第一階段行動，實踐共同體中學科專家與課程教學論專家從學科角度引領學科理解研討，促進了高校專家與一線教師的交流，奠定了充分而堅實的學科基礎；第二階段行動，課程教學論專家和教研員引領團隊討論：如何將學術形態(tài)的學科知識轉(zhuǎn)化為具有可教性的學科知識形態(tài)，關注知識轉(zhuǎn)化的重要性；第三階段行動，針對有學生參與的教學實踐中教師出現(xiàn)的問題，共同體成員基于各自角色提出建議；第四階段行動，教師呈現(xiàn)行動成果并闡述參與行動的反思。整個行動的實施過程實現(xiàn)了實踐共同體的知識共享、交匯與升華，創(chuàng)造優(yōu)秀個體帶動群體、群體影響個體的良好教研氛圍，為教師PCK發(fā)展提供場域和一定參考路徑。

參考文獻：

［1］Hume， A.， Cooper， R.， Borowski， A. Repositioning Pedagogical Content Knowledge in Teachers' Knowledge for Teaching Science ［M］. Singapore： Springer， 2019： 78.

［2］Shulman，L. S. Those who understand： Knowledge growth in teaching ［J］. Educational researcher，1986， 15（2）： 4～14.

［3］Rollnick M，Bennett J，Rhemtula M，et al. The Place of Subject Matter Knowledge in Pedagogical Content Knowledge： A case study of South African teachers teaching the amount of substance and chemical equilibrium ［J］. International Journal of Science Education，2008，30（10）： 1365～1387.

［4］Jan，H，van，et al. Developing science teachers' pedagogical content knowledge ［J］. Journal of Research in Science Teaching，1998，35（6）： 673～695.

［5］張小菊. 化學專家型教師學科教學知識特征研究［J］. 化學教學，2018，（9）： 17～22+36.

［6］常攀攀，羅丹丹. PCK視閾下的教師專業(yè)發(fā)展路徑探究［J］. 教育理論與實踐，2014，34（17）： 18～20.

［7］中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版）［S］. 北京： 人民教育出版社，2018： 76.

［8］De Jong，O.，& Van Driel，J. Exploring the development of student teachers'PCK of the multiple meanings of chemistry topics ［J］. International Journal of Science and Mathematics Education，2004， 2（4）： 477～491.

［9］Nilsson P. and Van Driel J.. Teaching together and learning together e Primary science student teachers' and their mentors' joint teaching and learning in the primary classroom ［J］. Teach. Teach. Educ.，2010， （26）： 1309～1318.

［10］許應華，封紅英，王迎新. 全日制化學教育碩士生PCK現(xiàn)狀的調(diào)查［J］. 化學教學，2018，（11）： 27～32.

［11］陳法寶. 基于教研活動的教師學科教學知識（PCK）發(fā)展模式研究［J］. 教師教育研究，2017，29（3）： 75～80.

［12］Bayram-Jacobs，D.，Henze，I.，Evagorou，M.，Shwartz，Y.，Aschim，E. L.，Alcaraz-Dominguez，S.，& Dagan，E. Science teachers' pedagogical content knowledge development during enactment of socioscientific curriculum materials ［J］. Journal of Research in Science Teaching，2019， 56（9），1207～1233.

［13］Wenger E. Community of Practice： Learning，meaning，andidentity ［M］. London： CambridgeUniversityPress，1998.

［15］Coe， R.， Aloisi， C.， Higgins， S.E. Major， L.E. （2014）. What makes great teaching？ ［M］. Review of the under-pinning research.

［14］Coe， R.， Aloisi， C.， Higgins， S.， Major， L.E.? ‘What makes great teaching？ review of the underpinning research.， Project Report ［R］. London：Sutton Trust， 2014.

［15］Julie Gess-Newsome， Noramn G. Lederman. Examining pedagogical content knowledge： The construct and its implications for science education ［M］. Dordrecht： Springer Science & Business Media， 2001： 95.

［16］［17］Hanuscin，D.，Cisterna，D.，and Lipsitz，K. Elementary teachers' pedagogical content knowledge for teaching the structure and properties of matter ［J］. J. Sci. Teach. Educ， 2018，（29）： 665～692.

［18］中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2022年版）［S］. 北京： 北京師范大學出版社，2022：74.