從PCK的視角探討中學化學教師的知識結(jié)構(gòu)

摘要：PCK是學科教學知識（pedagogical content knowledge）的簡稱，是能提高教師教學效能的最有用的知識。因此，研究中學化學教師的PCK，有利于提高化學教師的專業(yè)素養(yǎng)，促進教師的專業(yè)成長，同時也為其他學科的教師教育課程研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：PCK 教師教育 化學教師

一、PCK簡介

1986年美國斯坦福大學教授舒爾曼（Shulman）首次提出了PCK的概念，并將其定義為“教師個人教學經(jīng)驗、教師學科內(nèi)容知識和教育學的特殊整合”[1]。PCK概念的提出，引起了教育界的廣泛關(guān)注，也引發(fā)了人們對教師教育的思考，不少教育研究者紛紛響應并加入到這一課題的研究中，并不斷對PCK理論進行補充、修正和完善。其中對PCK進行較大修正并得到廣泛認可的當屬科克倫（Cochran）、德魯特（DeRuiter）和金（King），他們從建構(gòu)主義教與學的觀點出發(fā)，將學科教學知識（PCK）修訂為學科教學認知（PCKg），他們認為知識是一種靜態(tài)的，指向結(jié)果的，而認知是一種動態(tài)的過程，和教師專業(yè)特性較吻合。因此，將PCK的知識成分修正為：（1）學科知識;（2）一般教學法知識;（3）學生知識;（4）教育情景知識。科克倫等人強調(diào)了關(guān)于學生知識、教育情景知識的重要性，這兩種知識的準確把握程度直接影響著教師的有效教學，教師只有在理解學生和教育情景的基礎(chǔ)上，才能選擇適當?shù)慕虒W策略，提高學生的學習效能，同時提高教師自身的教學認知水平。德魯特等人嘗試構(gòu)建了學科教學認知的發(fā)展模型[2]（見圖1）。

圖1 學科教學認知的發(fā)展模型

（資料來源：Cochran，DeRtuter & King，1993）

在此模型中，居于中心位置的PCK和周圍的四種知識成分交互重疊，重疊程度越高，代表教師的四種知識成分整合轉(zhuǎn)化性越好，說明教師的PCK水平越高。圖1中四種知識成分兩兩重疊且每種知識成分都有箭頭指向外界，意在表明每種知識成分并不是孤立的存在，而是相互融合并不斷與外界相互作用，也說明這是一個動態(tài)的開放的系統(tǒng)模型，它隨著教師四種知識成分的不斷更新及各成分之間的重組、整合、轉(zhuǎn)化而變化。此模型不僅展示了教師專業(yè)化發(fā)展需要掌握哪些知識，也動態(tài)地展示了PCK的建構(gòu)過程。

二、高中化學教師PCK分析

1.高中化學教師靜態(tài)PCK成分分析

通過對學科教學認知的發(fā)展模型及各知識成分的分析，得出高中化學教師的PCK應該包括：化學學科知識、教育情景知識、化學教學法知識、關(guān)于學生的知識。表1簡要概括了高中化學教師的PCK成分所包含的內(nèi)容。

表1 化學教師的PCK成分

（1）化學學科知識

化學學科知識是化學教師必須掌握的最基本的知識，是本體性知識，這類知識以學生應該掌握、理解的有關(guān)化學知識為前提?？梢詮娜齻€維度進行探討：（1）核心知識是最基礎(chǔ)的化學知識。以人教版新版高中化學教材為例，主要出現(xiàn)在必修模塊的兩本教材中，是學生必須掌握的基本概念：物質(zhì)的量、氧化還原反應、原電池、電解池等核心概念;基本理論：原子結(jié)構(gòu)、元素周期律、化學鍵、化學平衡等理論;基本知識：無機化學、有機化學、電化學等知識;基本技能：實驗技能、計算技能。這部分知識是簡單的基礎(chǔ)知識，適合學生自主學習或小組合作學習。（2）從知識的深度來探討延伸知識，即深層次的理論、知識之間的內(nèi)在聯(lián)系及化學知識的邏輯體系，這部分知識相對較難，教師在課堂上要做詳細的講解，最好能做到深入淺出，便于學生理解。（3）從知識的廣度來探討擴展知識，即與生活、生產(chǎn)、社會密切相關(guān)的知識及化學學科最新成就等，此類知識不用深入講解，以培養(yǎng)學生的化學學習興趣為目的。

（2）教育情境知識

教育情境知識屬于實踐性知識的范疇，是教師在課堂教學中所積累的課堂情境知識及策略知識等實踐性知識。在課堂上創(chuàng)設生動活潑的教育情境，可以激發(fā)學生對某一課題的興趣及學習的欲望。良好教育情境的創(chuàng)設能讓學生覺得化學是一門神奇的學科，而教育情境的不當使用，其效果必然適得其反。教育情境的應用一般分為兩種，一種是引導學生在有趣的情境中解決某一問題，以原電池的學習為例，可以創(chuàng)設以下情境：一位女士有蛀牙，自從裝上兩顆假牙（一顆不銹鋼，一顆金牙）以后，經(jīng)常出現(xiàn)頭痛、失眠、煩躁等癥狀，今天請大家當一次醫(yī)生，用化學知識給這位女士診斷。這類能使學生對某一課題有清晰明了認識的課堂情境是值得提倡的。另一種是創(chuàng)設情境，引出課題，以氫鍵的學習為例，教師首先以“假如沒有了氫鍵，地球?qū)兂墒裁礃?？”引出氫鍵，很多同學就會好奇：氫鍵怎么會對地球有如此大的影響。通過這一課題的學習，知道了氫鍵對NH3、H2O、HF這三種物質(zhì)的熔沸點影響很大，假如沒有氫鍵，水的沸點就會下降到-50℃以下，常溫時水將以氣態(tài)的形式存在于自然界中。俗話說：水是生命之源，沒有了液態(tài)水，沒有了江河湖泊，地球上還會有生命的存在嗎？這種通過創(chuàng)設情境引導學生思考的教學方式，有助于激發(fā)學生的化學學習熱情。

（3）化學教學法知識

化學教學需要一般的教育學及心理學知識做支撐，同時，化學學科也有自己獨特的特性，它少了人文學科的相對開放性，多了一般自然學科的嚴密性，但它又不同于物理、生物等自然學科，化學研究的對象是物質(zhì)，物質(zhì)有宏觀的存在，同時又有微觀的構(gòu)成，而物質(zhì)的微觀構(gòu)成是全面研究物質(zhì)的基礎(chǔ)。微觀世界是肉眼看不見的，這就要求教師在化學教學過程中對待不同的知識內(nèi)容要采取不同的教學方法。

化學教學法知識主要包括：（1）宏觀物質(zhì)教學法知識。例如：物質(zhì)的分類、存在形式、物理性質(zhì)、用途等宏觀不太抽象的內(nèi)容適合教師用講授法、指導學生閱讀法或觀看實物等形式進行學習。（2）微觀結(jié)構(gòu)教學法知識。在原電池的學習中，電子轉(zhuǎn)移較抽象，通過展示動畫視頻的形式，可以形象地說明負極如何失去電子，電子是如何通過導線轉(zhuǎn)移到正極的。對心智發(fā)展不夠成熟的高中生來說，微觀層面的教學可以通過展示模型、觀看動畫視頻等形式讓學生對肉眼看不到的抽象的微觀世界有一個清晰的認識。（3）實驗教學法知識，屬于實踐探究知識。化學教學中包含大量的制取實驗、性質(zhì)實驗、驗證實驗等，一些簡單的實驗教師可以在課堂上進行演示，一部分有毒、有危險性的實驗可以通過觀看視頻進行學習，其余實驗應該鼓勵學生主動參與完成，這樣不僅可以培養(yǎng)學生的動手能力，使得學生所學的理論在實踐中得到驗證，還能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，引導他們利用化學理論對生活現(xiàn)象進行探究，加深自己對世界的認知。endprint

（4）關(guān)于學生的知識

PCK的核心內(nèi)涵在于將學科知識轉(zhuǎn)化為學生可學的形式[3]。為了使教師的學科知識以學生容易理解的形式有效的傳遞給學生，學習某一特定課題時，教師必須了解學生對已有前概念的掌握情況及學習這一課題學生容易誤解的點。教師只有了解了學生對某一課題相關(guān)的前概念的掌握情況，才能以前概念為起點對某一課題進行教學，例如：離子反應的書寫這一課題學習中，必須以學生對強電解質(zhì)、弱電解質(zhì)、非電解質(zhì)等概念的理解為基礎(chǔ)。教師還要了解某一課題學生易誤解的點，讓學生透徹的理解，為特定課題的順利學習奠定基礎(chǔ)。在乙醇這一課題的學習中，羥基會被部分同學誤認為是OH-，看上去都是O和H組成的一個整體，但羥基是一個中性基團，它只是有機物結(jié)構(gòu)的一部分，是不會電離出來的，而OH-是可以電離的一種陰離子。因此，教師的教學活動應該以學生對所學知識的前概念為前提，以學生對應學知識的理解為核心。

2.高中化學教師動態(tài)PCK的形成

PCK是“教師最有用的知識代表形式”，是“最有效的類推、闡述、示范和解釋”[4]。我國研究者通過實證研究發(fā)現(xiàn)：PCK是決定教學有效性的核心知識，它能區(qū)分學科專家與教學專家、高成效教師與低成效教師的不同?！皩＜倚徒處熍c新手教師的差異不在于知識量上的差異，更在于知識在他們記憶中組織方式上的差異。專家型教師擁有的知識以腳本、命題結(jié)構(gòu)和圖示的形式出現(xiàn)，比新手教師的知識整合的更完整”[5]。教師一旦建構(gòu)起自己的PCK，就會內(nèi)化為教師對知識的教學表征及教學計劃的設計與實施。因此，PCK的建構(gòu)過程，是新手教師向?qū)＜倚徒處熮D(zhuǎn)變的過程。PCK是教師教學所需的各種知識的特殊整合，高中化學教師的PCK的建構(gòu)、整合過程和PCK的形成相似。高中化學專家型教師和新手教師最大的不同在于他們的課堂教學設計的不同。

以化學能與熱能的教學設計為例：

環(huán)節(jié)一：導課

同學們都知道煤、石油等燃料的燃燒在生成CO2等氣體的同時還會釋放出大量的熱能，可以利用這些熱能做飯、取暖、發(fā)電等?；瘜W反應要遵循質(zhì)量守恒定律，那化學反應前后能量的變化是否也遵循能量守恒定律呢？化學反應的發(fā)生需要一定的條件，那么在加熱或高溫條件下才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應嗎？現(xiàn)在帶著這兩個問題來進行這節(jié)課的學習。

環(huán)節(jié)二：實驗

（1）通過鋁與鹽酸的反應，讓學生感受反應前后熱量的變化。

（2）用溫度計分別測量反應前鹽酸和NaOH溶液的溫度，再測量反應后的溫度，并進行比較。

（3）將研細后的Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl晶體放入燒杯中，用溫度計攪拌，動態(tài)的觀看溫度的下降情況。

總結(jié)：活潑金屬與酸的反應、酸堿中和反應、燃燒反應等都是放熱反應。

分析實驗（3），Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反應并沒有加熱，那么此反應吸收的熱量是哪來的？

通過溫度計測量可知燒杯內(nèi)的溫度急劇下降，用手也可以感受到燒杯外壁是冰涼的，是Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl在反應過程中吸收了周圍空氣中的熱量。此反應所伴隨的能量變化依舊遵循能量守恒定律。煤的燃燒是從化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，發(fā)電是從熱能轉(zhuǎn)化為電能。從質(zhì)量守恒到能量守恒，意在使學生學會知識之間的遷移。

組織學生討論反應條件與反應吸熱和放熱的關(guān)系。

吸熱反應不一定需要加熱，而在加熱、高溫條件下才能發(fā)生的反應也可能是放熱反應。那么，化學變化中能量變化的實質(zhì)是什么？怎么判斷反應是吸熱反應還是放熱反應呢？引發(fā)學生的認知沖突，引導學生透過表面現(xiàn)象的迷霧，看到化學反應的實質(zhì)。

環(huán)節(jié)三：引導學生探索

化學反應的實質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的生成，而在發(fā)生化學變化時斷鍵要吸收熱量，成鍵要放出熱量。以H2和Cl2反應為例，已知H-H、Cl-Cl、H-Cl鍵的鍵能分別為436kJ/mol、243kJ/mol、431kJ/mol，引導學生判斷此反應是吸熱反應還是放熱反應。

總結(jié)：判斷吸熱反應、放熱反應的方法：①從實驗現(xiàn)象去判斷;②從微觀（化學鍵）角度判斷;③從宏觀（能量守恒）角度去判斷。

舊鍵的斷裂（吸收熱量）→新鍵的形成（放出熱量）

反應物的總能量（高） ■生成物的總能量（低）放熱反應

反應物的總能量（低）■生成物的總能量（高）吸熱反應

環(huán)節(jié)四：課堂練習

（1）在100kPa時，1mol石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，要吸收1.895kJ的熱能，判斷金剛石、石墨哪個更穩(wěn)定。

（2）解釋一個反應是吸熱還是放熱可以從哪些方面出發(fā)？

（3）反應條件為加熱與反應是放熱反應有何區(qū)別于聯(lián)系？

通過課堂練習，可以使學生對本節(jié)課的掌握有一個粗略的反饋，教師可以通過反饋信息確定下節(jié)課的學習目標。

通過對教學設計的分析，可以看出，專家型教師更加注重知識之間的遷移、知識之間的區(qū)別與聯(lián)系及引發(fā)學生的認知沖突，激發(fā)學生的求知欲，而新手教師缺乏對這些的把握。

三、PCK對高中化學教師教育課程改革的啟示

1.PCK對職前教師培養(yǎng)的啟示

（1）師范生培養(yǎng)注重學科知識與教育專業(yè)知識相結(jié)合

目前我國師范生多數(shù)是采取分離式的教學培養(yǎng)模式，即相關(guān)學院教授學科知識，教師教育學院教授教育專業(yè)知識，這種教育專業(yè)知識是大眾化的，是“放之四海而皆準”的基礎(chǔ)的教育學、心理學等教育專業(yè)知識。但PCK具有學科性特征，它的這一特征就決定了教育專業(yè)知識必須與學科知識高度結(jié)合，加強學科知識和教育專業(yè)知識的交叉研究，加強化學教學論的實踐性研究，才能使師范生在教學實踐中建構(gòu)關(guān)于化學學科的PCK教學圖式。

（2）師范生培養(yǎng)注重理論性與實踐性相結(jié)合endprint

目前我國師范生培養(yǎng)存在“重理論，輕實踐”、理論與實踐聯(lián)系不夠密切等問題。學科知識、教育專業(yè)知識等理論知識的學習依舊是師范生培養(yǎng)的重中之重，畢業(yè)前夕作為對所學理論的檢測及應用，才到中學進行實習，這種短時間一次性的實習，不能使理論與實踐很好的結(jié)合，因為對于職前教師來說，在具體的教學情境中提取自己所需的有用知識，進而轉(zhuǎn)化為自己的教學策略存在一定困難。因此，大學課程應該增加實踐課的比例，讓學生分組進行同課異構(gòu)，互相評價并改進，或者多次觀摩中學優(yōu)秀教師的課，開展不間斷中學跟師制，進行學習與反思。而實習應該采取分散實習模式，使理論及時用實踐進行檢驗，讓實踐中存在的問題進一步轉(zhuǎn)化為對理論學習的熱情。這種理論學習與實踐檢驗相結(jié)合的培養(yǎng)模式，有利于學生各成分知識的整合，進而向PCK的轉(zhuǎn)化。

2.PCK對在職教師成長的啟示

（1）加強中學教師和教育研究者的對話交流

中學一線教師和教育研究工作者，都是為教育服務，旨在提高教育質(zhì)量，為國家培養(yǎng)人才。不同之處在于教師擔當向?qū)W生傳授科學文化知識的重任，注重實踐性;而教育研究者注重對教育理論的研究，為教師的教學提供理論指導。然而在當下的教育中，本應該密切相關(guān)、一脈相承的教師和教育研究者卻“各盡其職”，缺乏必要的對話交流。教育研究者擁有大量系統(tǒng)的教育學、心理學、教學法等理論知識，卻缺少實踐經(jīng)驗，他們的研究多以理論的推理演繹為主，研究出的成果少了實踐的檢驗，在教學中難免會有所排斥;而教師擁有豐富的實踐經(jīng)驗，卻缺乏理論的支持。在教學實踐中遇到的一些問題，不能利用教育理論進行解決，教學實踐變得盲目無措。所以加強教師和教育研究者的對話交流是大勢所趨，教育研究者向教師提供理論指導，使教師今后的教學更加順暢。教育研究者向教師咨詢具體教學中面臨的問題并進行研究，這樣的研究更接地氣，所研究出的成果更能為教學之所用。

（2）加強同行之間的對話交流

羅梯（Lortie）曾把教學稱為“雞蛋箱專業(yè)”，是說教師一旦把教室門關(guān)起來，就與外界隔絕了，這種隔絕導致沒有人來指出教學的不足[6]。如果教師一直處于這種封閉的孤立的狀態(tài)，就很難準確的了解到自身PCK的建構(gòu)情況，雖然反思可以對自己的教學過程進行回顧、總結(jié)，但難免有所忽略和偏失。托馬斯認為，教師專業(yè)發(fā)展思想的一個重要轉(zhuǎn)向就是關(guān)注的重心從“專業(yè)個人主義”轉(zhuǎn)向“學習共同體”。[7]教師在學習共同體中互相交流，取長補短，學習別人優(yōu)秀的教學實踐智慧，來充實自身的PCK，提高自己的教學效能。

PCK概念的提出使得教師教育逐漸由注重學科知識轉(zhuǎn)向?qū)虒W有效性、高效性的重視?？偟膩碚f，PCK就是教師將多種類型的知識整合、在頭腦中重新建構(gòu)，從而內(nèi)化為教師所特有的知識形式，再在具體的教學情境中外顯出來，形成教師獨特的教學風格。PCK不能作為一種知識形式直接傳授，但可以通過一定的加工改造進行間接學習。隨著教育強國戰(zhàn)略的實施，PCK將會在人才培養(yǎng)模式中大放異彩。

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參考文獻

[1] Shulman，L.S.Those who understand knowledge grow thin teaching.Educational Researcher，1986，15（2）.

[2] Cochran，Kathryn F，DeRuiter，James A，King，Richard A.pedagogical content knowing：An integrative model for teacher preparation.Journal of Teacher Education，1993，44（4）.

[3] Park S，Oliver J S.Revising the Conceptualization of Pedagogical Content Knowledge（PCK）：PCK as Conceptual Tool to Understanding Teachers as Professionals.Research in Education.2008.

[4] Shulman，L.S.Knowledge and teaching foundations of new reform . Harvard Educational Review，1987（1）.

[5] [美]斯滕伯格，霍瓦斯.專家型教師教學的原型觀.華東師范大學學報（教育科學版），1997（1）.

[6] Lortie，D.School Teacher： Asociological Study.Chicago：Univer-sity Press，1975.

[7] Thomas，G.，Wineburg，S.，Grossman，P.，Hyhre，O.，Woolworth，S.In the Company of Colleagues：an Interimreport of the Development of a Community Teacher Learners.Teaching and Teacher Education，1998（1）.

[作者：王鑫（1989-），女，新疆塔城人，云南師范大學化學化工學院在讀碩士。]

【責任編輯 任洪鉞】endprint