明晰生物教師的PCK結構，促進 學科知識的有效轉化

李洋

1理論背景

20世紀90年代斯坦福大學教授舒爾曼提出了PCK（Pedagogical Content Knowledge），即“學科教學知識的概念”，定義為“教師個人教學經驗、教師學科內容知識和教育學的特殊整合”。舒爾曼對PCK的定義實際上是將PCK作為多種知識的綜合，包含教師對學習者的知識、學科和課程知識、教法知識和教學情境知識等，它是“用專業(yè)學科知識與教育學知識的綜合去理解特定單元的教學如何組織、呈現以適應學生的不同興趣和能力”。PCK作為教師個人獨一無二的教學經驗，具有很強的個體性，在多元化教育理念發(fā)展的今天，教師已經無法運用一成不變的方式來教導學生，擁有自己獨特的PCK知識是教師必須要面對的任務和挑戰(zhàn)。

自舒爾曼提出PCK概念后，國內外學者對PCK的內涵特征、結構、形成過程等進行了相關的研究，為教師的發(fā)展提供了相關的理論基礎。其中Cochran等人從建構主義的視角分析了PCK結構及其形成，如圖1所示。

從圖1中可以看出，PCK是一個不斷整合的學科知識體系構架，學科教學知識（PCK）處于核心位置，是教師教學必備的核心知識。雖然不同學者對PCK進行了較為系統(tǒng)的研究，但總體來說，PCK的內涵并沒有發(fā)生根本上的變化。在傳統(tǒng)教學過程中，教育者往往較多關注教師掌握的學科知識和一般教育學知識，卻忽視了它們之間的聯結，這使得教師難以將學科知識有效地表征為學生能懂的知識，從而讓學生真正掌握學科知識。PCK正是用來解釋和解決這一問題的教師專業(yè)知識，同時也是教師把握教材、形成教法的重要基礎。

2生物教師的PCK結構

是否擁有大量專業(yè)領域的知識以及知識的高度組織化與結構化是普通教師與資深教師的一個重要區(qū)別。生物的學習是以實驗為手段去探究了解生命活動規(guī)律和本質的一門學科，因此對生物教師來說，明晰PCK結構，利用PCK提高生物課堂的教學成效，是生物教師走上教師專業(yè)發(fā)展的必經之路。

2.1基于對學生知識的關注

PCK的重點在于對學生知識的關注，包括學生學習能力特征、學習規(guī)律和心理規(guī)律的變化等方面。在建構主義理論的基礎上，要重點關注學生接受所學知識的前概念。在這個過程中，教師要特別注意學生學習知識是一個動態(tài)性建構知識體系的過程，要以所學知識為支架幫助學生逐漸搭建學科網絡化知識體系。PCK的核心內涵是立足學生的立場實現知識的轉化，將學科知識轉化為學生可學的形式。這就要求教師了解學生具體學習情況的特點，包括當前學生正在學習的生物知識點的理解和接受程度，學生對已經學習過的生物知識的記憶和運用能力，學生對未來學習生物知識的期望和接受心理。只有掌握好這三點，教師對學生的學習特征才能有所了解，并且及時掌控學生學習的情況，根據學生心理和能力發(fā)展規(guī)律教學。

2.2基于對生物學科知識的理解

對生物學科知識的理解，在PCK知識結構中充當著重要角色，因此教師對學科知識的理解水平制約著PCK的水平。生物學科教學的核心目標就是使學生認識生物學科的概念、原理、方法和規(guī)律，逐漸培養(yǎng)學生的理性思維并構建生命觀念。因此扎實的生物學科知識是實現這一核心目標的根本和基石，從整體上理解、把握生物科學的基本規(guī)律和研究方法是學生認識理解生物科學的前提條件。只有教師具備系統(tǒng)完整的學科知識，其PCK的完整性才不會被破壞。教師如果對學科知識涉獵不深、不廣，也難在實際教學中對學生的問題和想法做出有效的回應，學生的探索空間和師生的交流空間也因此受限，從而影響學生的學習和教師的公信力。

2.3基于對生物課程知識的研究

PCK是將學科知識轉化成學生有效獲得的一種學科教學智能，即教師根據課程理念、目標進行系統(tǒng)思考，把學科知識有效地轉化成教學任務，又由教學任務有效地轉化為學生實際的獲得。在生物教師的課程知識結構中，教師對生物課程總體目標和課程結構、生物課程各個模塊的目標和教科書的結構知識以及特定生物課題的課程標準要求和教科書組織的知識，必須要有清晰的認識。因為前一層次的課程知識對后一層次的課程知識起著指導定位作用，教師關于課程的知識在這個轉化過程中發(fā)揮著重要的作用。

2.4基于對生物教學法的運用

在教學實踐中，教學方法如十八般兵器一樣種類繁多，如何挑選一樣合適的“兵器”，實現知識在教學中的有效傳遞是教師在備課之初就要思考的問題。PCK強調在知識共同體的作用下實現知識的轉化。為了實現這一目標，授課前教師必須對其教學知識體系進行整理和分析，在充分了解學生特征（年齡、學段、個性等）、授課內容、課程標準等前提下，從中選擇適合授課的教學方法。在授課中，教師要時刻注意課堂學生的接受有效性并及時反饋。授課結束后，教師需要對所選擇的教學方法進行思考，反思在教學過程中的教學方法的選擇是否得當，是否有待提升，改進不足之處。

2.5基于對生物學習情境的把控

激發(fā)學生學習興趣的最有效的方式就是為學生提供有利于他們學習的情景，有利的情景不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣，維持學生的學習行為，還能夠對學生的學習起到很大的促進作用。教師對生物學習情境的掌握是良好課堂節(jié)奏和效果的催化劑。教師在選擇合適的教學方法時，應該適時關注課堂的教學環(huán)境。教師可以通過教學的內容、學生已有的知識和經驗、多媒體輔助設備等手段幫助創(chuàng)建學習情境，營造良好的學習氛圍，對課程目標的實現、提高教師的執(zhí)教效率有事半功倍的效果。

3“細胞器——系統(tǒng)內的分工合作”一節(jié)的PCK結構

3.1學生的知識

在進行本節(jié)課學習之前，教師需要了解學生的前概念和能力水平的程度。在學完有關細胞膜知識之后，再進行本節(jié)內容的學習，學生對細胞的顯微結構和亞顯微結構已經具有了初步概念。這對本節(jié)內容的學習可以起到一定的幫助，但學生對于細胞的亞顯微結構還只停留在平面的圖片中，缺乏真實的感受，教師需要通過實驗觀察，加深學生對細胞器的具象認識。由于學生實際操作水平比較低，在制作臨時裝片和使用高倍顯微鏡時都會遇到困難，尤其線粒體比較小，短時間內難以找到，教師要提前多做幾次預實驗，做好示范作用。

3.2生物學科的知識

細胞器一節(jié)內容豐富，多為零散的事實性知識，各個細胞器之間的結構與功能存在分離和割裂現象。這就要求教師對細胞器的知識進行整理和分類，歸納出其中的特點和規(guī)律，從整體觀與系統(tǒng)觀的角度去設計教學環(huán)節(jié)。真核生物細胞器的比較見表1。

3.3課程的知識

本節(jié)課是人教版高中生物教科書《必修1.分子與細胞》第三章第二節(jié)的內容，是第三章的重點內容之一。具體的課程標準目標要達成以下幾點：①舉例說出幾種細胞器的結構和功能；②制作臨時裝片，使用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體；③討論細胞中結構與功能的統(tǒng)一性，部分與整體的統(tǒng)一性。它是后面將要學習的光合作用、呼吸作用、蛋白質的合成、細胞的有絲分裂等內容的基礎。課本呈現的都是事實性知識，內容豐富但零散，不利于學生形成系統(tǒng)性知識。本節(jié)課的重點在于使學生逐漸以系統(tǒng)觀的視角來認識細胞，認識系統(tǒng)內主要細胞器的結構和功能以及細胞器之間的分工合作，共同協(xié)調配合來完成細胞生命活動，為后面學習細胞的能量的供應和利用奠定細胞學基礎。

3.4教學法的知識

本節(jié)內容中細胞器結構多樣，每種結構又對應著特定的功能，并且又涉及讓學生對細胞的微觀結構進行具象認識這一教學目標。因此，選擇何種教學方法對于有效達成教學目標就顯得尤為重要。模型建構教學法注重學生的自主合作，強調學生動手主動構建知識的過程，是對細胞器進行微觀認識學習的良好手段；實驗探究教學法關注學生在動手進行實操的過程中進行知識的生成過程，掌握生物學事實、原理、規(guī)律和方法。在通過顯微鏡觀察葉綠體和線粒體的實驗教學中，學生能逐漸認識到細胞的結構與功能相適應的觀點和細胞是一個統(tǒng)一整體的生命觀。

3.5學習情境的知識

根據本節(jié)課的教學內容和教學設計特點，教師在教學中利用多媒體輔助設備創(chuàng)建有利于學生轉化知識的學習情境，在完成細胞器基本事實知識后，利用多媒體播放哈佛大學制作的視頻“The inner life of the cell”對細胞器結構和功能進行動態(tài)化呈現，并以提問的形式對細胞器的結構和功能做出判斷，反饋教學有效性是否落實，有利于學生完成所學知識的建構和生成。

4對PGK結構下生物教學的總結和思考

通過對“細胞器——系統(tǒng)內的分工合作”一節(jié)與PCK結構的聯結比對，發(fā)現，教師在明晰PCK系統(tǒng)知識結構的前提下去實踐中學生物教學，更有利于提高教學成效，對實現學生知識有效轉化和能力提高可以起到促進作用。基于此，教師在準備教授課題進行教學設計之初，就要進行如下思考：①學生在學習這個內容時知識和經驗方面的優(yōu)勢與局限是什么？②關于這個話題，你打算讓學生學習哪些內容？③為什么說學生學習這些知識很重要？④你還知道關于這個主題的哪些知識？⑤教學設計和策略符合學生認知規(guī)律嗎？⑥什么樣的教學情境更有利于教學主題的發(fā)揮？

如何利用PCK的結構知識指導生物教學活動，實現學生生物科學素質螺旋式上升，最終使學生養(yǎng)成良好的科學行為表現與習慣，是教師在今后的實際教學活動中要逐步摸索的。在PCK理論核心背景指導下，期待新課標下學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)會落實得更加全面、深入和完善。