论化学教师的PCK结构及其建构，本文主要内容关键词为：化学论文,结构论文,教师论文,PCK论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
专家的一个明显特征在于拥有大量专业领域的知识以及知识的高度组织化与结构化。[1]PCK是学科教学知识（pedagogical content knowledge）的简称，是美国舒尔曼教授于20世纪80年代主持一项关于教师教学专长研究课题的基础上提出的概念。舒尔曼认为，教师必须具备在真实教学情境中使用的、有别于纯粹的学科知识和一般教学知识的学科教学知识。具体来说，PCK是“将特定的学科内容与教育学知识融合为这样一种理解：如何将特定的主题或问题进行组织与重新表征，以适应学习者的能力与不同的兴趣需要”。[2]根据舒尔曼的观点，PCK是教师教学专长的一个重要特征，是最能区分学科教师与学科专家的知识领域，教师专业发展的核心问题就是发展他们的PCK。自舒尔曼提出PCK以后，国内外学者对PCK的内涵、特征、结构、形成过程等进行了相关的研究，为教师PCK的发展提供了相关的理论基础。
一、化学教师的PCK结构
（一）PCK结构的相关研究
舒尔曼关于PCK概念的核心要素有两个。一是关于学科内容知识的呈示，二是对学生前概念、概念以及具体学习困难的理解。舒尔曼特别强调教师的理解、推理、转化和反省，认为教师必须掌握把自己的知识转化为学生能够理解的表征形式的方法。
格鲁斯曼以舒尔曼的研究为基础，把PCK分成四种成分：（1）教师关于一门学科教学目的的统领性观念——关于学科性质的知识、关于学生学习哪些重要内容的知识或概念。这种统领性的观念在教学决策中有“观念地图”的作用，它是确定教学目标、学习内容、教学策略和评价学生学习的基础。（2）关于学生理解的知识，主要指对某一课题学生是怎么理解的，有哪些典型的误解。（3）关于课程和教材的知识，主要指可以获得的用于特定课题教学的教材、教学媒体和材料的知识及如何评价这些材料的知识，可分为横向和纵向课程知识。横向课程知识指特定年级的特定学科的特定课题是如何组织的，中心概念、相关概念是什么，这些概念是如何关联的，不同的课题是如何联系的，以及特定年级特定学科的不同教材是如何组织的，这些组织方法是针对什么样的学生，各有什么优缺点。纵向课程知识是指不同年级的特定学科的教材各有什么内容，如何组织的，由此可推知学生过去学了什么，将来要学什么。（4）特定课题的教学策略和表征的知识，包括教授特定课题有效的隐喻、实验、活动、解释、模型。[3]
科克伦等人从动态的角度对PCK进行了修正，提出了学科教学认知（pedagogical content knowing，简称PCKg）。具体说来，学科教学认知包括四个方面的知识：学科内容知识、教学法知识、关于学生的知识和关于学习情境的知识。[4]PCKg相对于PCK增加了两种成分：关于学生的知识，有关学习情境的知识。在构成PCKg的四种知识中，科克伦等人尤其强调后两方面知识即关于学生的知识和学习情境的知识的重要性，更加强调PCK形成过程的动态性和建构性，它意味着PCK不会随着学科知识和一般教学法知识的获得而自然生成，相反它带有明显的个体性、情境性和建构性的特征。
（二）化学教师的PCK结构
根据化学学科特点，借鉴PCK结构的已有相关成果，笔者认为化学教师的PCK结构主要包括四个基本成分。
1.基于化学科学理解的化学学科知识
基于化学科学理解的化学学科知识是PCK结构的首要核心成分。PCK是由学科知识转化而来，教师学科知识的理解水平制约着PCK的水平。化学学科教学的核心目标就是使学生认识化学科学、理解化学科学。[5]化学教师从整体上理解、把握化学科学，是学生认识、理解化学科学的前提条件。没有对学科知识广泛而深入的理解，教师难以对学生的问题和想法做出反应，难以为学生创造一个积极探索和交流的学习环境。[6]教师的学科知识影响教师的教学内容及如何教学，进而影响学生的学习。
基于化学科学理解的化学学科知识分三类：
（1）化学内容知识，主要包括化学的基本事实、基本概念、化学规律、化学理论、化学用语和化学计算。化学的基本事实是化学科学认识活动的基础。化学基本概念是在事实基础上建立的、超越事实的科学认识，对于深入理解化学事实具有重要作用。化学规律是化学事实之间关系的描述，有显性规律和隐性规律。显性规律指的是在名称中含有“规律”二字的内容，如质量守恒定律、元素周期律、阿伏伽德罗定律等。隐性规律指的是在名称中没有“规律”二字，但是其内容反映的是事实之间的一种关系，如影响化学反应速率的因素、物质转化关系、金属单质性质的相似性、酸类物质的相似性、碱类物质性质的相似性等。化学理论是解释化学事实和化学规律的知识，主要的化学理论有分子论、原子论、原子结构理论、化学键理论、有效碰撞理论和碳共价键理论等。化学用语是化学学科特有的表征形式，主要包括元素符号、表示物质组成的化学式（分子式）以及表示物质转化的化学方程式。化学计算是从定量的角度来理解和研究化学，其类型主要包含根据化学式的计算和根据化学方程式的计算。
（2）化学认识论知识，主要包括对化学学科特征和化学科学认识的方法论的理解。“学科特征”是有别于其他学科而独自具有的特点。化学学科的特征是由其自身的研究对象和基本问题决定的。化学科学认识活动对于其基本问题“物质及其转化”的认识有两大基本任务：探寻“物质及其转化”的基本规律，建构“物质及其转化”的科学理论。从问题性质来说，既要探讨“物质及其转化”有什么规律，又要探讨“物质及其转化”为什么会呈现这样的规律。从方法论上来说，为了对复杂的物质及其转化世界形成有序的认识，化学科学采取了独特的认识视角——元素视角。物质可以按照元素组成进行分类，组成相似的物质，其化学性质就具有相似性，这种相似性就是物质及其转化的规律所在。从元素的角度认识物质及其转化，就可以转化为“元素及其化合物”的研究。已发现的百十余种元素之间在性质上具有相似性和递变性，即元素性质随原子序数的递增呈周期性变化——元素周期律。为了解释“物质及其转化”的事实和规律性，化学科学在认同分子、原子等微观粒子存在的基础上建构了相关的化学科学理论。从认识论的角度来看，化学科学理论的形成有其自身的特点：化学科学理论是在解释物质及其转化相关事实或规律的驱动下形成和发展的；化学科学理论是以一定的物质及其转化事实或规律为基础的；在所观察到的物质及其转化的事实和所形成的物质及其转化的微观认识之间是有区别的；化学科学理论是在事实基础上借助想象建构的；化学科学理论的合理性是通过其产生方式的基础性以及解释功能的满意性两个方面得到认同的。
（3）化学科学的核心观念主要有元素观、能量观和科学本质观。化学科学的核心观念是在化学科学认识活动中形成并指导化学科学认识活动的基本观念，是围绕化学科学认识的基本问题和两大基本任务抽象和概括而提炼的，它的认识水平高于化学内容知识水平。限于篇幅，元素观、能量观和科学本质观的内涵参见相关文献。[7]
2.关于学生理解化学的知识
PCK的核心内涵在于将学科知识转化为学生可学的形式。[8]PCK的核心因素是“立足学生立场，实现转化”。为了将化学知识转化为学生可理解的形式，化学教师必须从两个方面理解学生在学习特定化学课题时的相关内容。
（1）学生对于特定的化学课题已经知道了什么。有意义学习的一个基本原则就是新的学习尽可能发生在原有学习基础之上。教师只有理解了学生对特定化学课题已经知道了什么，才能设计出特定课题学习的逻辑起点，将特定的课题内容与原有的化学知识形成有意义的联系。例如，在学习“影响化学反应速率的因素”内容时，教师如果知道学生已学的“分子论”和“化学键”是这一课题的相关内容，就有可能在该课题的解释性活动中指导学生从化学反应的本质和分子运动的角度理解“有效碰撞理论”。
（2）学生对于特定化学课题内容的学习是容易的，还是困难的，是如何理解的，有哪些理解方式，有哪些典型的误解。教师对于容易的就少讲或者不讲，对于难以理解或容易误解的要设计针对性的策略。如“原子”概念的建立对于学生是一个难点，学生往往死记“原子是化学变化中的最小微粒”，不能给予更多的说明，认为教科书中的“原子重新组合模型”就是真实的微观过程，可以用仪器观察到。教师如果理解学生学习“原子”概念时的这一难点，就会将理解的重点放在解释和说明“原子重新组合模型”。
3.关于化学课程的知识
PCK的实质是一种“转化”的智能，是将学科知识“转化”成学生有效获得的一种学科教学智能，即教师根据课程理念、目标进行系统思考，把学科知识有效地“转化”成教学任务，又由教学任务有效地“转化”为学生实际的获得。[9]教师关于课程的知识在这个“转化”过程中发挥着重要的作用。
化学教师关于化学课程的知识具有年段性、时段性、区域性和发展性。年段性指的是初中化学教师主要关注初中化学课程知识。时段性指的是课程标准和教科书在一个时段是相对稳定的，一旦进行课程改革或课程标准调整或教科书变化，教师关于化学课程的知识就必须做出调整。区域性指的是在不同地区的学校所选用的教科书版本是不同的，教师的课程知识存在着区域性差异。发展性指的是教师的课程知识是随着教师的教学经验不断发展的，这种发展是永恒的。
我国现阶段高中化学教师的课程知识分为三个层次：第一层次，关于化学课程总体目标和宏观课程结构（2个必修模块，6个选修模块）的知识。第二层次，关于各化学课程模块的目标和教科书基本结构的知识。第三层次，关于特定化学课题的课程标准要求和教科书组织的知识。初中化学教师的课程知识分为两个层次：第一层次，关于化学课程目标和教科书基本结构的知识。第二层次，关于特定化学课题的课程标准要求和教科书组织的知识。在化学教师的课程知识结构中，前一层次的课程知识对后一层次的课程知识起着指导定位作用，教师关于特定课题的课程标准要求和教科书组织的课程知识直接影响着教师对学科知识的“转化”。
4.化学特定课题的教学策略及表征的知识
对于特定课题内容的呈示，即特定课题的教学策略及表征的知识是PCK最为关键的要素，也是PCK称之为“有效教学知识”的本质所在。
化学特定课题的教学策略及其表征就是将化学学科知识转化为学生易于理解的表达方式。这个转化过程是教师对其化学学科知识、学生对于特定课题的理解以及化学课程知识的融合。化学的特定课题按照化学内容知识可以分为物质与元素化合物、基本概念、化学规律、化学理论、化学用语和化学计算等基本类型。化学内容知识的类型不同，学生的学习困难也有所不同，相应的教学策略及表征也是不同的。例如初中阶段具体物质的学习，主要任务是对基本的事实形成记忆，并能够用化学式和化学方程式表达物质的组成及其转化，其知识特点属于宏观事实性知识和表达化学意义的符号类知识，学生对于这部分内容的学习存在的主要问题是没有记忆事实的心向，不能准确书写物质的化学式和相关的化学方程式，不能将化学符号与宏观事实和微观意义联系起来。根据初中阶段具体物质的学习要求和学生学习特点，该类内容的教学策略及表征应该是通过实验让学生观察具体物质及其转化的事实，学生在观察事实的基础上描述事实，强化书写物质的化学式和相关的化学方程式，在师生、生生间的描述性交流活动中强化化学式和化学方程式所表达的意义。再如，化学基本概念类内容的学习，主要任务是要形成超越事实的相关理解，并在概念理解的基础上进一步深化对化学的理解。化学概念大多是在事实基础上形成的推论，不是事实的连续性逻辑推理，事实和推论概念之间是有根本区别的。学生在化学概念学习中存在的主要问题就是理解难度，尤其是对于微观认识方面的内容感到抽象，有时候存在许多误解。该类内容的教学策略及表征应该是在观察实验事实的基础上，以学生的想象为基本活动，教师辅以关键性过渡话语和相关的模型说明。如关于“原子”概念的教学，教师根据原子概念的知识特点以及学生在原子概念学习中存在的困难和误解，将教学过程分为三个阶段：第一阶段，原子存在的认同。以氧化汞分解的事实为基础，进行如下的基本推论：氧化汞是由氧化汞分子构成的，由氧化汞的分解我们可以推论出氧化汞分子可以分解，进一步推论出分子是由比其更小的微粒构成的，把这种微粒叫做原子。教师需要强调的关键性话语：分子是我们直接用肉眼看不见的微粒，同样，原子也是我们直接用肉眼看不见的，我们是以物质能够发生分解反应，在认同分子存在的基础上推论出原子的存在。第二阶段，原子概念的建立。在认同原子存在的基础上，进一步探讨化学变化过程中新分子是如何形成的。教师在让学生充分想象的基础上，强调话语“分子、原子是我们直接用肉眼看不见的，化学变化的微观过程也是直接用肉眼看不见的，即使现代仪器也无法观察到这个过程，我们只能通过想象来解释这个过程”，“科学家在认同原子存在的基础上，提出了原子重新组合模型，这个模型很好地解释了新分子是如何形成的，这个模型是人们想象提出的”。然后，在认同原子重新组合模型的基础上给原子下定义，建立原子概念。第三阶段，关于原子概念理解的交流。在这个阶段，学生通过交流进一步强化理解，教师根据学生的交流情况发现存在的问题，采取进一步的策略及表征帮助学生较好地理解原子概念。总之，教师要根据不同化学内容知识的特点和学生的学习特点，采取相应的教学策略及表征，将化学学科知识转化为学生易于理解的表达方式。
二、PCK建构的基本理论
PCK是在实践中建构和发展的。首先，实践是PCK发展的基础。PCK概念的提出就是指向教学实践的，它是一种实践性知识，是在教师专业教学活动中有效发挥作用的实践性知识。教师PCK的建构是一个长期的发展过程，它需要真实的教育情境的支持。教师只有在不断的教学与持续使用个人的学科专业知识于教学活动中，学科专业知识和教学知识才能融合起来形成PCK。[10]学科知识与教学理论知识的融合最根本的途径就是实践，只有通过教学实践才能将学科知识由学术形态转化为属于教师个体的具有可教性的学科知识形态，进一步发展为教师的个人理论和实践智慧。因此，PCK的发展必须是根植于实践，关于实践并指向实践。其次，PCK的发展是一个动态的建构过程。根据建构主义观点，知识不是通过传授或移植得到的，而是认知个体在一定的学习情境和社会文化背景下，利用必要的学习资源和工具，通过积极的意义建构的方式获得的。换言之，知识是认知个体与外在情景交互作用而建构出的产物。[4]因此，PCK并没有一个最佳方式可直接传授给教师，PCK是教师在与真实的教学情境的相互作用中由教师自主建构的。[11]PCK是多种知识的整合，它与学科知识和一般教学知识有密切关系，但又不是它们的简单的相加和积累。教师的PCK不是随着专业学科知识和一般教学知识的获得而自然获得的，其形成是一个动态的、生成的、建构的过程，带有明显的个体性、情境性与建构性，需要教师个人在特定的情境中不断进行探究，将诸方面的知识综合、创新。[12]
构成PCK的基本要素存在着层级关系。有学者提出PCK的4个层级结构模型[13]，位于第一层的是学科知识，位于第二层的是关于学生的知识，位于第三层的是有关情境、环境、评价、课程、教学、社会文化、课堂管理知识等，最顶层的是PCK。从PCK的层级结构模型可以看出，学科知识是PCK的第一重要基础和首要来源。PCK是包含在学科知识中的一种属于教学的知识，它属于学科知识的一种形式，是一种最适合于可教性的学科知识。[2]因此，教师首先要对学科知识有一个全面的理解，然后才能在教学中实现学科知识的转化。关于学生的知识是PCK的第二重要基础和来源。仅仅知道学科知识并不能直接促成教师在教学中将学科知识转化为学生可以理解的知识，教师需要根据特定内容的知识性质，结合学生思维特点进行知识的转化。由该层级模型我们可以进一步认识到，教师PCK的动态发展是一个非线性的、螺旋发展的过程。一方面，学科知识的理解水平制约教师对学生学习困难和错误的识别，制约学科知识向PCK的转化；另一方面，PCK的发展促进教师对于学科知识和学生学习的深化理解，从而促进教师PCK的进一步发展。
三、化学教师PCK建构的基本策略
（一）形成促进PCK发展的教学思维方式
根据PCK建构的基本理论，教师PCK是在教学实践中建构和发展的。教学是一种复杂的认知活动。[14]教师的思维方式影响着教师的教学实践，也影响着教师PCK的发展。教师的思维活动贯穿于教学实践活动的全过程。教师对特定课题的教学实践包括教学设计、教学实施和教学反思三个基本环节。在不同的实践环节，教师思考问题的重点是不同的。在教学设计环节，教师思考的主要问题是：该课题对于学生的化学理解有什么意义？怎样判断学生是否已经理解了这个课题，理解到什么程度？学生对于该课题已有的学习经验和相关理解是什么？该课题对于学生的学习是容易的还是有难度的，可能的难点在哪里？设计什么样的教学任务能够形成有意义的学习活动以促进学生“最近发展区”的发展？如何进行基于化学科学理解的教学表征？教科书中对于教学任务的设计和教学表征有哪些可利用的资源？在教学实施环节，教师重点关注：学生是否能够理解化学知识？学生在化学理解方面存在什么问题或误解？采取什么样的教学策略及表征才能解决课堂中出现的新问题？在教学反思环节，教师主要反思：学生对于化学的理解是否达到了教学目标的要求？教学策略及表征的有效性如何？教学实践中学生在理解化学方面存在什么问题或误解？如何改进教学策略及表征？等等。教师经常思考这些问题，就可以形成自己的教学思维方式，有效地促进PCK的发展。
（二）提升对化学科学的理解水平
如前所述，学科知识是PCK的第一重要基础和首要来源，化学教师应该不断提升对化学科学的理解水平。首先，要从整体上把握化学科学。对化学科学的基本问题、化学科学的独特视角、化学科学认识的基本任务及其方法论以及化学科学的核心观念形成基本的理解。只有对这些问题形成基本的理解，才能在认识论层面上搞清楚化学的基本事实、基本概念、化学规律、化学理论、化学用语和化学计算之间的基本关系，从整体上理解化学科学，进而理解科学的本质。其次，要深化对具体化学概念和化学理论内容的理解。已有研究表明，WWHW的认识论思考模型可以帮助教师深化理解知识内容。[15]WWHW指的是，所认识的知识是什么（what）？所认识的知识价值是什么（what）？所认识的知识是如何产生的（how）？为什么所认识的知识是合理的（why）？如对于“原子”的WWHW认识论思考问题是：（1）原子概念及原子论认识是什么？（2）原子概念及原子论认识有什么用？（3）原子概念及原子论认识的产生方式？（4）为什么原子概念及原子论认识是合理的？第三，建构有意义的化学知识结构。“物质及其转化”是化学学科的基本问题，对于具体化学内容的意义可以起到“回归性”作用，将似乎“无关”的内容很好地联系起来。基于化学核心观念的概念图技术可以帮助教师建构有意义的化学知识结构。
（三）关注学生对于化学的理解
关于学生的知识是PCK的第二重要基础和来源。教师只有关注学生的学习，才有可能获得关于学生的知识。首先，教师要有学生意识。关注学生的学习是教师角色的根本所在。教师在教学设计、教学实施和教学反思的各个阶段要始终以学生的学习为根本任务。其次，要明确对于特定的化学课题需要学生理解的程度以及所达理解的标志。第三，熟悉学生对于特定的化学课题已经知道了什么，这些已知内容与特定课题在化学理解上是一种什么关系。第四，了解学生对于特定化学课题内容的学习的难易程度、理解障碍和理解方式。
（四）发展化学课程知识
教师关于化学课程的知识影响着PCK的发展。就载体形式来说，化学课程主要包括化学课程标准和教科书。化学课程标准对化学课程的性质、基本理念以及设计思路有非常清晰的说明，规定了化学课程的总体目标和具体内容标准，对于化学课程的实施提出了指导性意见，对于具体内容的教学提出了相关的活动建议。化学课程标准是教师开展教学活动的依据，教师在日常的教学活动中要认真研究课程标准，发挥好课程标准的指导功能。教师可以从三个层面研究化学课程标准：第一层面，了解化学课程总体目标和化学课程的宏观结构；第二层面，了解各化学课程模块的目标以及各模块内容之间的关系；第三层面，明确特定课题的目标，在整个课程中所处的位置以及教学活动建议。教科书是教师开展教学活动所利用的主要教学资源，教师要认真研究、加工教科书，很好地利用教科书。教师可以从两个层面研究、加工教科书：第一层面，了解教科书的基本结构，把握各课题之间在教科书载体层面的组织关系；第二层面，对特定课题的教科书组织进行教学分析，如教科书是如何组织该课题内容的？教科书中关于特定课题可利用的教学主题是什么？教科书中关于特定课题可利用的教学表征是什么？等等。
（五）提高整合转化能力
对特定课题的教学策略及表征的知识是PCK最重要的要素。教学策略的选择及教学表征是教师整合学科知识、有关学生知识、课程知识等，将学科知识转化为学生易于理解的方式的过程。这一过程的关键词是“整合”与“转化”。教师要在教学实践中提高其整合转化能力。首先，整合是以分析为前提的。教师要明确特定课题的教学目标以及该课题对于学生理解化学的意义，分析特定课题的内容特点及其知识产生方式，分析学生对于特定课题已有的知识、理解难度以及理解方式，分析特定课题的教科书组织形式并进行教学加工等。分析是整合的基础，只有分析工作做好了，才有可能进行有效的整合。其次，转化要以学生理解为宗旨。教学策略及表征是以知识的整合形态呈现的，这一整合形态知识的形成过程就是将化学学科知识转化为学生易于理解的表达方式的过程。在这个知识转化过程中，教师要紧紧围绕“为了学生的理解”进行加工。
（六）多渠道丰富PCK资源库
研究表明，PCK最重要的来源首先是教师“自身的教学经验和反思”以及他们“和同事的日常交流”；其次是“作为学生时的经验”“有组织的专业活动”“在职培训”“阅读专业书刊”；再次是“职前培训”。[16]因此，教师要在积极实践建构自己PCK的基础上，通过多种渠道丰富自己的PCK资源库。（1）向优秀教师学习。PCK是教师教学专长的一个重要特征，既是区分学科教师与学科专家的知识领域，也是区分专家教师与新手教师的根本所在。优秀教师经过实践积累了丰富的PCK。对优秀教师的案例进行研究，能够从中借鉴特定课题的教学策略及其表征。（2）围绕特定课题开展专题教研。教研组是教师专业发展的重要组织，教研组活动的质量影响着教师的专业发展。提高教研组活动的质量有两个重要条件，一是围绕专题进行教研，二是教师个体的积极参与。研究表明，以教材中特定内容为定向的工作组的方式可强化教师PCK。[17]因此，教研组要围绕特定课题开展专题教研，教师要积极参与教研组活动，通过交流、互动的方式发展PCK。（3）参加教师培训。近几年我们在国培计划教师培训项目和顶岗置换农村教师培训项目中，设计和实施了“以化学科学理解为价值取向的教学设计研讨”，收到了较好的效果。参训教师对化学科学的理解水平得到了提升，对学生学习的关注意识进一步增强，对学科知识的教学转化能力有了一定的提高，获得了一些具体内容的表征方式。（4）研究有关化学教研期刊。化学教研期刊是教师学习的重要资源。教师通过研究期刊中有关化学科学的理解、学生化学学习的调查、化学教科书的设计与分析、教学案例等内容，可以不断提升对化学科学的理解，了解学生在化学理解方面存在的问题及解决策略，从教学案例中借鉴特定课题的教学表征方式等。
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