主题性学科教学知识的不同教学取向及其成因&以化学为例_教学策略论文

主题式学科教学知识的不同教学取向及其成因——以化学学科为例，本文主要内容关键词为：成因论文,为例论文,取向论文,学科论文,学科教学论文，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。

      学科教学知识（pedagogical content knowledge，简称PCK）是由美国斯坦福大学教育学者舒尔曼（L.Shulman）提出的一个概念，它是指教师在教学过程中，为了表征所教内容而采取的一系列教学策略。例如，对比、举例、解释、例证、演示等。此外，学科教学知识还包括学生的学习困难以及在学习过程中产生的各种错误概念。[1]从上述定义可知，学科教学知识是一种与课堂实践密切相关联的教师知识，由于课堂教学是建立在传授某门特定学科的基础之上，它被广泛认为是学科知识与教学知识的“合金”。毫无疑问，学科教学知识需要依托于具体的学科知识内容，在有系统的学科知识层级中，某一个具体学习主题的教学知识是最微观化的学科教学知识，也是与实际课堂教学实施最有关联的学科教学知识，该学科教学知识又称为主题式学科教学知识。

      一、何为主题式学科教学知识

      课堂教学是依照一定逻辑将学科知识以分类的方式加以实施，学科教学知识本身就包含这些学科内容知识，因此，它也分不同层级。Veal是最早尝试按照内容知识的特征将学科教学知识进行分类的学者。[2]他将学科教学知识分成三个层级（图1），第一层级是一般性学科教学知识，其分类是根据学科（discipline）划分，例如中学常见学科有语文、数学、历史、科学，相应便有语文、数学教学的学科教学知识等。一般性学科教学知识主要体现学科内容的知识特征。以科学学科的学科教学知识为例，科学活动中常用到的方法包括：预测、验证、假设、理论模型，因此科学教学的学科教学知识通常包括发现式教学、探究式教学、活动式教学等，这些是与学科内容密切联系的。第二层级是领域式学科教学知识，其分类是根据某一门具体学科内的不同领域（domain）划分。例如，科学学科又可以分成物理、化学、生物、地理领域等。领域式学科教学知识体现了本领域内学科知识的特征，例如化学与生物同为科学学科，都可以采取实验活动教学，但是具体到化学实验教学与生物实验教学，则在内容、仪器实验和注意事项方面均有很大的不同。第三层级是主题式学科教学知识，其分类是根据某领域知识内的一个具体学习主题或者单元（topic）进行划分。例如，化学领域内的知识，在中学阶段常常分成不同的学习主题，包括氧化还原反应、化学平衡、化学反应速率、物质的量等①。这种主题性的知识通常会以跨领域的形式出现（例如氧化还原反应在中学化学学科和生物学科中均有出现），但同样，主题式学科教学知识是以最具体、最细微的方式体现领域内该主题的知识特征。

      

      二、国外研究主题式学科教学知识的两个核心关键

      由于主题式学科教学知识在最微观的层面上体现了学科知识以及如何教的问题，因此在相关研究中，主要抓住了两个核心关键——学生学习过程中的困难以及相应的教学策略（见下页表1）。荷兰学者在主题式学科教学知识研究当中提供了颇多具体案例。以化学学科为例，Van Driel研究了中学教师在化学平衡教学中的主题式学科教学知识。[3]研究从两个核心内容进行分析：一是学生学习化学平衡的困难和错误概念；二是教师针对学习困难所使用的教学策略。研究发现，学生在将观察到的实验现象与微观世界——分子的运动与变化联系上存在理解困难。最典型的问题是理解“动态平衡”。不能理解“动态平衡”的学生认为，所有相同的分子应该具有相同的“性质”，不是只有一部分分子发生化学反应，另外一部分分子不参与化学反应。而对“动态平衡”具有较好理解力的学生则运用了统计的观点——“所有分子最终都会发生改变，只是发生改变的时间各异”。针对上述困难，参与研究的教师使用了比喻的方法来帮助理解“动态平衡”。例如把教室前后门进出的人流比喻为正逆反应同时发生的过程。但研究同时也指出，类似的比喻策略并不能使学生对化学平衡的内部过程完全“信服”。

      另外一位荷兰学者Drechsler讨论了教师教授酸碱理论的主题式学科教学知识。[4]研究指出了学生学习酸碱的四种错误类型：不能正确书写酸碱反应方程式、存在前概念的影响、对三种理论模型（Boyle模型、Arrthenius模型、Bronsted模型）②的理解存在混淆、混用不同的模型内容对酸碱进行解释。前概念影响比较典型的是当学习最为抽象的Bronsted模型时，学生常常使用Boyle模型和Arrthenius模型去理解，如认为只有有氢氧根离子（OH-）的物质才是碱，无法接受水也可以是一种碱。在教学策略方面，教师对学习情况的分析与相应策略分为五种：相信学生能够理解模型的作用、需要特别强调模型的作用、将模型分成三类（古代模型、Arrthenius模型和Bronsted模型）、将模型分成两类（旧模型和Bronsted模型）、尽量不使用模型，以避免造成概念之间的混淆。

      总体而言，国外主题式学科教学知识研究为教师以及教育研究者了解学生学习困难以及错误类型方面提供了较多的实例参考，但是在如何解决学习困难所需要的教学策略方面则存在一定的缺失。教学策略是主题式学科教学知识重要的知识成分与属性之一，缺乏对教学策略的讨论，则很难真正知晓主题教学如何在实际课堂中实施。同样的学习主题往往存在几种或者多种迥异的教学策略，这是因为主题式学科教学知识具有不同的教学取向。本文将以两位高中化学教师为案例，讨论它的不同教学取向以及形成过程。

      三、主题式学科教学知识的不同教学取向——以化学反应速率为例

      教学取向是指教师根据自己的教学理念、目标和经验对课堂教学的整体设计，[5]又被认为是对教学的整体性想法和行为。[6]Magnusson将科学课堂的教学取向分成九种：过程式、学术训练式、传授式、概念转变式、活动式、发现式、基于项目式、探究式，以及引导性探究式教学取向。[7]对于相同的某一个学科内容主题，可以采取不同的教学取向，从而达到不同的教学目标。

      如何分析主题式学科教学知识，并且比较不同的教学取向，这与学科教学知识的知识成分有关。如前所述，主题式学科教学知识研究通常从学生概念掌握和教学策略入手。但是，这两方面无法全面了解教师的整体教学行为，尤其是无法探知其教学设计背后的想法。Magnusson建议在学科教学知识知识成分中纳入目标、内容、评价等不同教学因素来评定学科教学知识。可以说，主题式学科教学知识是教学目标、教学内容、教学策略、学习情况以及教学评价的整合。不同教学目标、内容、策略等构成了不同风格的教学取向。下页表1以两位教师教习高中一年级必修课本“化学反应速率”的一节课堂为案例③，呈现两种不同取向的主题式学科教学知识。

      四、主题式学科教学知识的各异性及其影响因素

      从上述案例中可以看出，两位教师采取了截然不同的教学取向处理化学反应速率。A老师从理论入手，通过碰撞理论模型来解释化学反应速率的变化以及影响因素，B老师则是从实验活动入手，让学生以实验的方式验证不同因素对化学反应速率的影响。Park指出学科教学知识在教师的个人实践中体现出各异性（idiosyncratic）的特征，这种各异性正是不同教学取向的体现。[8]要理解这种各异性，可以从两个方面考虑：一是教师对教学的信念；二是教师的科学本质观。这两者都是来自信念层面的影响，信念决定了教师倾向选择何种取向的教学方式，信念也将影响教师将知识结构当中的哪些知识内容加以整合，从而应用于课堂教学之中。以下将具体从教学观念和科学本质观这两方面来讨论它们对于形成主题式学科教学知识不同教学取向的影响。

      

      （一）教学信念

      教学信念是指教师对什么是教学、何为有效教学、什么是学习、何为有效学习这些基本问题的认识。[9]例如，教学是以单纯教授式的方式进行，还是以促进学生参与的方式进行？究竟是能力培养更重要？还是掌握书本知识更加优先？教师在长期实践中形成的教学信念对其教学取向具有决定性作用。B老师自身教学信念的转变提供了一个很好的理解范例。在B老师的教学信念中，“教”就是精益求精地把书本知识准确无误地传递给学生，知识是以“应该如何”，而不是以“为什么”的方式加以认识。以化学反应速率为例，按照B老师的教学习惯，她会按照书本上的顺序，逐一教习化学反应速率的定义、测定方法，以及反应速率实验。由于学校正在经历教学改革，B老师决定进行新的教学尝试，即让学生自己尝试设计实验，然后以小组合作的方式来完成实验验证。她的教学信念由于外在需求与实践的碰撞慢慢进行转变，最为突出的特质是由教师告诉学生怎么做变成在教师的指导下，学生自己去探究和完成任务。她说：

      确实以前我也没有试过让他们做这种实验方案的设计，基本上就是所谓的验证，我都告诉你（学生）先做什么，再做什么，每一步注意什么，我都告诉得很清楚，所以我希望这一次是一个大胆的尝试……

      课堂教学策略也受到教学信念改变的影响。在以往的教学中，B老师很少采取课堂讨论的方式。但在这次教学尝试中，她实施了小组讨论以及引导式提问，以下对话可以明显看到B老师在教学信念改变之下采取新的课堂教学方式所带来的收获：

      ……所以我现在想，你要是课时足够，你就真的让他尽情地说吧，确实能够发现学生很多的闪光点，至少老师会更欣赏学生。很多时候是这样，你不要在乎他这道题是做对了还是做错了，但是他在这个课堂中的参与程度还是非常可爱的，我是这种感觉。

      评价同样受到教学信念的影响。尽管B老师在教学目标、策略等方面均有很大转变，但是她依然坚持以学习结果作为唯一衡量学习效果的依据。因此，在化学反应速率课堂中，B老师主要通过学生能否成功完成反应速率实验以及得出正确的结论来判断学生的学习程度。在B老师的观念中存在泾渭分明的正确与错误的分界线，她认为犯错不可能帮助学生学习。

      他探究了半天，根本没有探究出来，怎么去揭示问题呢？怎么能说比照方抓药的更有实效呢？……我觉得他不一定能学得更多，他都做错了能学会更多的什么呢？

      与B老师不同的是，A老师不认为教学活动是教师单项式的个人宣讲行为，她希望学生可以多参与思考，多提问题，从而使得课堂变得更为主动。她设计了一堂化学反应速率理论解释的理论探究课。学习的主要任务在于发现问题、与同伴讨论问题，同时把自己对问题的理解和疑问呈现出来。在A老师的教学观念中，她更加注重学生的主动性，学习的过程不只是聆听，不只是记忆，而是与其他同学一起共同追求知识和寻求理解。

      ……学生任何想到的，他任何感兴趣的，任何看不明白的，都可以与同学交流，那这个时候，他思维的发散性是很强的，不同的人，不同学习程度的人，想到的问题不一样，如果学生之间真有交流和碰撞的话，这是非常有意义的。

      教学信念也影响A老师如何看待学生学习的效果，与B老师追求正确答案不同的是，A老师认为学生是否能够提出真正有意义的问题，是否能够就问题展开交流和讨论，对于学生学习而言至关重要，这反映A老师注重学习的过程性。

      更重要的是，学生能不能投入进去，然后不同程度的学生都能说两句，而且有交流，有争论，有碰撞，我更在乎的是这个，因为实际上，结论很简单，哪怕他这节课没有得出……我能用5分钟给他讲清楚，只要他开始讨论，通过这种活动，总能够获得一些东西。

      （二）科学本质观

      科学本质观是教师对于什么是科学的总体认识，包括科学的研究方法、科学知识的特征、科学发展的历史、科学工作的特点以及科学研究当中的伦理问题。[10]通过化学反应速率可以教给学生哪些有关科学知识的特点，对此，不同教师看法不同。A老师认为科学演化过程中的理论知识更为有意义，这一看法影响了她制定教学目标，选择教学内容以及设计教学策略。在教学目标上，A老师通过建立理论模型，希望培养学生理论探究的能力，而在教学内容的选择上，A老师则将原课本序言部分的碰撞理论作为课堂教学的主干和线索，通过碰撞理论的学习，让学生对化学反应速率发生改变的原因进行解释。对于A老师而言，理论意味着科学研究当中最“本质”和最“核心”的部分，理论建立的过程也是一项重要的学习内容。

      因为我觉得学生在必修基础上，他已经知道反应是有快有慢的，他通过实验经验、生活经验，他都知道浓度、温度等会影响反应速率，我会在第一节课就把这个问题抛出来，能解释吗？……他没有理论支撑，为什么浓度变了，速率会变快，这个时候我就会引着他思考，当我们需要去解释生活当中的现象时，我们会有理论模型……

      A老师则相信理论本身的建立过程可以设计为探究式学习活动，这个过程包括学生从了解反应速率发生的根本原因以及所需条件开始，对速率改变的机理进行推理和反思，这可以帮助学生认识模型在科学问题解决中的作用。通过推理和反思，还可以发展学生发现问题和逻辑推理的思维技能。对理论模型作用的认识影响了A老师教学策略的制定。她将课堂设计为“对碰撞理论的探究性学习”，即学生自己通过阅读碰撞理论的材料，寻找在阅读过程中有关对碰撞理论的疑问，经过小组讨论之后，将疑问在课堂中呈现，随即教师组织全班同学一起思考如何认识这些疑问。

      自学完了就讨论，你就提出问题，你觉得看完这个理论之后，是不是有一些不懂的，如果你有疑问，我们可以讨论；如果你提不出问题，那我给你几个问题，围绕这些问题，其实是进一步解释碰撞理论。

      B老师则认为化学反应速率主要是教给学生实验验证的技能，通过实验活动，让学生对科学过程有一个亲身的经历和体会，这个过程被B老师认为是一种探究活动。但是有别于真正探究的地方在于，B老师认为这并非在探究一个未知的事物，而是通过亲身经历去验证某些“已知”的事物是否属实。

      ……确实结论都是知道的，其实说穿了，并不是让他去探索一个未知，而是让他去验证一个已知，以前你是根深蒂固的，是同意的，那你做的是不是和人家完全吻合，你要做的不吻合，你的问题出在哪，这真需要让他去反思这个问题……

      可以看出，B老师更加注重学生能否根据正确的实验操作来对所学知识的正确性进行判断。因此，在教学目标上，B老师设定为培养学生实验技能以及实验过程中的合作意识，教学内容则选择了书本当中的实验，让学生自己进行实验设计，完成化学反应速率影响因素的验证。在教学策略上，围绕如何设计实验以及控制变量，B老师设计了引导式提问、小组讨论以及发言环节，让学生对实验过程有总括性的了解。

      五、结论与建议

      本文讨论了学科教学知识最为微观层面的主题式PCK以及它的教学取向。不同教师在教授同一个内容主题时，可能产生不同的教学取向，这是由教师所持有的教学信念以及对科学本质的信念这两方面所决定的。教学信念影响教师制定怎样的教学目标、选择哪些教学内容、设计何种教学策略以及如何评价学习效果。科学本质信念影响教师如何将学习主题的知识特征呈现出来，这同样会影响教学目标、教学内容以及教学策略的设计与使用。如果教师能够在培训阶段对教学以及科学本质有一个较为全面的认识，那么便能在个人信念层面得到较为稳定的支持，这种支持帮助教师将学科教学知识的各个知识成分整合（下页图2），这样所形成的学科教学知识内部的各种知识成分之间相互关联，相互影响，取向鲜明，便能形成具有教师个人特色的实践行为。然而，根据笔者对教学实践的了解，事实上许多教师的教学观念常常受到课程以及书本的“硬性要求”的影响，致使他们很少反思自己真正的教学观念是怎样的，哪种信念更加符合学生的发展特点。这意味着应该多为教师创造机会参与教学信念方面的讨论。例如，何为有效教学？教师在教学过程中的角色是什么？这些原初的问题往往是随着教育环境的改变而日新月异的，只有形成固定的反思习惯，才能更好地解决实践所面临的问题。

      

      另一方面，教师的科学本质观更加不容忽视。相当多教师对科学的理解处于表面层次，或者只是把书本上的知识当作科学的全部去理解，而没有真正从科学的发展历史、科学研究中的方法以及科学思想的角度去理解科学，这会直接影响科学教学的质量。如果教师不具备良好的科学素养，很难形成真正科学领域内的主题式学科教学知识，这也意味着今后对科学教师的职前和在职培训，应该更加注重对科学本质、科学发展史以及科学中的哲学思想等议题的讨论。

      ①由于主题学科知识国内外之间存在一定差异，此处作者主要依据国内高中化学课本的知识单位进行划分，与Veal在原文中所划分的主题内容并不相同，具体可参考：http://wolfweb.unr.edu/homepage/crowther/ejse/vealmak.html.

      ②三种模型依据酸碱理论发展阶段对何为酸碱进行了理论解释。Boyle模型又称古代模型，是从宏观性质角度解释酸和碱，这些性质包括味道、触感、令指示剂颜色变化等。Arrthenius模型从宏观以及粒子两种角度解释酸和碱，包括酸能够在水溶液里电离出

，碱则在水溶液电离出

等。Bronsted模型是完全从粒子角度解释酸碱，其中酸碱并不仅仅局限于水溶液，凡是能够给出质子的分子或者离子是酸，能够接受质子的分子或者离子是碱。具体见：Drechsler M.& Van Driel J.Experienced Teachers' Pedagogical Content Knowledge of Teaching Acidbase Chemistry[J].Research in Science Education,2008,38（5）,611-631.

      ③此处所选教材为人民教育出版社《普通高中课程标准实验教科书·化学（选修4）》化学反应原理。

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