“高端备课”前后教师PCK的发展变化分析--以“化学平衡”为主题_化学平衡论文

“高端备课”前后教师PCK发展变化分析：基于“化学平衡”主题，本文主要内容关键词为：化学平衡论文,教师论文,主题论文,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。

      一、问题的提出

      教师作为教学活动的主导者，在教学过程中起着非常重要的作用。20世纪80年代，美国斯坦福大学的教授舒尔曼（Shulman）[1]提出了一个新的概念——教学内容知识。他认为教学内容知识是教师知识的基础，在教师的知识结构中占据非常重要的地位，也是教师专业发展的关键所在[2-4]。

      化学平衡是高中化学课程的重要内容之一，由于所涉及的概念具有抽象性和复杂性，化学平衡知识内容也一直是中学生高中化学学习的一大难点，所以对于化学平衡学习及教学策略的相关研究一直受到研究者的关注[4-9]。本研究以北京师范大学化学教育研究所高端备课项目为依托，以教学内容知识为视角，分析和研究不同教师关于化学平衡的PCK在高端备课项目前后的发展情况。

      二、研究设计

      （一）教学知识的组成

      根据本研究目的，笔者采用Grossman[10]的理论框架，并结合化学平衡知识内容的特点，从以下四个角度分析教师化学平衡教学知识。

      1.教学目的知识

      教师的统领性观念集中表现在对教学目的的把握上。好的教学目的，不仅能充分发挥化学平衡的学科价值，还能依据课程结构准确把握各个阶段的深广度，而更高水平的教学目的，则旨在促进学生认识的发展。就化学平衡主题而言，学生为什么要学化学平衡？学了化学平衡，学生对世界、对化学、对自己能有什么新的认识？不同阶段教学目标又是如何？只有弄清楚了这些问题，教师对于化学平衡的教学才是有意义、有层次的。

      2.学科内容知识

      学科内容知识指的是教学对特定学科特定主题的认识。这种认识包括两个方面，学科知识和教材知识。学科知识，即对学科本体的认识。本研究主要关注教师对化学平衡核心概念的理解。对于概念的理解，可以分为两个层次，第一个层次是知道概念本身的含义，第二个层次是明确概念的功能价值。关于化学平衡的教材知识，从特定版本教材来看，是要知道化学平衡主题的结构组织，纵向上知道该主题在不同阶段的内容分布；更高水平的教材知识，则是能关注到不同版本的教材情况，知道不同版本教材对知识的组织编排有何不同；更进一步，则需要知道这些不同编排背后体现了怎样的意图。

      3.学生理解知识

      教学一定是基于学生已有认知、符合学生认识发展的教学。而要达到这样的教学，教师必须具备学生理解知识，即学生学习本节课时的已有认知是怎么样的，其发展点和障碍点是什么。

      4.教学策略知识

      教学策略是指在教学过程的各个环节中使用的指导思想和方法。笔者主要从内容组织和内容呈现两个维度进行分析。内容组织方面，一节课中需要学生掌握的知识点往往不止一个，如何将这些知识点组织起来，不同教师有不同选择，产生的教学效果也不同。一个优秀的教师，能准确把握概念间的逻辑关系和学生的认知特点，将知识点组织得系统缜密，同时体现出学科思想。内容呈现即核心知识点的建立，从呈现方式类型的不同，可以分成3个层次。最低层次的是注入式，即教师将知识点转述给学生，不考虑形成过程，学生达到的效果也自然只是“记忆”水平。较高的层次是解析式，教师能通过辅助材料对概念进行再组织，以易于学生接受的方式传授给学生。而更高层次的呈现方式则是建构式，建构式的概念教学更注重的是概念的形成过程，能够使学生基于已有认知，通过理论分析获得认识发展并形成新概念。

      （二）PCK水平评价框架

      为了更形象直接地反映教师PCK各组分的高低情况，通过对已有文献的分析理解，笔者自编了一套PCK水平评价框架（见表1），对PCK各组分划分出5个层级，按水平从低到高相应赋分1～5分。（若某一维度下存在多个赋分点，则最终取平均值。）

      

      

      （三）研究对象

      本研究选取了教龄、学历各不相同的三位教师（见表2）进行研究。在本次高端备课项目中，三位教师选择了化学平衡主题下三个不同课例进行讲授（见表3）。

      

      

      （四）研究方法

      本研究采用案例分析法，为了尽可能全面地捕获教师的教学内容知识，主要通过课堂观察法、访谈法和文本分析法收集数据。本研究中的课堂观察，包括A、B、C三位教师的试讲课和正式讲课，每人2节，共计6节。试讲课是教师参加完高端备课第一次研讨后的课；正式讲课是试讲课后，经过专家根据试讲时出现的具体情况点评指导后，再次讲授的课。在课堂观察的基础上，笔者还会在授课后对教师进行访谈。力图了解教师教学行为之后更深层的原因和隐性目的。文本分析的内容主要包括教师的教学设计和课件，通过分析教学环节的设置和核心概念的建立过程，捕捉教学策略知识。

      三、高端备课具体内容分析

      高端备课项目是北京师范大学化学教育研究所开发的基于专家支持与同伴合作的校本教研模式，具备以下核心特质[11]：以开展认识发展为本的教学设计与实践为核心理念，以化学核心内容的教学问题诊断及有效教学策略为研究单位，以专家支持的研究性集体备课为方法手段，以学生的认识发展效果为证据，以多元化的教学设计研究和教师专业发展共同体为平台。高端备课项目根据三位教师的实际情况，培训内容有所指向和侧重。本次高端备课对A、B教师的指导培训主要包括以下几个方面内容。

      （一）核心概念的功能价值

      化学反应限度是我们认识化学反应的一个角度。在初中阶段，学生对化学反应的认识只有物质种类的变化和量多量少的关系；到了必修阶段，则要建立起化学反应限度这一认识角度。基于这样的认识，对化学反应结束后物质组成的判断就不再是“谁过量谁剩余、谁少量谁完全消耗”，而是要考虑反应能不能完全进行。

      化学平衡状态是可逆反应达到限度时的一个特殊状态。对于这个状态的认识不能基于对该状态下特征的理解，而应基于该状态是如何形成的，即要对可逆反应发生的微观过程有本质性认识。而要真正对可逆反应的微观过程建立起科学的认识，用正逆反应速率去解释是不合理的，因为限度是热力学范畴，速率是动力学的，用动力学理论解释热力学问题，存在科学性错误。

      首先，平衡常数作为化学平衡状态下各组分浓度关系的一个特殊值，可以定量地表示化学反应限度，而这一特殊值可以对应多种浓度组合，即化学反应限度和化学平衡状态是一对多的关系。其次，借助平衡常数K和浓度商Q的关系，可以帮助学生理解平衡移动的规律，即当K、Q不相等时，Q总会趋向K。另外，还可以人为改变条件，改变Q或者K，使得原本Q等于K的状态变成不等，实现人为调控化学平衡移动。从而将平衡常数当作理解、解释、调控化学平衡的理论分析依据[12]。

      （二）学生的认识发展阶段

      初中阶段，学生对化学反应的认识是能不能进行。到了必修阶段，则需要发展其“限度”的认识角度，但在这里，对学生的要求仅限于定性、静态孤立的认识阶段，即只需要知道“可逆反应是有限度的”，而这一限度如何表征、受哪些因素影响则不要求掌握。到了选修阶段，则要通过平衡常数实现对化学反应限度从定性水平到定量水平的转变，而达到了定量的认识水平后，就可以依据量之间的关系建立起化学平衡状态与温度、压强等外界条件的关系，使得学生的认识从静态发展到动态，从孤立发展到系统。

      （三）证据素材的使用

      素材提供的时间不同、引发的问题不同，所产生的功能也就不同。知识解析取向的教学把素材用于帮助学生理解，通过素材呈现的事实下结论。而认识发展取向的教学，则需要发挥素材的证据作用：先倒回一步回到学生的发展点，探查出学生的迷思概念，再用证据素材与学生对话，破除迷思概念，从而形成正确的概念。这样，证据才是帮助学生实现认识转变的证据，而不是理解正确结论的证据。

      C教师已经具备了很高的PCK水平，特别是对核心概念的理解和对教材的认识，都已经达到了非常高的水平。因此，本次高端备课项目对C教师的指导培训没有太侧重于核心概念功能价值的解析，而是基于学习理解—实践应用—创新迁移的学科能力框架（王磊，2011），探讨“化学平衡到底是希望培养学生什么样的能力？”“化学平衡的学科能力的发展点到底应该是什么，发展的目标是什么？”。围绕这样的目的，专家和一线教师一起预设了基于化学平衡常数的从低到高的具体能力培养要求，包括：能“记住”平衡移动的定性规律（勒夏特列原理）、与温度或吸放热的关系；能“概括”平衡移动与反应限度、平衡状态、平衡常数、转化率之间的关联；能够对于平衡移动过程用Q、K关系进行“说明论证”；能用平衡移动规律“解释”具体反应条件和生产条件的选择；能用平衡移动规律“推测”具体的平衡移动结果；用平衡移动“推断”温度、ΔH；能利用给定条件“设计证明”平衡移动方向；能利用Q、K关系去思考可以改变哪些条件去实现平衡移动，“系统设计”具体实验方案（考虑可操作性、可行性）；能将平衡移动规律“远迁移”用于证明其他体系存在平衡等。

      四、三位教师化学平衡教学知识发展特质分析

      通过对A、B、C教师高端备课项目培训前后PCK发展变化的纵向分析，笔者发现，虽然三位教师的PCK都得到了显著且全面的发展，但各自的生长点有所不同。

      （一）A教师高端备课前后PCK发展分析

      高端备课前，A教师的教学目的完全照搬课程标准、考试大纲，甚至于认为“概念就是结论”。这样的观念将教师置于非常被动的地位，教师的作用就只是对课本内容的搬运和转述。在这样的教学目的下，A教师使用的教学策略也就是为了“让学生记住结论”，而没有关注到概念的形成过程。所以我们看到，在高端备课前A教师的教学设计中，内容呈现方式为“助于概念的理解”水平。例如，对于可逆反应的建立过程，A教师使用的策略是从两个角度预计解释，宏观上用数据展示有的反应结束后反应物总有剩余，微观上用动画模拟可逆反应中分子分裂和原子重组的情况。这样的策略能够帮助学生记住可逆反应的特征，但对学生从本质上认识可逆反应和明白为什么要学习可逆反应无太大意义。

      在高端备课培训中，专家对化学反应限度的内涵、化学反应限度与可逆反应、化学平衡状态的关系进行了深入系统的解析，A教师对概念本体的理解得到极大提升，不仅清楚了化学反应限度与化学平衡状态的区别与联系，还理解了学习化学反应限度对学生认识化学反应的意义。这就使得A教师对教学目的的制定角度从之前的概念理解记忆转向概念的形成与学生的认识发展。

      为了达到发展学生认识的目的，教学策略自然就要侧重于概念的形成过程。而要真正能够落实概念的形成性教学，对学生已有认知和迷思概念的深入理解也是至关重要的。只有对学生已有认知理解准确了，才能以学生为主体，在学生已有认知上“生长”出新的认识。在建立新认识的过程中，教师还要能理解学生常见迷思概念及其产生的背后原因，这样才有可能建立起与学生的对话，才能真正剥离出最真实的概念。

      在正式讲课时，A教师对可逆反应的建立教学往前退回了一步，并不是直接展示可逆反应，而是从可逆反应的形成过程开始，通过探查性问题“1mL 0.01 mol/L的

会跟多少KSCN反应？”“二氧化硫为什么不能全部转化成三氧化硫？”，让学生主动表现出对可逆反应的已有认知和迷思概念，再通过证据素材的呈现，逐一破解障碍，让学生在认识得到发展的同时，形成了正确概念。其高端备课前后教学知识对比情况见图1。

      

      （二）B教师高端备课前后PCK发展分析

      B教师在参加高端备课前，化学平衡教学知识在各个维度上已经呈现出中等水平，基于丰富的教学经验，对学生迷思概念和教材都有较全面的了解。但这里的了解是“是什么”的了解，即知道学生的迷思概念是什么，不同教材的编排区别是什么，却不知道深层原因，不知道“为什么”学生会产生这些迷思概念，不知道“为什么”会有不同的编排。

      B教师表示，经过高端备课，收获最大的是打通了自身对概念功能价值与学生认识发展的联系的认识。经过高端备课专家的指导，特别是对平衡常数功能价值和学生认识发展理论的系统解析，B教师能够将二者结合起来，“让学生体会概念或规律的形成过程。根据已有知识或情境进行预测和假设，寻找证据验证假设，从而建立概念，形成规律。同时引导学生建立解决该类问题的基本思路和方法，丰富学生的认识角度，提升学生的认识水平”。其高端备课前后教学知识对比见图2。

      

      （三）C教师高端备课前后PCK发展分析

      C教师高端备课前已经具备了很高水平的学科内容知识和学生理解知识，本次对C教师进行的高端备课培训内容，不是解决平衡常数的功能价值问题，也不是认识发展或迷思概念的转变。主要意图是希望能够解决到底培养学生什么样的能力，即学科能力的发展。到底这个主题学科能力的发展点应该是什么，发展的目标是什么，然后应该怎样基于这样的整体发展目标进行整体化的设计。基于这样的目的，在高端备课培训中，高端备课专家和包括C教师在内的多位优秀一线教师共同讨论了基于化学平衡常数的学科能力表现预期。

      

      通过对高端备课前后C教师化学平衡教学知识各维度情况的分析（见图3），我们可以看到C教师在教学目的和教学策略上得到了显著提升。教学目的部分，高端备课前，C教师知道要发展形成定量观，甚至知道学习平衡常数的最终目的是要能达到调控反应；经过了高端备课，C教师对教学目的的把握则更为系统和细致，能够准确说出“分析解释—推论预测—调控设计”三个层次。在这样的教学目的的指引下，C教师的教学策略也紧密与学科能力框架契合，在内容呈现方式上，形成了“分析解释—推论预测—简单设计”的任务梯度，系统、主动地体现了概念的功能价值和学生能力发展。

      五、对教师基于教学内容知识的专业发展的启示

      本研究中A、B、C三位教师教龄、学历各不相同，起始PCK水平也呈现出低、中、高三个层次，透过对这三位教师在高端备课项目中PCK发展的研究结果，我们可以获得以下几点有意义的启示。

      （一）对核心概念的深入理解是新教师获得专业发展的第一步

      学科内容知识是PCK的核心，是其他组分知识得以发展和实现的基础，学科内容知识的缺乏会直接抑制其他知识组分的发展。很多研究表明，相比于经验型教师，新教师的学科知识常呈现出概念结构不完整、核心概念理解不深刻、概念之间联系零散等特点。因此对于新教师而言，明确概念本体内涵是至关重要的。只有对概念的含义真正弄清楚了，才有可能针对概念开展有效的教学。

      而根据新课程的要求，教师要从更高的角度认识教学内容，除了理解概念本体的内涵以外，还需要对概念在相应模块专题中的地位和属性进行深入挖掘，特别是要弄清其与相邻概念的区别和联系。新教师要提升学科内容知识，首先要对核心概念研究清楚。以化学反应限度为例，需要弄清的具体问题包括：什么是反应限度？化学反应限度和化学平衡状态有什么区别和联系？

      （二）“教什么”转向“怎么教”，挖掘概念的功能价值，促进学生的认识发展

      在理解了概念的本体含义之后，更高水平的教师应该还要进一步挖掘概念的功能价值，实现从“教什么”转向“怎么教”。而要实现这一转变，就需要教师对知识有更为宏观而深入的把握，不仅能清楚理解该主题下概念之间的组织联系，还要认识到概念背后的深层价值和内隐功能，然后通过概念功能价值的实现，促进学生的认识发展。以化学平衡专题中对平衡常数的功能价值的挖掘为例，大多数传统的教师对于平衡常数的处理都是被动片面的，认为平衡常数只是化学平衡状态下各组分浓度的一个特殊数学关系，学习平衡常数只是用于计算。而若深入挖掘，就会发现，平衡常数内隐的功能是能够统筹整个化学平衡专题。往前联系，平衡常数是化学反应限度的定量表征；往后联系，Q、K关系是平衡移动的本质原因。只有落实了这两个功能，学生的认识才能真正实现从定性到定量的发展，从孤立静止到系统动态的发展。

      （三）系统化设计，有层次地发展学生学科能力

      要实现学生学科能力的发展，教师首先要明确发展学生什么样的能力，然后就是通过什么样的方式发展这样的能力。能力的形成绝不是一步跨越的，而是需要阶梯式一级级提升，这就需要教师对每一级的目标都有明确的认识，并能设计出与每一级相契合的教学活动。关于化学学科能力发展的研究，北京师范大学化学教育研究所提出的基于学习理解—实践应用—创新迁移的“3×3”学科能力要素框架提供了系统的理论支持，指导教师系统设计教学内容的具体能力培养目标，在进行教学活动设计时，能够有目的、有层次地设计出相应能力类型的任务。

      由于笔者研究能力的不足和客观条件的限制，本研究中存在着一些不足，主要有以下三个方面。（1）在本次研究中，A、B、C教师虽都是进行化学平衡的授课，但具体课时所处的教学环境、面对的学生各不相同，而教学内容知识又是与这些因素紧密相关的，所以，三位教师PCK的横向比较的有效性值得商榷。（2）本研究采用的研究方法是案例研究，数据的处理偏向于“分析性”而不是“统计性”，这必定使得在获取和处理数据上带有一定的主观性，而笔者的研究能力尚不成熟，漏判和误判的情况可能存在。（3）由于研究精力和可供研究对象的情况，本研究只对三位教师进行了追踪分析，并假设这三位教师分别代表了不同水平阶段，而这个假设能否成立，这三位教师是否还有影响自己PCK的特殊因素，这些都是笔者未能解决的。

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