基于師生同步發展的PCK建構研究*
——以“Al（OH）3的兩性”的教學片段為例

沈穎 孫天山

基于師生同步發展的PCK建構研究*
——以“Al（OH）3的兩性”的教學片段為例

沈穎 孫天山

（無錫市輔仁高級中學江蘇無錫214123）

PCK是教師的核心知識，也是促進學生發展的知識，關注學生的“學”是“教”的本質追求，也是“教”的核心觀念。學科性質的知識、最有學習價值的知識和學生學習上有困難的知識都是最值得教的知識。教學的實質是充分利用教科書等課程資源，將特定學習內容進行“轉化”加工，將學科知識“轉化”成學生容易理解和接受的方式進行教學表征。以“氫氧化鋁的兩性”教學為例，從“教什么”、“怎么教”兩方面探討如何構建教師的PCK，實現師生的同步發展。

PCK；師生；同步發展；兩性

學科教學知識（PCK）能使教師順應學生的發展要求，滿足學生的學習興趣和能力進行合理組織、調控和表征學科知識。教師，作為PCK的主體，既要使自身的專業水平、業務能力得到提升，又要站在學生發展的視角，將自己所掌握的學科知識有效轉化為學生易于理解和容易接受的知識。這種轉化不是“純粹的內容”教育學化或專業化，而是一種“學科內容心理學化（杜威）”。這種轉化潛在的教育價值在于，使學科知識服務于學生的發展，將先進的教育理念和社會對人的發展需求，逐步落實到每一層次的知識轉化，并滲透于每一節課的教學設計、教學活動之中，在教學實踐中彰顯PCK的“生命”意義。

一、PCK：一種能促進師生發展的知識

課堂教學要站在學生發展為第一要務的高度。堅持以學生課堂學習為切入點，合理運用科學的教學方法和策略，強化對化學基本概念的理解，突出對化學基本技能的培養，注重學科思想方法的滲透，使學科知識和教學知識進行有機的融合，建構教師自己的PCK。

1．PCK——教師不可或缺的知識

1986年，時任美國教育研究會主席的斯坦福大學教授舒爾曼（Lee Shulman）研究指出，教師除了應具備學科知識與一般教學法知識外，在教學過程中還必須建構和發展另一種新的知識（Pedagogical Content Knowledge），即PCK，并將其定義為“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”［1］，并把PCK描述為“教師最有用的知識代表形式”。

舒爾曼認為“學科教學知識”定位于“學科知識”與“一般教學知識”之間的交叉之處。核心內涵是將學科知識轉化為學生可接受的形式，這種轉化其實質是智能的“轉化”，是將學科知識“轉化”為學生有效獲得的一種學科教學智能。舒爾曼同時強調教師學科教學知識（PCK）不會隨著學科知識和一般教學知識的獲得而自然形成，它具有明顯的個體性、情境性和建構性。

舒爾曼提出學科教學知識的概念，用以研究教師的知識結構，目的是改變以往教師知識體系中“缺失的范式”［2］。因此，在1987年，舒爾曼再次強調PCK的重要性及在該領域研究的價值時指出：“教師對學科知識的認識和理解，這種認識和理解與教師提供給學生的教學之間的關系研究，可能是現有教育研究中所缺少的”。并對學科教學知識的概念進行了修正。將教師專業知識概括為：①學科知識；②一般教學知識；③課程知識；④學科教學知識；⑤學習者及其特點的知識；⑥教育情境知識；⑦關于教育的目標、價值以及它們的哲學和歷史背景的知識［3］。其中，PCK是學科內容知識與一般教育知識交融而成的一種知識，雖然與其他6中知識相并列，但具有獨到而突出的地位［4］。PCK是教師的核心知識，是區分教師與學科專家的知識。

2．PCK——促進學生發展的知識

關注學生的“學”是“教”的本質追求，也是“教”的核心觀念。PCK的核心內涵就是將學科知識轉化為學生可“學”的形式，基于學生立場，實現知識的有效轉化。

PCK強調“學”與“教”的雙重作用，既要關注“教”，更要研究“學”，兩者之間相互作用，協同建構。“教”只有通過“學”才能起作用。首先，學生知識與技能的獲得、智力的發展、品德的養成，歸根結底都要通過學生自己再加工進行內化吸收，只有通過對各種信息的遴選、各種活動的參與，親身感受和體驗才能有所悟、有所得。教師的指導和幫助，最終還要通過學生的“學”才能起作用。因此，有效“教”的標準是使知識能否有效轉化為學生的實際獲得。其次，教學必須根據學的方法來確定教的法子，必須堅持“以學生的學習為中心來組織教學”。陶行知先生說過：“教的法子必須依據學的法子”，只有適合學生“學”的“教”才是有效的“教”。今天的教學不是看你教得如何好，而是看學生學得如何的“真”，這種“真”是真學習、真方法、真領悟。第三，PCK是師生互動，“教”、“學”相長的雙贏工程，這種互動是平等、民主的對話過程，在教師的引導下，課堂成為學生開展各種獨立、自主、合作的學習場。PCK不但能夠促進學生“肯學、愿學、樂學”，更能讓學生達到“學會、會學”的境界，使學生提高學力，獲得發展。

二、促進師生發展的PCK建構研究

1．一則“Al（OH）3兩性”的教學案例

“鋁的氧化物與氫氧化物”是《化學1》［5］專題3，第一單元“從鋁土礦到鋁合金”的內容，以下是“Al（OH）3兩性”的教學案例。

［教師］（過渡）通過剛才的探討，我們知道了氧化鋁是一種兩性氧化物，那么氧化鋁的近親氫氧化鋁是怎樣的一種物質呢？將是我們接下來和大家共同探討的話題。

［教師］請同學們根據自己已有的知識和提供給大家的儀器藥品設計兩種制備Al（OH）3的方案。

［學生］可用氯化鋁分別和氨水、NaOH溶液反應來制取。

［教師］很好。請大家觀察一下，今天為同學們準備的試管與以往有何不同？

［學生］有刻度。

［教師］好，今天我們通過定量探究物質的性質。大家按表中步驟完成相關實驗，認真觀察分析，將相關內容填寫在表格中。

實驗編號實驗操作實驗現象實驗結論解釋評價實驗1向1mL 1mol·L-1氯化鋁溶液中加入3mL 1mol·L-1的氨水，邊加邊振蕩實驗2向1mL 1mol·L－1氯化鋁溶液中加入3 mL 1mol·L-1的氫氧化鈉溶液，邊加邊振蕩

向1mL 1mol·L－1氯化鋁溶液中加入3 mL 1mol·L－1的氫氧化鈉溶液，邊加邊振蕩。

［師生］學生實驗操作，教師巡視，個別指導。

［學生］展示實驗結果。

［師生］選擇學生填寫的內容投影，解釋評價。

［教師］請同學們把上述方程式改寫成離子方程式（加深對NH3·H2O是一種弱堿的理解）。

［學生］（板演）

Al3++3NH3·H2O=Al（OH）3↓+3NH4+

Al3++3OH－=Al（OH）3↓

［教師］若在上述沉淀中分別繼續滴加1mL氨水和1mL氫氧化鈉溶液是否有奇跡發生呢？

［師生］學生實驗操作，教師巡視指導。

［學生］（學生情不自禁）哎，加入氫氧化鈉溶液的一支試管中氫氧化鋁沉淀全部溶解了。

［教師］請寫出有關離子方程式，并說明原因。

［學生］（板演并說明）說明氫氧化鋁能溶解于氫氧化鈉這樣的強堿，不能溶于氨水這種弱堿。

Al（OH）3+OH－=AlO2－+2H2O

［教師］那么，氫氧化鋁能溶解于鹽酸等強酸嗎？請大家在加入氨水后氫氧化鋁沉淀沒有溶解的試管中，先滴加1mL 1mol·L－1鹽酸，然后再加入3mL同濃度的鹽酸，觀察并分析現象。

［學生］實驗操作。

［學生］開始加入1mL 1mol·L－1鹽酸時無明顯現象，再增加鹽酸時沉淀開始溶解，當鹽酸加到3mL時沉淀恰好完全溶解。

［教師］好，講得非常準確。請用離子方程式表示上述過程。

［師生］投影學生書寫的離子方程式，并解釋。

NH3·H2O+H+=NH4++H2O Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O

［教師］通過以上探究學習，你對氫氧化鋁有一個怎樣的認識，請用一句簡短的話概括。

［學生］氫氧化鋁是一種既能和酸反應又能和堿反應的兩性氫氧化物。

［教師］（追問）還有需要補充的嗎？

［學生］有（一段沉寂思考后回答），能！與氫氧化鋁反應的應該是強酸或強堿，像氨水這樣的弱堿不行。

［教師］非常好！所以說，氫氧化鋁是一種既能和強酸反應又能和強堿反應的兩性氫氧化物。

［教師］同學們，氫氧化鋁的兩性通過實驗得到了驗證，對發生的化學反應也有所了解。能否用更直觀的圖形說明上述變化呢？

［教師］請同學嘗試完成以“氫氧化鋁物質的量為縱坐標，以鋁鹽中加入氨水、氫氧化鈉物質的量為橫坐標，畫出二維關系圖”。

［師生］（學生繪制）師生研討得出正確的關系圖（圖1、圖2）。

圖1

圖2

［教師］工業上若利用鋁鹽制備Al（OH）3，選用什么作原料更合適？

［學生］氨水（學生齊聲答到）。

［教師］為什么？

［學生］原料用量容易控制。

［學生］氨水便宜。

……

［教師］通過探討，我們知道了如何利用鋁鹽來制備Al（OH）3的方案。還有其他方案嗎？

［學生］沉默。

［教師］請同學們閱讀教材67頁。

［學生］有了（興奮），就用我們剛才制得的偏鋁酸鈉溶液，向其中通入CO2就可以了。

［教師］CO2哪里有？

［學生］張口就有（一副自鳴得意的神情）。

［教師］好，請同學利用周轉箱中的塑料彎管，向偏鋁酸鈉溶液中吹入CO2。

［師生］（學生動手實驗）教師強調：“只吹不吸”（隱喻：直吹不息），否則“后果自負”（微笑著）。

［教師］有什么奇跡發生？

［學生］也出現了白色膠狀渾濁，任我怎么吹渾濁都不消失。

［教師］你能解釋嗎？

［學生］可以。說明偏鋁酸鈉溶液中通入CO2會出現Al（OH）3，而且還不溶于過量的CO2，說明Al（OH）3不溶于弱酸。

［教師］請同學用方程式和圖像表示上述變化。

［師生］兩位學生到黑板前板演，選擇部分學生的進行投影和點評。

NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3

圖3

［教師］同樣道理，工業上若用偏鋁酸鈉來制備Al（OH）3不會用鹽酸。因為……

［學生］因為反應不易控制而且成本高。

［教師］（概括小結）同學們，至此我們已經了解了Al（OH）3的兩面性。當Al（OH）3遇到強堿時，呈現酸的性質相當于一元酸；當Al（OH）3遇到強酸時，相當于三元堿。同時我們還掌握了Al（OH）3制備原理。

［教師］今天我們通過定量實驗來探究物質的性質與制備，對我們今后的學習帶來哪些啟示呢（留白等待）？

［學生］交流討論。

［師生］（片刻后）通過今天的研討不難得出，研究物質的性質與制備，不僅要有“質”的分析，更要有“量”的探究，某種意義上講定量研究更科學、更合理。鋁鹽和氫氧化鈉以1∶3的物質的量反應時生成的是Al（OH）3，若以1∶4的物質的量反應則生成NaAlO2，充分說明“量”的變化將引起“質”的改變。

2．從學科教學知識的要素，看PCK的建構

1990年P·L·格羅斯曼將學科教學知識（PCK）解析為四個部分：“一門學科的統領性觀念—關于學科性質的知識和最有學習價值的知識；學生對某一學習內容理解和誤解的知識；特定學習內容在橫向和縱向上組織和結構的知識；將特定學習內容顯示給學生的策略的知識”。格羅斯曼PCK核心內涵說到底就是教什么，怎么教的問題。

“教什么”解決的是學科性質的知識、最有學習價值的知識和學生學習上有困難的知識。首先，本節課教者從課程的角度進行設計。鋁是地殼中含量最高的金屬元素，鋁及鋁合金是現代生產生活中應用最為廣泛的金屬之一。通過對Al（OH）3的性質及制備的學習，為后續“從鋁土礦中獲取鋁”奠定基礎，并運用實驗探究的方法，特別是定量實驗的探究深化對Al（OH）3兩性的理解，并聯系Al2O3與酸堿的反應，幫助學生學習建構化學學科知識體系，使所學知識納入到自己原有的知識架構中，內化成為原有知識系統的一部分。其次，本節課教學堅持從學習者的視角入手，以學生的需求為第一需要，按“Al（OH）3真的有兩性嗎？如何證明Al（OH）3有兩性，Al（OH）3的兩性有什么潛在價值？”的思維路徑，創設問題情境組織教學。通過對Al（OH）3性質的研究，尋找到制備Al（OH）3的有效方法，提高學生學習化學知識重要性的認識，逐漸體會化學與人類社會的發展關系［6］。第三，充分利用前知識組織教學。一句“氧化鋁的近親氫氧化鋁”過渡語，學生必然會聯想到Al（OH）3是否與Al2O3一樣也具有兩性等問題，這就使學生學習新知識有了“著力點”，形成新的認知基礎。本節課Al（OH）3兩性教學設計遵循教學規律，符合學生的知識建構特點，凸顯學生認知能力的培養。

“怎么教”解決的是如何利用教科書等課程資源，將特定學習內容進行“轉化”加工，將學科知識“轉化”成學生容易理解的方式進行教學表征。本節課教者運用了①類比法。通過Al（OH）3與Al2O3性質的類比，發現兩者有很大的相似性，從而降低兩性化合物概念的學習難度，深化了對概念的理解，同時還減輕了學生記憶的負擔。教學中實時地運用類比，通過類比對象與學習內容之間的某些共性、差異和特殊性的比較，啟迪學生的思維，引導學生弄清知識間的內在聯系，使知識系統化，深化理解所學知識，實現知識的意義建構。②定量法。對Al（OH）3兩性化合物的概念的學習不是簡單的套用，而是通過鋁鹽與酸堿的定量實驗，讓學生真切感受到Al（OH）3制備及與酸堿的定量關系。通過定量研究幫助學生認識客觀事實、現象之間的相關變量的因果關系。體會到定量思想是化學問題的本體特征，是研究物質組成、結構、性質、變化等化學問題的一種更為科學的思想方法。③圖像法。教者讓學生繪制鋁鹽制備氫氧化鋁的圖像，通過圖形的繪制加深了對鋁鹽與堿反應的物質的量的關系，更加直觀的反映了Al（OH）3溶于氫氧化鈉這樣的強堿，而不溶于氨水等弱堿。還從圖像看出，若要制備Al（OH）3，氨水等弱堿是最佳的選擇。這種可視化圖像信息能將所研究的對象的屬性或數據直觀、形象的呈現在學生面前，降低了知識轉化過程中的衰減，使知識信息更加清晰、高效地傳遞。

［1］楊薇，郭玉英．PCK對美國教師的影響及啟示當代教育［J］．當代教師教育，2008，（1）：6－10

［2］Shulman L S．Those who Understand：Knowledge Growth in Teaching［J］．Educational Researcher．1986，15（2）：4－14

［3］［4］Shulman L S．Knowledge and Teaching：Foundations of the New Reform［J］．Harvard Educational Review．1987，57（1）：1－22

［5］普通高中課程標準實驗教科書·化學1［M］．南京：江蘇教育出版社，2014，6

［6］普通高中課程標準實驗教科書·高中化學教學參考書·化學1（必修）［M］．南京：江蘇教育出版社，2014，6

表2 試卷個性化評價表

以生為本的個性化評價，需要教師、家長、同伴、學生個人等多方參與。教師可通過對教學全過程的考查與觀察，確定學生在各學科學習中的學業成就、思維發展情況和情感態度等；家長可對自己子女在學校以外的學習狀況進行評價，比如學習興趣、態度和習慣等；同伴可評價自己的同學在學習活動中的合作精神以及表現出來的各種優、缺點；學生個人可對自己的學習現狀進行總體分析和總結，反思自己的不足和差距，改進學習。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部．全日制義務教育化學課程標準［M］．北京：人民教育出版社，2001

［2］劉志軍．發展性評價的實踐方法的探討［J］．課程教材教法，2004，（1）：15－23

1008-0546（2015）09-0022-04

：G633．8

：B

10.3969/j．issn．1008－0546．2015．09．007

*本文為江蘇省教育科學“十二五”規劃2013年度立項課題，“促進師生發展的學科教學知識（PCK）建構研究”的系列成果之一，課題批準號為：D/2013/02/183。