物理教師學科教學知識（PCK）的研究現狀分析

黃家紅　黃致新

摘 要：教師的學科教學知識（PCK）體現著教師專業化程度，是教師專業發展的核心.只有正確理解教師的PCK內涵，合理構建針對物理等科學課程領域教師的PCK，才能有的放矢地提高教師的PCK.本文采用文獻研究法，分析了PCK的內涵研究以及科學課程PCK模型的研究現狀，并對科學課程領域PCK的研究現狀以及國內外相關研究的差異性進行了分析，以促進我國物理教育領域的PCK研究.

關鍵詞：科學課程; PCK;理論;研究現狀

文章編號：1008-4134（2019）13-0010 中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B

作者簡介：黃家紅（1993-），女，海南瓊海人，碩士，研究方向：物理課程與教學論;

黃致新（1962-），男，湖北漢川人，博士，教授，博士生導師，研究方向：物理教育研究.

教師專業化和專業化發展是當前教育研究的關鍵課題.教師專業化是教育者在教育生涯中，不斷學習新知識，增長新能力，由一個新手教師轉變為專家教師的過程.那么，新手教師和專家教師有何異同？我們如何衡量教師的專業化程度呢？1986年，Shluman在大量觀察的基礎上，針對美國教師培養范式和資格認定中存在的問題提出了PCK（Pedagogical Content Knowledge）——即學科教學知識這一概念.PCK概念一經提出，就引起了教育界的廣泛關注和重點研究.

1 關于PCK的內涵研究

Shluman最初認為PCK是學科重要內容知識的一部分，是“教師將自己學科領域的課題，用最有效的表征、類比、插圖、舉例和解釋加以組織和呈現，讓學生得以理解的知識” [1].而在1987年的文章中他改變了這一觀點[2]，指出PCK和內容知識等其他六種知識都是教師的基礎知識.在論文中，他將PCK重新定義為教師“將內容與教育知識融合到具體的課題、問題中去，將這些內容組織、呈現、調整以適應興趣和能力不同的學習者的知識.”總而言之， PCK就是教師在理解學生的基礎上，用恰當的方式將學科中的特定主題內容表征出來的知識.它是學科專家與教師的區別之所在，是教師所有基礎知識中最特別也最重要的.而教師的PCK由什么構成呢？Shluman明確指出，對內容的表征、對學生知識基礎的理解和有效的教學策略構成了PCK.

Shluman的觀點引起了廣泛爭議，許多學者開始投入PCK的概念與內涵研究工作.有學者試圖通過修改Shluman的定義來重新定義PCK.例如：Cater（1990）提出PCK是教師對學科重要知識的理解和教師將這些知識轉化成課堂事件的知識[3];Cochran等人（1993）定義PCK為“在學校背景下，教師如何將自身的教育學知識和學科重要知識聯系起來，教給特定學生的知識” [4].Cochran強調，教師的PCK受各種教學情境等宏觀因素的影響，是個動態建構的過程.雖然至今仍沒有一個統一的PCK界定，但在這些紛繁復雜的定義背后，“為了教學將學科內容知識進行轉化”卻始終是PCK內涵的核心部分.

另外一種將PCK概念化的普遍方法是確定PCK有哪些組成成分，并把PCK視作這些成分的集合，也就是研究PCK的構成.例如：Marks（1990）拓展了Shluman的PCK概念[5]，認為PCK包括學科重要知識和對教學媒介的知識;Grossman（1990）提出PCK由四個要素構成[6]：（1）學科教學定位，即涉及一門學科在不同年級水平上的教學目的和目標、學科教學的性質、學科內容的學習價值這些方面的知識;（2）學生理解的知識，即教師對學生已有知識基礎、可能存在的誤解和相應解決對策的認識方面的知識;（3）課程知識，即教師對所教課程有關的教材和其他教學資源的理解情況方面的知識;（4）教學策略知識，教師應掌握不同主題應采用的教學策略和表征方式;Gess-Newsome（1999）提出了PCK的“整合模型”和“轉化模型”[7]. “整合模型”認為PCK類似于混合物，是學科知識、教學知識和情境知識各種知識交織而成的知識庫;“轉化模型”認為PCK類似于“化合物”，它同樣源于學科知識、教學知識、情境知識，但它并不是知識的簡單提取，而是教師這三者知識轉換后形成的一種有效教學必備的知識;Veal和Makinster（1999）將PCK的層次和水平分為四類[8]：一般的PCK、特定學科的PCK、特定領域的PCK和特定主題的PCK（Topic-specific PCK，簡稱TSPCK），其中TSPCK是最特別的.雖然Veal和Makinster對PCK的屬性做了很好的分類，但是對各個維度PCK的闡釋和理解不足，如未闡明特定領域的PCK含義以及特定領域PCK和特定學科PCK二者的差別.

PCK的內涵非常復雜，往往需要將其置于各種背景要素之中去理解.這一領域的最新研究是Gess-Newsome（2015）提出的新模型[9]，如圖1所示.該模型著重研究特定主題這一層面的PCK.蓋斯紐森將PCK定義為特定主題的專業知識、技能和執行，并提出特定主題的專業知識（Topic-specific professional knowledge，簡稱TSPK）這一概念，著重區分TSPCK和TSPK.TSPK由學習者已有知識、課程特點、學生的理解難點、表征和類比、概念教學策略構成，它和TSPCK有許多重疊之處，但它更多的是一種標準化知識而非行為實踐.TSPK通過教師信念、先前知識和情境等一系列的放大器與過濾器和課堂實踐結合起來，課堂實踐再通過放大器和過濾器作用于學生成就.在課堂教學行為和其他各種因素的相互作用中，個體建構起自身的PCK知識庫和PCK技能.這里的PCK基本構成（如學生知識、教學策略的知識）與前述學者的研究并無太大差異，不同之處在于此處“教學定位和信念”不是教師PCK的一部分，它獨立于PCK之外，是將知識基礎轉化為PCK和課堂實踐的放大器和過濾器之一.

2 物理等科學課程領域的PCK研究

具體到科學領域，Magnusson（1999）基于Grossman和Tamir的研究，總結出了科學教師的PCK模型[10]，如圖2所示.他認為PCK由五部分組成，即：（1）科學教學定位：這是教師關于特定年級水平上的科學教學目的、目標認識方面的知識;（2）科學課程知識：教師應該知道課程目的和目標，掌握各個主題和年級知識之間的橫向和縱向聯系，以及了解所教主題相關的課程項目;（3）關于學生對科學理解的知識：教師需要知道學生已有的知識基礎，其中包括學生的迷思概念;（4）科學教學策略知識：教師需要掌握特定學科的相應教學策略（如物理概念課和規律課的一般教學策略）和特定主題的教學策略（如引入加速度概念可以用到“類比法”）;（5）科學素養評價知識：解決的是評價什么、如何評價這兩個問題.其中，教師的科學教學定位知識影響著課堂教學的內容、方法和評價形式，即科學教學定位對其他四種PCK構成起著統領和決定性作用.

Magnusson（1999）的科學課程教師PCK構成模型對后來的PCK模型構建有著深遠影響，后來還有許多學者在此基礎上提出不同的觀點，但PCK總體框架沒有發生太大變化.Magnusson的PCK模型基本理念在于PCK是一種由多種知識匯集而成的融合型知識，模型中PCK與PCK各個成分之間的關系是線性的.它存在兩大爭議：第一，教師的科學教學取向是否真的對其他四種PCK成分起統領作用？這并沒有令人信服的依據.而Mansour（2013）在埃及職前教師研究中還發現教師的思想信念和教師實踐的不一致性，傳統型的教師的確偏向教師中心，但建構主義取向的教師并不總以學生為中心;第二，PCK各個組成部分之間有沒有相互聯系呢？為此，Park和Oliver（2008）又提出了科學教師PCK結構的五邊形模型[11]，如圖3所示.該模型延續了Magnusson模型的基本結構，而又強調了這五種基本構成成分之間的相互作用.Friedrichsen（2009）也關注科學教學定位的作用并提出了科學課程教師的PCK模型[12]，該PCK模型的構成框架仍是Magnusson的五要素模型，但此處科學教學定位是滲透在教師的整個PCK構成之中的.科學教學定位深刻影響著課程知識、學習者知識、教學策略知識與評價知識，但這又不是單純的決定性作用.另外，雖然不同的學者都提到了“科學教學定位”的重要性，但他們對“教學定位”的具體定義是不同的.比如Grossman認為它是“特定年級水平上的教學目的和目標的知識”，而Magnusson認為它是“看待科學教學的一般方法”，前者將其視為知識，后者更多將其視作過程.Friedrichsen（2011）認為此前的研究對科學教學定位或是取向的描述太模糊[13]，他用將科學教學定位分不同維度的方法重新定義了科學教學取向，將其分成關于科學教學目的/目標的信念、關于科學教學的信念、關于科學（本質）的信念，這一定義更清晰具體，可操作性更強.

總之，在科學領域，學者普遍贊同科學課程教師的PCK由課程知識、學生的知識、教學策略知識以及評價知識構成，而科學教學的總體定位不管是作為PCK的一部分，還是獨立結構，不可否認都對教師的PCK有著很大的影響.在這些不同的模型界定之中，教師關于科學內容理解的知識、關于學生理解的知識和教學策略的知識始終是科學課程教師PCK的核心.

3 國外科學課程領域PCK理論研究現狀分析

PCK發展至今約三十年，在PCK內涵、模型等研究上有了很大的進展，但仍存在許多亟待解決的問題.因而近幾年，國外對科學課程教師的PCK理論研究仍在繼續.筆者發現，這主要分為兩條線路：一是立足實際與認知心理學理論，利用歸納法，建立更加完善的PCK模型.如Magnusson、Park的PCK 模型的提出;另一方面則是在實證研究中探究PCK結構中各成分之間的相互關系，修正理論的同時著力尋找提高教師PCK的路徑.

例如，Park和Chen（2012）通過研究描繪出了四名生物教師PCK圖譜，總結出PCK各組成成分之間的相互作用情況 [14]：（1）學生理解和教學策略與表征的知識與其他成分聯系最頻繁，處在PCK的中心位置;（2）課程知識、學習評價知識則與其他成分沒有較多的相互作用，但若是存在這種相互作用，評價知識和學生知識、教學策略與表征的知識聯系會更緊密;（3）說教式的科學教學定位會左右教學策略與表征的知識，阻斷其與其他成分的相互作用.此研究完善了Park此前提出的五邊形結構模型的認識.

Mavhunga和Rollnick（2015）研究了16名南非職前化學教師的科學教師信念和特定主題的PCK的關系[15].研究發現：對大多數教師來說，特定主題PCK的發展與學習者為中心的信念有關;但是這種轉變不是對誰都這么明顯，有些教師的PCK發展并未能從“學習者為中心”的信念中轉變過來.

Betu Demirdogen（2016）研究了8個職前物理教師的科學教育總體取向與PCK其他成分之間的相互作用情況并建立了一個橢圓模型[16].如圖4所示，模型外部是Friedrichsen提出的科學教育總體定位的三個成分：關于科學教學目的/目標的信念、關于科學教學的信念、關于科學（本質）的信念;內部是PCK的各個成分：課程知識、學習者的知識、教學策略知識和評價知識.外面的雙箭頭代表定位之間的本質聯系，橢圓內表示PCK各個成分間的相互影響，“反思”在圖中位于內外橢圓各成分之間，表明反思可激起教學定位和PCK各個成分之間的相互作用.但不同的教學定位對PCK的促進作用不一，實證研究的結果表明科學教學定位中的“關于科學教學目的/目標的信念”這一成分很大程度上決定著教師的PCK面貌，這是對科學教學定位的統領性作用本質的一種深化.因而作者指出，提高教師的PCK并不意味著需要在各個PCK構成上平均發力，而是主抓一些對PCK整體影響最大的因素，如樹立一種改革取向的科學教育目的觀.持改革理念的教師會更關注學生，會積極地尋找合適的教學策略與評價方式改善教學，在教師課程中PCK的發展比傳統取向的教師更明顯.

4 國外相關研究對我們的啟示

PCK國內研究最早的是華東師大博士白益民.早期研究側重于梳理國外研究成果，探討PCK的內涵、結構、特征及演變.如袁維新（2005）闡釋了學科教學知識的內涵[17]，并根據國外文獻總結出PCK的特征：建構性、整合性和轉化性，指出PCK發展的兩條基本路徑——教師個體自主構建和學習共同體構建;楊彩霞（2006）提出，教師PCK是“教師關于如何將自己所知道的學科內容以學生易理解的方式加工、轉化給學生的知識” [18];李偉勝 （2009）指出PCK的定位在于“學科知識”與“一般教育知識”之間的交叉之處[19]， 而PCK的核心內涵在于將學科知識轉化為學生可學的形式.科學教育領域，蔡鐵權，陳麗華（2010）在總結PCK核心內涵的基礎上指出組成科學教師的PCK包括科學課程知識、學習者知識、教學法知識、科學素養評價知識等[20]，科學教師的教材知識、教學知識和情境知識會影響PCK的發展;梁永平（2012）總結了Shluman、Grossman和Cochran等學者就PCK結構的觀點[21]，結合化學學科特點提出了化學學科的PCK構成：基于化學理解的化學學科知識;關于學生理解化學的知識;關于化學課程的知識;化學特定課題的教學策略及表征的知識.可見，無論是一般層面上還是科學領域，PCK的理論研究方式主要都是在對國外研究成果述評基礎上提出自己的見解，創新力度欠缺，與實證研究的結合度不夠.

而近幾年，隨著教師專業化日益受重視，PCK也成為一個很重要的教育研究熱點.科學領域——物理、化學、生物等學科的研究，尤其是實證研究得到了很大發展，但在理論研究內容和方法上還稍顯單一.理論模型的研究是開發PCK測量工具、確定評價指標和提升教師PCK的基礎，其重要性不可小覷.國外科學課程教師PCK的理論研究工作對加強國內的PCK理論建設有很大的啟示意義.

4.1 重視理論研究，加強理論研究與實證研究的結合

教育現代化急需建設一批高質量的教師隊伍，提高教師質量，促進教師的專業化.PCK理論可以提供一個評估教師專業知識的有力框架.而若想發揮PCK的理論優勢，必先更深入地去認識教師的學科教學知識.國外PCK理論研究的一大特點就是結合實證研究進行，在實踐中檢驗和深化理論.在真實情境中開展的實證研究中發展起來的理論才更有現實意義，更能迸發出蓬勃的生命力.

4.2 注重研究結論對教師專業發展的引領和指導

PCK理論回答了教師“教什么”“怎么教”“為何教”等問題，它指導著教師的教學活動并深深地影響著學生的學習成就.通過理論研究，探討PCK的本質、內涵、結構、構建方式等內容，可以尋找促進教師PCK發展的最有效路徑.為了促進教師發展，我們要引導教師樹立以學生為中心的教學取向，在教學中全方位地考慮課程、學生、評價之間的關聯;要引導教師提高自身知識修養，多進行教學反思，從而彌合教師的教學信念與學生學習之間的差距，實現學生的有效學習，提高學生的科學素養.

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（收稿日期：2019-04-01）