小学科学专家型教师和新手型教师PCK比较的个案研究

范增

（湖南第一师范学院教育科学学院，湖南长沙410205）

小学科学专家型教师和新手型教师PCK比较的个案研究

范增

（湖南第一师范学院教育科学学院，湖南长沙410205）

通过观察、访谈、收集实物的方式，调查了同课异构活动中一位专家型教师（任老师）和一位新手型教师（小王）在执教小学科学六年级《小苏打和白醋的变化》时所使用的学科教学知识（即PCK）。研究发现，与小王相比，任老师的PCK更加丰富、合理。具体表现为，任老师能更好地把握课程的内容与结构，更了解儿童科学学习的心理，教学策略更加有效，对科学学习的评价更有利于学生的科学素养的发展。

学科教学知识；专家型教师；新手型教师；小学科学；个案研究

学科教学知识（Pedagogical Content Knowledge，即PCK）是指教师为了适应不同能力和兴趣的学生，在将特定学科知识转化为学生易于理解的课堂教学形式时所使用的知识。PCK在教师知识基础中处于核心地位，教师专业发展的核心就是发展教师的PCK。因此，深入比较小学科学专家型教师和新手型教师的PCK，能帮助新手教师习得一定的PCK，优化教学实践，促进专业发展。本研究拟采用个案研究的方式，比较专家型教师和新手型教师的PCK，以期为科学教师的培养和培训提供参考。

一、研究的过程与方法

本研究选取了一位新手型教师和一位专家型教师作为研究对象。新手教师小王（化名）是一所师范院校的大四学生，他在小学实习，执教科学课。专家型教师任老师（化名）是小学科学特级教师、教龄26年。研究对象的选取符合我国学者孟迎芳、连榕（2004）对专家型教师和新手型教师的定义[1]。在一次小学科学同课异构活动中，小王和任老师均执教了六年级《小苏打和白醋的变化》一课，其主题是小苏打和白醋混合后产生二氧化碳、水和醋酸钠。笔者现场观摩了两位教师的教学并做了录像。以下是两位教师的教学实录。

（一）小王的教学

一上课，小王询问学生平时吹气球的方法，然后表演魔术：将锥形瓶中的少量液体倒入气球之后，气球开始逐渐地被“吹”大。小王坦言，这个魔术用了小苏打和白醋。

小王请学生观察小苏打、白醋各自的特点并填好学案，学生开始观察。1分钟后，有学生弄洒了盛白醋的杯子，这时小王强调“要按规矩来，不要弄倒杯子”，并说明可以用看、摸、闻等方法观察。观察完毕后，学生汇报，小王点评，并在PPT上展示结论。

小王说明接下来就要研究小苏打和白醋混合后的现象，要求各小组讨论一下应该怎样混合、混合后该怎样做（第6、第9小组的学生直接抓起小苏打投入白醋中，被小王发现和制止）。学生讨论完毕后，有两位学生做了汇报，但其他学生没有认真倾听。

统一实验计划后，学生自取小苏打投入白醋中，边观察边填写学案，小王巡视。实验结束后，学生开始汇报。除发现“产生大量气泡”之外，有学生发现了“白色沉淀”，有学生说自己是将小苏打分多次加入白醋中的，一些学生将小苏打投入白醋后去闻气味，有的感到“有些头晕”，有的闻到“像洗衣液的气味”，有的闻到“像发了霉”，有的闻到“还是白醋的气味”。小王指出气味不同是因为不同的人加入小苏打的量不同。

小王提问：“大家是否知道气泡中的气体是什么？”学生一致回答是CO2。小王又问：“你怎么知道是CO2？”学生A发言：“课外书上说，能让人头晕的气体就是CO2”，小王加以纠正。学生B说：“实验现象很像打开了雪碧，雪碧冒出的就是CO2”。学生A又说：“柠檬酸是白醋的重要成分，小苏打里有‘氢碳氧几’（其实该生想表达的是，即碳酸氢根），与白醋反应会产生……”。学生A坚持认为小苏打和白醋混合后产生的就是CO2，小王则一再强调不能直接判定这种气体是什么。在这番争论结束后，小王做演示实验：将点燃的木条先放入一个空杯子中，再放入小苏打和白醋反应过的杯子中，木条立刻熄灭。有学生喊：“是CO2！因为CO2能隔断空气”，小王纠正了这种观点。小王又做第二个演示实验：在一个杯子中装有两根高低不同的、已点燃的蜡烛，将小苏打和白醋反应后产生的气体倒入这个杯子。实验尚未成功，下课铃已经响起。

（二）任老师的教学

上课伊始，任老师布置观察任务：“①观察小苏打、白醋并记录下它们的特点。②先将小苏打倒入集气瓶，再将白醋一次性全部倒入，盖上毛玻璃片，观察现象并记录”。各小组开始实验，任老师一边巡视、一边与学生交流。实验结束后，学生先汇报了小苏打和白醋的特点，再汇报两者混合后的现象，任老师通过追问、点拨等方式加以指导。

汇报结束后，任老师说明该反应中的大量气泡其实是产生了气体，并提问这种气体是什么。一个学生说是CO2，因为该反应很像雪碧中冒出CO2。任老师立即板书了“气体二氧化碳”六个字，并提出“我们要用实验来验证一下，今天集气瓶中的气体是否就是CO2，这要从CO2的特点入手”。任老师用投影仪展示“小资料”，介绍CO2的两个特点：不支持燃烧、比空气重。任老师要求学生设计实验验证第一个特点，即用火柴验证集气瓶中的气体不支持燃烧。学生提出各种实验方案，任老师通过点拨、反问等方式加以引导，统一了实验方案。学生得到火柴后分组实验（将点燃的火柴伸入集气瓶中，火柴熄灭），认识到这种气体不支持燃烧。任老师再组织学生验证第二个特点。任老师介绍演示实验的做法（一个杯子中放有燃烧的蜡烛，将小苏打和白醋反应后产生的气体倒向蜡烛），要求学生预测结果并说明理由。学生先预测，再观察演示实验，发现蜡烛被浇灭，认识到这种气体比空气重。任老师提问，“现在可以确定这种气体是CO2了吗？”学生讨论后认为仍不能确定。任老师再次呈现“小资料”，介绍氧气、CO2、氮气、氢气、氩气和氙气的特点，学生发现氩气和氙气也比空气重且不支持燃烧。任老师说科学家通过更多的实验才得知集气瓶中的气体是CO2。

任老师提问，现在集气瓶中反应后的液体还是不是白醋？学生通过闻气味判定不是白醋，任老师将其命名为“新液体”，并板书“小苏打+白醋→气体（二氧化碳）+新液体”，强调该反应生成了新物质，这种变化属于化学变化。

任老师回顾这节课，指出“四年级曾学过小苏打溶解在水里，溶解时小苏打还存在。那么，小苏打进入白醋后还存在么？”。学生提出检验的方法，任老师依照学生的想法去做（向集气瓶中反应过后的液体中再次加入白醋），发现没有气泡产生，说明小苏打不是溶解在白醋里，而是与白醋发生了化学反应。此时，下课铃响起。

在同课异构活动结束后，在现场听课的教研员点评了两位教师的教学，小王也讲述了自己在观摩任老师的课之后的感想，笔者对此都进行了录音。此外，笔者还收集了小王的教案、课件以及上课时学生填写好的学案。在此基础上，笔者对所有的质性数据（录像和录音均已整理成文本）逐句进行了登录、编码和类属分析，从而提炼出每位教师的PCK，并比较了两位教师的PCK之间的异同。

二、研究的结果与分析

根据塔米尔（Tamir，1988）的观点，科学教师的PCK包含课程知识、学习者知识、教学策略知识和学习评价知识四个成分[2]。笔者将从这四个成分出发比较两位教师的PCK。

（一）科学课程知识

科学课程知识主要体现出教师对课程内容、知识结构及课程资源的理解和把握。两位教师在教学中使用的课程知识有所不同。首先，在课程内容的把握上，任老师在实验的基础上讲解了“小苏打和白醋反应产生了新物质，属于化学变化”这一核心概念。小王特别关注学生能否掌握小苏打和白醋反应的现象和结果，却始终没有说明该反应的本质是化学变化。可见，任老师更好地把握了本节课的核心概念；其次，在对小学科学知识结构的把握上，任老师刻意提到四年级的知识“小苏打可溶于水”，并帮助学生将这一旧知识与当前看到的现象（小苏打在白醋中消失）建立联系，说明任老师能看清不同年级的科学知识之间的纵向联系，能从整体上驾驭小学科学知识体系；第三，在对课程资源的掌握上，任老师用“小资料”介绍了各种气体的性质，他掌握了更丰富的课程资源。

（二）科学学习者知识

科学学习者知识是指教师对小学生学习科学课的心理特点的认识。两位教师的学习者知识有所不同。首先，在对学生已有知识的了解上，小王不知道学生们在课前都已经懂得该反应会产生CO2，当学生在课堂上答出这一正确答案时，他希望能保持悬念，与学生反复辩论，强调这种气体不一定是CO2，这严重耽误了后续的教学。任老师了解学生的已有知识，他直接将学生的回答进行板书，鼓励学生设计实验来验证；其次，在对儿童科学学习思维方式的了解上，小王未能预料到学生会将小苏打分多次加入白醋，导致观察结果出现混乱。任老师事先要求学生将白醋一次性全部倒入盛有小苏打的集气瓶中，避免了节外生枝。任老师为避免学生将实验现象误解为“小苏打溶解在白醋里”，还特意用实验证明了这种观点是错误的。可见，任老师更了解儿童的思维方式，尤其是可能产生的误解；第三，在对学生的学习需求的了解上，任老师允许学生连续完成两个观察任务，提供大段时间自主探究，充分满足了学生的求知欲。小王先让学生观察小苏打和白醋的特点，再让学生思考应当怎样混合两者，但学生根本无心思考，只想继续摆弄桌上的小苏打和白醋。

（三）科学教学策略知识

科学教学策略知识是教师对如何设计和实施探究活动以及如何呈现知识的认识。两位教师的教学策略知识有所不同。首先，在教学环节的设计上，小王设置了四个环节，即“创设情境→观察小苏打和白醋的特点并研讨→制定计划→观察混合时的现象并研讨”，耗时约26分钟。其中，创设情境仅仅是引出了小苏打和白醋这两样东西，未能引发更深入的思考。制定计划仅仅是让学生讨论怎样混合小苏打和白醋，但该问题的思考量很小，且两者混合的次序对实验根本没有影响。因此，小王设计的教学环节比较低效。同样的教学内容，任老师设置了两个环节，即“观察小苏打和白醋的特点及两者混合时的现象→研讨”，耗时约17分钟，反而取得了更好的效果；其次，在知识的铺垫上，任老师先讲授了CO2不支持燃烧，再组织学生做实验（伸入集气瓶中的火柴熄灭），学生能理解该实验说明了待检验的气体不支持燃烧。小王在没有给学生做铺垫的情况下直接做了同样的实验，学生不能理解实验现象说明了什么；第三，在演示实验的呈现方式上，任老师在做“浇灭蜡烛”的演示实验之前，先让学生预测结果并说明理由，这种呈现方式更具有探究性。

（四）科学学习评价知识

科学学习评价知识体现出教师对“怎样评价科学学习”的理解。两位教师的评价知识有所不同。首先，在评价的内容上，任老师和小王都非常关注学生对实验现象的理解和掌握。相比较而言，在巡视学生做实验时，任老师非常注重询问学生在看到现象后心中有什么疑问产生。小王则更关注学生是否听懂了实验任务、是否认真做实验等表面现象。在学生汇报实验现象时，任老师喜欢推敲学生的措辞，如学生所说的“小苏打没有‘味道’”被教师调整为“小苏打没有‘气味’”，而小王对这些语言中的细节并不在意；其次，在评价的方法上，当学生的回答出现明显错误时，任老师采用一系列方法，如反问、点拨、询问其他学生的意见等，促使学生更深入地思考。小王则更倾向于对学生的回答直接给出正误判断，而不是进行深入挖掘。任老师在下课后还收集了学生填好的学案，用以评价学习效果，而小王没有认真对待学案。可见，与小王相比，任老师的评价方法更加多样、有效。

三、研究的结论

通过上述分析，可以推断出在本次同课异构活动中任老师与小王的PCK的差异：（1）在科学课程知识方面，任老师能更准确地把握核心概念，能看清其他年级的知识与本节课的知识有何联系，并掌握了更丰富的课程资源。（2）在科学学习者知识方面，任老师更了解小学生的已有知识、思维方式、可能产生的误解以及小学生的学习需求。（3）在科学教学策略知识方面，小王设计的教学环节比较低效、繁琐，任老师的教学环节更加高效、简约。任老师能为学生理解知识做好铺垫，并且其演示实验更具有探究性。（4）在科学学习评价知识方面，任老师更关注学生在“做科学”过程中的思维和语言，他的评价方法更加多样、有效。

总之，与小王相比，任老师的PCK更加丰富、合理，他能更好地把握课程的内容与结构，更了解儿童科学学习的心理，教学策略更加有效，对科学学习的评价更有利于学生科学素养的发展。最后需要指出的是，本研究是个案研究，探索的范围很小，不具有统计意义，希望能为小学科学专家型教师和新手型教师PCK比较的进一步研究起到抛砖引玉的作用。

[1]孟迎芳,连榕.专家—熟手—新手型教师教学策略的比较研究[J].心理发展与教育,2004(4):70-73.

[2]Tamir,P..Subject matter and related pedagogical knowledge in teacher education[J].Teaching and Teacher Education,1988(4):99-110.

A Comparative Case Study of PCK Application by Expert and Novice Primary Science Teachers

FAN Zeng
(School of Educational Science,Hunan First Normal University,Changsha,Hunan 410205)

Through observation,interview and objects collecting,the author investigates an expert teacher’s PCK (Mr.Ren’s PCK)and a novice teacher’s PCK(Mr.Wang’s PCK)used in primary science lesson“The Change of Baking Soda and White Vinegar”in the sixth grade.The study found that,compared with Mr.Wang,Mr.Ren’s PCK are richer and more reasonable.For specific performance,Mr.Ren can better grasp the content and structure of the course,and know more about children’s psychology of learning science.Mr.Ren’s teaching strategies are more effective,and his evaluation of science learning can promote the development of students’scientific literacy better.

Pedagogical Content Knowledge（PCK）;expert teacher;novice teacher;primary science;case study

G623.6

A

1674-831X（2016）05-0010-03

[责任编辑：胡伟]

2015-12-27

2015年度湖南省教育科学规划课题“小学科学教师学科教学知识的案例研究”（XJK015CJC001）

范增（1982-），男，山东济南人，湖南第一师范学院讲师，教育学博士，主要从事科学教育研究。