新手化学教师学科知识遗忘率的调查研究与反思

张 霄,丁 邦 平

(首都师范大学 教育学院，北京 100037)



新手化学教师学科知识遗忘率的调查研究与反思

张 霄,丁 邦 平

(首都师范大学 教育学院，北京 100037)

本研究通过问卷与访谈法调查来自25所学校的33名新手化学教师学科知识遗忘率。调查结果表明，教师学科知识整体遗忘率很高；本科学历的教师学科知识遗忘率显著高于硕士学历的教师；随着教龄的增长，教师的知识遗忘率呈上升趋势；男女教师无显著差异。通过分析教师希望学习的化学学科知识反思我国职前教师培养。

新手化学教师；学科知识；遗忘率；调查研究

自然科学的学科知识(Content Knowledge)即关于学科领域内的科学事实、概念、原理、规则以及它们之间的相互联系与组织关系，[1]学科知识与教师的自身发展以及学生的学习效果密切相关。有研究表明，学科知识丰富的教师能够有效地运用各种教学材料，并合理地组织课堂活动，能够以更加多元的视角看待教学素材，进而促进学生批判性思维的形成与发展。[2]除此以外，教师的学科知识水平与期望动机对学生的(数学)成绩具有直接的影响，作用程度取决于学生能力的平均水平。[3]然而，“由于对概念知识的有限理解，师范生在传达给学生错误的理解；在教学过程中过分强调规则的运用，让学生记忆规则而不能给予学生概念的深层理解与表征。”[4]教师学科知识的欠缺，很大程度上源于职前教师培养过程中存在的不足。研究表明，影响个体知识遗忘的主要因素主要包括学习内容与方式。例如遗忘或许与“连续控制任务”(continuous control tasks)关系不大，但与“程序性任务”(procedural tasks)关系密切，骑自行车即是典型的连续控制，而操作电脑即程序性任务。[5]除此以外，个体的知识遗忘率与个体对知识的理解程度有关，即个体对知识的理解程度越深，越有利于知识的保留。[6]因此，对职前教师培养过程中的内容与形式进行反思是完善职前教师培养的必由之路。

以往的绝大多数研究仅关注学生的知识遗忘率(或保有率)，例如TIMISS对部分离开学校的学生进行调查研究，结果表明，学生在离开学校以前就已经开始遗忘科学知识。[7]而极少有研究对教师的学科知识遗忘率(或保有率)进行实证研究。本研究旨在通过调查新手化学教师的学科知识遗忘率解决以下问题：

(1) 新手化学教师查阅大学教材的频率及原因;

(2)新手化学教师学科知识的遗忘率的总体情况;

(3)学历、性别、教龄等因素对新手化学教师学科知识遗忘率的具体影响。如果新手化学教师学科知识遗忘率很高，则进一步调查其最希望学习的大学化学知识及原因。

基于调查结果反思职前教师培养，以期为完善职前教师学科知识教学以及提升教师的学科知识水平带来教益。

一、调查对象与方法

1.调查对象

鉴于研究样本分散程度较大，本研究采取“滚雪球抽样”(Snowball Sampling)调查法，即通过样本间的信息传递，逐渐扩大调查范围。[8]最终选择来自25所学校的33名入职三年以内的新手化学教师作为研究对象。其中男教师9人，女教师24人；本科学历20人，硕士学历13人；教龄0至1年的教师13人，1至2年的教师10人，2至3年的教师10人。

选择新手化学教师作为研究对象主要包括以下两方面原因。一方面，新手化学教师本科或研究生阶段的培养模式比较类似，能够在一定程度上排除学习方式与内容对个体知识遗忘率产生的影响，通过调查结果反思职前教师培养过程更具针对性，可信度更高。另一方面，绝大多数教师在入职的前三年内，主要精力用于备课与班级管理。对于新手教师而言，备课即备教材，即将主要精力用于熟悉教材中的既定内容。而对于熟手或专家型教师而言，两者对于教学内容相对熟悉，宽松的时间与精力使其有可能回顾、复习大学专业课内容。因此选择新手化学教师作为研究对象，能够排除复习、回顾对个体知识遗忘率产生的影响。为验证上述假设，在进行正式调查以前，对选取的研究对象进行预调查。调查结果表明，在33名教师中，22名教师表示“很少”查阅大学教材，6名教师“从不”查阅，3名教师表示“有时”查阅，仅2名教师表示“经常”查阅。因此，本研究选取的研究样本比较理想，教师学科知识处于自然地遗忘状态。新手化学教师查阅大学教材的频率较低的具体原因如图1所示。

2.调查方法

本研究采用问卷调查法与访谈法对新手化学教师的学科知识遗忘率进行调查研究。问卷共分为三个部分，第一部分为教师的基本信息，其中包括性别、学历、教龄三项内容。第二部分为学科知识测试题，分别选取有机化学、无机化学、物理化学、分析化学、结构化学中的五个重要概念或公式作为测试题目，具体内容如表1所示。通过查阅多部大学化学教材以及教材间的分析比较，选取相关学科中的重要概念或公式作为测试题目，并请相关学科的教师对题目进行评估与修改，确保选择内容的合理性。受访者可以通过直接回答、举例说明、类比分析等形式予以作答，答案合理并且能够说明理由即可，每道小题计1分，每门学科共计5分，通过比较总得分判断教师的学科知识遗忘率。问卷的第三部为主观开放题“您最想学到哪些大学化学知识？请先做明确说明，再简要说明原因。”通过对教师的回答进行分析，归纳材料中的关键词与主要内容并统计其出现的次数，以思维导图的方式呈现分析结果，旨在了解新手化学教师期望学习的学科知识。基于调查结果对部分教师进行访谈，旨在深入了解新手化学教师对学科知识的需求，以及对职前教师培养的建议。

图1 新手化学教师很少查阅大学教材的原因

有机化学无机化学物理化学分析化学结构化学亲核反应SN2机理H2O2分子的空间结构热力学三大定律偏差d计算公式泡利(Pauli)原理反马氏规则B2H6的分子结构有效数字修约规则径向分布函数的意义苯环上的取代规则Hg2+离子的检验计算一元弱酸H+浓度时,忽略Kw的条件及简化公式价电子对互斥理论不同级数醇的检验Cr(OH)3的电离能斯特方程分子的偶极矩贝克曼重排水溶液中,Cu2+与Cu+的稳定性反应级数氧化还原滴定中,指示剂变色的电势范围共轭效应对分子的影响

二、调查结果

1.新手化学教师学科知识遗忘率的总体情况

调查结果表明，新手化学教师学科知识遗忘率非常高。其中教师对于分析化学的知识遗忘率最高，得分仅为0.76，结构化学和无机化学次之，得分分别为1.52和1.61，最后是有机化学和物理化学，得分分别为1.88和1.82。具体情况如图2所示。

图2 新手化学教师学科知识遗忘率总体情况

结合预调查的结果可知，大学化学知识与中学化学教学关联性很低是导致知识高遗忘率的主要原因。在上述五门学科中，分析化学与中学化学教学的关联度最低。虽然高中学生需要学习溶液酸碱性的计算、酸碱滴定等分析化学的内容，但由于高中阶段涉及的相关内容难度较低，教师无需对分析化学知识进行回顾与深究，而初中阶段的教学几乎不涉及分析化学的内容。有机化学与无机化学在中学化学教学中使用最为频繁，教师在备课的过程中可能对其进行深入思考，有意或无意间回顾大学化学的相关内容。结构化学和物理化学能够辅助教师对化学反应原理进行深入理解，特别是未来课程改革有可能增设结构化学的相关内容，因此引起了部分教师的重视。除此以外，学科知识的遗忘率与学科特征关系密切。就上述五门学科而言，有机化学和物理化学学科的内在逻辑性要强于其他三门学科。尽管有机物种类繁多，但通过对有机物官能团的分析与比较，能够将有机物之间的复杂反应归纳与分类，使有机化合物、有机反应、反应机理等内容形成系统化、逻辑化的观念网络，有利于知识的理解与记忆。[9]物理化学以公式作为主要内容，公式与公式之间存在着严密的逻辑关系，学习者能够通过推理、演绎等方式完成公式的学习。对于某些遗忘的公式，学习者也能够基于基础公式完成公式的推导，在一定程度上减少了学习者因机械记忆带来的认知负担。“在学科知识的背后，是教师广博的一般文化知识，‘信手拈来、旁征博引’是大多数优秀教师共有的教育品质。”[10]因此对于新手化学教师学科知识高遗忘率这一现象应当引起足够的重视。

2.不同学历、教龄、性别的教师学科知识遗忘率的具体情况

(1) 本科学历的新手型化学教师学科知识遗忘率显著高于硕士学历的教师

调查结果表明，硕士学历新手化学教师的学科知识总得分均值为9.46，而本科学历新手型化学教师的学科知识总得分均值仅为7.35。具体如表2所示。

表2 不同学历新手化学教师知识遗忘率的具体情况

注：Sig.<0.005表明有显著性差异

由此可以得出，教师的知识遗忘率与学习时间及学习方式密切相关。相较于本科学历的教师，硕士学历(无论是学术型硕士还是专业型硕士)的教师会多接受两至三年的“职前教师培训”。化学专业的学术型硕士在读研期间，需要完成大量的科学实验以及对相关研究领域的理论进行深入学习。在学习过程中，个体的理论水平不断提升，自身的学科知识体系逐步完善，良好的理论框架有利于个体对化学学科知识的理解与记忆。化学教育专业的学术型硕士或专业型硕士在读研期间，需要对中学化学教学中的知识内容进行深入分析，深入挖掘知识背后的科学原理，探讨此类问题通常需要通过查阅大学化学教材的方式对知识内容进行复习与回顾。相较于化学专业的硕士生，化学教育专业的硕士生需要回顾的大学化学知识更加广泛。例如对于某些复杂反应而言，通常需要以多元的维度对其进行分析与理解，这一过程可能涉及物理化学、结构化学、有机化学等众多学科的综合性思考。因此职前教师培养，特别是研究生培养，应当格外注重化学专业与化学教育专业研究生之间的交流互动，增设相应的课程，各自发挥其自身知识体系的优势，取长补短，相互借鉴，促进双方形成系统的、开放的学科知识体系。

(2) 随着教龄的增长，教师的知识遗忘率显著提升

调查结果表明，教龄为0至1年的教师学科知识总得分均值为9，教龄为1至2年的教师学科知识总得分均值为8.15，教龄为2至3年的教师学科知识总得分均值为6.15。具体如表3所示。

表3 不同教龄新手型化学教师知识遗忘率的具体情况

注：Sig.<0.005表明有显著性差异

总体而言，新手化学教师的学科知识遗忘率随教龄的增加呈上升趋势。“师徒制”的新教师培养模式，可能是教师学科知识的遗忘率随教龄增加的重要原因。访谈中，有教师表示“对于我们新入职的教师而言，主要任务是跟随师父听课、备课，师父在备课过程中极少回顾大学化学知识，因此我也很少回顾大学的知识内容”。还有教师表示“遇到有疑问的知识点我会请教师父，师父会对知识点做出一定的解释，因此我极少查阅大学教材”。可见，熟手教师对于新手教师的指导通常囿于教材与学生，而对于知识本身缺乏深入思考，“荒唐的教学计划和经验主义教学法加在一起，让大多数学生远离了学习”。[11]对于新手教师而言，在刚刚入职的前两年时间内，可能有意愿并且有能力对知识原理进行探讨。然而，“师徒制”的新教师培养模式，将新手教师的备课风格限制在熟手教师的风格之中，使其很难有所突破。随着教师教龄的增长，会逐渐趋向其“师父”的教学风格，对于大学化学知识的使用频率也逐渐降低，进而导致知识的遗忘率不断提升。因此，新手教师在学习熟手教师或专家型教师优秀教学经验的同时，也应当保留自身对于知识内容的探究欲望，充分发挥自身学科知识丰富、观念新颖、敢于探索等优势，以形成交互式发展的“师徒”关系。

(3) 男女教师学科知识遗忘率无显著差异

调查结果表明，男教师学科知识总得分均值为8，女教师学科知识总得分均值为8.25，两者不存在显著差异，具体如表4所示。

表4 男女新手型化学教师知识遗忘率的具体情况

注：Sig.<0.005表明有显著性差异

因此，男女教师都应当加强学科知识学习，深入理解中学化学教学中的原理性内容，为提高自身理论水平作出努力。

3.新手化学教师希望学习的学科知识

调查结果表明，13名教师表示希望学习无机化学的知识，10名教师表示希望学习结构化学的知识，7名教师表示希望学习有机化学的知识，4名教师表示希望学习物理化学的知识，另外各有1名教师希望学习晶体化学和生物化学的知识。其中22名教师给出的原因是能够加深对化学反应原理的理解，6名教师给出的原因是有助于突破教学难点，4名教师给出的原因是有助于提升学生的学业成绩或与课程改革相关，具体如图3所示。需要说明的是，由于同一名教师的答案可能同时包含两项内容，因此图3中总人数之和大于33人。

总体而言，新手化学教师更加倾向于学习有助于深刻理解化学反应原理的知识，这类知识有助于教师在教学中将知识讲解透彻。访谈中，有教师表示“我最想学习那些和高中联系紧密的知识，例如学生经常会提一些如何定量学习的问题，或者有时候高中化学就差一步讲透彻，但是这部分内容放置在大学课堂中。”实际上，化学教学涉及大量原理性知识，但由于大学化学知识与中学化学教学关联度较低，教师通常对这类知识束手无策。有教师表示“我们有的时候是从性质差异角度给学生解释复分解反应的顺序，有时从生成物不能稳定存在的角度进行解释。但实质上，溶液中的反应是离子之间的反应，本身无先后，接触即反应。无机化学原理上对此真正的解释是什么？”由此可见，新手化学教师迫切希望学习能够促进自身对化学反应原理深入理解的知识。因此，职前教师培养应当提升大学化学知识与中学教学实践的关联性，尽量选择中学化学教学中的重难点作为教学内容，并对其进行深入地挖掘与探讨。

调查中的新手化学教师表示，无机化学、结构化学、有机化学、物理化学均有助于深刻理解化学反应原理知识。这一结论在一定程度上反映出，教师与学科专家学科知识体系的差异。学科专家的知识体系呈“纵深态”，即倾向于对单一学科进行深入探讨，而教师的知识体系呈“扁平态”，即倾向于对同一内容进行多维度的解释。例如对于某一有机反应而言，化学教师可以通过推测机理、量化计算、分析结构等方式对生成物进行预测，在这一过程中，教师需要使用有机化学、物理化学、结构化学的相关知识对其进行多维度的分析比较。由此可见，职前教师培养过程中存在着过分强调职前教师形成“学科专家式”的学科知识体系的问题，即大学教师倾向于对理论进行纵深化、精致化的探讨，而缺乏以学科交叉的视角解决实际问题的意识。

图3 新手化学教师希望学习的学科知识

新手化学教师希望学习的知识还包括有关实验中异常现象的解释、与生活有关的化学知识、化学前沿知识等。实际上，上述知识内容在职前教师培养中均有所涉及，但由于其与中学化学教学缺乏关联，化学教师仍然希望进一步对此类知识进行学习。由此可见，职前教师培养过程中对于学科知识的选择应当充分考虑一线教师的实际需求，然而有研究表明，当前职前教师对教师教育类课程的满意度偏低。[12]因此，定期对一线教师希望学习的知识内容进行调查，把握课程改革的总体趋势，是选择合理教学内容的必要之举。

三、基于调查结果反思我国 职前教师培养

1.“教师(或导师)一言堂”的职前教师培养方式根深蒂固

调查结果表明，新手化学教师学科专业知识的遗忘率非常高。入职三年以内的新手教师能够保留的学科知识寥寥无几，即使是硕士学历的新手教师，学科专业知识也多半遗忘。通过上述分析可知，个体的知识遗忘率与个体学习方式密切相关。反思职前教师的培养模式不难发现，“教师(或导师)一言堂”的课堂教学模式在职前教师培养过程中根深蒂固。一方面，理论课的教学以教师的讲授为主，职前教师极少有机会通过探究、论辩、讨论等方式完成学科的学习。“一言堂”的课堂教学模式，要求职前教师在短时间内学习大量的、难度较大的理论知识，超高的课堂容量使得职前教师没有机会，也没有精力对知识内容进行批判与反思。然而，“只有要求进行批判思维的对话才能产生批判性思维。没有了对话，就没有了交流；没有了交流，也就没有了真正的教育”。[13]另一方面，新手型化学教师在本科或研究生阶段完成的大量科学实验均为验证性实验，即在实验前即已明确实验目的、内容、操作、结果等，实验过程仅是预设现象或数据的复现。职前教师遵循着“食谱式”的实验流程，实验前完成实验的预习工作，进入实验室后机械地重复既定的实验方案，最后获得预设的实验结果。相较于本科阶段的师范生培养，研究生阶段的职前教师培养更加倾向于使用小组讨论、专题研讨、工作坊等形式对知识进行学习。然而在研究生阶段学术型硕士通常仅关注自身研究领域的知识内容，如有机化学专业的硕士生，仅关注有机化学的相关知识。而专业型硕士通常仅关注中学化学教材，而对大学专业课的知识较少予以关注。因此，就职前教师的培养而言，教师(或导师)应当尝试以探究式学习、小组讨论、科学论辩等方式引导学生对学科知识进行深入的探讨。

2.“学科专家式”的学科知识体系占据主导地位

调查结果表明，新手教师在备课过程中很少查阅大学教材，原因在于大学化学的知识内容与中学教学关联性很低。并且本来遗忘率很高的学科知识，还会随着教师教龄的增加有所增长。通过对比相同学科师范生与非师范生的专业课不难发现，两者所学的专业课内容几乎没有差别。例如师范化学与应用化学的学生在化学专业课方面，都要学习有机化学、无机化学、物理化学、分析化学、结构化学、高分子化学等多门化学类课程，并且课程的内容与授课形式基本相同。值得反思的是，这种旨在培养科研人员的学科知识体系，是否完全适用于培养未来教师？诚然，学科知识是学科教学知识(Pedagogical Content Knowledge)的重要基础。[14]但教师与科研人员面对的对象以及需要完成的(教学或科研)目标各不相同。教师的任务是促进学生形成良好的知识体系，增强其对世界的理解，“让受教育者的性格和精神福祉产生持久的好转变化”。[15]而科研人员的任务是对未知领域的开发与探索，目标的不同必然导致两者学科知识体系的差异。职前教师的学科知识体系应当建立在“促进个体理解与发展”的基础上，突出学科知识的建构性，差异性与局限性，强调学科知识是人类建构生成的用以描述、解释、预测自然界的研究范式。[16]职前教师的知识体系可以以科学史为依据，回溯知识产生的原初意义。其次，对于相同领域的不同学科内容，如化学领域内的有机化学、物理化学、结构化学等，职前教师应当将其视为基于不同研究视角对自然界进行的描述、解释与预测。最后，职前教师应当对某一领域知识发展的现状与未来动向具有清晰的认知，为学生描绘现有研究成果的边界，鼓励学生对已有知识进行批判，对未知领域进行探索。总之，对于职前教师的培养而言，应当选择能够促进职前教师成为专家型教师的学科知识，突出教师学科知识体系的师范专业性。

3.时间过短、过于集中的教育实习收效甚微

调查结果表明，职前教师学科知识的遗忘率非常高，并且本科学历的新手化学教师的学科知识遗忘率显著高于硕士学历的教师。教师的学科知识体系的形成是螺旋式上升的过程，即教师通过在实践中的反思与总结，逐步完善自身学科知识体系。对于职前教师培养而言，能够提供职前教师对自身知识体系作出诊断的机会即教育实习，有研究表明，职前教师在教育实习阶段教学能力有很明显的提高；教学认知能力的提高大于教学反思能力和教学实施能力。[17]然而，职前教师参加教育实习的时间极为有限。以北京市某所师范大学为例，在本科阶段四年的学习中，该校师范生仅参加为期一个月的教育实习。专业型硕士两年的学习中，仅参加为期三个月的教育实习。即使在上述师范大学学习六年(四年师范教育和两年专业型硕士)的学生，仅能够参加为期四个月的教育实习。相较之下，美国宾夕法尼亚大学的本科初等教育教学计划规定，学生每周要有三个半天在小学担任教师助理，威斯康星州则要求师范生参加为期一年的教育实习。[18]在我国职前教师培养过程中，如此短暂的实习时间很难促进职前教师学科教学知识的初步形成，甚至部分职前教师根本无法意识到学科专业知识的重要意义。教育实习不仅是促进职前教师熟悉一线教学的环境，更重要的是对职前教师的发展做出诊断与针对性的引导。教育实习并不是在职前教师拥有一定知识基础后，将自身的知识应用于实践的线性过程，而是职前教师在参加教育实习的过程中，反思、诊断自身知识体系的不足与缺陷，返回大学后对学习内容做出针对性调整的螺旋式提升的过程。因此，教育实习一方面应当分散时间，即将教育实习合理安排在职前教师学习的不同阶段，为职前教师提供连续性反思自身知识体系发展状况的机会。另一方面，职前教师的培养应当与教育实习紧密配合，逐步形成适合于职前教师发展的学科知识体系和学科教学知识体系。

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[责任编辑 张淑霞]

An Investigation and Reflection on Novice Chemical Teachers’Degree of Forgetting of Subject Knowledge

ZHANG Xiao, DING Bang-ping

(TheCollegeofEducationofCapitalNormalUniversity，Beijing100037)

This study aimes to investigate degree of forgetting of subject knowledge of 33 novice chemical teachers from 25 schools. The results show that novice chemical teachers have forgotten considerable amount of subject knowledge. The forgotten degree of subject knowledge of teachers who are bachelor is significantly higher than that of the teachers of master degree. With the growth of seniority, the forgotten degree of subject knowledge is rising. There is no significant difference between male and female teachers. Through analysis of teachers who want to learn chemistry, the paper reflected the situation of China’s pre-service teacher training.

novice chemical teachers; subject knowledge; degree of forgetting ; investigation

G525

A

1674-2087(2016)04-0064-07

2016-07-18

张霄，男，北京人，首都师范大学教育学院博士研究生；丁邦平，男，安徽怀宁人，首都师范大学教育学院，国际与比较教育研究中心主任，教授，博士研究生导师。