物理教师学科教学知识（PCK）的研究现状分析

黄家红　黄致新

摘 要：教师的学科教学知识（PCK）体现着教师专业化程度，是教师专业发展的核心.只有正确理解教师的PCK内涵，合理构建针对物理等科学课程领域教师的PCK，才能有的放矢地提高教师的PCK.本文采用文献研究法，分析了PCK的内涵研究以及科学课程PCK模型的研究现状，并对科学课程领域PCK的研究现状以及国内外相关研究的差异性进行了分析，以促进我国物理教育领域的PCK研究.

关键词：科学课程; PCK;理论;研究现状

文章编号：1008-4134（2019）13-0010 中图分类号：G633.7 文献标识码：B

作者简介：黄家红（1993-），女，海南琼海人，硕士，研究方向：物理课程与教学论;

黄致新（1962-），男，湖北汉川人，博士，教授，博士生导师，研究方向：物理教育研究.

教师专业化和专业化发展是当前教育研究的关键课题.教师专业化是教育者在教育生涯中，不断学习新知识，增长新能力，由一个新手教師转变为专家教师的过程.那么，新手教师和专家教师有何异同？我们如何衡量教师的专业化程度呢？1986年，Shluman在大量观察的基础上，针对美国教师培养范式和资格认定中存在的问题提出了PCK（Pedagogical Content Knowledge）——即学科教学知识这一概念.PCK概念一经提出，就引起了教育界的广泛关注和重点研究.

1 关于PCK的内涵研究

Shluman最初认为PCK是学科重要内容知识的一部分，是“教师将自己学科领域的课题，用最有效的表征、类比、插图、举例和解释加以组织和呈现，让学生得以理解的知识” [1].而在1987年的文章中他改变了这一观点[2]，指出PCK和内容知识等其他六种知识都是教师的基础知识.在论文中，他将PCK重新定义为教师“将内容与教育知识融合到具体的课题、问题中去，将这些内容组织、呈现、调整以适应兴趣和能力不同的学习者的知识.”总而言之， PCK就是教师在理解学生的基础上，用恰当的方式将学科中的特定主题内容表征出来的知识.它是学科专家与教师的区别之所在，是教师所有基础知识中最特别也最重要的.而教师的PCK由什么构成呢？Shluman明确指出，对内容的表征、对学生知识基础的理解和有效的教学策略构成了PCK.

Shluman的观点引起了广泛争议，许多学者开始投入PCK的概念与内涵研究工作.有学者试图通过修改Shluman的定义来重新定义PCK.例如：Cater（1990）提出PCK是教师对学科重要知识的理解和教师将这些知识转化成课堂事件的知识[3];Cochran等人（1993）定义PCK为“在学校背景下，教师如何将自身的教育学知识和学科重要知识联系起来，教给特定学生的知识” [4].Cochran强调，教师的PCK受各种教学情境等宏观因素的影响，是个动态建构的过程.虽然至今仍没有一个统一的PCK界定，但在这些纷繁复杂的定义背后，“为了教学将学科内容知识进行转化”却始终是PCK内涵的核心部分.

另外一种将PCK概念化的普遍方法是确定PCK有哪些组成成分，并把PCK视作这些成分的集合，也就是研究PCK的构成.例如：Marks（1990）拓展了Shluman的PCK概念[5]，认为PCK包括学科重要知识和对教学媒介的知识;Grossman（1990）提出PCK由四个要素构成[6]：（1）学科教学定位，即涉及一门学科在不同年级水平上的教学目的和目标、学科教学的性质、学科内容的学习价值这些方面的知识;（2）学生理解的知识，即教师对学生已有知识基础、可能存在的误解和相应解决对策的认识方面的知识;（3）课程知识，即教师对所教课程有关的教材和其他教学资源的理解情况方面的知识;（4）教学策略知识，教师应掌握不同主题应采用的教学策略和表征方式;Gess-Newsome（1999）提出了PCK的“整合模型”和“转化模型”[7]. “整合模型”认为PCK类似于混合物，是学科知识、教学知识和情境知识各种知识交织而成的知识库;“转化模型”认为PCK类似于“化合物”，它同样源于学科知识、教学知识、情境知识，但它并不是知识的简单提取，而是教师这三者知识转换后形成的一种有效教学必备的知识;Veal和Makinster（1999）将PCK的层次和水平分为四类[8]：一般的PCK、特定学科的PCK、特定领域的PCK和特定主题的PCK（Topic-specific PCK，简称TSPCK），其中TSPCK是最特别的.虽然Veal和Makinster对PCK的属性做了很好的分类，但是对各个维度PCK的阐释和理解不足，如未阐明特定领域的PCK含义以及特定领域PCK和特定学科PCK二者的差别.

PCK的内涵非常复杂，往往需要将其置于各种背景要素之中去理解.这一领域的最新研究是Gess-Newsome（2015）提出的新模型[9]，如图1所示.该模型着重研究特定主题这一层面的PCK.盖斯纽森将PCK定义为特定主题的专业知识、技能和执行，并提出特定主题的专业知识（Topic-specific professional knowledge，简称TSPK）这一概念，着重区分TSPCK和TSPK.TSPK由学习者已有知识、课程特点、学生的理解难点、表征和类比、概念教学策略构成，它和TSPCK有许多重叠之处，但它更多的是一种标准化知识而非行为实践.TSPK通过教师信念、先前知识和情境等一系列的放大器与过滤器和课堂实践结合起来，课堂实践再通过放大器和过滤器作用于学生成就.在课堂教学行为和其他各种因素的相互作用中，个体建构起自身的PCK知识库和PCK技能.这里的PCK基本构成（如学生知识、教学策略的知识）与前述学者的研究并无太大差异，不同之处在于此处“教学定位和信念”不是教师PCK的一部分，它独立于PCK之外，是将知识基础转化为PCK和课堂实践的放大器和过滤器之一.

2 物理等科学课程领域的PCK研究

具体到科学领域，Magnusson（1999）基于Grossman和Tamir的研究，总结出了科学教师的PCK模型[10]，如图2所示.他认为PCK由五部分组成，即：（1）科学教学定位：这是教师关于特定年级水平上的科学教学目的、目标认识方面的知识;（2）科学课程知识：教师应该知道课程目的和目标，掌握各个主题和年级知识之间的横向和纵向联系，以及了解所教主题相关的课程项目;（3）关于学生对科学理解的知识：教师需要知道学生已有的知识基础，其中包括学生的迷思概念;（4）科学教学策略知识：教师需要掌握特定学科的相应教学策略（如物理概念课和规律课的一般教学策略）和特定主题的教学策略（如引入加速度概念可以用到“类比法”）;（5）科学素养评价知识：解决的是评价什么、如何评价这两个问题.其中，教师的科学教学定位知识影响着课堂教学的内容、方法和评价形式，即科学教学定位对其他四种PCK构成起着统领和决定性作用.

Magnusson（1999）的科學课程教师PCK构成模型对后来的PCK模型构建有着深远影响，后来还有许多学者在此基础上提出不同的观点，但PCK总体框架没有发生太大变化.Magnusson的PCK模型基本理念在于PCK是一种由多种知识汇集而成的融合型知识，模型中PCK与PCK各个成分之间的关系是线性的.它存在两大争议：第一，教师的科学教学取向是否真的对其他四种PCK成分起统领作用？这并没有令人信服的依据.而Mansour（2013）在埃及职前教师研究中还发现教师的思想信念和教师实践的不一致性，传统型的教师的确偏向教师中心，但建构主义取向的教师并不总以学生为中心;第二，PCK各个组成部分之间有没有相互联系呢？为此，Park和Oliver（2008）又提出了科学教师PCK结构的五边形模型[11]，如图3所示.该模型延续了Magnusson模型的基本结构，而又强调了这五种基本构成成分之间的相互作用.Friedrichsen（2009）也关注科学教学定位的作用并提出了科学课程教师的PCK模型[12]，该PCK模型的构成框架仍是Magnusson的五要素模型，但此处科学教学定位是渗透在教师的整个PCK构成之中的.科学教学定位深刻影响着课程知识、学习者知识、教学策略知识与评价知识，但这又不是单纯的决定性作用.另外，虽然不同的学者都提到了“科学教学定位”的重要性，但他们对“教学定位”的具体定义是不同的.比如Grossman认为它是“特定年级水平上的教学目的和目标的知识”，而Magnusson认为它是“看待科学教学的一般方法”，前者将其视为知识，后者更多将其视作过程.Friedrichsen（2011）认为此前的研究对科学教学定位或是取向的描述太模糊[13]，他用将科学教学定位分不同维度的方法重新定义了科学教学取向，将其分成关于科学教学目的/目标的信念、关于科学教学的信念、关于科学（本质）的信念，这一定义更清晰具体，可操作性更强.

总之，在科学领域，学者普遍赞同科学课程教师的PCK由课程知识、学生的知识、教学策略知识以及评价知识构成，而科学教学的总体定位不管是作为PCK的一部分，还是独立结构，不可否认都对教师的PCK有着很大的影响.在这些不同的模型界定之中，教师关于科学内容理解的知识、关于学生理解的知识和教学策略的知识始终是科学课程教师PCK的核心.

3 国外科学课程领域PCK理论研究现状分析

PCK发展至今约三十年，在PCK内涵、模型等研究上有了很大的进展，但仍存在许多亟待解决的问题.因而近几年，国外对科学课程教师的PCK理论研究仍在继续.笔者发现，这主要分为两条线路：一是立足实际与认知心理学理论，利用归纳法，建立更加完善的PCK模型.如Magnusson、Park的PCK 模型的提出;另一方面则是在实证研究中探究PCK结构中各成分之间的相互关系，修正理论的同时着力寻找提高教师PCK的路径.

例如，Park和Chen（2012）通过研究描绘出了四名生物教师PCK图谱，总结出PCK各组成成分之间的相互作用情况 [14]：（1）学生理解和教学策略与表征的知识与其他成分联系最频繁，处在PCK的中心位置;（2）课程知识、学习评价知识则与其他成分没有较多的相互作用，但若是存在这种相互作用，评价知识和学生知识、教学策略与表征的知识联系会更紧密;（3）说教式的科学教学定位会左右教学策略与表征的知识，阻断其与其他成分的相互作用.此研究完善了Park此前提出的五边形结构模型的认识.

Mavhunga和Rollnick（2015）研究了16名南非职前化学教师的科学教师信念和特定主题的PCK的关系[15].研究发现：对大多数教师来说，特定主题PCK的发展与学习者为中心的信念有关;但是这种转变不是对谁都这么明显，有些教师的PCK发展并未能从“学习者为中心”的信念中转变过来.

Betu Demirdogen（2016）研究了8个职前物理教师的科学教育总体取向与PCK其他成分之间的相互作用情况并建立了一个椭圆模型[16].如图4所示，模型外部是Friedrichsen提出的科学教育总体定位的三个成分：关于科学教学目的/目标的信念、关于科学教学的信念、关于科学（本质）的信念;内部是PCK的各个成分：课程知识、学习者的知识、教学策略知识和评价知识.外面的双箭头代表定位之间的本质联系，椭圆内表示PCK各个成分间的相互影响，“反思”在图中位于内外椭圆各成分之间，表明反思可激起教学定位和PCK各个成分之间的相互作用.但不同的教学定位对PCK的促进作用不一，实证研究的结果表明科学教学定位中的“关于科学教学目的/目标的信念”这一成分很大程度上决定着教师的PCK面貌，这是对科学教学定位的统领性作用本质的一种深化.因而作者指出，提高教师的PCK并不意味着需要在各个PCK构成上平均发力，而是主抓一些对PCK整体影响最大的因素，如树立一种改革取向的科学教育目的观.持改革理念的教师会更关注学生，会积极地寻找合适的教学策略与评价方式改善教学，在教师课程中PCK的发展比传统取向的教师更明显.

4 国外相关研究对我们的启示

PCK国内研究最早的是华东师大博士白益民.早期研究侧重于梳理国外研究成果，探讨PCK的内涵、结构、特征及演变.如袁维新（2005）阐释了学科教学知识的内涵[17]，并根据国外文献总结出PCK的特征：建构性、整合性和转化性，指出PCK发展的两条基本路径——教师个体自主构建和学习共同体构建;杨彩霞（2006）提出，教师PCK是“教师关于如何将自己所知道的学科内容以学生易理解的方式加工、转化给学生的知识” [18];李伟胜 （2009）指出PCK的定位在于“学科知识”与“一般教育知识”之间的交叉之处[19]， 而PCK的核心内涵在于将学科知识转化为学生可学的形式.科学教育领域，蔡铁权，陈丽华（2010）在总结PCK核心内涵的基础上指出组成科学教师的PCK包括科学课程知识、学习者知识、教学法知识、科学素养评价知识等[20]，科学教师的教材知识、教学知识和情境知识会影响PCK的发展;梁永平（2012）总结了Shluman、Grossman和Cochran等学者就PCK结构的观点[21]，结合化学学科特点提出了化学学科的PCK构成：基于化学理解的化学学科知识;关于学生理解化学的知识;关于化学课程的知识;化学特定课题的教学策略及表征的知识.可见，无论是一般层面上还是科学领域，PCK的理论研究方式主要都是在对国外研究成果述评基础上提出自己的见解，创新力度欠缺，与实证研究的结合度不够.

而近几年，随着教师专业化日益受重视，PCK也成为一个很重要的教育研究热点.科学领域——物理、化学、生物等学科的研究，尤其是实证研究得到了很大发展，但在理论研究内容和方法上还稍显单一.理论模型的研究是开发PCK测量工具、确定评价指标和提升教师PCK的基础，其重要性不可小觑.国外科学课程教师PCK的理论研究工作对加强国内的PCK理论建设有很大的启示意义.

4.1 重视理论研究，加强理论研究与实证研究的结合

教育现代化急需建设一批高质量的教师队伍，提高教师质量，促进教师的专业化.PCK理论可以提供一个评估教师专业知识的有力框架.而若想发挥PCK的理论优势，必先更深入地去认识教师的学科教学知识.国外PCK理论研究的一大特点就是结合实证研究进行，在实践中检验和深化理论.在真实情境中开展的实证研究中发展起来的理论才更有现实意义，更能迸发出蓬勃的生命力.

4.2 注重研究结论对教师专业发展的引领和指导

PCK理论回答了教师“教什么”“怎么教”“为何教”等问题，它指导着教师的教学活动并深深地影响着学生的学习成就.通过理论研究，探讨PCK的本质、内涵、结构、构建方式等内容，可以寻找促进教师PCK发展的最有效路径.为了促进教师发展，我们要引导教师树立以学生为中心的教学取向，在教学中全方位地考虑课程、学生、评价之间的关联;要引导教师提高自身知识修养，多进行教学反思，从而彌合教师的教学信念与学生学习之间的差距，实现学生的有效学习，提高学生的科学素养.

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（收稿日期：2019-04-01）