高中化学熟手教师PCK水平调查研究

李艳灵 赵亚君 李川 刘敬华

摘要： 选取离子反应第一课时的电离概念教学视频片段，以美国埃里克森学院PCK量化研究工具为基础设计调查问卷，以河北省35名高中化学熟手教师为研究对象，要求被试在对视频片断进行观摩的基础上作答9个开放性问题。研究发现： （1）高中化学熟手教师PCK整体和各维度均处于“基本的”水平，学科内容知识维度表现最佳，教学策略知识维度表现次之，学生知识维度表现最差。（2）高中化学熟手教师识别核心化学概念的能力、安排下一步课程的能力、鉴别有效教学策略的能力较强，根据不同学习程度水平学生的学习实际灵活调整教学策略的能力、把握相关概念关系的能力较弱。（3）高中化学熟手教师的教学策略知识与学科内容知识及与学生知识之间存在显著相关。因此，建议熟手教师自身及其培训设计重点关注学生知识，进而提升熟手教师PCK。

关键词： 高中化学熟手教师; 學科教学知识; PCK水平

文章编号： 1005-6629（2020）11-0013-06

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

学科教学知识（Pedagogical Content Knowledge，简称PCK）是指教师将自己所掌握的学科知识通过类比、举例和解释等形式转化成学生易于理解的知识的一种知识类型[1]。学科教学知识处于教师专业知识的核心地位，是教师专业发展的重要保障。

不同阶段的教师因其显性知识不同，转化为学科教学知识的能力存在差异[2]。熟手教师是新手教师发展到专家教师所必须经历的阶段，通常指的是教龄在6～15年的教师。国内学者对于熟手教师PCK的研究更加注重新手和熟手教师的PCK对比。多数研究者采取个案研究的方法，揭示了新手教师相比于熟手教师存在教学内容理解不深入、教学重难点把握不准、较少考虑化学知识之间以及与学生生活之间的联系、缺少整体性反思等不足[3];揭示了熟手教师与职前教师、新手教师在化学教学内容的知识、教学目标的知识、关于学生的知识、内容组织的知识以及教学策略的知识方面的优势[4];发现了熟手化学教师在教学目的知识、课程知识、内容组织知识、教学策略知识、学生知识和评价反馈知识等方面更完善、更优秀的特点[5];构建了包括课程与教材知识、学生知识、教学策略与表征知识、评价知识、教学目的与化学观知识、教学指导与研究知识等6个要素在内的熟手教师PCK正八面体结构模型[6]。但是，已有研究对于高中化学熟手教师群体的PCK水平缺少诊断。

高中化学熟手教师PCK水平如何？其PCK具体能力水平如何？对这两个问题的回答和认识，不仅有利于高中化学熟手教师明确PCK发展中存在的问题及努力的方向，还有利于丰富、充实化学学科领域教师PCK实践研究的内容。

1  理论基础

关于PCK测量的研究，根据美国科学教学研究会（National Association for Research in Science Teaching，简称为NARST）在2012年10月召开的PCK国际研讨会形成的报告[7]，对于教师个体的PCK特征捕捉和描绘，通常采取一些质性方法，比如CoRe（Content Representation，内容表征）和PaPeRs（Pedagogical and Professional experience Repertoire，教学和专业经验系统）等模型，以及让教师参与案例讨论、反思、课堂场景分析等活动。对于教师群体的PCK水平测量，通常是在PCK定义和构成要素的基础上应用纸笔测验对教师表现进行评价编码等量化方法进行刻画。本研究的目的是调查高中化学熟手教师这一群体的PCK水平和特征，故采取量化方法进行研究。

对PCK内涵与核心构成要素的认识是进行研究的另一个重要前提和基础。根据舒尔曼的观点，PCK代表了教学内容和教学方法的结合，是教师将所掌握的学科知识转化为学生易于理解的形式的知识，包括学科内容知识、课程知识和一般教学法知识[8]。后续研究者逐步增加了评价知识[9]、背景知识[10，11]、教学策略知识[12]、情境知识[13]等要素，使得PCK内涵和构成要素的研究得以不断发展。多数学者都将“学生知识”“学科内容知识”和“教学策略知识”作为PCK的核心构成要素。基于以上认识，本研究将学科内容知识、学生知识、教学策略知识作为研究理论框架。

在PCK的水平测量工具选择方面，拟采用美国埃里克森学院开发的PCK量化研究工具。应用该工具进行研究的具体过程为： 选择教学视频片段，根据教学视频内容设计研究问题;让被调查对象观看教学视频，回答问题;研究者根据制定好的评分标准和细则对被试作答情况进行评价;根据评分结果确定相应的PCK水平等级。该工具已经在我国高中新手化学教师[14]、幼儿数学教师[15]、高中信息技术教师[16]的PCK研究中得以应用，并经过汤杰英和周兢在上海地区的实证数据验证了其良好的信度和效度，验证了该工具在我国的适用性[17]。此外，该工具围绕PCK的本质，关注教学过程，体现教学的实践性，符合本研究的问题特点和研究需要。

2  调查研究设计

利用该工具进行研究时，教学视频的选择、问题的设计、评分标准和评分细则的制定需要研究者自主选择和设计。其中，教学视频是问题设计、被测作答、评分标准制定的依据，教学视频的选择是研究设计的关键一步。

2.1  视频的选择

根据埃里克森学院的PCK测评工具，教学视频的选择要尽量符合如下原则： （1）能真正反映教师的实际教学现状，具有一定代表性;（2）必须是完整的教学片段，而不是整个教学过程;（3）有着丰富的教学内容链和大量师生双边活动，能够尽可能多地提供教学细节和素材。基于以上原则，本研究从某学会组织的全国优质课评选活动中选择了高一化学“离子反应”第一课时，并截取了时长为9分11秒的教学片段。经3位专家审议，一致认为该视频录制清晰、内容合理、环节完整、素材丰富、活动设计与组织能够体现高中化学课程标准的相关要求，满足选择教学视频的三个基本要求。

2.2  问题的设计

学科内容知识、学生知识、教学策略知识共同构成本研究的理论框架。学科内容知识体现在对学科核心概念的理解和课程内容的安排上，具体表现为能否完成识别核心概念、把握概念关系、安排下一步课程的活动任务。学生知识体现在对于学生已有水平的了解、判断和评价任务中，具体表现为能否完成学生核心概念理解水平、已有知识、学习困难的判断。教学策略知识体现在对于教学策略的评价、反馈和调整活动中，具体表现为能否完成教学策略的鉴别、调整任务，以适应不同学生的学习需求。明确了不同知识需要完成的能力活动后，进一步将这些能力活动转化成开放性的问题，如表1所示。

学科内容知识识别核心概念的能力Q1： 视频中，想要向学生传授哪些核心概念？

把握概念关系的能力Q2： 视频中，还出现了哪些相关概念？

安排下一步课程的能力Q3： 假如您是该教师，接下来您会教授什么内容？

学生知识判断学生理解核心概念水平的能力Q4： 根据所看的视频，您认为学生是否理解了所传授的核心概念？请描述学生的具体行为来支持您的观点。

判断学生已有知识的能力Q5： 为了更好地掌握视频中的内容，学生需要具备哪些知识？

判断学生学习困难的能力Q6： 在学习这一核心概念时，学生容易出现哪些误解？

教学策略知识鉴别有效教学策略的能力Q7： 为了促进学生对核心概念的理解，教师采取了哪些教学策略？（请从教师的语言和行为角度回答）

调整教学策略照顾能力较弱学生的能力Q8： 为了照顾能力较弱的学生，视频中的教师如何组织教学活动？

调整教学策略满足能力较强学生的能力Q9： 为了满足能力较强的学生，视频中的教师如何组织教学活动？

2.3  评分标准和评分细则的制定

因本研究设计的是开放性问题，故需制定具体、可行的评分标准和评分细则，对被试作答情况进行评价编码，以评估高中化学熟手教师的PCK水平。

在PCK评价工具的基础上，参考了Park的PCK量规分析表[18]，以及美国密歇根州立大学教师教育学院PCK量化标准[19]，制定评分标准，采取9分制、4等级的方式划分高中化学熟手教师的PCK水平： 有限水平（1～3分，不包括3分）、基本水平（3～6分，不包括6分）、熟练水平（6～9分，不包括9分）和杰出水平（9分）。在等级水平的基础上，结合PCK的构成要素形成具体的评分标准，如表2所示。在具体评分时，如果被调查对象的得分既不能完全符合1分的标准，也不完全符合3分的标准，而是介于两者之间，那么其得分为2分。

学科内容知识不能回答  知道一点，回答凌乱无序能正确回答出一部分，但不全面能够比较完整、正确地回答回答条理清晰、内容全面学生知识完全不知道有点了解学生的先前知识，能预测学生的学习困难，但不能做相应的调整大概了解学生的先前知识，能预测学生的学习困难，并有简单的调整基本了解学生的先前知识，能预测学生的学习困难，并有简单的调整很好地了解学生的先前知识，能够准确预测困难并做出精确调整教学策略知识完全不知道识别出一些策略，但不准确识别出一些典型教学策略，但不理解其意义较完整识别出一些教学策略，理解其意义准确而全面地识别出教学策略，深刻理解其意义，并能根据教学做出调整对被试作答情况的评分需依据具体、明确、可操作的评分细则来执行。评分细则的确定路径为： 基于课程标准要求、教科书、相关教学研究文献和教师的教学经验，经3位专家和研究小组成员共同讨论，确定初步的评分标准;然后，经过试评阅过程，结合被试的作答情况再对初步的评分标准进行修订、调整，进而形成具体、明确的评分细则，评分者再根据评分细则进行评阅给出每道题目的具体分数。表3为学科内容知识维度对应3个问题的评分细则。

Q1： 视频中，想要向学生传授哪些核心概念？9完整回答“电离的定义”或“电离的概念”

7只回答“电离”两个字

5电离方程式的书写和电离

3电离方程式的书写

1空白或回答完全不相关

Q2： 视频中，还出现了哪些相关概念？9至少回答出以下相关概念中的7个：

化合物、离子（水合离子）、钠（氯）离子、溶解、熔融、溶液、导电性、导电的条件、晶体、电离方程式的书写

7回答出9分中的任意6个相关概念

5回答出9分中的任意4个相关概念

3回答出9分中的任意2个相关概念

1空白或其他不相关内容（如模型）

Q3： 假如您是該教师，接下来您会教授什么内容？9至少回答以下3个知识点内容，描述或阐释原因：

（1） 酸碱盐的电离;（2）酸碱盐的定义;（3）电解质与非电解质、强弱电解质的区分;（4）离子反应及其发生的条件;（5）电离方程式的书写

7回答9分中的2个知识点内容并描述或阐释原因

5简单回答9分中的任意1个知识点并描述或阐释原因

3从导电能力强弱、离子共存等方面进行回答

1空白或其他内容，与离子反应的内容跨度大，不符合逻辑

2.4  调查实施与信效度检验

本研究利用高中化学教师培训的机会，采取当场发放回收的方式，对高中化学熟手教师进行调查，回收有效问卷35份。被调查者基本情况如表4所示。

对于回收的有效问卷，进行顺序编码，由研究小组3位评分者同时进行评阅，再依据评分结果利用SPSS19.0软件进行进一步分析。

本研究信度检验采用Kendalls W检验，原假设H0： 评分者对各项指标的重要性赋值没有一致性;备择假设H1： 评分者对各项指标的重要性赋值具有一致性。Kendalls W检验输出结果如表5所示。

指标W=0.649，卡方检验P值0.000<0.05，拒绝原假设，认为评分者对各项指标的评分具有一致性。

表明本次调查结果具有较好的信度，调查数据可信。

在效度方面，本研究采取专家论证的方法，将调查工具交由3位化学课程与教学论专家进行论证、评定后进行微调，再开展调查研究。

3  调查结果分析

在保持评分标准一致的前提下，由3位评分者对35份调查问卷分别进行评价编码，再取其平均值作为对应教师在不同问项上的得分。结果显示，数据可靠性系数为0.704，属于“很可信（次常见）”范畴[20]，可以作进一步的数据分析。

3.1  PCK整体水平分析

以高中化学熟手教师在每道题上的平均分作为评判其PCK整体水平的依据，35位教师的PCK整体水平的描述性统计结果如表6所示。

根据表6中的数据可以看出，高中化学熟手教师的PCK水平的最大值为6.78，最小值为3.33，众数为5.33，平均值为4.85，说明高中化学熟手教师的PCK水平整体处于基本水平，且处于基本水平的教师多达34位，约占97.1%，仅有1位教师的PCK水平属于熟练水平。以上数据表明，高中化学熟手教师的PCK整体水平较为集中，但高水平（即熟练和杰出水平）教师较少，高水平教师并不意味着其各种能力表现均处于高水平。因此，高中化学熟手教师的PCK水平还有较大的发展与提升空间。

3.2  各维度的具体表现

为进一步了解高中化学熟手教师PCK各维度的水平现状，对PCK各个维度得分情况进行平均值计算，得到与之对应的PCK水平，结果如表7所示。

由上表数据可以看出，高中化学熟手教师PCK各维度也均处于本研究的第二等级“基本”水平，在学科内容知识维度平均分最高，教学策略知识维度次之，学生知识维度平均分最低。本研究进一步统计了高中化学熟手教师在各单题的平均分，以评估高中化学熟手教师完成特定活动任务的能力大小，结果如图1所示。

通过图1中的数据可以发现： 高中化学熟手教师各调查项目的平均分分布不均衡，说明他们在不同PCK维度所反映出来的能力发展方面呈现不均衡状态。在九种能力中，识别核心概念的能力、鉴别有效教学策略的能力、安排下一步课程的能力处于第三等级“熟练”水平，其余六种能力均处于第二等級“基本”水平，说明高中化学熟手教师整体能力表现存在强弱之分，能力发展不均衡。也在一定程度上说明： 高中化学熟手教师对所从事的教学活动比较熟悉，深谙学科内容及其重点，能够驾驭教学内容并对内容进行合理的调整，在教学中能够选择、确定合适的教学策略，但是，判断学生已有知识、学习困难、理解能力的水平还较为一般，在教学中，根据不同学习程度水平学生的学习实际灵活调整教学策略的能力、把握相关概念关系的能力相对还比较弱，需要有侧重地进行提升。

3.3  各维度之间的影响关系

高中化学熟手教师PCK整体和各位维度表现均处于第二等级“基本”水平，但在各维度折射出来不同能力发展不均衡、存在强弱之分。那三个维度之间的相关性如何呢？本研究进一步利用SPSS19.0采用Pearson相关系数检验进行相关性分析。具体数据如表8所示。

表中的数据表明，教学策略知识与学科内容知识、与学生知识之间的相关系数分别为0.421、 0.685，分别在95%和99%置信度上显著相关，而学科内容知识与学生知识之间不存在显著性相关，说明中学化学熟手教师教学策略知识水平受学科内容知识和学生知识的双重影响。

4  研究结论与建议

依据调查研究及对数据的统计分析，获得如下研究结论：

（1） 高中化学熟手教师在PCK整体、各维度上的表现均处于第二等级“基本”水平，学科内容知识维度表现最佳，教学策略知识维度次之，学生知识维度最差。

（2） 高中化学熟手教师在完成不同PCK知识对应的活动任务时的能力表现之间存在差异。识别化学核心概念的能力、安排下一步课程的能力、鉴别有效教学策略的能力较强，根据不同学习程度水平学生的学习实际灵活调整教学策略的能力、把握相关概念关系的能力较弱。

（3） 高中化学熟手教师的学科内容知识与教学策略知识、学生知识与教学策略知识之间存在显著性相关。

鉴于高中化学熟手教师的教学策略知识与学科内容知识和学生知识显著相关，而其学生知识又最为薄弱，特别是判断学生理解化学核心概念水平的能力和预测学生学习困难的能力较弱。所以，建议熟手教师自身在注重PCK整体提升的同时，尤其应有所侧重提升学生知识水平，自觉加强对学生认知规律、认知障碍、能力起点和增长点的关注与研究，可以经常性地通过课前访谈、课中观察与反思、课堂教学前后测、教后反思、迷思概念研究、认知障碍研究、学习心理研究等多种方式和途径加强对学生的经验性和实证性分析与研究。同时，针对熟手教师的培训课程，也可以重点聚焦学生知识的相关理论与实践。

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