科學課程教師PCK的測量方法評析

黃家紅 黃致新

摘? ?要：教師的學科教學知識（PCK）體現(xiàn)著教師專業(yè)化程度，是教師專業(yè)發(fā)展的核心。只有運用可靠的研究方法，才能正確解讀教師的PCK，從而有力地提高教師的PCK。文章采用文獻研究法，對科學課程教師PCK測量方法進行了分析總結(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，近年來關(guān)于科學課程教師PCK的實證研究范式發(fā)生了很大變化，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）內(nèi)容表征-教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃途幹圃囶}法成為科學教師PCK解讀的兩種主要方法;（2）評價體系即PCK量規(guī)與信效度分析方法逐漸成熟;（3）新的研究工具開始涌現(xiàn);（4）PCK實證研究日趨科學化、系統(tǒng)化。

關(guān)鍵詞：學科教學知識（PCK）;科學教師;教師知識;測量方法;實證研究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2019）4-0076-5

自1986年，舒爾曼（Shluman）針對美國教師培養(yǎng)范式和資格認定中存在的問題提出了學科教學知識（Pedagogical Content Knowledge，簡稱PCK）這一概念以來，關(guān)于PCK的內(nèi)涵、結(jié)構(gòu)及測量就引起了教育界的廣泛關(guān)注和重點研究[1]。

1? ? 如何正確解讀科學課程教師的PCK

舒爾曼提出PCK的用意在于彌補美國教育之不足，以PCK為落腳點，實現(xiàn)教學的變革。PCK的概念從實踐中來，最終要回到實踐中去。然而，解讀教師的PCK異常困難，最大的挑戰(zhàn)來自PCK自身，因為PCK是一種內(nèi)隱的個體知識，具有緘默性、情境性、建構(gòu)性等特點。本質(zhì)上，PCK既是陳述性知識，又是實踐性知識。一方面，它是教師對“教什么”“為何教”“如何教”的理解;另一方面，它又是教師在特定情境下面對具體學生所展現(xiàn)出來的教學行為。對這樣一種復(fù)雜知識的解讀，必須花費大量的時間與精力，難以在短時間內(nèi)了解透徹。另外，研究人員的觀察是一種外部解讀，所窺見的只能是PCK的冰山一角。

考慮到以上問題，我們需要盡可能多方面地收集資料。早期的PCK實證研究常借助一些質(zhì)性研究手段，如課堂觀察、訪談、調(diào)查問卷等。后來學者開始嘗試開發(fā)專門的PCK研究工具，最早使用的是范德沃克（Van Der Walk）等人開發(fā)的教學準備法，讓職前教師對某一主題進行教學設(shè)計，通過研究人員針對性提問來了解其PCK構(gòu)成[2]。這種方法多用于職前教師的研究之中，較好地反映了職前教師的理解性知識，但對教師課堂實踐的關(guān)注稍顯不足。

PCK發(fā)展的前十年，一直未找到一個測量教師PCK的合適方法，我們難以全面地探尋教師在特定主題的PCK情況，也無法深入開展大規(guī)模的PCK調(diào)研[3]。受研究手段的限制，這期間實證研究的內(nèi)容聚焦在教師PCK構(gòu)成的簡單理解上：選定課題，了解教師知道什么，不知道什么，即研究PCK的構(gòu)成狀況是如何的;研究不同教師PCK構(gòu)成的異同，尤其是新手教師與經(jīng)驗教師的比較研究;研究采取某種介入措施之后教師的PCK變化，即PCK的發(fā)展路徑研究;也有學者對學科重要知識和學科教學知識的關(guān)系作了討論。不管是以觀察為基礎(chǔ)的質(zhì)性研究法還是教學準備法，都沒能展現(xiàn)出教師PCK的完整面貌，對研究結(jié)果有一定影響。

2? ? 科學課程教師PCK的測量方法

2.1? ? 內(nèi)容表征-教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ?/p>

2.1.1? ? 內(nèi)容表征以及教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ?/p>

為尋找合適的PCK解讀工具，Loughran等人在2000年前后進行了兩年研究，先后發(fā)展了教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ停≒adagogical and Professsinal Experience Repertoires，簡稱PaP-eRs）和內(nèi)容表征模型（Content Representation，簡稱CoRe）作為科學教師PCK解析的兩大工具。教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ褪窃趯嵺`中發(fā)展起來的，它可以揭示教師關(guān)于某節(jié)課的想法，它呈現(xiàn)的是真實環(huán)境下的教學，對闡明實踐性的PCK有很大意義。PaP-eRs的形式多樣，包括訪談資料、觀察者的評論、教學日記、上課流程圖、學生的想法及活動記錄、課堂補充資料等，當然PaP-eRs越多，反映問題就越全面[4] 。PaP-eRs的常見形式之一是教師選擇最能反映問題的實踐細節(jié)撰寫敘事文本，而研究者進行備注，通過PaP-eRs資料，隱藏在教學內(nèi)容背后的教育想法和思維過程就清晰地呈現(xiàn)在讀者面前。

內(nèi)容表征模型是讓教師填寫專門設(shè)計的陳述量表來解析教師的PCK構(gòu)成的PCK解讀方法，緣起于早期教學研討中的教學分享活動。在這些活動中，教師教育者要幫助科學教師表達和分享他們的教學想法，而類似的量表可以幫助教師確定某一教學內(nèi)容的核心知識，展開相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化問題，澄清教師的教學觀念與教學序列。表1所示是勞倫的內(nèi)容表征量表，表格頂部是某節(jié)課教師需要確定的核心知識，即某一科學內(nèi)容的主要概念和觀點;左下一欄是內(nèi)容表征問題，教師需要就每個核心知識分別進行闡述。不同學者的內(nèi)容表征問題略有差異，但總體內(nèi)容都涵蓋了PCK的教學定位知識、課程知識、學生知識、教學策略知識和評價知識幾個部分。根據(jù)填寫的量表，可以分析教師在特定教學主題的PCK結(jié)構(gòu)，認識科學課程教師的PCK特征。值得注意的是，CoRe不僅是PCK測量工具，同時還可以是一種表征方式。通過這樣一個內(nèi)容表征量表的呈現(xiàn)，讀者可以直觀地感受到教師的PCK面貌。

2.1.2? ? 內(nèi)容表征-教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ?/p>

最初對在職教師的PCK研究以課堂觀察為主，研究人員對取得的觀察資料進行分析，類似于教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ?。然而，教師的PCK并不僅僅體現(xiàn)在教師的活動中，如果一個教師只知如何教，而不能說清楚教學行為背后蘊涵的教學觀念，不能說這位教師具有PCK。因而，Loughran指出單獨使用教學專業(yè)經(jīng)驗并不足以闡明教師的PCK，對PCK的系統(tǒng)解讀需要將CoRe與PaP-eRs結(jié)合，這一方法可以稱之為內(nèi)容表征-教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ蚚6]。如表1，我們將每一個教學片段與涉及到的內(nèi)容表征量表中的問題對應(yīng)起來聯(lián)合分析，因為教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ褪桥c內(nèi)容表征對應(yīng)使用，所以不需要對細節(jié)有過多描述。內(nèi)容表征模型提供了一個巧妙的方式來探究科學教師將課程知識教給特定學生的知識;而教學專業(yè)經(jīng)驗又為探查教師思想與實踐的關(guān)系打開了一扇觀察之窗，二者的結(jié)合為測量教師內(nèi)隱的PCK提供了合適的路徑。

2.1.3? ? 內(nèi)容表征和教學專業(yè)經(jīng)驗方法的當前研究

內(nèi)容表征-教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ陀性S多不同的使用方式。形式上，由于教學專業(yè)經(jīng)驗涉及到大量文本并且較難獲得，大部分研究為了方便會選擇內(nèi)容表征和少量的教學專業(yè)經(jīng)驗結(jié)合，少數(shù)不探討PCK執(zhí)行問題的研究則只用內(nèi)容表征;使用目的上也有不同，Hume&Berry在使用該模型時發(fā)現(xiàn)，基于PCK框架理論的內(nèi)容表征-教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ涂梢越o新手教師一個全面的思考方式，從而有可能提高教師的學科教學知識，所以也有學者將其作為PCK的發(fā)展工具[7]。如今，內(nèi)容表征-教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ妥鳛閲庋芯靠茖W教師PCK測量的主要方法，在包括澳大利亞、南非、南美洲、美國、加拿大、瑞典、英國和新西蘭在內(nèi)的許多國家中廣泛應(yīng)用，并隨著PCK理論的發(fā)展越加完善。

2.2? ? 紙筆測驗方法

編制測試試題，利用紙筆測驗分析教師的PCK是另一種科學課程教師PCK系統(tǒng)測量方法，使用這種方法的主要是德國學者，Jüttner，Boone&Park認為學科知識（Content Knowledge，簡稱CK）是獨立于學科教學知識之外的。2013年，他們在構(gòu)建CK與PCK模型的基礎(chǔ)上，開發(fā)了針對生物教師的CK和PCK的測試工具。具體編制流程如下：（1）文獻分析，確定教師PCK的操作性定義，構(gòu)建教師的PCK模型。研究人員認為，PCK的核心知識是關(guān)于學生理解的知識和教學策略的知識，因而為了研究方便只測試這兩項;（2）編制或是改編PCK測試工具，研究人員從以往學生學習過程中出現(xiàn)過的學習問題庫中設(shè)置問題，盡量保證試題可以反映真實的教學情境，從而了解科學教師真實的PCK發(fā)展水平;為了得到更多信息，測試以開放性問題為主。（3）進行測試并作可靠性分析，研究人員用開發(fā)的測試題目對158名生物教師進行測試，結(jié)果分析顯示每個測試題目的信度和效度都很理想[8]。

2016年，Kirschner &Borowski等五位研究人員用類似方法開發(fā)出物理教師力學領(lǐng)域的PCK測試工具[9]。試題共有15道，示例如圖1。第1題考查教師教學策略的知識，具體而言是學科層面的教學策略知識;第10、13題考查教師關(guān)于學生物理學習理解的知識。研究人員除了對試題進行嚴謹?shù)男哦取⑿Ф确治?，還用該試題對186名不同層次的物理教師、21名其他學科教師、79名職前教師、7名物理學科專家進行了測試，發(fā)現(xiàn)該測試確實能區(qū)分物理教師和其他測試群體。研究說明了編制試題進行PCK量化研究的科學性、可靠性，而這種可靠性必須建立在全面的理論論證、規(guī)范的編制章法和嚴謹?shù)目煽啃詸z驗基礎(chǔ)之上。當然，純粹的紙筆測驗的缺點在于難以反映PCK實踐性的一面，如何能在不犧牲測試易操作性的前提下增加對執(zhí)行層面PCK的考查也是個需要思考的問題。

例 第1題 你為何在物理課上使用實驗？請寫出盡可能多的理由。

第10題 學生可能在速度和速率這個概念上有錯誤的理解，請寫下盡可能多的錯誤概念。

第13題 （1）如圖a（圖1），有個老師出了以下試題：假設(shè)不受摩擦力作用的物體正在做勻速直線運動，物體運動時受三個力， 已經(jīng)給出，請畫出第三個力 ;（2）有位學生答案如圖b（圖1），請問該學生的答案中可以看出哪些錯誤概念呢？

2.3? ? PCK量規(guī)分析

即便我們已經(jīng)找到探查與表征科學課程領(lǐng)域教師PCK的系統(tǒng)方法，但是對這樣復(fù)雜的開放性資料的解讀卻很難避免主觀差異。為了解決這一問題，帕克基于PCK五邊形結(jié)構(gòu)模型開發(fā)了成熟的PCK量規(guī)[10]。帕克的量規(guī)涉及教師的設(shè)計、實施和反思三方面，將其分成“不合格，一般， 良好，優(yōu)秀”幾項，從低到高用1～4進行賦值。量規(guī)對諸如教師是否采用提問手段來了解學生的理解情況、學生的個人觀點和學生的學習困難這些教學策略的實施，以及如何根據(jù)學生需求和理解采用恰當?shù)慕虒W策略這兩方面極為關(guān)注。PCK量規(guī)解決的是開放性問題、開放性情境的定量評價問題，它既可以與傳統(tǒng)的課堂觀察法結(jié)合，也可以用于內(nèi)容陳述-教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃图埞P測驗法。PCK量規(guī)與課堂觀察、訪談等其他資料收集方法結(jié)合構(gòu)成了PCK測量的另一常見方法——PCK量規(guī)分析型測量。這一方法對教師課堂教學前后的綜合表現(xiàn)進行等級評分或者程度描述?？傊?，量規(guī)的使用極大地增強了PCK實證研究資料解讀的科學性。

PCK的測量問題主要是基于特定情境的開放式問題，可用內(nèi)部評分信度來作可靠性檢驗。具體操作是讓不同的研究人員依據(jù)PCK量規(guī)進行等級評分并計算內(nèi)部評分的相關(guān)系數(shù)。

2.4? ? 其他PCK測量分析方法

除了將教育統(tǒng)計方法用于PCK的測量，學者還開發(fā)出一些PCK研究的專門工具。如帕克和陳（Chen）設(shè)計了PCK圖譜（如圖2所示），PCK模塊旁邊的數(shù)字代表其出現(xiàn)的頻次，中間的連線表示不同成分之間出現(xiàn)關(guān)聯(lián)的總數(shù)，線條粗細表明聯(lián)系的頻繁程度，它向我們展現(xiàn)出了科學教師PCK的豐富程度以及教師PCK結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)。通過這樣一個PCK圖譜，科學教師PCK的整體面貌便一目了然，有助于我們開展PCK結(jié)構(gòu)方面的實證研究。

3? ? 國內(nèi)科學教師PCK測量方法

國內(nèi)科學教師的PCK實證研究中常用的PCK測量方法可大致分為兩類：

第一類是以課堂觀察為基礎(chǔ)，輔以教學文本分析、訪談、概念圖等質(zhì)性研究手段的個案研究法。這種方法能深入探查教師的PCK構(gòu)成，但也存在兩大缺陷：一是難以避免研究人員對資料解讀的主觀隨意性;二是耗費精力，很難開展大規(guī)模的實證研究。

第二類是問卷調(diào)查為主的調(diào)查研究法。研究人員編制基于假想情境的測試題并就結(jié)果打分。調(diào)查研究法在一定程度上彌補了個案研究法的不足。但筆者認為，其中也存在一些問題：（1）編制的問卷能否測試出教師的PCK？PCK核心要素是教師關(guān)于學生理解的知識和教學策略知識。國外用測試題考查學生知識時，強調(diào)試題必須是來源于學生以往真正出現(xiàn)過的誤解、迷思，并在此基礎(chǔ)上考查教師采取的教學策略恰當與否。但是，國內(nèi)的許多測試題并未體現(xiàn)這一點。比如，有些研究用一兩道高考題或者用大學成績來衡量教師的學科素養(yǎng)，這是否能全面地反映教師的PCK構(gòu)成中的學科內(nèi)容知識水平呢？為了統(tǒng)計方便，多數(shù)問卷的試題形式都是封閉式問題，PCK測量強調(diào)的情境性和開放性鮮有涉及。這是否限制了教師思想的真實表達？（2）問卷編制的可靠性如何保證？問卷編制的信度、效度分析往往只是寥寥數(shù)語，缺乏系統(tǒng)的可靠性檢驗。

國內(nèi)的PCK研究對國外研究方法變革的關(guān)注較少，只有極少部分學者試圖借鑒國外專門的PCK系統(tǒng)研究工具測量教師的PCK。例如，解書、馬云鵬基于小學數(shù)學教師的實證研究對帕克的量規(guī)進行了修改[12]，劉慧在此基礎(chǔ)上用PCK圖式和PCK量規(guī)對兩名生物新手型教師和熟手型教師的PCK構(gòu)成異同進行了分析[13];曹建平通過對勞倫的內(nèi)容表征量表問題進行改編來開展訪談[14]，但沒有涉及教學專業(yè)經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃土恳?guī)評價。這些研究為我們思考如何立足國內(nèi)的現(xiàn)實情況，合理運用優(yōu)秀的PCK測量方法豐富我們的實證研究打開了思路。

4? ? 國外研究對我國科學教師PCK研究的啟示

梳理PCK研究的相關(guān)文獻容易發(fā)現(xiàn)，以測量方式轉(zhuǎn)變?yōu)楹诵?，國外以及中國臺灣PCK的實證研究范式發(fā)生了很大變化。這種變化不僅體現(xiàn)在實證研究范疇，也對理論研究的發(fā)展產(chǎn)生了很大影響。這對我國科學領(lǐng)域教師的PCK研究有深遠的啟示意義。

4.1? ? 轉(zhuǎn)變研究范式，加強實證研究的嚴謹性

教育研究方法的新特點之一就是量化研究和質(zhì)化研究的有機結(jié)合，這也是教育研究方法整體思維模式發(fā)展的最顯著趨勢[15]，PCK領(lǐng)域的研究也是如此。國內(nèi)的PCK實證研究在近幾年發(fā)展迅速，然而這些研究成果很少得到國內(nèi)乃至世界學者的認可。筆者認為，原因之一就在于國內(nèi)實證研究嚴謹性的欠缺，如程介明所言，必須消除國內(nèi)研究者與國外研究者研究方法上的鴻溝，不然國內(nèi)的研究者就永遠無法用他們豐富的研究產(chǎn)品來充實國際學術(shù)界[16]。目前，國際較為認可的科學教師PCK測量方法主要有內(nèi)容表征-教學專業(yè)經(jīng)驗片段模型、紙筆測驗和PCK量規(guī)型分析測量，PCK測量中的定量成分日益增多。在這種背景下，我們必須加快轉(zhuǎn)變研究范式，在借鑒、吸收的基礎(chǔ)上創(chuàng)新，尋找更可靠、更有效的PCK研究方法，加強科學課程教師實證研究的嚴謹性與科學性。

4.2? ? 豐富實證研究內(nèi)容，促進理論的深化

國內(nèi)科學領(lǐng)域PCK實證研究的內(nèi)容大部分集中在教師群體的PCK現(xiàn)狀調(diào)研和新手教師、經(jīng)驗教師的對比研究兩方面，研究內(nèi)容單一。而PCK的理論研究方式則多是在對國外研究成果述評基礎(chǔ)上提出自己的見解，與實證研究的結(jié)合度不夠。理論模型的研究是開發(fā)PCK測量工具、確定評價指標和提升教師PCK的基礎(chǔ)，其重要性不可小覷。近年來國外PCK內(nèi)涵、結(jié)構(gòu)等理論研究的特點就是結(jié)合實證研究進行，如帕克就通過對生物教師PCK的實證研究研究了PCK構(gòu)成要素之間的聯(lián)系，完善了此前提出的科學教師PCK五邊形結(jié)構(gòu)模型。

PCK測量工具的豐富和科學性的提高為我們開展各種形式的實證研究打下了良好的基礎(chǔ)，我們應(yīng)當拓展研究視野，豐富研究內(nèi)容，促進這一領(lǐng)域研究的深化發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上尋找提升教師PCK的有力途徑，從而提高科學教師的教學質(zhì)量。

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（欄目編輯? ? 李富強）

收稿日期：2019-02-10

作者簡介：黃家紅（1993-），女，教育碩士，主要從事物理課程與教學論方面的研究;黃致新（1962-），男，教授，教育博士生導師，主要從事物理課程與教學論方面的研究。