優(yōu)秀化學(xué)教師“原電池”主題的PCK表征研究

黃元東 周青

摘要： 基于CoRe模型對(duì)5名高中化學(xué)教師在“原電池”主題的PCK進(jìn)行表征研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)受訪教師重視原電池的工作原理和基礎(chǔ)知識(shí)。優(yōu)秀教師在課程知識(shí)維度重視原電池與其他主題知識(shí)和生活常識(shí)間的聯(lián)系，在教學(xué)過程中靈活創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，同時(shí)注重對(duì)學(xué)生學(xué)科思維能力的培養(yǎng)，且對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)某一主題知識(shí)具備的前概念、學(xué)習(xí)困難、錯(cuò)誤概念、學(xué)生思維特點(diǎn)等十分熟悉，教學(xué)解釋語言本土化、生活化，能選擇多種表征方式展開教學(xué)，評(píng)價(jià)形式多元化。

關(guān)鍵詞： CoRe模型; 學(xué)科教學(xué)知識(shí); 優(yōu)秀教師; 原電池

文章編號(hào)： 1005-6629（2019）8-0020-05 ? ? ? ? ? ?中圖分類號(hào)： G633.8 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 ?前言

教師作為教育活動(dòng)的主要參與者、組織者，是教學(xué)過程中必不可少的角色。PCK（Pedagogical Content Knowledge）最初由舒爾曼提出[1]，中文名稱是學(xué)科教學(xué)知識(shí)。舒爾曼認(rèn)為，PCK是教師在課堂教學(xué)實(shí)踐中形成的，面對(duì)特定學(xué)科主題、特定學(xué)生時(shí)所具備的相關(guān)教學(xué)策略及表征方法和理解學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)。又因?yàn)榻處烶CK具有情境性和緘默性等特點(diǎn)，對(duì)教師PCK進(jìn)行表征研究可以將教師的學(xué)科知識(shí)向教學(xué)知識(shí)的轉(zhuǎn)化過程顯性化。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)PCK的研究主要集中在內(nèi)涵、組成、發(fā)展和表征方法等理論概括層面，而對(duì)基于主題知識(shí)的教師PCK研究相對(duì)較少。

PCK研究可為職前教師培養(yǎng)提供教學(xué)資源和材料，還可為教師進(jìn)行課堂教學(xué)提供案例參考，有助于發(fā)現(xiàn)教師如何為適應(yīng)不同背景學(xué)生的學(xué)習(xí)而對(duì)知識(shí)表征的形式和過程做出改變，對(duì)于構(gòu)建有效的教師專業(yè)發(fā)展模式具有重要啟示，還可供新手教師借鑒以審視自己教學(xué)的不足，促進(jìn)新手教師的專業(yè)發(fā)展和成長(zhǎng)[2， 3]。本研究以高中化學(xué)的重難點(diǎn)知識(shí)“原電池”為主題內(nèi)容，基于Loughran教授提出的CoRe模型，通過訪談法、文本轉(zhuǎn)錄和內(nèi)容分析法探究?jī)?yōu)秀教師“原電池”主題的PCK。

2 ?研究對(duì)象與方法

2.1 ?研究對(duì)象

優(yōu)秀教師具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并在教學(xué)中取得優(yōu)異的教學(xué)成績(jī)，獲得骨干教師、學(xué)科帶頭人或名師工作坊主持人等榮譽(yù)稱號(hào)，并對(duì)教育領(lǐng)域有很大的貢獻(xiàn)[4～6]。選取具有高級(jí)職稱的5位中學(xué)化學(xué)教師為受訪對(duì)象（基本信息如表1所示），這5位教師均來自陜西省省級(jí)一線重點(diǎn)中學(xué)，在國(guó)家優(yōu)質(zhì)課評(píng)選中獲過獎(jiǎng)。其中，獲特級(jí)教師稱號(hào)的有2位教師，教齡達(dá)20年以上的有4位教師。

2.2 ?研究方法

目前還沒有公認(rèn)的PCK維度，但基本上圍繞教學(xué)目的知識(shí)、內(nèi)容知識(shí)、課程知識(shí)、學(xué)生知識(shí)、教學(xué)策略與表征知識(shí)、教學(xué)反饋與評(píng)價(jià)知識(shí)等確定教師的PCK維度[7～9]?；趯W(xué)者們對(duì)PCK內(nèi)涵和組成的研究以及CoRe模型的探索視角，教師PCK應(yīng)包括內(nèi)容知識(shí)、課程知識(shí)、學(xué)生知識(shí)、教學(xué)策略知識(shí)及評(píng)價(jià)知識(shí)五個(gè)維度。

以Loughran教授及研究團(tuán)隊(duì)提出的CoRe模型（表2）為訪談工具[10～12]，問題1對(duì)應(yīng)內(nèi)容知識(shí)維度，問題2、 3對(duì)應(yīng)課程知識(shí)維度，問題4、 5、 6對(duì)應(yīng)學(xué)生知識(shí)維度，問題7對(duì)應(yīng)教學(xué)策略知識(shí)維度，問題8對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)知識(shí)維度。對(duì)5位受訪教師圍繞“原電池”主題進(jìn)行訪談錄音，再對(duì)訪談內(nèi)容進(jìn)行提煉分析，以各維度下的子維度內(nèi)容作為分類標(biāo)準(zhǔn)（如前概念、學(xué)習(xí)困難及錯(cuò)誤概念等是學(xué)生知識(shí)維度的子維度），歸納出五位受訪教師在各PCK維度的具體內(nèi)容，得到各教師觀點(diǎn)間的共性及個(gè)性差異。表2中大概念的數(shù)量由教師個(gè)人決定，是教師覺得學(xué)生掌握某一知識(shí)點(diǎn)至關(guān)重要的核心內(nèi)容。

3 ?數(shù)據(jù)分析

3.1 ?內(nèi)容知識(shí)維度

5位受訪教師分別從整體上介紹了原電池主題的應(yīng)授知識(shí)點(diǎn)（括號(hào)內(nèi)為提及的次數(shù)，下同）有： 原電池的工作原理（5）、原電池的構(gòu)成條件（5）、電極判斷（4）、常見原電池（2）、電極反應(yīng)式的推寫（5）、原電池的應(yīng)用（5）。例如T1教師談到，第一課時(shí)主要講原電池的定義、工作原理、構(gòu)成條件以及電極判斷;第二課時(shí)主要講常見的原電池;第三課時(shí)就是電極反應(yīng)式的推寫，這是學(xué)生最難掌握的，這不是讓學(xué)生死記硬背，而是讓學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)整理出一個(gè)邏輯思維，以后就算是碰到了陌生的原電池，學(xué)生也能完成電極反應(yīng)式的書寫;第四課時(shí)講金屬的腐蝕與應(yīng)用，實(shí)際上就是原電池的應(yīng)用。

對(duì)5位教師在該維度談到的應(yīng)授知識(shí)點(diǎn)及次數(shù)進(jìn)行記錄和歸納，可確定該主題內(nèi)容的核心知識(shí)點(diǎn)。實(shí)際訪談過程中，受訪教師還會(huì)對(duì)其所談到的知識(shí)點(diǎn)加以詳細(xì)陳述，這也進(jìn)一步說明該知識(shí)點(diǎn)在該主題內(nèi)容的重要地位。如有關(guān)原電池的工作原理，5位教師均有談到，且基本上都是從能量轉(zhuǎn)化和化學(xué)反應(yīng)兩個(gè)不同的角度進(jìn)行講解的。由此可見，大家對(duì)原電池主題知識(shí)的教學(xué)更注重基礎(chǔ)知識(shí)的講解，重在幫助學(xué)生理解其工作原理及學(xué)會(huì)判斷原電池，并結(jié)合適當(dāng)?shù)木毩?xí)掌握電極反應(yīng)式的書寫，最后學(xué)以致用。

但也有少部分教師認(rèn)為，為有助于學(xué)生更好地熟悉原電池，應(yīng)向?qū)W生介紹一些常見的原電池，鞏固所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，也能更好地詮釋化學(xué)與生活之間密不可分的聯(lián)系。如T1教師講到，重點(diǎn)是三類原電池，對(duì)于一次性電池，例如干電池不可充電，故只作了解。對(duì)于二次電池，如鉛蓄電池可循環(huán)使用，放電過程是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，充電過程是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。可從鉛蓄電池著手，了解其特點(diǎn)和充放電過程，再通過習(xí)題鞏固其應(yīng)用。燃料電池可以不斷充入氧化劑或還原劑連續(xù)使用，且原料來源廣，產(chǎn)物為水，無污染，與其他能源相比，反應(yīng)相同質(zhì)量，放出能量多，因此受到大家的青睞。燃料電池的相關(guān)知識(shí)是對(duì)原電池知識(shí)的全面復(fù)習(xí)，要讓學(xué)生掌握相應(yīng)的電極反應(yīng)式的書寫。

綜上所述，整理出優(yōu)秀教師原電池主題內(nèi)容知識(shí)維度PCK，核心知識(shí)點(diǎn)有： 原電池的工作原理、原電池的構(gòu)成條件、電極判斷、常見原電池、電極反應(yīng)式的推寫、原電池的應(yīng)用。

3.2 ?課程知識(shí)維度

基于本研究所采用訪談工具，受訪教師從課程價(jià)值和課程組織兩個(gè)方面呈現(xiàn)他們對(duì)于原電池主題的課程知識(shí)，如表3所示。將受訪教師對(duì)關(guān)于原電池主題課程知識(shí)的描述，分為生活哲學(xué)（3）、與其他課程內(nèi)容關(guān)系（5）、知識(shí)應(yīng)用（5）、辯證思維訓(xùn)練（2）四個(gè)方面進(jìn)行歸類。如T4教師談到，在電極反應(yīng)式的推寫過程中，需考慮電荷守恒、原子守恒及電子守恒等知識(shí)，在具體的教學(xué)過程中要向?qū)W生灌輸守恒思想。這就可以說明T4教師認(rèn)為該主題知識(shí)與生活哲學(xué)是有關(guān)聯(lián)的。

優(yōu)秀教師認(rèn)為原電池知識(shí)是哲學(xué)問題在化學(xué)中的體現(xiàn)和延伸，生活中的對(duì)立統(tǒng)一思想、由現(xiàn)象看本質(zhì)思想及守恒思想均在此得到了詮釋。課程內(nèi)容關(guān)系方面，原電池知識(shí)既可復(fù)習(xí)鞏固氧化還原反應(yīng)，又可為后續(xù)學(xué)習(xí)電解池知識(shí)奠定基礎(chǔ)，在高考考題中原電池知識(shí)經(jīng)常與化學(xué)反應(yīng)速率、平衡、能量變化等知識(shí)結(jié)合在一起考察。另外，原電池的實(shí)質(zhì)是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，與電解池的實(shí)質(zhì)相對(duì)，學(xué)好原電池主題知識(shí)，有助于理解電解池知識(shí)。知識(shí)應(yīng)用層面，原電池是能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置，實(shí)質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，因此可以人為的改變化學(xué)反應(yīng)條件使化學(xué)反應(yīng)朝著有利于人類生產(chǎn)生活的方向發(fā)展。另外，原電池知識(shí)的研究還可以訓(xùn)練學(xué)生分析、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維。

3.3 ?學(xué)生知識(shí)維度

表4呈現(xiàn)了受訪教師所具備的原電池主題的學(xué)生知識(shí)，本維度和下述維度數(shù)據(jù)的處理方式均與3.1內(nèi)容知識(shí)維度相似。其中，優(yōu)秀教師在該主題掌握的有關(guān)學(xué)生的前概念有： 氧化還原反應(yīng)（5）、原電池的初步知識(shí)（5）。受訪教師一致認(rèn)為該主題學(xué)生的學(xué)習(xí)困難主要是電極反應(yīng)式的書寫（5）。而優(yōu)秀教師對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤概念、學(xué)生思維的認(rèn)識(shí)各異，說明經(jīng)驗(yàn)也有不可信之處，從而得出開展實(shí)證研究獲得結(jié)論的必要性。

3.4 ?教學(xué)策略知識(shí)維度

從教學(xué)順序、表征方式和難點(diǎn)突破三個(gè)方面來呈現(xiàn)各受訪教師原電池主題教學(xué)策略知識(shí)維度的PCK，如表5所示。

根據(jù)各受訪教師講述知識(shí)點(diǎn)的順序，受訪教師均采取“原電池的概念、構(gòu)成條件、工作原理——電極判斷——常見原電池——電極反應(yīng)式的推寫——原電池的應(yīng)用”的順序教學(xué)。

受訪教師對(duì)該主題知識(shí)所采取的表征方式有： 圖像（5）、舉例（5）、實(shí)驗(yàn)（4）、類比（2）、模型（1）等，可見大家比較傾向采用圖像、舉例、實(shí)驗(yàn)等來突破教學(xué)重難點(diǎn)。如T3教師談到，對(duì)于原電池中有無電流及電流流向問題，可以讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察。最后結(jié)合適當(dāng)?shù)木毩?xí)（3），定能達(dá)到事半功倍的效果。

3.5 ?評(píng)價(jià)知識(shí)維度

表6是受訪教師及優(yōu)秀教師群體對(duì)于原電池教學(xué)評(píng)價(jià)知識(shí)維度PCK，主要從評(píng)價(jià)維度（5）和評(píng)價(jià)方式（5）兩方面呈現(xiàn)。5位受訪教師主要是從原電池的構(gòu)成條件及電極反應(yīng)式的推寫兩個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。采取的評(píng)價(jià)方式主要有： 觀察、總結(jié)、討論、提問、習(xí)題、測(cè)驗(yàn)、黑板展示、互評(píng)等。

4 ?研究結(jié)論與啟示

（1） 原電池主題建構(gòu)教學(xué)的核心知識(shí)點(diǎn)為： 原電池的工作原理、原電池的構(gòu)成條件、電極判斷、常見原電池、電極反應(yīng)式的推寫、原電池的應(yīng)用。關(guān)于原電池主題知識(shí)，優(yōu)秀教師注重原電池的工作原理與基礎(chǔ)知識(shí)，以及與生活的關(guān)系，生活中的很多哲學(xué)思想在原電池知識(shí)中得到了很好的體現(xiàn)與延伸。對(duì)于原電池的工作原理及電極反應(yīng)式的推寫，優(yōu)秀教師常結(jié)合氧化還原反應(yīng)、物理知識(shí)進(jìn)行闡述，而且鼓勵(lì)學(xué)生一定要重視原電池的應(yīng)用，防護(hù)金屬腐蝕刻不容緩，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)必不可少。因此，新手教師在教學(xué)過程中應(yīng)注重重組教材內(nèi)容，不斷拓展、開發(fā)教學(xué)資源，重視主題知識(shí)與其他內(nèi)容知識(shí)及生活常識(shí)間的聯(lián)系，在教學(xué)過程中靈活創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，同時(shí)強(qiáng)化對(duì)學(xué)生學(xué)科思維能力的培養(yǎng)。

（2） 優(yōu)秀教師認(rèn)為學(xué)生在學(xué)習(xí)原電池知識(shí)時(shí)具備的前概念有： 氧化還原反應(yīng)、原電池的初步知識(shí)、常見電池、指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因、閉合回路材料的選擇。學(xué)習(xí)困難有： 二次電池的應(yīng)用、學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)后時(shí)隔太久、產(chǎn)生電勢(shì)差的原因、電極反應(yīng)式的書寫、利用電子守恒解題。錯(cuò)誤概念有： 原電池只有正負(fù)極，沒有陰陽極、銅鋅原電池（稀硫酸）正極上產(chǎn)生氣泡，負(fù)極上不產(chǎn)生氣泡、電子由負(fù)極流出途徑電解質(zhì)溶液流入正極最后回到負(fù)極，誤認(rèn)為有反應(yīng)就會(huì)有電流、就能形成原電池，書寫正極反應(yīng)時(shí)誤認(rèn)為正極材料發(fā)生了反應(yīng)。通過學(xué)習(xí)原電池知識(shí)，優(yōu)秀教師認(rèn)為學(xué)生的抽象思維、邏輯思維、辯證思維能力均有所提高。同時(shí)還能培養(yǎng)學(xué)生的推理、應(yīng)變和識(shí)圖能力。啟示新手教師要圍繞學(xué)生所具備的知識(shí)、思維和興趣愛好等研究與琢磨學(xué)生，建構(gòu)、豐富自己的學(xué)生知識(shí)，設(shè)計(jì)高效且有針對(duì)性的教學(xué)設(shè)計(jì)。

（3） 優(yōu)秀教師在原電池主題的教學(xué)過程中，基于學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，采用圖像、舉例、實(shí)驗(yàn)等表征方式，結(jié)合習(xí)題鞏固幫助學(xué)生掌握電極反應(yīng)式的推寫等重難點(diǎn)。例如： Mg—HCl—Al、 Mg—NaOH—Al、 Fe—HNO3—Cu等特殊例子。有時(shí)還會(huì)讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)原電池，結(jié)合電化學(xué)腐蝕實(shí)例，幫助學(xué)生深刻理解原電池的工作原理及應(yīng)用。因此，新手教師需鉆研生活，以生活中反映的化學(xué)常識(shí)作為課堂教學(xué)原材料，幫助學(xué)生深刻理解化學(xué)學(xué)習(xí)過程中的抽象知識(shí)及重難點(diǎn)知識(shí)。此外，教師還應(yīng)根據(jù)化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)及學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的不同表現(xiàn)，豐富評(píng)價(jià)方式，如采用項(xiàng)目評(píng)價(jià)、自我評(píng)價(jià)、活動(dòng)表現(xiàn)評(píng)價(jià)等。

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