部分科學教師學科知識結(jié)構調(diào)查

◇胡雪楠 馬永雙（通訊作者）（吉林：長春師范大學物理學院）

教師學科知識是教師知識結(jié)構的核心，也是對其展開教育教學工作最基本的要求。對教師學科知識結(jié)構進行調(diào)查，有利于教師進行自我評價以及個體發(fā)展。

概念圖近幾年來被廣泛應用于各個學科的教育教學中，教師畫概念圖的過程不僅能反映教師的學科知識結(jié)構，也能體現(xiàn)其對知識的掌握能力?；诖耍狙芯繉⒏拍顖D作為小學科學教師學科知識結(jié)構的調(diào)查工具，并嘗試探索用概念圖調(diào)查小學科學教師學科知識結(jié)構現(xiàn)狀。

一、相關概念

（一）小學科學教師學科知識結(jié)構

教師的學科知識結(jié)構是指教師所具備的學科的各種知識之間的比例關系、關聯(lián)程度、組合方式，以及由此形成的功能整體?！读x務教育科學課程標準（2022年版）》將小學科學教師的學科知識結(jié)構定義為小學科學教師所具備的基礎性知識與跨學科知識形成的整體。基礎性知識是指在小學科學教材中涉及的所有核心知識，它是教師學科知識結(jié)構的基礎；跨學科知識是指小學科學與其他學科融合的知識，它是教師學科知識結(jié)構的拓展。

（二）概念圖

概念圖是由諾瓦克教授等人基于奧蘇貝爾有意義學習理論開發(fā)的一種知識組織和表征知識的工具。與傳統(tǒng)測驗相比，概念圖對知識結(jié)構特征的探查更為清晰直觀。國內(nèi)外學者在這方面有諸多研究，例如，Benjamin-Kirby 等人利用概念圖揭示未來小學教師的學科知識結(jié)構；Morine-Dershimei 采用概念圖對比了4 組職前教師在參與一學期教學方法課后知識結(jié)構產(chǎn)生的變化；劉艷超發(fā)現(xiàn)通過概念圖可以呈現(xiàn)不同發(fā)展階段教師課程知識在內(nèi)容與結(jié)構兩個維度上存在的不同；趙國慶、熊雅雯等通過概念圖發(fā)現(xiàn)小學數(shù)學教師存在著學科本體性知識不足、知識碎片化程度嚴重及知識結(jié)構不甚合理等問題。概念圖已經(jīng)成為探查教師學科知識結(jié)構水平的有效工具之一。

二、研究對象與實施

（一）研究工具的開發(fā)

以《義務教育科學課程標準（2022年版）》為依據(jù)，選定“物質(zhì)”“地球”以及“生物”這三個主題板塊知識，編制“小學科學教師學科知識結(jié)構概念圖測評卷”，測評卷分為兩個部分：調(diào)查對象的基本信息（性別、教齡、學歷、專業(yè)）；調(diào)查對象的學科知識結(jié)構（畫概念圖的方式）。三個題目分別采用對畫好的概念圖進行填空、給出一些核心概念進行畫圖以及給出焦點問題進行畫圖的形式進行調(diào)查。具體描述為：題目1 是根據(jù)小學科學中“物質(zhì)”的相關知識，填補畫好圖中未標出的節(jié)點和連接詞；題目2 是結(jié)合個人對小學科學中“地球”相關知識的理解，圍繞核心概念，繪制一幅以“地球”為主題的概念圖，可基于“地球”“宇宙”“晝夜更替”“月球”“太陽”等核心概念；題目3 是思考在小學科學中涉及了哪些生物？這些生物之間又有什么關系？圍繞焦點問題，繪制一張以“生物”為主題的概念圖來梳理和呈現(xiàn)。

（二）研究對象

本研究選取內(nèi)蒙古赤峰市敖漢旗的小學科學教師為研究對象，由于該地區(qū)的學校以公立學校為主，所以研究對象的學校類型均為公立學校。參與本次測評的科學教師有38 人，回收有效答卷38份。

（三）概念圖評分體系

小學科學教師的學科知識結(jié)構情況依據(jù)概念圖題目完成質(zhì)量判定。對測評卷的三類概念圖題目分別按照不同評分標準計分。題目1 采用直接計分法，如果教師所選填的節(jié)點或連接詞正確記1分，如果不填或者錯誤記0分，該題目共有10 個空，滿分10 分。題目2 和題目3 采用諾瓦克等人的結(jié)構評分法，主要關注概念圖的四個主要方面：命題、層級、交叉連接、舉例。將概念圖四個方面中正確的成分賦予分數(shù)：每個有效的命題記1分、每個正確的等級水平記5分、每個有效的橫向連接記10 分、每個正確例子記1 分。用結(jié)構評分法先給標準參考概念圖評分，得出整張卷子總分是214 分。根據(jù)標準得分將參與概念圖測評的教師的學科知識結(jié)構水平、基礎性知識水平與跨學科知識水平進行等級劃分，等級要求見表1。

表1 評分等級表

（四）研究信效度檢驗

對測評卷的內(nèi)部一致性進行檢驗，得到Cronbach’s alpha 系數(shù)為0.819＞0.7，說明本問卷信度良好。本問卷用因子分析方法檢驗測評卷的結(jié)構效度，KMO 檢驗結(jié)果為0.695＞0.6，表明該工具較為適合做因子分析。

三、部分科學教師學科知識結(jié)構現(xiàn)狀分析

本研究依據(jù)問卷的得分情況對小學科學教師學科知識結(jié)構的現(xiàn)狀進行分析，發(fā)現(xiàn)小學科學教師總體平均得分157.66 分（標準總分為214分）。根據(jù)問卷得分情況以及表1，可以推斷小學科學教師學科知識結(jié)構水平處于中等水平。

（一）基礎性知識的現(xiàn)狀及分析

題目1 有“混合物”“無機化合物”“氧化物”“合金”4 個基礎性知識。分析題目1 的得分情況可發(fā)現(xiàn)，100%的小學科學教師能填對“混合物”和“無機化合物”，85.32%的小學科學教師能填對“氧化物”和“合金”。題目2“地球”主題的標準概念圖基礎性知識得分為38 分。分析題目2繪制的概念圖，發(fā)現(xiàn)31.58%的小學科學教師基礎性知識得分在10～15 分，47.37%的小學科學教學基礎性知識得分在15～25 分，21.05%的小學科學教師基礎性知識得分在25 分以上。題目3“生物”主題的標準概念圖基礎性知識得分為28 分。分析題目3 繪制的概念圖，發(fā)現(xiàn)28.94%的小學科學教師基礎性知識得分在15～25 分，71.04%的小學科學教師基礎性知識得分在25分以上。

從題目1,2,3 基礎性知識得分的人數(shù)占比情況以及表1 來看，小學科學教師基礎性知識的現(xiàn)狀水平較高。結(jié)合課標和調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，大部分基礎性知識是小學科學學科知識的中心部分，所以小學科學教師這部分的基礎性知識比較扎實；小部分基礎性知識屬于更高級的知識范疇，許多小學科學教師對初中、高中的知識接觸較少，導致他們對這一部分的基礎性知識欠缺。

（二）跨學科知識的現(xiàn)狀及分析

題目1 中的“電磁運動”以及“物質(zhì)的性質(zhì)變化”屬于跨學科知識。分析發(fā)現(xiàn)13.16%的小學科學教師能填寫正確“物質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變化”，34.21%的小學科學教師能填寫正確“電磁運動”。題目2“地球”主題的標準概念圖跨學科知識得分10 分。分析繪制的概念圖，發(fā)現(xiàn)71.05%的小學科學教師跨學科知識得分在0～5 分，28.95%的小學科學教師跨學科知識得分在5～10分。題目3“生物”主題的標準概念圖跨學科知識得分8 分。分析題目3 繪制的概念圖，發(fā)現(xiàn)39.46%的小學科學教師跨學科知識得分在0～5分，60.52%的小學科學教師跨學科知識得分在5～8分。

從題目1，2，3 跨學科知識命題得分的人數(shù)占比情況以及表1 來看，小學科學教師跨學科知識的現(xiàn)狀水平較低。結(jié)合課標和調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，大部分跨學科知識屬于初中、高中的知識，很多小學科學教師存在對初中、高中知識比較欠缺的情況。由于所學專業(yè)的原因，現(xiàn)在大部分科學教師都不是科學教育專業(yè)畢業(yè)的，甚至有些科學教師對科學課程都不了解，直接就按照教材進行教學，不清楚什么是跨學科知識。

四、部分科學教師學科知識結(jié)構現(xiàn)狀的人口學變量分析

利用SPSS 軟件分別分析性別、教齡、學歷、專業(yè)對該地區(qū)小學科學教師學科知識結(jié)構的影響，具體統(tǒng)計結(jié)果如下。

由表2 可以看出，男女小學科學教師學科知識結(jié)構總體平均分均處于中等水平。通過獨立樣本T 檢驗，得到t 值為0.610，P 值=0.546＞0.05，說明男女小學科學教師的學科知識結(jié)構總體情況不存在顯著性差異。從均值上看，女性小學科學教師的平均值高于男性小學科學教師，說明女性小學科學教師學科知識結(jié)構優(yōu)于男性小學科學教師。

表2 調(diào)查對象性別的差異比較

由表3可以看出，0～10年教齡的小學科學教師學科知識結(jié)構總體平均分高于11～20年教齡以及20年以上教齡的小學科學教師學科知識結(jié)構總體平均分。通過單因素方差分析，得到P 值為0.850＞0.05，說明不同教齡的小學科學教師的學科知識結(jié)構總體情況不存在顯著性差異。

表3 調(diào)查對象教齡的差異比較

由表4 可以看出，碩士畢業(yè)的小學科學教師在學科知識結(jié)構總體平均分上高于大學本科畢業(yè)的小學科學教師，大學本科畢業(yè)的小學科學教師又高于中專畢業(yè)的小學科學教師。通過單因素方差分析，得到P 值為0.541＞0.05，說明不同學歷的小學科學教師的學科知識結(jié)構總體情況不存在顯著性差異。

表4 調(diào)查對象學歷的差異比較

本次研究中的小學科學教師，其畢業(yè)專業(yè)52.63%為科學教育及相關專業(yè)，47.37%為其他專業(yè)，表明該地區(qū)小學科學教師隊伍專業(yè)結(jié)構不合理。由表5 可知，科學教育及相關專業(yè)畢業(yè)的小學科學教師在學科知識結(jié)構總體平均分上高于其他專業(yè)畢業(yè)的小學科學教師。通過獨立樣本T檢驗，得到t值為2.622，P值為0.013＜0.05，說明畢業(yè)于科學教育及相關專業(yè)與其他專業(yè)的小學科學教師，在學科知識結(jié)構總體情況方面存在顯著性差異。

表5 調(diào)查對象專業(yè)的差異比較

五、結(jié)論與建議

本研究通過調(diào)查分析得到以下結(jié)論。

從整體上看，小學科學教師的學科知識結(jié)構現(xiàn)狀處于中等水平；從基礎性知識方面看，小學科學教師的基礎性知識現(xiàn)狀水平較高，說明小學科學教師的基礎性知識尚可再扎實一點；從跨學科知識方面看，小學科學教師的跨學科知識現(xiàn)狀水平較低，說明小學科學教師的跨學科知識不足，需要加強。

通過問卷測量了影響小學科學教師學科知識結(jié)構的四個人口學變量：性別、教齡、學歷和畢業(yè)專業(yè)。通過SPSS23.0 對調(diào)查數(shù)據(jù)的分析，得出以下結(jié)論：性別、教齡、學歷對小學科學教師學科知識結(jié)構產(chǎn)生一定的影響。根據(jù)總體平均分，女性小學科學教師學科知識結(jié)構優(yōu)于男性小學科學教師；0～10年教齡的小學科學教師學科知識結(jié)構優(yōu)于11～20年以及20年以上小學科學教師的學科知識結(jié)構；碩士小學科學教師學科知識結(jié)構優(yōu)于本科和中專小學科學教師學科知識結(jié)構。畢業(yè)專業(yè)對小學科學教師學科知識結(jié)構有顯著性影響，畢業(yè)于科學教育及相關專業(yè)的小學科學教師與其他專業(yè)的小學科學教師的學科知識結(jié)構總體情況存在顯著性差異。

根據(jù)分析的結(jié)果和得出的結(jié)論，提出以下建議。

小學科學教師應增強基礎性知識。小學科學教師的基礎性知識水平是小學科學教師學科知識結(jié)構的基礎，基礎扎實，學科知識結(jié)構才能得到提高。調(diào)查結(jié)果顯示，小學科學教師的基礎性知識尚可，但仍有部分教師基礎性知識掌握不扎實，例如“分離定律”“電荷”等基礎性知識屬于高級的知識范疇，許多小學科學教師沒有接觸過。因此，建議小學科學教師在職培訓時要對基礎性知識進行系統(tǒng)學習，以提高基礎性知識水平。

小學科學教師應加強跨學科知識的學習。結(jié)合課標和調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)大部分跨學科知識屬于初中、高中的知識，很多小學科學教師對初中、高中知識比較欠缺，所以小學科學教師應加強對初中、高中跨學科知識的學習。通過數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，畢業(yè)于科學教育專業(yè)、相關專業(yè)與其他專業(yè)的小學科學教師在學科知識結(jié)構總體情況方面存在顯著性差異。同時，通過訪談發(fā)現(xiàn)，當前的小學科學教師在職培訓中涉及跨學科知識的內(nèi)容較少。因此，建議小學科學教師在職培訓時對跨學科知識進行重點學習，以強化跨學科知識。

小學科學教師應提高專業(yè)化水平。通過前面的分析可發(fā)現(xiàn)，小學科學教師隊伍專業(yè)結(jié)構不合理，而且畢業(yè)專業(yè)對小學科學教師學科知識結(jié)構有顯著性差異?！读x務教育科學課程標準（2022年版）》明確指出，科學課程是一門融物質(zhì)科學、生命科學、地球與宇宙科學和技術與工程等多領域的綜合性基礎課程。科學課程的綜合性、跨學科性和實踐性，對科學教師的專業(yè)素養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)和要求。要想勝任新的科學課程教學，科學教師在職前學習過程中就應經(jīng)歷專業(yè)化的理科教師教育，在職后培訓中也應自覺拓展和完善學科知識?？茖W教師只有深刻理解科學課程的專業(yè)性，才能在日常科學教學實踐中不斷提升自身的專業(yè)水準。