小學科學專家型教師和新手型教師PCK比較的個案研究

范增

（湖南第一師范學院教育科學學院，湖南長沙410205）

小學科學專家型教師和新手型教師PCK比較的個案研究

范增

（湖南第一師范學院教育科學學院，湖南長沙410205）

通過觀察、訪談、收集實物的方式，調查了同課異構活動中一位專家型教師（任老師）和一位新手型教師（小王）在執教小學科學六年級《小蘇打和白醋的變化》時所使用的學科教學知識（即PCK）。研究發現，與小王相比，任老師的PCK更加豐富、合理。具體表現為，任老師能更好地把握課程的內容與結構，更了解兒童科學學習的心理，教學策略更加有效，對科學學習的評價更有利于學生的科學素養的發展。

學科教學知識；專家型教師；新手型教師；小學科學；個案研究

學科教學知識（Pedagogical Content Knowledge，即PCK）是指教師為了適應不同能力和興趣的學生，在將特定學科知識轉化為學生易于理解的課堂教學形式時所使用的知識。PCK在教師知識基礎中處于核心地位，教師專業發展的核心就是發展教師的PCK。因此，深入比較小學科學專家型教師和新手型教師的PCK，能幫助新手教師習得一定的PCK，優化教學實踐，促進專業發展。本研究擬采用個案研究的方式，比較專家型教師和新手型教師的PCK，以期為科學教師的培養和培訓提供參考。

一、研究的過程與方法

本研究選取了一位新手型教師和一位專家型教師作為研究對象。新手教師小王（化名）是一所師范院校的大四學生，他在小學實習，執教科學課。專家型教師任老師（化名）是小學科學特級教師、教齡26年。研究對象的選取符合我國學者孟迎芳、連榕（2004）對專家型教師和新手型教師的定義[1]。在一次小學科學同課異構活動中，小王和任老師均執教了六年級《小蘇打和白醋的變化》一課，其主題是小蘇打和白醋混合后產生二氧化碳、水和醋酸鈉。筆者現場觀摩了兩位教師的教學并做了錄像。以下是兩位教師的教學實錄。

（一）小王的教學

一上課，小王詢問學生平時吹氣球的方法，然后表演魔術：將錐形瓶中的少量液體倒入氣球之后，氣球開始逐漸地被“吹”大。小王坦言，這個魔術用了小蘇打和白醋。

小王請學生觀察小蘇打、白醋各自的特點并填好學案，學生開始觀察。1分鐘后，有學生弄灑了盛白醋的杯子，這時小王強調“要按規矩來，不要弄倒杯子”，并說明可以用看、摸、聞等方法觀察。觀察完畢后，學生匯報，小王點評，并在PPT上展示結論。

小王說明接下來就要研究小蘇打和白醋混合后的現象，要求各小組討論一下應該怎樣混合、混合后該怎樣做（第6、第9小組的學生直接抓起小蘇打投入白醋中，被小王發現和制止）。學生討論完畢后，有兩位學生做了匯報，但其他學生沒有認真傾聽。

統一實驗計劃后，學生自取小蘇打投入白醋中，邊觀察邊填寫學案，小王巡視。實驗結束后，學生開始匯報。除發現“產生大量氣泡”之外，有學生發現了“白色沉淀”，有學生說自己是將小蘇打分多次加入白醋中的，一些學生將小蘇打投入白醋后去聞氣味，有的感到“有些頭暈”，有的聞到“像洗衣液的氣味”，有的聞到“像發了霉”，有的聞到“還是白醋的氣味”。小王指出氣味不同是因為不同的人加入小蘇打的量不同。

小王提問：“大家是否知道氣泡中的氣體是什么？”學生一致回答是CO2。小王又問：“你怎么知道是CO2？”學生A發言：“課外書上說，能讓人頭暈的氣體就是CO2”，小王加以糾正。學生B說：“實驗現象很像打開了雪碧，雪碧冒出的就是CO2”。學生A又說：“檸檬酸是白醋的重要成分，小蘇打里有‘氫碳氧幾’（其實該生想表達的是，即碳酸氫根），與白醋反應會產生……”。學生A堅持認為小蘇打和白醋混合后產生的就是CO2，小王則一再強調不能直接判定這種氣體是什么。在這番爭論結束后，小王做演示實驗：將點燃的木條先放入一個空杯子中，再放入小蘇打和白醋反應過的杯子中，木條立刻熄滅。有學生喊：“是CO2！因為CO2能隔斷空氣”，小王糾正了這種觀點。小王又做第二個演示實驗：在一個杯子中裝有兩根高低不同的、已點燃的蠟燭，將小蘇打和白醋反應后產生的氣體倒入這個杯子。實驗尚未成功，下課鈴已經響起。

（二）任老師的教學

上課伊始，任老師布置觀察任務：“①觀察小蘇打、白醋并記錄下它們的特點。②先將小蘇打倒入集氣瓶，再將白醋一次性全部倒入，蓋上毛玻璃片，觀察現象并記錄”。各小組開始實驗，任老師一邊巡視、一邊與學生交流。實驗結束后，學生先匯報了小蘇打和白醋的特點，再匯報兩者混合后的現象，任老師通過追問、點撥等方式加以指導。

匯報結束后，任老師說明該反應中的大量氣泡其實是產生了氣體，并提問這種氣體是什么。一個學生說是CO2，因為該反應很像雪碧中冒出CO2。任老師立即板書了“氣體二氧化碳”六個字，并提出“我們要用實驗來驗證一下，今天集氣瓶中的氣體是否就是CO2，這要從CO2的特點入手”。任老師用投影儀展示“小資料”，介紹CO2的兩個特點：不支持燃燒、比空氣重。任老師要求學生設計實驗驗證第一個特點，即用火柴驗證集氣瓶中的氣體不支持燃燒。學生提出各種實驗方案，任老師通過點撥、反問等方式加以引導，統一了實驗方案。學生得到火柴后分組實驗（將點燃的火柴伸入集氣瓶中，火柴熄滅），認識到這種氣體不支持燃燒。任老師再組織學生驗證第二個特點。任老師介紹演示實驗的做法（一個杯子中放有燃燒的蠟燭，將小蘇打和白醋反應后產生的氣體倒向蠟燭），要求學生預測結果并說明理由。學生先預測，再觀察演示實驗，發現蠟燭被澆滅，認識到這種氣體比空氣重。任老師提問，“現在可以確定這種氣體是CO2了嗎？”學生討論后認為仍不能確定。任老師再次呈現“小資料”，介紹氧氣、CO2、氮氣、氫氣、氬氣和氙氣的特點，學生發現氬氣和氙氣也比空氣重且不支持燃燒。任老師說科學家通過更多的實驗才得知集氣瓶中的氣體是CO2。

任老師提問，現在集氣瓶中反應后的液體還是不是白醋？學生通過聞氣味判定不是白醋，任老師將其命名為“新液體”，并板書“小蘇打+白醋→氣體（二氧化碳）+新液體”，強調該反應生成了新物質，這種變化屬于化學變化。

任老師回顧這節課，指出“四年級曾學過小蘇打溶解在水里，溶解時小蘇打還存在。那么，小蘇打進入白醋后還存在么？”。學生提出檢驗的方法，任老師依照學生的想法去做（向集氣瓶中反應過后的液體中再次加入白醋），發現沒有氣泡產生，說明小蘇打不是溶解在白醋里，而是與白醋發生了化學反應。此時，下課鈴響起。

在同課異構活動結束后，在現場聽課的教研員點評了兩位教師的教學，小王也講述了自己在觀摩任老師的課之后的感想，筆者對此都進行了錄音。此外，筆者還收集了小王的教案、課件以及上課時學生填寫好的學案。在此基礎上，筆者對所有的質性數據（錄像和錄音均已整理成文本）逐句進行了登錄、編碼和類屬分析，從而提煉出每位教師的PCK，并比較了兩位教師的PCK之間的異同。

二、研究的結果與分析

根據塔米爾（Tamir，1988）的觀點，科學教師的PCK包含課程知識、學習者知識、教學策略知識和學習評價知識四個成分[2]。筆者將從這四個成分出發比較兩位教師的PCK。

（一）科學課程知識

科學課程知識主要體現出教師對課程內容、知識結構及課程資源的理解和把握。兩位教師在教學中使用的課程知識有所不同。首先，在課程內容的把握上，任老師在實驗的基礎上講解了“小蘇打和白醋反應產生了新物質，屬于化學變化”這一核心概念。小王特別關注學生能否掌握小蘇打和白醋反應的現象和結果，卻始終沒有說明該反應的本質是化學變化。可見，任老師更好地把握了本節課的核心概念；其次，在對小學科學知識結構的把握上，任老師刻意提到四年級的知識“小蘇打可溶于水”，并幫助學生將這一舊知識與當前看到的現象（小蘇打在白醋中消失）建立聯系，說明任老師能看清不同年級的科學知識之間的縱向聯系，能從整體上駕馭小學科學知識體系；第三，在對課程資源的掌握上，任老師用“小資料”介紹了各種氣體的性質，他掌握了更豐富的課程資源。

（二）科學學習者知識

科學學習者知識是指教師對小學生學習科學課的心理特點的認識。兩位教師的學習者知識有所不同。首先，在對學生已有知識的了解上，小王不知道學生們在課前都已經懂得該反應會產生CO2，當學生在課堂上答出這一正確答案時，他希望能保持懸念，與學生反復辯論，強調這種氣體不一定是CO2，這嚴重耽誤了后續的教學。任老師了解學生的已有知識，他直接將學生的回答進行板書，鼓勵學生設計實驗來驗證；其次，在對兒童科學學習思維方式的了解上，小王未能預料到學生會將小蘇打分多次加入白醋，導致觀察結果出現混亂。任老師事先要求學生將白醋一次性全部倒入盛有小蘇打的集氣瓶中，避免了節外生枝。任老師為避免學生將實驗現象誤解為“小蘇打溶解在白醋里”，還特意用實驗證明了這種觀點是錯誤的。可見，任老師更了解兒童的思維方式，尤其是可能產生的誤解；第三，在對學生的學習需求的了解上，任老師允許學生連續完成兩個觀察任務，提供大段時間自主探究，充分滿足了學生的求知欲。小王先讓學生觀察小蘇打和白醋的特點，再讓學生思考應當怎樣混合兩者，但學生根本無心思考，只想繼續擺弄桌上的小蘇打和白醋。

（三）科學教學策略知識

科學教學策略知識是教師對如何設計和實施探究活動以及如何呈現知識的認識。兩位教師的教學策略知識有所不同。首先，在教學環節的設計上，小王設置了四個環節，即“創設情境→觀察小蘇打和白醋的特點并研討→制定計劃→觀察混合時的現象并研討”，耗時約26分鐘。其中，創設情境僅僅是引出了小蘇打和白醋這兩樣東西，未能引發更深入的思考。制定計劃僅僅是讓學生討論怎樣混合小蘇打和白醋，但該問題的思考量很小，且兩者混合的次序對實驗根本沒有影響。因此，小王設計的教學環節比較低效。同樣的教學內容，任老師設置了兩個環節，即“觀察小蘇打和白醋的特點及兩者混合時的現象→研討”，耗時約17分鐘，反而取得了更好的效果；其次，在知識的鋪墊上，任老師先講授了CO2不支持燃燒，再組織學生做實驗（伸入集氣瓶中的火柴熄滅），學生能理解該實驗說明了待檢驗的氣體不支持燃燒。小王在沒有給學生做鋪墊的情況下直接做了同樣的實驗，學生不能理解實驗現象說明了什么；第三，在演示實驗的呈現方式上，任老師在做“澆滅蠟燭”的演示實驗之前，先讓學生預測結果并說明理由，這種呈現方式更具有探究性。

（四）科學學習評價知識

科學學習評價知識體現出教師對“怎樣評價科學學習”的理解。兩位教師的評價知識有所不同。首先，在評價的內容上，任老師和小王都非常關注學生對實驗現象的理解和掌握。相比較而言，在巡視學生做實驗時，任老師非常注重詢問學生在看到現象后心中有什么疑問產生。小王則更關注學生是否聽懂了實驗任務、是否認真做實驗等表面現象。在學生匯報實驗現象時，任老師喜歡推敲學生的措辭，如學生所說的“小蘇打沒有‘味道’”被教師調整為“小蘇打沒有‘氣味’”，而小王對這些語言中的細節并不在意；其次，在評價的方法上，當學生的回答出現明顯錯誤時，任老師采用一系列方法，如反問、點撥、詢問其他學生的意見等，促使學生更深入地思考。小王則更傾向于對學生的回答直接給出正誤判斷，而不是進行深入挖掘。任老師在下課后還收集了學生填好的學案，用以評價學習效果，而小王沒有認真對待學案。可見，與小王相比，任老師的評價方法更加多樣、有效。

三、研究的結論

通過上述分析，可以推斷出在本次同課異構活動中任老師與小王的PCK的差異：（1）在科學課程知識方面，任老師能更準確地把握核心概念，能看清其他年級的知識與本節課的知識有何聯系，并掌握了更豐富的課程資源。（2）在科學學習者知識方面，任老師更了解小學生的已有知識、思維方式、可能產生的誤解以及小學生的學習需求。（3）在科學教學策略知識方面，小王設計的教學環節比較低效、繁瑣，任老師的教學環節更加高效、簡約。任老師能為學生理解知識做好鋪墊，并且其演示實驗更具有探究性。（4）在科學學習評價知識方面，任老師更關注學生在“做科學”過程中的思維和語言，他的評價方法更加多樣、有效。

總之，與小王相比，任老師的PCK更加豐富、合理，他能更好地把握課程的內容與結構，更了解兒童科學學習的心理，教學策略更加有效，對科學學習的評價更有利于學生科學素養的發展。最后需要指出的是，本研究是個案研究，探索的范圍很小，不具有統計意義，希望能為小學科學專家型教師和新手型教師PCK比較的進一步研究起到拋磚引玉的作用。

[1]孟迎芳,連榕.專家—熟手—新手型教師教學策略的比較研究[J].心理發展與教育,2004(4):70-73.

[2]Tamir,P..Subject matter and related pedagogical knowledge in teacher education[J].Teaching and Teacher Education,1988(4):99-110.

A Comparative Case Study of PCK Application by Expert and Novice Primary Science Teachers

FAN Zeng
(School of Educational Science,Hunan First Normal University,Changsha,Hunan 410205)

Through observation,interview and objects collecting,the author investigates an expert teacher’s PCK (Mr.Ren’s PCK)and a novice teacher’s PCK(Mr.Wang’s PCK)used in primary science lesson“The Change of Baking Soda and White Vinegar”in the sixth grade.The study found that,compared with Mr.Wang,Mr.Ren’s PCK are richer and more reasonable.For specific performance,Mr.Ren can better grasp the content and structure of the course,and know more about children’s psychology of learning science.Mr.Ren’s teaching strategies are more effective,and his evaluation of science learning can promote the development of students’scientific literacy better.

Pedagogical Content Knowledge（PCK）;expert teacher;novice teacher;primary science;case study

G623.6

A

1674-831X（2016）05-0010-03

[責任編輯：胡偉]

2015-12-27

2015年度湖南省教育科學規劃課題“小學科學教師學科教學知識的案例研究”（XJK015CJC001）

范增（1982-），男，山東濟南人，湖南第一師范學院講師，教育學博士，主要從事科學教育研究。