优秀化学教师“原电池”主题的PCK表征研究

黄元东 周青

摘要： 基于CoRe模型对5名高中化学教师在“原电池”主题的PCK进行表征研究，结果发现受访教师重视原电池的工作原理和基础知识。优秀教师在课程知识维度重视原电池与其他主题知识和生活常识间的联系，在教学过程中灵活创设教学情境，同时注重对学生学科思维能力的培养，且对学生学习某一主题知识具备的前概念、学习困难、错误概念、学生思维特点等十分熟悉，教学解释语言本土化、生活化，能选择多种表征方式展开教学，评价形式多元化。

关键词： CoRe模型; 学科教学知识; 优秀教师; 原电池

文章编号： 1005-6629（2019）8-0020-05            中图分类号： G633.8            文献标识码： B

1  前言

教师作为教育活动的主要参与者、组织者，是教学过程中必不可少的角色。PCK（Pedagogical Content Knowledge）最初由舒爾曼提出[1]，中文名称是学科教学知识。舒尔曼认为，PCK是教师在课堂教学实践中形成的，面对特定学科主题、特定学生时所具备的相关教学策略及表征方法和理解学生学习的知识。又因为教师PCK具有情境性和缄默性等特点，对教师PCK进行表征研究可以将教师的学科知识向教学知识的转化过程显性化。目前国内外学者对PCK的研究主要集中在内涵、组成、发展和表征方法等理论概括层面，而对基于主题知识的教师PCK研究相对较少。

PCK研究可为职前教师培养提供教学资源和材料，还可为教师进行课堂教学提供案例参考，有助于发现教师如何为适应不同背景学生的学习而对知识表征的形式和过程做出改变，对于构建有效的教师专业发展模式具有重要启示，还可供新手教师借鉴以审视自己教学的不足，促进新手教师的专业发展和成长[2， 3]。本研究以高中化学的重难点知识“原电池”为主题内容，基于Loughran教授提出的CoRe模型，通过访谈法、文本转录和内容分析法探究优秀教师“原电池”主题的PCK。

2  研究对象与方法

2.1  研究对象

优秀教师具有丰富的教学经验并在教学中取得优异的教学成绩，获得骨干教师、学科带头人或名师工作坊主持人等荣誉称号，并对教育领域有很大的贡献[4～6]。选取具有高级职称的5位中学化学教师为受访对象（基本信息如表1所示），这5位教师均来自陕西省省级一线重点中学，在国家优质课评选中获过奖。其中，获特级教师称号的有2位教师，教龄达20年以上的有4位教师。

2.2  研究方法

目前还没有公认的PCK维度，但基本上围绕教学目的知识、内容知识、课程知识、学生知识、教学策略与表征知识、教学反馈与评价知识等确定教师的PCK维度[7～9]。基于学者们对PCK内涵和组成的研究以及CoRe模型的探索视角，教师PCK应包括内容知识、课程知识、学生知识、教学策略知识及评价知识五个维度。

以Loughran教授及研究团队提出的CoRe模型（表2）为访谈工具[10～12]，问题1对应内容知识维度，问题2、 3对应课程知识维度，问题4、 5、 6对应学生知识维度，问题7对应教学策略知识维度，问题8对应评价知识维度。对5位受访教师围绕“原电池”主题进行访谈录音，再对访谈内容进行提炼分析，以各维度下的子维度内容作为分类标准（如前概念、学习困难及错误概念等是学生知识维度的子维度），归纳出五位受访教师在各PCK维度的具体内容，得到各教师观点间的共性及个性差异。表2中大概念的数量由教师个人决定，是教师觉得学生掌握某一知识点至关重要的核心内容。

3  数据分析

3.1  内容知识维度

5位受访教师分别从整体上介绍了原电池主题的应授知识点（括号内为提及的次数，下同）有： 原电池的工作原理（5）、原电池的构成条件（5）、电极判断（4）、常见原电池（2）、电极反应式的推写（5）、原电池的应用（5）。例如T1教师谈到，第一课时主要讲原电池的定义、工作原理、构成条件以及电极判断;第二课时主要讲常见的原电池;第三课时就是电极反应式的推写，这是学生最难掌握的，这不是让学生死记硬背，而是让学生将所学的知识整理出一个逻辑思维，以后就算是碰到了陌生的原电池，学生也能完成电极反应式的书写;第四课时讲金属的腐蚀与应用，实际上就是原电池的应用。

对5位教师在该维度谈到的应授知识点及次数进行记录和归纳，可确定该主题内容的核心知识点。实际访谈过程中，受访教师还会对其所谈到的知识点加以详细陈述，这也进一步说明该知识点在该主题内容的重要地位。如有关原电池的工作原理，5位教师均有谈到，且基本上都是从能量转化和化学反应两个不同的角度进行讲解的。由此可见，大家对原电池主题知识的教学更注重基础知识的讲解，重在帮助学生理解其工作原理及学会判断原电池，并结合适当的练习掌握电极反应式的书写，最后学以致用。

但也有少部分教师认为，为有助于学生更好地熟悉原电池，应向学生介绍一些常见的原电池，巩固所学知识的同时，也能更好地诠释化学与生活之间密不可分的联系。如T1教师讲到，重点是三类原电池，对于一次性电池，例如干电池不可充电，故只作了解。对于二次电池，如铅蓄电池可循环使用，放电过程是将化学能转化为电能，充电过程是将电能转化为化学能。可从铅蓄电池着手，了解其特点和充放电过程，再通过习题巩固其应用。燃料电池可以不断充入氧化剂或还原剂连续使用，且原料来源广，产物为水，无污染，与其他能源相比，反应相同质量，放出能量多，因此受到大家的青睐。燃料电池的相关知识是对原电池知识的全面复习，要让学生掌握相应的电极反应式的书写。

综上所述，整理出优秀教师原电池主题内容知识维度PCK，核心知识点有： 原电池的工作原理、原电池的构成条件、电极判断、常见原电池、电极反应式的推写、原电池的应用。

3.2  课程知识维度

基于本研究所采用访谈工具，受访教师从课程价值和课程组织两个方面呈现他们对于原电池主题的课程知识，如表3所示。将受访教师对关于原电池主题课程知识的描述，分为生活哲学（3）、与其他课程内容关系（5）、知识应用（5）、辩证思维训练（2）四个方面进行归类。如T4教师谈到，在电极反应式的推写过程中，需考虑电荷守恒、原子守恒及电子守恒等知识，在具体的教学过程中要向学生灌输守恒思想。这就可以说明T4教师认为该主题知识与生活哲学是有关联的。

优秀教师认为原电池知识是哲学问题在化学中的体现和延伸，生活中的对立统一思想、由现象看本质思想及守恒思想均在此得到了诠释。课程内容关系方面，原电池知识既可复习巩固氧化还原反应，又可为后续学习电解池知识奠定基础，在高考考题中原电池知识经常与化学反应速率、平衡、能量变化等知识结合在一起考察。另外，原電池的实质是将化学能转化为电能，与电解池的实质相对，学好原电池主题知识，有助于理解电解池知识。知识应用层面，原电池是能将化学能转化为电能的一种装置，实质是氧化还原反应，因此可以人为的改变化学反应条件使化学反应朝着有利于人类生产生活的方向发展。另外，原电池知识的研究还可以训练学生分析、解决问题的能力，培养学生的辩证思维。

3.3  学生知识维度

表4呈现了受访教师所具备的原电池主题的学生知识，本维度和下述维度数据的处理方式均与3.1内容知识维度相似。其中，优秀教师在该主题掌握的有关学生的前概念有： 氧化还原反应（5）、原电池的初步知识（5）。受访教师一致认为该主题学生的学习困难主要是电极反应式的书写（5）。而优秀教师对学生的错误概念、学生思维的认识各异，说明经验也有不可信之处，从而得出开展实证研究获得结论的必要性。

3.4  教学策略知识维度

从教学顺序、表征方式和难点突破三个方面来呈现各受访教师原电池主题教学策略知识维度的PCK，如表5所示。

根据各受访教师讲述知识点的顺序，受访教师均采取“原电池的概念、构成条件、工作原理——电极判断——常见原电池——电极反应式的推写——原电池的应用”的顺序教学。

受访教师对该主题知识所采取的表征方式有： 图像（5）、举例（5）、实验（4）、类比（2）、模型（1）等，可见大家比较倾向采用图像、举例、实验等来突破教学重难点。如T3教师谈到，对于原电池中有无电流及电流流向问题，可以让学生通过实验观察。最后结合适当的练习（3），定能达到事半功倍的效果。

3.5  评价知识维度

表6是受访教师及优秀教师群体对于原电池教学评价知识维度PCK，主要从评价维度（5）和评价方式（5）两方面呈现。5位受访教师主要是从原电池的构成条件及电极反应式的推写两个方面对学生进行评价。采取的评价方式主要有： 观察、总结、讨论、提问、习题、测验、黑板展示、互评等。

4  研究结论与启示

（1） 原电池主题建构教学的核心知识点为： 原电池的工作原理、原电池的构成条件、电极判断、常见原电池、电极反应式的推写、原电池的应用。关于原电池主题知识，优秀教师注重原电池的工作原理与基础知识，以及与生活的关系，生活中的很多哲学思想在原电池知识中得到了很好的体现与延伸。对于原电池的工作原理及电极反应式的推写，优秀教师常结合氧化还原反应、物理知识进行阐述，而且鼓励学生一定要重视原电池的应用，防护金属腐蚀刻不容缓，促进工业生产必不可少。因此，新手教师在教学过程中应注重重组教材内容，不断拓展、开发教学资源，重视主题知识与其他内容知识及生活常识间的联系，在教学过程中灵活创设教学情境，同时强化对学生学科思维能力的培养。

（2） 优秀教师认为学生在学习原电池知识时具备的前概念有： 氧化还原反应、原电池的初步知识、常见电池、指针会发生偏转的原因、闭合回路材料的选择。学习困难有： 二次电池的应用、学习氧化还原反应后时隔太久、产生电势差的原因、电极反应式的书写、利用电子守恒解题。错误概念有： 原电池只有正负极，没有阴阳极、铜锌原电池（稀硫酸）正极上产生气泡，负极上不产生气泡、电子由负极流出途径电解质溶液流入正极最后回到负极，误认为有反应就会有电流、就能形成原电池，书写正极反应时误认为正极材料发生了反应。通过学习原电池知识，优秀教师认为学生的抽象思维、逻辑思维、辩证思维能力均有所提高。同时还能培养学生的推理、应变和识图能力。启示新手教师要围绕学生所具备的知识、思维和兴趣爱好等研究与琢磨学生，建构、丰富自己的学生知识，设计高效且有针对性的教学设计。

（3） 优秀教师在原电池主题的教学过程中，基于学生的认知规律，采用图像、举例、实验等表征方式，结合习题巩固帮助学生掌握电极反应式的推写等重难点。例如： Mg—HCl—Al、 Mg—NaOH—Al、 Fe—HNO3—Cu等特殊例子。有时还会让学生自主设计原电池，结合电化学腐蚀实例，帮助学生深刻理解原电池的工作原理及应用。因此，新手教师需钻研生活，以生活中反映的化学常识作为课堂教学原材料，帮助学生深刻理解化学学习过程中的抽象知识及重难点知识。此外，教师还应根据化学学科的特点及学生在学习活动中的不同表现，丰富评价方式，如采用项目评价、自我评价、活动表现评价等。

参考文献：

[1]廖元锡. PCK——使教学最有效的知识[J]. 教师教育研究， 2005， 17（6）： 37～40.

[2]Maher Z. Hashweh. Teacher Pedagogical Constructions： A Reconfiguration of Pedagogical Content Knowledge [J]. Teachers & Teaching Theory & Practice， 2005， 11（3）： 273～292.

[3]Hume A， Berry A. Constructing CoRes — a Strategy for Building PCK in Preservice Science Teacher Education [J]. Research in Science Education， 2011， 41（3）： 341～355.

[4]周正. 优秀教师群体特征与发展机制探究[J]. 教师教育研究， 2011， （5）： 66～70.

[5]罗静. 美国优秀教师评价标准研究[D]. 重庆： 西南大学硕士学位论文， 2010.

[6]梁优. 中学优秀英语教师标准探索[D]. 重庆： 重庆师范大学硕士学位论文， 2012.

[7]Park S， Oliver J S. Revisiting the Conceptualisation of Pedagogical Content Knowledge （PCK）： PCK as a Conceptual Tool to Understand Teachers as Professionals [J]. Research in Science Education， 2008， 38（3）： 261～284.

[8]Maher Z. Hashweh. Teacher Pedagogical Constructions： A Reconfiguration of Pedagogical Content Knowledge [J]. Teachers & Teaching， 2005， 11（3）： 273～292.

[9]Tamir P. Professional and personal knowledge of teachers and teacher educators [J]. Teaching & Teacher Education， 1991， 7（3）： 263～268.

[10]張小菊， 王祖浩. 学科教学知识的结构化—叙事表征——内容表征—教学经验模型[J]. 外国教育研究， 2014， （3）： 50～57.

[11]Loughran J， Berry A， Mulhall P. Understanding and Developing Science Teachers' Pedagogical Content Knowledge [M]. SensePublishers， 2012.

[12]John Loughran， Pamela Mulhall， Amanda Berry. Exploring Pedagogical Content Knowledge in Science Teacher Education [J]. International Journal of Science Education， 2008， 30（10）： 1301～1320.