科学课堂中的生成性问题与初任教师PCK发展研究

刘媛媛

摘   要：课堂教学中教师可能会遇到意外的学生提问、意外的学生回答、意外的实验结果等生成性问题。这些生成性问题的解决往往是学生前概念转变的重要契机，也是教师发展PCK的重要机会。而初任教师可能缺乏相应的学科知识和教学知识，他们往往忽略这些问题，并且难以捕捉到学生的前概念，所以初任教师应当注重课后反思，而初任教师培训应着重提升教师的学科知识和教学知识。

关键词：科学课堂;生成性问题;初任教师;PCK

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2022）6-0073-4

1    科学课堂中的生成性问题及其重要性

中学科学课堂往往是瞬息万变的，不管教师的教学设计有多么“完美”，课堂并不是一定能够按照教师所设计的环节按部就班地推进。例如，一场演示实验并没有按照设想的方式进行[1]，学生突然提出了一个意想不到的问题，或者学生对于问题的回答是意料之外的，亦或是教师抛出一个问题之后无人回应等[2]。为了追求课堂品质，教师往往都会在教学设计上苦下功夫。但是，如果课堂中出现意外情况，怎么处理才能保证课堂品质呢？接下来，笔者将介绍四种常见的生成性问题，并结合课堂真实案例进行详细阐述。

1.1    常见的四种生成性问题

通过文献梳理及课堂观察[1]，笔者总结出了科学课堂中的四种生成性问题：（1）意外的学生提问;（2）意外的学生回答;（3）意外的教学过程;（4）意外的实验结果[1-3]。

1.1.1    意外的学生提问

一般情况下，科学课堂总是充满师生之间的互动，在此交互过程中，学生的提问可能出乎教师的意料。以下为笔者研究中的课堂实录案例：

案例1 王老师的教龄为6年，授课内容为“热传递”。

王老师介绍了一种热传递的方法——热辐射，并列举一些生活中会发出热辐射的物品，例如电脑。突然，学生1提出了一个意料之外的问题：

学生1：热辐射有害吗？

王老师：你们觉得热辐射有害吗？

（有些学生说是，有些学生说不是）

王老师：你认为你需要热辐射吗？

学生们：需要。

王老师：冬天你们需要热辐射，但是夏天你们就不需要了，所以并不能这么直接判断它是好还是坏。

面对一个意外的提问“热辐射有害吗”，王老师的临场反应为：先抛出一个问题以调查学生对热辐射有害性的看法，之后又抛出问题引导学生思考我们日常生活是否需要热辐射。由此可见，王老师临时采用了一些教学策略进行回应：探查提问，举生活中的实例引导学生思考并得出结论。

1.1.2    意外的学生回答

除了意外的学生提问之外，科学课堂中也经常会有出人意料的问题回答。

案例2 张老师的教龄为1年半，授课内容为“空气的热胀冷缩”。

本节内容，张老师针对作业本中观察空气热胀冷缩的习题进行讲解拓展（图1）。张老师提出了一个问题，但是学生2的回答让她出乎意料。

张老师：怎么样可以让“喷泉”的水喷得更高？

学生2：用更多的热水，因为烧瓶中上半段空气没有接触到热水。

张老师：你的意思是这样上半段空气也可以浸入热水中吗？

学生2：是的。

张老师（点头）：好。

在課后访谈中，张老师承认，这个意外的回答让她很难作出判断：“一开始，我觉得她是对的，因为如果所有的空气都浸入热水中，那么所有的空气都可以吸热膨胀，但是后来我又想空气可以流动，热量也可以传递，所以（我）并不确定。”

由此可见，并不是所有教师都可以针对意外回答作出即时评价和准确的判断，甚至教师对学生答案中所涉及的学科知识还存在盲区，这可能是她难以回应这些意外答案的重要原因。

1.1.3    意外的教学过程

在笔者的课堂实录中，有一次意外的教学过程具体如下：

案例3 教师仍为王老师，教学内容为“热传递”。

王老师介绍了一些热的良导体和不良导体，并询问：纸是热的良导体还是不良导体？请结合你的生活经验解释。

学生3：是不良导体，因为如果纸要传递火的热量，它就会烧起来。

王老师：请注意是传热，不是传火。

（其他学生分享了观点，但是所举的例子都不能很好地解释，这出乎王老师意料，于是他临时决定帮助学生解决这个问题。）

王老师：冬天，你的手很温暖， 如果你触摸金属（指向教室中的金属栏杆），你会有什么感觉？

学生们：冷！

王老师：是的，很冷。如果你触摸木头桌子，会有什么感觉？

学生们：不是很冷！

王老师：如果触摸地板砖（陶瓷制）感觉怎样？

学生们：也冷！

王老师：所以，金属、陶瓷可以很好地传递热量，而木头不行，这是一种确定材料是否可以良好导热的方法。

在课后访谈中，王老师谈到：“我发现他们无法给出适当的例子来解释，就突然想起之前作业中一个题目提到我们摸金属会感觉到冷，所以我觉得这个例子可以帮助解决问题。”

意外的教学过程可能反映了某个学生未知的学习漏洞，亦或是不理解的科学概念，所以需要教师及时给予回应。

1.1.4    意外的实验结果

科学实验能够帮助学生在具体情境中深刻认识某些晦涩难懂的实验原理，但是实验课也可能有意外发生。

案例4 教师仍为张老师，教学内容为“空气的热胀冷缩”。

张老师准备进行空气的热胀冷缩实验，如图2所示。当她把套上气球的试管放进热水中时，气球迅速变大后又迅速收缩，这使张老师很惊讶，于是，她让学生讨论实验失败的原因。

学生4：由于时间不足，所以实验效果不明显。

学生5：是因为水的温度不够高。

张老师：实际上是因为绑在试管口上的橡皮筋不够紧，当我将试管放入盛有热水的烧杯中时，其实气球很快变大了，但是很快又收缩了，所以同学们可能没有注意到具体的变化过程。

从这个案例可以看出，虽然张老师让学生讨论实验失败的原因，但是她并没有对学生的回答进行评价，而是直接给出她所认为的正确答案。

1.2    生成性问题的重要性

这些意想不到的情况并不少见，但是往往容易被教师忽略。例如，在笔者的研究中，一大部分学生的意外回答都被教师忽略了。究其原因，也许是这些情况的重要性并没有被教师所认识到。笔者认为，科学课堂中所发生的生成性问题有以下三点重要性。

1.2.1    是教师了解并转变学生前概念的重要契机

前概念，在建构主义背景下又被称为日常概念或模糊概念，是学生通过日常生活的理解所形成的对该科学概念的自我认知[4]。前文提到的案例3中，王老师的学生回答纸是热的不良导体时，却举了一个纸会被火点燃的例子，仔细推敲学生所说的话，学生很可能把燃烧的概念和热传导进行混淆，认为常见的可燃物没有良好的导热性，但其实可燃与否和导热能力并没有直接关联。

无独有偶，在Cowei 和 Harrison的研究[5]中，一位科学教师提问：“鸟、猫、鱼、大象之中，哪个是最不同的？”一位学生回答了“大象”，而不是教师所期待的“鱼”（唯一的水生动物）。面对这样的疑问，这位教师只是否定了学生的答案，并没有深究其原因。但在课后访谈中，这位学生解释道：因为只有“大象”才是不允许在家养的动物。由此说明，在这位学生的前概念里，对动物的区分并不是按照科学中的水生陆生进行的。

综上所述，教师所未知的学生的前概念可以通过这些意外回答暴露出来，那么教师就应该趁热打铁，及时捕捉，探查这些回答背后的原因，并及时在课堂中通过一些教学策略（例如讨论、举例等），帮助学生转变前概念并巩固所学。

1.2.2    是教师发展自我学科教学知识（PCK）的重要契机

学科教学知识对应英文为pedagogical content knowledge（PCK），指的是教师在设计课程、课堂教学和反思课程时，针对某些学生、某个学科所运用的知识和技能[6]。在科学教师的PCK中，被公认的最重要的两個部分就是关于学生科学认知的知识（KSU）以及关于科学教学中教学策略和呈现的知识（KISR）[7]。

KSU指的是教师对学生科学学习的迷思概念、学习困难、动机和学习需求的了解。前文已经阐述，学生的意外回应或者提问可能暴露他们的错误概念和学习困难之处，这些内容可以帮助教师积累KSU，使教师对学生的科学学习有更清楚的认知。KISR包括一些常见的教学策略的知识，例如类比和举例。如果教师能够临场运用一些教学策略，就如案例1中王老师做的那样，进行提问剖析和引导，无形之中，教师也累积了对应的KISR。

1.2.3    为教师进一步提升课堂品质提供反思机会

一线教育工作者应该都有此体会：一堂好课往往需要经过不断反思和打磨。那么，反思从何而来？笔者认为，反思可以着重于这些课堂中的生成性问题。我们并不能要求教师对于每个意外回答或者题目都能临时想出完美的教学策略并帮助学生转变前概念，但是如果在课后还能进行反思，这很可能有助于进一步提升课堂品质。如案例2所示，张老师对学生的意外回答并不能及时作出评价，但是如果她能在课后查阅相关资料并进行反思，那么当她之后再次遇见此类情况，就能够更好地解决，而不是依然手足无措。

2    初任教师与经验型教师处理生成性问题的差异及原因

从笔者的课堂观察结果来看，初任教师和经验丰富的教师在生成性问题处理方面有较大差异。初任教师经常会直接忽视这些情况而不作处理，例如张老师忽略了50%以上的学生意外回答，并经常只是简单判断学生回答的正误，而不会进一步剖析他们的错误概念产生的原因。但是，经验丰富的教师更容易采用一些教学策略进行回应，以促进学生科学学习，如案例1和案例3中王老师所做的那样。

笔者认为，造成初任教师与经验丰富教师处理方式差异的原因，主要有以下几点：

2.1    初任教师容易忽略学生科学学习的认知，从而难以捕捉到学生的前概念

初任教师容易忽略学生科学学习的认知，可能因为他们认为科学学习是“传授科学知识”导向而不是“概念转变导向[4]”。例如，案例中的张老师曾提问：“有什么方法可以让杯中的热水凉得慢一些？”有一个学生的意外答案直接被忽略了：“放冰箱里”。这名学生可能误以为“热量”和“温度”是同一个概念，他可能认为冰箱可以保持食物恒温，从而热量不会消失。张老师并没有剖析这个答案背后的原因，而是直接告知学生所谓的正确答案，由此，她可能错过了一个转变学生概念的重要机会。

2.2    初任教师缺乏学科知识CK和教学知识PK来应对这些情况

学科知识（CK）指的是如牛顿三大运动定律这一类的知识，而教学知识（PK）是指一般的课堂教学策略和原则，比如利用类比可以帮助学生理解一些复杂概念[8]，而这两者是形成PCK的重要因素[8]。捕捉到学生的前概念之后，是简单修正，灌输正确知识，还是一步一步引导学生转变概念？能够成功做到后者并不是一蹴而就的，需要教师本身具有一定的CK和PK的积累。例如，案例2中，张老师甚至都不能准确判断学生的答案是否有误，因为她缺乏热传递相关的学科知识，由此阻碍了之后对学生问题的评价和剖析。而在案例3中，王老师针对学生关于如何判断热的良导体的疑惑，使用了相应的教学策略（举例、提问），正因为他利用了之前累积的PK：用例子可以帮助学生学习科学。

3    初任科学教师发展PCK并提升课堂品质的策略

因为初任科学教师容易忽略学生科学学习的认知，并且可能缺乏学科知识和教学知识，他们往往无法很好地处理课堂中的生成性问题，难以通过发展PCK来应对。若这些生成性问题没有促进教学反而成为绊脚石，那么课堂品质就会大打折扣。所以，笔者提出以下两点促进初任科学教师开展品质课堂的建议。

3.1    教师培训应着重提升教师学科知识和教学知识

现在，许多教师培训没有足够重视专业知识相关的内容。许多初任教师可能除了书本知识以外，并没有太多拓展知识的机会。而学生的问题很可能触及教师的知识盲区，所以一些更为“深奥”的科学知识培训显得尤其重要。首先，可以给初任教师安排定期知识测验，考查其教材知识掌握是否到位。其次，初任教师可以选修一些知识拓展课程以拓宽自己的知识面，防止面对学生意外的问题或回答时手足无措。除此之外，开展PCK相关的培训可能有助于初任教师在课堂中累积关于学生对科学认知的相关知识，并且合理高效地运用教学策略。

3.2    初任教师应重视课后反思

初任教师面对生成性问题时，可能并不能立即进行“完美”回应，所以课后反思就显得尤其重要。初任教师可以着重反思自己是否有益地剖析生成性问题所反映的学生的学习困难和前概念，是否合理地应用教学策略进行回应。如果没有，那么怎么做可以更好？对自己的行为进行反思提问有助于今后教学的改进。

4    总  结

综上所述，四种科学课堂中生成性问题的案例分析表明，初任教师对于生成性问题往往会选择忽略，可能是因为他们对于学生科学学习的认知不够重视，从而难以捕捉到学生的前概念。并且初任教师往往缺乏学科知识和教学知识来应对这些情况，所以经常显得手足无措。所以，希望今后教师培训能够注重拓宽教师的学科知识和教学知识，而初任教师也应在日常教学中养成反思的习惯，逐步积累经验，学会从容应对这些生成性问题。

参考文献：

[1]Liu， Y. Teachers’ PCK development through reflection-in-action—an exploratory case study. （Unpublished master dissertation）[D]. London：University College London，2019.

[2]Chan K K H， Yung B H W. On-Site Pedagogical Content Knowledge Development[J]. International Journal of Science Education， 2015， 37（8）：1246-1278.

[3]李琴.課堂中突发问题的处理——从“我的蚕不会吐丝”谈起[J]. 小学科学（学生版）， 2011（6）：22-23.

[4]袁维新. 西方科学教学中概念转变学习理论的形成与发展[J]. 比较教育研究， 2004， 25（3）：33-38.

[5]Cowie， B.， Harrison， C. and Willis， J. Supporting teacher responsiveness in assessment for learning through disciplined noticing[J]. The Curriculum Journal， 2018，29（4）：464-478.

[6]Carlson J， Daehler K R. The Refined Consensus Model of Pedagogical Content Knowledge in Science Education[A]. Anne Hume. Repositioning pedagogical content knowledge in teachers’ knowledge for teaching science[C].Springer，2019：77-99.

[7]Magnusson， S.， Krajcik， J.， and Borko， H.Nature， sources， and development of pedagogical content knowledge for science teaching[A].S. J. Magnusson. Examining pedagogical content knowledge[C]. Springer， 1999：95-132.

[8]Shulman， L.S. Those who understand： Knowledge growth in teaching[J].Educational researcher，1986，15（2）：4-14.

（栏目编辑    李富强）