佘雪玲　鄧峰　劉睿琪　胡潤澤

摘要：梳理了國外理科教師學科知識（SMK）研究的最新進展，包括SMK的理論研究、SMK的測查研究、SMK與教學實踐的關系;據(jù)此探討SMK對我國化學教育研究的啟示，以期對我國化學教師SMK的研究以及化學教師教育提供有益借鑒。

關鍵詞：學科知識;SMK;PCK;教師教育;理科教師

文章編號：1005-6629（2021）04-0014-07 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1問題的提出

20世紀80年代，舒爾曼（Shulman）質疑北美教師教育缺乏明顯的學科知識（Subject Matter Knowledge，簡稱SMK）并指出教師教育“缺失范式”的現(xiàn)狀，從而呼吁教師教育對教師學科知識（SMK）給予更加細致的關注?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版）》強調教師進一步增進化學學科理解有助于開展基于學生化學學科核心素養(yǎng)發(fā)展的課堂教學。因此，教師學科知識在教師專業(yè)化提升、學生關鍵能力與必備品格發(fā)展的地位不言而喻。同時，大量的理論研究和實證研究表明，教師的學科知識是教師知識的基礎和先決成分，也影響著學生的課程成績。起初，國外研究集中于教師學科知識內涵性質的研究上。相繼地，教師學科知識研究從定義內涵研究過渡到對教師學科知識主題領域研究以及學科知識與實踐關系等的研究，結果表明國外理科教師的學科知識是有限的，他們往往與學生持有類似的錯誤概念。此外，教師的學科知識對其教學行為也會有一定的影響。由此可見，國外對理科教師學科知識的研究已形成較為完整的體系。

因此，國內有研究者對國外教師學科知識的研究進行綜述。單媛媛結合定性與定量兩個角度厘定國外科學教師的學科知識測量工具。王偉從學科知識的特點、教師資格認定、教師發(fā)展等多角度對科學教師的學科知識進行述評。整體而言，研究者對國外教師學科知識研究述評的主體對象是科學教師，且闡述的內容多為測評工具、教師發(fā)展等，而未詳細地說明教師學科知識的整體現(xiàn)狀、學科知識與教學實踐關系。與此同時，國內部分研究者開始探索理科教師對學科知識內容與結構的理解。不過，現(xiàn)有研究對理科教師學科知識影響因素及其學科知識與教學實踐的關系等的關注度較低。基于此，本文對國外理科教師的學科知識研究進展，特別是理科教師的學科知識測查研究、學科知識與教學實踐的關系進行系統(tǒng)梳理，借此彌補國內這一類綜述的不足，從而為我國理科教師學科知識的研究與教師發(fā)展提供有益建議。

2理科教師學科知識的理論研究

2.1理科教師學科知識的概念內涵

學科知識被認為是教師知識核心要素及教師實踐的核心，但有趣的是，研究者對該定義的理解卻不盡一致。一方面，由于國外學者在不同歷史階段對科學史、科學教育等方面的注重程度有所改變，學科知識的定義也突顯出相應的時代演變趨勢。譬如，施瓦布（Schwab）認為學科知識包括實體知識與句法知識。其中，實體知識是概念、規(guī)則、原理等知識的集合體，句法知識是學科評價和接受新知識的方法的知識。在此基礎上，舒爾曼將學科知識列為教師知識庫的七大類別之一，并轉變性地指出其也包括內容知識和特定學科的看法。與此不同，Juttner認為學科知識由陳述性知識、程序性知識、條件性知識組成。整體看來，在許多科學教育研究者的使用中，學科知識是嵌套著內容知識（主題的事實和概念）、主題信念（學習者和教師對主題各方面的感受）、實體知識、句法知識四個方面的知識模型。然而，這樣的教師學科知識定義模型仍依賴于知識的一般特征，無法解釋教師學科知識與學生所學內容的區(qū)別，即難以推動教師在不同層次上理解主題?；诖耍芯空唛_始發(fā)展區(qū)別于學生所學知識的教師學科知識模型。譬如Nixon構建了由核心內容知識、專業(yè)內容知識、相關內容知識組成的SKT知識模型，并將其用于描述學科知識的性質。也有研究指出學科知識應包括觀念及觀念與知識的聯(lián)系，這也從觀念層面上延伸了學科知識的內涵。

值得一提的是，研究者在探討學科知識內涵的同時，也就學科知識與內容知識（Content Knowledge，簡稱CK）的內涵范圍進行了界定。Cochran將SMK而不是CK定義為包羅萬象的范疇，其中包括實體知識、句法知識和信念。而Ball卻持有相反的意見，他認為CK是一個包括SMK在內的包羅萬象的范疇，其中涵蓋了主題知識及其組織結構。迄今為止，相關的研究未明確兩者內涵的界限差別，但在眾多SMK（或CK）與學科教學知識的關系討論中都采納了Schwab的定義，即兩者都至少包含了關于概念和事實的知識。因此，本文也基于其他學者的觀點，認同CK與SMK是近似的概念，并將CK的部分研究納入其中進行梳理。

2.2理科教師學科知識與學科教學知識的關系

在探討SMK定義內涵的同時，研究也發(fā)現(xiàn)SMK與學科教學知識（Pedagogical Comem Knowledge，簡稱PCK）兩者存在非常密切的聯(lián)系。目前有兩種理論模型來闡述兩者的關系。第1種模型是“轉化觀”模型。該模型是由Shulman提出的“教師知識庫”模型發(fā)展起來的，其強調SMK與PCK的關系是“并列型”，在教學實踐中SMK與其他知識“相互反應”轉化為教師獨特的PCK。換言之，教師PCK是由教師的學科知識、一般教學知識、教師的專業(yè)背景知識相互作用形成的一個獨特知識領域。此后，大多數(shù)研究者在此基礎上對PCK的組分內涵進行發(fā)展。譬如，Magnusson提出了由CT0（教學取向）、KoC（課程知識）、KoL（學生知識）、KoA（評價知識）、KoS（策略知識）構成的PCK五組分模型，而SMK卻未包含其中。第2類模型“混整觀”模型則認為SMK與PCK是“從屬型”關系。該模型認為SMK與其他知識等通過類似于“物理混合”的方法整合形成PCK L2Sj。整體而言，關于PCK與SMK的兩種關系類型的爭議尚未有定論，但基于兩者的優(yōu)缺點，研究者更青睞于第2種模型，這是由于“混整觀”模型能夠更好地呈現(xiàn)教師的知識與技能。

此外，不少研究者探究了SMK和PCK之間發(fā)展的關系。通常情況下，SMK被視為PCK發(fā)展的來源之一，對主題知識的連貫與透徹的理解是PCK發(fā)展的先決條件。譬如Chan通過研究表明4名香港生物教師的PCK發(fā)展受到SMK的促進，當教師SMK較弱時，PCK的發(fā)展受到限制。類似地，Davidowitz在評估教師有機化學主題的SMK和PCK中發(fā)現(xiàn)，SMK是PCK發(fā)展的必要條件。然而，也有學者指出SMK不足以作為發(fā)展PCK的必要條件，其認為經驗豐富的科學教師在教授一個超出其學科領域的主題時，可依靠一般教育學知識快速學習新的內容。這項研究觀點也與Kind的觀點相一致，即當教師在其他專業(yè)領域進行教學和理解相應的SMK的情況下，PCK更容易發(fā)展。換言之，PCK與SMK可以同時發(fā)展。

3理科教師學科知識的測查研究

基于對學科知識的定義內涵的理解，研究者從不同角度對理科教師（職前、在職）的學科知識進行測查。根據(jù)測查內容不同，可將研究分為2類。第1類研究側重于對理科教師學科知識概念理解進行測查。盡管研究的對象存在差異，但研究結果基本相同，即理科教師對主題概念的理解或心理模型存在誤解。譬如，Usak研究了30名理科教師對化學反應主題概念的理解，結果表明教師并未對化學反應的基本概念持有較好的理解，也不清楚宏觀與微觀兩個層面之間的關系。有趣的是，這一問題在大學教師中也存在。有研究發(fā)現(xiàn)，大學教師對“勒夏特列”概念的理解與大學一年級學生相同。盡管理科教師在SMK上表現(xiàn)不足，但高學段理科教師的學科知識概念理解更加復雜、準確。譬如Birnie在比較小學教師、中學教師等對氣體中粒子理論的看法中發(fā)現(xiàn)，小學教師對其理解與九年級學生相同，而中學教師對其理解會更好。

第2類研究則更關注理科教師學科知識主題結構或一個特定知識領域的組織的測查。此類研究大多采用概念圖法并結合半結構訪談分析教師主題結構的層次水平。整體而言，理科教師的主題結構較為零散。譬如Lederman通過繪制概念圖的方法，對至少有5年工作經驗的物理教師主題結構進行研究，發(fā)現(xiàn)教師主題結構缺乏深度和相互聯(lián)系。需要關注的是，現(xiàn)有的理科教師學科知識主題結構的相關研究甚少，同時分析教師學科知識的質量和結構，未來研究可對工具進一步開發(fā)以同時評價教師學科知識水平與結構。

隨著教師學科知識理論研究的發(fā)展，教師學科知識測評的工具也發(fā)生了變化。起初，研究通過間接測量學科知識的自我報告問卷評價教師知識水平。而后，為更加真實反映教師概念解釋和教師對主題結構的組織，概念圖、訪談、課堂觀察、教學內容表征（Content Representations，CoRe）等定性的測評工具或方法投入到研究中?；趯Υ髽颖尽⒋髷?shù)據(jù)的處理，定量測評的概念清單、開放性問題紙筆測試和Rasch模型工具也被采用。相應地，測評的范圍可從對特定主題概念研究拓展至教師學科知識概念理解和解釋的廣度以及對新情境的概念應用的深度。譬如Stott設置了由6道概念多項選擇題和4道計算題組成的概念清單，分析184名教師關于化學計量主題的算法知識和概念知識。有研究者也將Rasch模型工具應用于SMK與PCK的發(fā)展模式探查中。整體而言，各種測評工具均有其優(yōu)勢和局限性，同時在研究中各工具和方法較少實現(xiàn)有機結合，故后續(xù)研究需對測評工具做進一步探索。

4理科教師SMK與教學實踐的關系

在探討SMK與PCK關系的同時，亦有研究關注到理科教師SMK與教學實踐的關系。該研究可分為2類，第1類研究側重理科教師SMK對教師實踐的影響;第2類研究關注教學經歷或實踐對理科教師SMK的影響，并基于此著手研究教師SMK的提升策略和途徑。

4.1理科教師SMK對教學實踐特征的影響

基于Shulman提出的教師對學科知識的構建將會影響其實踐的假設，第1類研究關注理科教師SMK對教師實踐的影響。大量的研究通過評估教師SMK水平與教師的教學行為發(fā)現(xiàn)，教師的SMK水平越高，其教學實踐行為的表現(xiàn)更為靈活。譬如，Hashweh研究了三名物理教師和三名化學教師關于物理主題和化學主題的SMK與其教學的關系。研究表明，一方面，在教科書提供的情況下，SMK水平較低的教師會依賴教科書上的教學活動。而知識淵博的教師則會對教科書上的活動進行多處修改;也能提出更高層次的問題，從而更容易發(fā)現(xiàn)學生的誤解之處，這也與Chen的研究中關于高中生物教師SMK對學生學習影響的研究結果相一致。另一方面，當教科書不提供活動的情況下，只有知識淵博的教師才能組織活動。類似地，也有研究發(fā)現(xiàn)，SMK水平高低會對教師教學模式產生顯著的影響。即SMK水平較高的教師往往選擇“學生為中心”的課堂教學行為，而SMK水平較低的教師則更傾向于“以教師為中心”的課堂教學行為。

4.2實踐經歷對理科教師SMK的影響

第2類研究是將實踐經歷作為理科教師SMK的影響因素之一進行研究。然而這一影響因素對SMK的影響關系仍存在一定爭議。一方面，有研究表明擁有豐富教學經驗的教師能夠提出更復雜、更清晰的解釋，這種SMK的復雜性可能是隨著教師被要求向學生提供解釋而發(fā)展起來的。譬如，在一項對小學教師SMK成績與教學經驗年限關系的研究中表明教學經驗鼓勵了教師在完成日常教師職責的同時發(fā)展他們的科學SMK。另一方面，少部分研究從反面證明了教師未通過教學經驗或實踐發(fā)展SMK。譬如，在一項觀察教師工作前5年與一項觀察教師工作長達10年的教學與SMK的變化情況的縱向研究中，結果均顯示教師SMK并未隨時間發(fā)生明顯的變化，即教師并未在實踐中發(fā)展其SMK。

因此，基于上述實踐經歷對SMK的影響，已有部分研究通過教學實踐或教學材料，探討提升教師SMK的策略和途徑。目前，提升理科教師SMK的途徑大致有以下2種。

第1種途徑是通過實踐，以及實踐過程中專家或同事的幫助支持，反思自身學科知識的誤區(qū)而發(fā)展教師SMK。譬如，研究人員將2名職前教師置于互聯(lián)網(wǎng)的學習環(huán)境中各自發(fā)展電磁概念圖，之后進行為期一周的兩人的團隊規(guī)模協(xié)作對概念圖進一步發(fā)展。最后將2名教師置于25名職前教師中進行全班討論與互動，形成最終的個體概念圖，并從2名職前教師所繪制的概念圖的復雜性和質量分析教師的SMK水平是否有有效提升。研究結果表明，教師通過協(xié)作學習和互動反思了電磁概念圖中大概念的選擇，同時在爭論和互相解釋中矯正概念問的連接與關系表述，從而發(fā)展了教師原有的SMK水平。因此，教師如果在實踐中有足夠的反思機會和規(guī)劃空間，對于提升教師SMK是非常有益的。

與第1種途徑有所不同，第2種途徑側重將SMK的培訓材料融入教師教育課程中，從而提升教師的SMK。譬如，有研究不僅為教師提供全套教育課程材料、課程所需的成套材料，還提供了校園內開放的實驗室來實踐課程。同時，該研究也安排另一部分教師參與了與教育課程材料相關的教學。結果表明，參與教學的教師與在實踐中使用教育課程材料的教師在主題知識方面均有顯著的收獲。相似地，Lee等人設計了一項包括創(chuàng)新教育課程材料和整個學年的教師專業(yè)發(fā)展研討會，在1年的時間里幫助教師加強了課程主題的科學SMK。但遺憾的是，部分教師的培訓項目和其他專業(yè)發(fā)展機會往往側重于一般教學知識的發(fā)展，而并未在教學中加強對SMK的學習，導致其SMK無法提升。這似乎也解釋了教師并未在實踐中發(fā)展SMK的原因。

5對我國化學教師教育的啟示

以上較為系統(tǒng)而全面地概述了SMK的理論研究、SMK測查研究、SMK與教學實踐的關系研究3個方面?？紤]到國內關于化學教師學科知識的研究仍有所欠缺，因而可先從研究視角與教師專業(yè)發(fā)展方面借鑒國外已有研究，再對上述4個方面進行相應的拓展。

5.1對國外已有研究的參考

5.1.1研究思路的借鑒

就國內化學教師SMK實證研究而言，大部分研究仍集中于教師的SMK內容或結構水平的研究，并得出與國外研究相似的結果。然而，現(xiàn)有研究較少關注SMK與教學實踐及SMK提升途徑等方面。因此，國內可借鑒國外的研究內容與研究方法，如訪談記錄、開放性問卷、概念圖等，收集教學實踐與化學教師SMK的實證數(shù)據(jù)，以探討我國實際情況是否與國外相吻合。

5.1.2研究成果的應用

就我國化學教師專業(yè)素質發(fā)展而言，國外理科教師SMK的研究成果具有一定的應用價值，這主要體現(xiàn)在SMK的提升途徑上。通過教學實踐或教學材料提升教師SMK是可行又必要的，可根據(jù)不同的培訓對象有的放矢地使用不同的培訓方式。職前教師擁有較多的時間，可將培訓教材或者活動有機地滲入到大學課程中。相比而言，在職教師缺乏時間或精力，難以進行封閉式培訓或者連續(xù)性培訓，因而可將培訓材料融入到真實課堂中，并促進教師問的反思與互動，在討論中糾正和提升SMK。

5.2對國外已有研究的拓展

5.2.1完善SMK的定義內涵

雖然SMK的定義理解基本是在Schwab、Shulman等學者對教師知識建構的基礎上發(fā)展的，但其仍存在較多爭議，因而需要進行更多的研究明確SMK的定義內涵。本文從國外理科教師SMK的定義內涵的發(fā)展和核心素養(yǎng)背景下教師專業(yè)發(fā)展出發(fā)，借鑒吳微和黎夢麗提出的概念架構，嘗試從化學學科視角對化學SMK內涵組分作出如下定義：（1）化學知識架構——關于化學定義事實、概念原理等知識的結構化和本原性認識;（2）化學觀念架構——對知識承載的學科觀念的結構化和本原性認識;（3）知識架構與觀念架構的聯(lián)系與整合。

5.2.2明確SMK與PCK的關系

SMK與PCK的關系爭議在于兩者是從屬關系還是并列關系，因此，未來研究者可從定量與本土化情境的角度檢驗兩者的關系以確定PCK的理論模型。此外，在未來的研究中，SMK與PCK發(fā)展的先后順序需要更多的關注，探討化學教師在教授本專業(yè)課程時能否發(fā)展出合適的PCK，以檢驗SMK是否為PCK發(fā)展的先決條件。整體而言，目前國內更傾向于將SMK視為PCK的一部分，且SMK的深化可促進PCK的提升?；诋斍敖逃砍珜У膶W科核心素養(yǎng)，化學教師教育工作者需協(xié)助化學教師學習并發(fā)展一套與之相適應的PCK，從而促進化學教師SMK轉化為能解決學生迷思概念的具有針對性的教學的知識。

5.2.3發(fā)展SMK的測查工具

由于SMK的測查工具發(fā)展尚未成熟，各工具仍存在一定局限性。與此相比，PCK領域的測查工具已較為豐富和完善，故可適當參考PCK領域的相關方面來完善SMK的測評工具。此外，在數(shù)據(jù)收集上可通過定性工具對教師的知識思維過程及價值進行深度挖掘，再通過定量工具對測查指標客觀化以保證測查結果的真實性。特別地，化學教師SMK研究的最終目標不僅是理解教師的知識，而是改善實際教學，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展，因此SMK的測查工具開發(fā)需注重其實用性和情境性。

5.2.4理清SMK與教學實踐的關系

首先，教育工作者需明確化學教師SMK的水平高低是由眾多影響因素相互作用的結果。如前所述，教學實踐會影響到理科（化學）教師SMK的發(fā)展，但這不是唯一因素，其中不乏學習背景、地方經濟等的影響。因而后續(xù)研究可在此基礎上繼續(xù)探討各影響因素的影響機理，以確認其對SMK的作用關系。其次，考慮到SMK水平會影響教師的教學行為及教學的有效性，因此教師在教學過程中關注其他形式的教師知識的發(fā)展的同時，也要重視發(fā)展自身的SMK水平。