摘   要   科学教师的质量影响着学生的科学学业成就，为提高教师质量，世界各类组织及国家均重视教师培训的实践与研究工作。本研究对美国一项持续20年的科学教师PCK发展培训项目课程、内容、活动的设计与实施、培训效果评价等多方面进行分析，进而从为教师科学教学提供示范指导的高质量培训课程、科学学习与科学教学相互交织的培训内容、建立学习共同体合作意义建构等方面提出对我国理科教师培训的启示。

关键词   科学教师  教师培训  PCK  MSS项目

为提高科学教师质量，各国家及地区均采用了不同的措施，开展教师培养实践及研究工作。由于为教师提供的学习内容常常与教师课堂教学实践的需要脱节、内容之间缺乏关联性和系统性等问题，教师培训难以满足现实需要。本文对美国国家卫生基金会（National Sanitation Foundation，NSF）、美国教育科学研究所（the Institute of Education Sciences，IES）等共同支持的科学教师培训项目MSS（Making Sense of Science，MSS）进行分析，以期为我国理科教师培训提供一些启示。

一、项目背景

MSS培训项目是结合学科教学知识（Pedagogical Content Knowledge，PCK）研究和基于案例的教师教育方法。其理论假设为：教师专业发展能够通过对教师教学内容知识（CK）和教师学科教学知识（PCK）的提升以提高学生的科学学业成绩，其过程如图1所示[1]。

目前，MSS教师培训项目所开发的资源已覆盖了K-12阶段地球科学、生命和物理科学的核心主题十几门教师学习课程，美国超过20个州的教师教育者用这些课程来对数千名教师做专业发展指导[2]。

二、项目开展过程及效果

20年来项目经历了三个阶段，也反映了研究者对如何支持教师PCK转变与发展认识的深入：第一阶段，教师进行典型PCK案例学习（PCK Cases）;第二阶段，教师进行学习科学系列课程学习（Learning Science for Teaching Series，LSFT）;第三阶段，教师进行理解科学的意义课程（Making Sense of Science courses）学习。

1.典型PCK案例学习

为被培训的科学教师准备科学领域各学科主题教学案例集，每个案例描述了一个教学片段及其教学问题，案例突出常见的学生困难、学生课堂典型表现，以此作为教师讨论的基础。组织被培训的科学教师进行典型案例讨论学习，培训形式为每周一次的系列主题研讨会，每次集中讨论1个案例，让教师充分发表自己对案例中学生学习的理解和如何权衡选择教学方法等观点，并进行了教师PCK发展情况的跟踪研究。

Heller，Daehler和Kaskowitz对参与6次讨论的12位科学教师在培训学习前后几个月进行深入地半结构化访谈，以了解“教师自身对科学内容的理解、对学生科学学习困难的预期、如何帮助学生理解具体的科学内容、对学生典型反应的解释、为帮助个别学生更好的理解特定科学概念教师如何做”等方面变化。研究发现，在参与该项目学习前，教师对学生学习情况描述是表象的，不能细化，如“这个知识是很难的”;参与6次典型PCK案例分析学习后，教师对科学有了更细致、更准确的理解，能从多个方面详细准确地描述学生在相关学科主题的具体学习困难，精准分析学生学习表現的复杂性，且将学生特定学习困难与教学干预之间建立联系，提升了教学策略的应用能力。同时，培训组织者对教师描述内容的语义复杂性、教师教学法思维的复杂性进行跟踪分析，发现教师在两方面均有提升。结果表明，典型PCK案例讨论对教师个人的PCK提高有很强的支持作用，而内容知识是教师发展PCK的必要不充分条件[3]。

2.科学系列课程学习

随着项目的推进，MSS教师培训项目组对培训进行了修改，从一系列PCK案例学习变为8次一系列的3小时研讨会，并对研讨主题进行仔细筛选和排序，以涵盖与给定主题相关的核心科学概念，同时关注该主题常见的迷思概念。为了提高教师案例讨论准备的效率，每次研讨会均以70分钟的科学探究开始。在科学探究活动期间，教师们以组为单位体验探究过程、参与小组讨论，以促进对科学内容的理解。在这些探究活动中，教师们巩固了自己对核心科学概念的理解。与大多数专业发展实践活动不同，该课程旨在帮助教师通过体验学生活动理解核心课程内容并改进教学实践。

基于NSF支持，MSS项目组对参加培训的美国6个州8地区49个学区的260名教师和教师所教的7000学生进行了为期2年的跟踪研究，形成了LSFT系列课程。主要内容为：关于已有结构化案例讨论的教学案例课程、结合教师教学及其学生作业分析的学生作业系统课程、基于教师自己的经历开展元认知反思的元认知分析课程。每门课程时间都是24小时，分为8个3小时的研讨会，每次主题研讨会针对同一科学内容以实践调查、意义建构讨论和阅读相结合的方式开展。每门课程聚焦PCK的不同构成要素，以不同的方法来关注教学者和学习者的思考。

每个MSS课程都配有一本教师手册，其中包括教师需要的所有材料（教学案例、讲义和会议评论），这些内容总结了学生思考相关概念的常见错误方法和结果。每个MSS课程还配有一个主持人指南，为每一个小组讨论活动提供详细而灵活的程序、深入的背景信息、指导问题与图表以及成功指导专业发展活动的技巧。

对学生和教师测查数据HLM分析显示，这三种干预措施（系列课程学习）在教师内容知识相关方面提升效果显著，教师和学生表现与对照组相比呈显著性差异;与控制组教师相比，教学案例和学生作业分析课程提高教师个人的PCK，而元认知分析课程并没有提高教师的PCK;三个干预措施通过改善教师的PCK而提高了学生的学业成绩;教学案例课程中帮助教师明确关注学生概念学习目标、让学生积极参与、帮助学生理解关键科学观点的策略等方面得到了有效地提高，对提高教师的PCK水平、教师所教学生的考试成绩影响力最大。研究证实，通过以科学内容、学生思维和实践分析为重点的专业发展活动，可以提高教师的个人PCK及教学实践能力，从而有利于学生学业成就的提升[4]。

3.理解科学课程学习

在总结第二阶段培训活动的开展和培训效果基础上，研究者发现提高学生成绩从关于科学意义的对话、聚焦学生思维和实践批判性分析等一连串教师专业发展活动开始。因此，教师培训每一个MSS课程的设计有一个特定的重点。

为了实施教师培训活动的需要，MSS项目重新设计为5天（30小时学习），分四个主要部分：科学研究——参与培训教师开展相关科学内容动手合作活动和与其内容一致的教学案例实践;教学研究——组织教师对案例进行讨论，让教师分析讨论具体的教学情境中的课程资源、课堂板书、学生作业、师生对话及教师思考和行为。素养研究——提高教师阅读、写作、演讲能力的活动，活动内容包括如何更有效地支持学生的科学素养技能的发展、学生对科学学科的意义建构、以科学学科的特定方式交流、发展学生的科学学术语言表达能力等;课堂关联——引导教师阅读、反思、讨论核心的科学和素养概念，并考虑这些概念如何通过自己的教学传递给学生。考虑到教学案例分析和学生作品分析在PCK发展中的不同功能，在为期5天的核心课程外，以专业学习社区为单位在学年内开展基于一定培训者支持的5次补充性的2个小时会议研讨，研讨内容包括“教师自身教学实践中学生的作业、作品;评估促进学生学习理解的评价任务;解决学生特定学习差距的‘下一步教学计划”[5]。

三、项目特点及启示

从美国科学教师MSS培训项目的构思、设计、实施、发展及效果看，科学教师培训项目的培训课程、培训内容、培训方式方面有以下特点及启示。

1.培训课程为教师科学教学提供指导

当教师自己的概念存在局限时，往往会经历认知失调。由于老师们沉浸在对真正困难的概念的深入思考中，他们往往会以一种更加放松的态度来对待不理解，并相信学习是一个过程。MSS培训课程的开发过程，首先确定与特定主题相关的科学的最棘手方面，然后促使教师亲自去研究这些棘手的问题。在教师培训时，引导教师学习一系列经检验有效的典型科学学习实践活动等多方面课程资源，使用各种各样的表征形式（图形、图片、图表等）将科学及教学内容等“外显”为目标，选择多样化、综合的学习方式（阅读、写作、演讲），开展基于实际需要的科学实践活动（例如，提问、解释、科学论证）。通过教师自身的体验、反思与实践，提高课堂教学实践行为，从而提升学生对科学的理解。

2.培训内容将科学学习与科学教学相融合

在MSS培训项目中，教师的科学活动内容学习与相关教学内容的科学教学案例紧密结合在一起，这样老师就会在思考学生的想法和课堂教学经验双重背景下加深对科学内容PCK的理解。在经历小组合作开展科学研究之后，要求教师反思“活动对自己的学习有什么支持、阻碍及这些经历可能对其学生有什么影响”，通过使用具有“教学法-教学内容”两难的教学案例，使得教师有机会反思与核心科学概念相关的教学决策，包括分析各种隐喻、模型和其他表示，以促进教师在培训后的教学实践中能有效帮助学生理解概念。

3.培训主体为形成合作意义建构的学习共同体

MSS项目培训的基本观念为，教师通过共同努力来理解和提升自身的科学学习及科学教学经验，通过系列活动深入认识自己對科学及科学教学已有的理解和迷思，从而学习具有挑战性的科学及科学教学。为了达到这个目的，约一半的培训活动设计为教师在小组中进行学习，在小组学习中教师分享自己的已有知识和经验，不同教师之间思想与认识相互碰撞，获得新的见解并挑战彼此的认识，从而相互理解对方的想法，促进教师反思自己的课堂教学工作。

综上所述，科学教师培训及专业发展活动在关注教师道德观念、基本教学理论的同时，对于学科教学内容模块应将学科内容及学科教学进行有机结合，开发针对性的培训课程资源，引导教师进行合作意义建构，完善自身的教学实践知识与能力。培训内容的设计应重点关注教师对“学生学习现状、困难以及对应的教学策略与表征”的认识、探查，即针对特定知识内容学生知道什么、干些什么、如何思考与理解、困难是什么等;采用不同方式赋予科学内容多重意义——为了向学生说明学科特定内容的意义，对科学内容进行描述、解释、表征及策略;引导教师对教学实践的反思和批判性分析——对不同教学实践材料和过程分析，关注教学特征和学生学习与思考的特定目标之间的关系。培训活动设计立足课堂教学真实情境，专题研讨会、工作坊、短期或长期的集中培训课程等活动应为教师认识与解决实际教学问题、开展协作研究提供支持。

参考文献

[1] Smith S，Weiss I.Assessing Teacher Learning About Science Teaching[EB/OL].[2018-05-08].http：//www.horizon-research.com/atlast/uploa

ds/FME-TA-User-Manual-v2.pdf.

[2] KR Daehler，JI Heller，N Wong.Supporting Growth of Pedagogical Content Knowledge in Science[EB/OL].（2015-01-23）[2015-03-08].https：//www.researchgate.net/publication/283667351.

[3] KR Daehler，JI Heller，N Wong.Supporting Growth of Pedagogical Content Knowledge in Science. In Berry A，Friedrichsen P J，Loughran J（eds）.Re-examining pedagogical content knowledge in science education[M].Routledge Publishers，New York.2015.

[4] Heller，J.I.，Daehler，K.R.，& Kaskowitz，S.R.Fostering pedagogical content knowledge about electric circuits through case-based professional development[M].Paper presented at the annual meeting of the National Association for Research in Science Teaching，Vancouver.2004.

[5] Shinohara，M.，& Daehler.K.R.（2008）.Underst anding science：The role of community in content learning.In A.Lieberman & L.Miller（Eds.），Teachers in professional communities：Improving teaching and learning[M].New York，NY：Teachers College Press.

[6] Heller，J.I.，Daehler，K.R.，Wong，N.，Shinohara，M.，& Miratrix，L. Differential effects of three professional development models on teacher knowledge and student achievement in elementary science[J].Journal of Research in Science Teaching，2012（03）.

[作者：魏艳玲（1978-），女，湖北随州人，西北师范大学教育学院，讲师，博士。]

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