在全球科技竞争与教育数字化转型的双重驱动下，科学教育已成为各国培育创新人才、提升国家竞争力的战略基石。联合国教科文组织《全球教师报告》指出全球面临严重的教师短缺问题，科学教师因STEM领域需求增长尤为紧缺。科学教师的教学能力需从“知识传递”转向“素养生成”，其核心在于学科教学知识的深度建构与动态转化。当前，我国正处于教育高质量发展的关键阶段。《义务教育科学课程标准（2022年版）》将“科学思维”与“探究实践”列为核心素养，凸显了科学教育从“知识本位”向“育人导向”的转型诉求。2023年5月，《教育部等十八部门关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》明确指出，打造高素质科学师资队伍是提升科学教育质量的关键所在。然而，我国中小学科学教师的PCK发展面临多重挑战。这与美国、芬兰等国家通过系统化政策设计促进PCK发展的实践形成鲜明对比。美国的《新一代科学教育标准》三维目标框架，芬兰通过现象式教学推动教师PCK的情境化重构等，这些经验为我国破解科学教师专业发展瓶颈提供了重要参照。本文试图深入剖析我国中小学科学教师学科教学知识发展中存在的问题，选取美国等国家的PCK发展模式进行解构，结合我国科学教育改革的本土化诉求，提出PCK优化路径。这一探索对于加快科学教师队伍建设，提高科学教育质量具有重要意义，为中国特色科学教师专业发展体系提供策略支持。

一、我国中小学科学教师PCK发展面临多重挑战

（一）科学教师PCK理论把握不够深入

舒尔曼在1985年美国教育研究协会年会上提出学科教学知识概念，并强调学科教学知识有助于理解教师如何将学科知识转化为教学知识并与学生的学习联系起来。我国科学教师PCK理论主要源自国外，教师在学习和应用时，由于原生理论的生态环境与我国教育实际存在差异，难以将理论与自身知识结构有机融合。部分教师对PCK理论的学习浅尝辄止，缺乏对其内涵和应用方法的深入理解。一是教师科学探究理解碎片化。我国中小学科学教师对科学探究的理解呈现“支离破碎”的状态，难以系统把握“提出科学问题—设计探究方案—数据转化—构建解释”的完整逻辑链条。例如，在实验教学中常出现无法有效区分科学问题、将数据转化为证据等关键环节脱节的现象。二是教师跨学科概念整合能力不足。面对学生的科学概念理解问题，由于教师缺乏对前概念和迷思概念的深入理解，仍然以单一学科逻辑组织教学内容，导致学生难以形成对学科大概念的认知。这种理论把握的不足直接影响了科学教师PCK的有效实践。

（二）科学教师PCK发展水平不均衡

科学教师PCK发展水平体现着科学教师专业化发展程度。当前，科学教师PCK水平呈现不均衡态势。一是城乡科学教师的PCK水平发展不均衡。总体来看，乡村教师在课程内容理解、学习者知识、学生已有知识经验分析以及教学评价等方面不如城市教师清晰。二是专家型教师与新手教师在PCK水平上存在显著差异。专家型教师对课程内容结构的把握更加精准，能够深入理解学科知识的内在联系和逻辑体系，并将其巧妙地融入教学过程中。同时，其对学生的心理特点和学习规律也有着敏锐的洞察力，能根据学生的不同表现及时调整教学策略，使教学活动更加符合学生的学习需求。而新手教师虽然在教学策略理论方面有一定的储备，但实际操作能力相对薄弱，面对复杂的教学情境往往感到无从下手。三是科学教师PCK结构要素之间发展水平存在差异。部分中小学教师对科学课程标准的理解不够深入，对教材整体结构和编排意图的把握不够准确，导致在教学过程中难以根据课程目标和学生需求进行合理的教学设计，以及全面、准确地评价学生的学习表现^。

（三）科学教师PCK发展评价方式单一

我国对科学教师PCK水平的评价方式主要集中于对教师PCK的静态测量，评价方式较为传统，缺乏对PCK动态生成过程和实践应用效果的全面评价，实验教学能力、跨学科课程设计等核心素养未被纳入评价框架，导致教师PCK迭代动力不足。评价方式大多采用调查问卷、纸笔测试等单一手段，这些方法虽然在一定程度上能了解教师对PCK相关知识的掌握程度，但较难深入挖掘教师在真实教学情境中PCK的运用能力和发展水平。评价内容往往过于注重学科教学知识的单一概况，忽视了PCK的动态情境性和实践性特征。在评价科学教师的课程知识时，大多关注教师对教材内容的熟悉程度，而忽略了教师对课程资源的整合能力、对课程标准的理解与应用能力以及在不同教学情境下对课程内容的调整和优化能力。在评价教学策略知识时，主要考察教师对各种教学方法的理论掌握情况，而较少关注教师在实际教学中能否根据教学目标、教学内容和学生特点选择合适的教学策略。

（四）科学教师PCK技术整合能力缺乏

随着信息技术在教育领域的广泛应用，全球科学教育正朝着培养科学技术素养型教师的方向发展。然而，目前我国中小学科学教师在将信息技术整合到PCK中的能力还较为薄弱。教师对整合技术的学科教学知识的概念和内涵缺乏深入理解，在教学实践中难以将技术与教学内容、教学方法有机结合。一些教师虽然掌握了一些基本的信息技术工具，如多媒体课件制作软件，但在运用这些工具进行教学时，往往只是简单地将教材内容搬上屏幕，没有充分发挥信息技术的优势，根据教学目标和学生需求设计出具有互动性、体验性的教学活动。在教师培训计划中，由于缺乏相关政策的引导和支持，在推动科学教师TPACK整合能力方面缺乏明确的方向和有效的措施，鲜见将科学教师TPACK发展中的整合能力作为重点培养内容，尚未建立起相应能力评价体系，教师提升整合能力缺乏必要的目标和动力。

二、国际经验：中小学科学教师PCK发展的政策与实践模式

（一）科学教师PCK模型关注动态情境性，形成模型共识

美国在2013年颁布的《新一代科学标准》深刻体现了PCK模型的理念。该标准以“探究式学习”为核心，倡导三维整合（学科核心概念、科学与工程实践、跨学科概念）与情境化设计，旨在通过整合学科内容与教学法，促进教师在真实情境中发展PCK。NGSS不仅强调探究式学习的重要性，还将PCK嵌入教师认证体系，确保教师具备在真实教学场景中动态调适学科知识的能力。例如，在STEM教育中，教师需运用莱斯转换模型，将复杂的学科逻辑转化为适应学生认知的教学逻辑，这正是PCK模型在实践中的具体应用。芬兰则通过重视校本教研共同体在教师专业发展中的作用，来推动PCK模型的构建和提升。在校本教研共同体中，教师们通过集体智慧和实践的探讨与分享，共同构建和提升他们的PCK。这种学习模式不仅减少了教师在面对教学挑战时的无助感和不确定性，还促进了教学智慧的生成和传播。

（二）科学教师PCK发展侧重实践转化，提出实践路径

国际上对科学教师PCK发展强调扎根于具体教学情境，通过不断实践、反思与优化，实现理论与实践的深度融合。这种融合在不同专业发展阶段的科学教师中均有体现，即使是资深教师，其PCK发展并非全面均衡，在评估与课程知识等方面也存在相对薄弱的环节，需要通过持续的实践与反思来予以完善。在科学教师学科教学知识发展水平的形成中，研究者提出了专业培训框架、高效教师效能感、高度建构主义教学信念以及多年级教学经验等因素对PCK培育发展的实践路径。专业培训框架为教师提供了系统学习和提升PCK的机会，帮助教师更新教学理念、掌握先进教学方法；教师效能感高的教师更有信心和动力在教学中尝试新的策略和方法，积极应对教学挑战，从而促进PCK的发展；秉持建构主义教学信念的教师注重引导学生主动建构知识，有助于教师在教学实践中不断调整和丰富自己的学科教学知识；多年级教学经验能够使教师接触到不同年龄段和学习水平的学生，从而更好地理解学生的认知发展规律，为PCK的发展提供丰富的实践素材。

（三）科学教师PCK评价内容注重多元化，趋向动态综合性评价

由于传统知识观中静态PCK的局限性，国际上已将目光转向动态PCK，充分考虑PCK的动态情境性与实践性特征。在科学教师PCK组成部分之间关系的评价上，更加注重PCK框架与组成部分之间的动态整合，试图捕捉更加灵活多变的PCK组成结构及其运行。在科学教师PCK发展评价方法方面，利用课堂观察、半结构化访谈和基于课程视频等方式，考察经验丰富教师的教学实例。研究发现，经验和反思一直是PCK发展的基础。通过长期的教学实践积累经验，教师能够不断优化自己的教学策略，丰富教学内容的呈现方式，加深对学生学习特点的了解；而反思则促使教师对自己的教学行为进行批判性思考，总结成功经验和不足之处，从而不断调整和完善自己的学科教学知识。研究表明，教师积极的教学态度和先进的教学信念有助于推动PCK的发展。同时，学生的成就也对教师PCK产生影响，当学生在学习中取得较好成绩或表现出积极的学习态度时，会激励教师进一步优化教学策略，提高教学质量，进而促进PCK的发展；反之，如果学生学习困难较多，教师则需要反思自己的教学，调整PCK的相关内容，以更好地满足学生的学习需求。

（四）科学教师TPACK集中于认知与教学实践，成为专业发展关键

在全球科学教育致力于培养适应现代先进技术教师的背景下，信息通信技术在教学中的应用成为当代科学教师教育的核心关注点之一。美国在利用信息技术促进科学教师的教学反思方面，展现了其教育领域的先进性和创新性。通过将技术知识（TK）、教学法知识（PK）、学科内容知识（CK）以及整合技术的学科教学知识（TPACK）等元素融入教师的专业发展中，教师们能够更加深入地进行教学反思，进而提升他们的教学质量和效果。这些组件之间相互关联、相互影响，共同构成了教师在信息技术环境下的教学知识体系。在新加坡，科学教师在进行教学设计时，会考虑到信息技术的融入，如使用在线协作工具促进学生参与课堂讨论，以及利用移动设备进行科学实验的即时记录与分析。研究发现，技术能力较强的教师能更好地运用学科教学知识，将技术有机融入教学过程中，创造更加丰富多样、富有吸引力的教学情境，从而提高学生的学习效果。在科学教师【打印本页】【关闭窗口】