支持将课堂创新引入课堂的教师：解决问题的观点外文翻译资料

本科毕业设计（论文）

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支持将课堂创新引入课堂的教师：解决问题的观点

作者： Yerushalmi，Edit和Eylon，Bat-Sheva

国籍：美国

出处： 物理启示录激发物理教育研究

中文译文：

摘要：

当课堂教师引入与他们以往根深蒂固的实践相冲突的课程创新时，教师本身也经历了一个变化的过程。一个旨在支持这一变化的专业发展框架是定制研讨会，在该研讨会中，教师根据自己的课堂环境合作定制创新，反思课堂实施的优势和劣势，并改进他们的创新。在这样的研讨会中，有时会有两个目标冲突：发展教师作为反思性实践者(过程)的技能和保持原始创新(产品)的关键特征。本文从一个惊人的平行角度探讨了如何利用洞察力来应对这两个挑战：在物理课堂中培养专家式的问题解决技能(过程)和概念理解(产品)。我们运用这一观点在定制研讨会的背景下，描述解决教学问题的专家型方法，确定最适合开发此类专家型方法的教学问题的性质，建议如何设计定制研讨会，以支持教师发展出专业的教学问题解决方法。特别是我们假设认知学徒制在定制工作坊中的应用类似于它在物理课堂上的专家型问题解决教学中的应用，应该能有效地帮助教师以专家型的方式处理定制的教学问题。我们通过对三个为期一年的物理教师合作定制研讨会的实证研究来支持我们的假设，这些研讨会在指导方法上有所不同。我们研究了以下问题：在何种指导方法下，教师执行专家式的教学问题解决过程？通过执行这一过程产生了哪些实践和看法？

文章正文

一、引言

本文从解决问题的角度考察了教师普遍面临的一项特别具有挑战性的任务：将课程改革引入课堂。其潜在的学习和教学方式与以往的做法有很大的不同，过去二十年开发的研究型课程就是很好的例子[1-17]，这些课程旨在通过同行讨论和引导性探究来促进学生在物理、科学实践或概念理解方面的专家式问题解决[1-17]。这些课程通常要求教师抛弃他们作为知识提供者的根深蒂固的自我认知，接受教练的角色[18，19]。

尽管有大量的研究结果表明了这种创新的好处[20，21]，并且有各种各样的教学策略和材料可用，但这些教学创新只得到了不充分的实施。例如，最近有报道称，只有10%的高中物理教师表示他们受到了物理教育研究的影响[22]。在一项关于物理教师使用研究性教学策略的调查中[23]发现，大多数参与调查的教师都熟悉一种或多种教学创新。然而，只有大约50%的教职员工尝试使用它们，而且这些创新很少像开发人员预期的那样被使用。

经验丰富的老师已经在课堂上建立了有效的教学方法，他们对大学研究人员或教师教育工作者表示怀疑，认为无需为了遵循建议的改革而改变教学方法，他们在该领域也没有共同的限制。同样，他们对显示新课程在实现学习目标方面的有效性的研究结果持谨慎态度[24]。然而，变革的动力[25,26]源于职业倦怠，它可以激励教师寻求更新，并且一些教师对他们知道自己尚未实现的学习目标感到不安。

研究表明，即使是确信有必要改变传统做法和观点的教师也沉浸在一种反映他们以前做法的文化中[27]。在实践中实施任何改变都需要重新建立课堂惯例，有时会以牺牲现有的优先事项为代价。例如，“涵盖材料”的承诺可能与“研究性学习”的承诺相冲突[18，19，28]。此外，无论如何精心设计，教师都必须量身定制教学材料，以适应其具体课堂情况的限制。教师和学生早期的先入为主的观念可能会扰乱这一实施，并导致创新中不必要的修改，这些变化有时会导致创新的关键特征丧失，目标效益得不到实现[23，29-31]。因此，实施与根深蒂固的传统做法相冲突的新教学方法的一个主要障碍是，它要求教师本身经历一个变化的过程。

因此，课程开发者传播其产品的努力必须满足该领域有经验的教师的需求，并支持变革的进程[24]。整合基于研究的课程创新的专业发展计划应该以一种使教师充满活力并帮助实现他们为学生设定的学习目标的方式来做到这一点。教师教育工作者[32-34]建议通过建立“实践反思”过程来支持变革进程[35-40]，他们期望这种类型的专业发展方法能使教师有机会合作明确学习目标，根据自己的课堂环境定制创新，反思实施情况，并改进教学和材料。

定制工作坊有两个有时相互冲突且难以实现的目标：培养教师作为反思实践者的技能，更新他们的实践，实现他们为自己设定的目标(专注于过程)；引导教师观念的变化，以便在定制过程中保持原始创新的关键特征(专注于产品)。这一难题促使教师教育工作者重新定义了什么应该被认为是以一种“忠实”于开发者意图的方式实施的预期课程。例如，有教师教育家[41]声称“忠实的实施”不一定包括执行预期课程的每一个组成部分。相反，他们建议，与预期课程的理论基础相一致的课程实施可以被认为是“忠实的实施”。

在本文中，我们将探讨如何设计定制车间来实现上述目标。为此，我们将使用科学问题解决技能教学的视角，特别是在物理课堂上[42-44]。我们之所以选择这一观点，是因为它们有着惊人的相似之处：科学问题解决的教学面临着与教学问题解决类似的挑战，即培养专家式的问题解决技能(过程)和概念理解(产品)。然而，将物理问题解决与在定制研讨会中进行的教学问题解决进行类比会引起几个问题。有人可能会说，物理问题解决所需要的知识与教学问题解决所需要的知识有很大的不同：物理学中使用的模型可以简化为几个变量，并在预测中提供确定性，它们被明确定义为在任何特定情况下都需要毫不含糊地解释的正式关系；在教学问题解决中，指导教师理解课堂事件的模型涉及多个变量，它们没有表现为明确的形式关系，往往没有唯一正确的解释，也不能绝对确定地预测结果。此外，模型起着引导有意识的科学决策的作用，而教师的决策往往是内隐的。

但是，在两种类型的问题解决方案之间似乎没有明显的二分法。在解释教学问题情境时，教师的信念与概念和原则在解释物理问题时所起的作用是相似的。这些信念定义了课堂上值得关注的事物[45]，并塑造了教师解释事件和做出决定的方式[46,47]。在设计致力于某种教学范式的课程创新的情况下，显式模型以类似于科学问题解决的方式指导教学方法问题的解决。此外，有人可能会争辩说，当科学家面对现实世界的问题时，与简化的练习相比，对这种情况的定义不够清晰，而且很难确定一个“正确的”答案。

事实上，问题解决作为一种讨论教师学习和专长的视角出现在教育研究文献中。教师从日常经验中学习被描述为识别课堂存在的问题并通过刻意的反思、行动来解决这些问题的过程[36]。专家量表已经被提出[49，50]，它使用教师解决教学问题的方法作为区分专家和新手的标准之一。

我们使用的解决问题的观点与上面的略有不同，我们专注于专业发展项目的特殊背景，这些项目采取基于问题的方法，参与者分享共同的教学问题，并合作构建解决方案[51]。我们会将重点放在定制研讨会上，在这些研讨会中，教师将改进现有的教学问题解决方案。定制过程包括定制适合教师自己课堂的研究性教学策略，然后实施、反思和重新设计学习材料和教学策略。有效的定制过程包括一个系统的、迭代的和累积的问题解决过程，教师通过各种行动过程确定目标并检查他们的成就。在本文中，当我们提到专家式的教学问题解决过程时，我们指的是上面提到的定制过程。

有关教学问题解决的文献在以下几个方面指导我们设计定制工作坊。

(1)任务选择——哪些教学问题适合作为旨在发展教学问题解决专业知识的定制研讨会的主题？(2)专业知识的性质——在定制研讨会背景下，专家解决教学问题的特点是什么？(3)教学问题解决——我们如何支持教师发展解决教学问题的专长？

二、从物理问题解决到教学问题解决

关于专家和新手在问题解决和支持问题解决技能发展的教学策略上差异的研究在物理教育研究界由来已久，在这篇论文中，我们坚持这部文献中的中心概念。

（一）任务的选择——哪些教学问题适合作为旨在发展教学问题解决专业知识的定制研讨会的主题？

在物理课堂上，练习以一种便于解算者映射和检索解题所需知识的方式呈现。例如，它们以求解器熟悉的格式表示，并设置在以前遇到的上下文(表面结构)中；多部分问题被分解为子问题，使要使用的中间变量和原则变得明确，从而使识别解决问题所需的知识变得容易。一些基于研究的课程不是简化解决问题的过程，而是包含让解决者参与精心设计的解决问题过程的任务。这些问题要求学生通过分析问题情况、确定解决问题所需的物理概念、根据需要将问题分解为子问题、规划解决方案的执行以及评估解决方案的结果来练习决策。因此，它们促使求解者反思和完善他或她对所应用的概念和原则的理解。这类问题的例子有上下文丰富的问题[3]、实验问题[53]、现实世界问题[54]和思考问题[55]。这些问题是在真实环境中呈现的，它们通常需要一个以上的步骤才能解决，而且通常不附带图表。最后，它们包含的信息可能比解决它们所需的信息多或少。

当考虑教师的日常决策时，人们同样可以区分作为问题或作为练习的课堂情景，需要教师考虑替代解决方案的陌生情况将被归类为教学问题。以前遇到过无数次的情况会被认为是教学练习，只需要有经验的教师实施完善的解决方案即可。研究[50]指出，有经验的教师获得了大量的案例研究，使他们能够容易地识别和检索解决他们所面临的教学问题所需的有意义的图式，几乎不必进行有意识的思考，从而将这些问题减少为纯粹的教学“练习”。例如，一位经验丰富的物理老师，他的班级正在学习牛顿第三定律，他会很容易地识别学生表达的误解，并准备好大量的例证来对抗学生的误解，新手教师几乎不知道实现他或她的目标的预设程序。最重要的是，她或他被管理课堂的众多细节[49]淹没了——因此，几乎所有的事情都被认为是一个问题，而不是一项练习。

现在，让我们考虑一下在定制研讨会中探讨的涉及课程创新的教学问题。同样，定制某些特定的教学创新是一个问题还是一种练习，取决于教师所拥有的资源，如果创新保留了大部分教师惯常的教学结构，那么教师就面临着一种锻炼。例如，在不改变学习目标或传统责任的情况下，教师在采用一项他们在进入课堂之前就可以掌握的新技术时，可以被认为面临着一次练习；可以向教师传授程序，并可以进行微小的调整就可以实施。

只有当创新挑战基本的观点和实践时，采用创新的教师才会面临一个真正的问题：只有通过应用新的课堂实践、反思的过程，才能实现所需的深刻变化和精雕细琢，我们将把这些问题称为基本的教学问题。在教育界，这些问题与前面提到的让解决者参与详细的问题解决过程的任务类似，例如“背景丰富的问题”。不幸的是，需要从根本上改变教师的观点和做法的教学创新的开发者有时会错误地认为创新的实施仅仅是一种练习[24]。

适合于定制工作坊的基本教学问题给有经验的教师带来了挑战，为教师的更新提供了机会。这些教师已经到了这样一个阶段，常规的课堂练习不再对他们构成挑战，他们的大部分决策已经成为自动的，不再需要他们的时间或认知资源。处理基本教学问题的定制研讨会提供的挑战可以帮助教师考虑课堂活动中被忽视的方面，并探索不那么确定和预期的行动计划[57]。

（二）专家的性质——定制研讨会中的专家教学问题的特点是什么？

在物理和数学方面，专家(如经验丰富的物理教师)和成功的新手被发现以不同于不成功的新手的方式解决问题。专家们花了相当多的时间首先定性地表示一个问题情况，并做出可能有助于解决问题的简化假设[58，59]，然后在必要时修改他们的陈述[60]，更快地在可用的陈述之间移动[61]。

解决问题的过程允许解决者完善他们对相关概念和原则的理解[70]，特别是如果他们对解决问题过程中涉及的概念和原则的解释进行了深思熟虑 [5，66，71]。然而研究表明，即使已经解决了1000多个传统问题的学生也无法克服相关的概念困难[72]，这表明许多新手并没有把解决问题作为学习的机会。事实上，研究发现，成功的问题解决者在研究工作实例时能更好地评估他们的理解状态，并比不太成功的同龄人产生更多的自我解释[63]。学生对物理知识和学习性质的信念与这些结果是一致的。

同样的问题也出现在教学问题解决中，即我们认为谁是“专家”，哪些问题促进专家方法。

以专家问题解决者的特征为模型，期望专家教学问题解决者的知识库能够分层组织。我们期望，当他们参与课程创新的定制时，这些教师将致力于某种范式，并确保这种范式产生的关键教学特征将呈现出来。我们还期望专家教学问题解决者采用系统、迭代和累积的问题解决过程，该过程应包括数据收集工具（观察、访谈、问卷调查等）和数据分析程序，以便在给定改革的各个方面得出有根据的结论。这些方面可能包括学生的先入为主的观念和他们在创新引入过程中的实际表现。

谁可能被认为是教学问题解决专家？

有人可能会认为，专业的教学问题解决者的自然范例是一位在教学中积累了专业知识的经验丰富的教师。如果这是一个恰当的选择，那么这些教师的学习可以被描述为一个伴随着课堂实践的系统的、反复的、累积的反思过程，文献提出教师是通过迭代推理过程改变他们的观念[73]。

然而，教师对课程创新的适应往往是以他们以前的观点为指导，并受到各种系统压力的推动和拉动[74,75]。其中一些压力与创新相一致

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