通过设计研究职前科学教师参与和回应学生思维的能力外文翻译资料

通过设计研究职前科学教师参与和回应学生思维的能力

HOSUN KANG¹，GHARLES W. ANDERSON²

1加利福尼亚大学欧文分校，3200教育大楼，加州Irvine 92697-5500，美国;

2密歇根州立大学，美国密歇根州兰辛市620 Fram巷埃里克森大厅319A号

德

摘要：教师参与和回应学生思维的能力是促进科学课堂复杂和深入学习的关键教学能力。这个定性的多重案例研究考察了14位职前科学教师们对由教师准备计划提供的培养这种能力所创造的学习机会的反应。职前科学教师们参与多个周期的设计评估和分析学生的工作，并配合该领域的实践经验。借鉴反应和注意的概念，我们分析了教学案例，了解本研究中的职前科学教师能否以及如何参与和回应课堂上学生思维。一些教学案例提供了职前科学教师们生产反应能力的证据，表明对教学设计的特定元素进行了修改，为推进学生的科学思维创造了更好的条件。然而，总的来说，这些情节表明职前科学教师们对学生思维的预判并不成功。这些发现指出了设计学习机会以提高职前科学教师们反应能力的两个考虑因素：（a）通过利用高质量评估任务获得关于学生思维过程的信息，（b）通过研究职前科学教师对学生反应的解释来帮助职前教师提高预见能力、重构问题。

一、介绍

科学教育社区旨在培养能够促进所有学生深入学习的未来科学教师。目前的科学教育奖学金鼓励复杂和深入的学习，其特点是学生强大的推理，参与有意义的科学实践和有意义的对话（NGSS Lead States，2013; NRC，2007,2012）。为了支持这种学习，教师必须能够识别和巩固学生的学习情况和经验，将学生的推理方式作为有价值的资源，并不断调整教学以适应学生学习的过程和进度（Bransford， Brown，Cocking，1999：NRC。2012：Sawyer，2006）。参与和回应学生的思维是一种核心教学能力，并且在课堂上形成这种能力是可能。

尽管发展这种教学能力是职前教师教育（州际新教师评估和支持联盟科学标准起草委员会，2002年; Kloser，2014年; NRC，2010年）的一个有价值的目标，但教师准备社区一直在努力了解如何最好地帮助职前科学教师培养这种能力。我们面临的根本挑战在于，我们尚未就职前科学教师如何以及在何种条件下发展这种能力以及他们在整个职业生涯中的学习进展情况提出完善的想法。目前，很少有证据表明教学设计和专业学习的机会能够支持太平洋科学与工程学院在教师准备期间发展这种重要的教学能力（NRC，2010; Windschitl，2005）

本研究旨在填补有关职前教师学习与设计学习机会相协调的文献中的一些空白。该计划的科普教育中心参与了设计评估任务的多个周期，作为计划的一部分，实施现场安置计划，以及收集，分析和反思该计划。评估活动（设计分析学生工作的评估任务，反思他们的实践）是有目的地设计的，旨在帮助职前科学教师关注学生的科学思维并引导他们对此做出回应。 我们研究了辅助职前科学教师如何回应这种学习机会，具体来说，要解决以下研究问题：

1.职前科学教师需要预见任项目内容是什么？

2.职前科学教师如何解释学生的回答？ 这些回答是否有意义？

3.职前科学教师建议（或不）提供什么形式的教学改革？

4.职前科学教师如何通过预见活动调节注意力和反应能力？

我们首先讨论我们如何解释教师的回应这个概念。对以前的研究进行回顾，提供了与预见性教学相关的教学方法背后的行动理论（即让职前科学教师参与评估活动）。在详细介绍我们的研究活动之后，我们介绍参与职前科学教师的学习活动的不同反应。参与职前科学教师的这些学习活动能够研究他们的变化。考虑到教学方法的可供性和约束条件，我们对他们的响应性变化进行了说明和讨论。文章总结了一些设计专业学习课程的意义和建议，这些课程培养参与和回应学生思维的能力。

研究参与和回应学生思维的实践的研究指出，教师的注意力是一个关键的调解者，它可以塑造教师的反应能力。这个假设是，教师关于他们采取行动的教学决定取决于教师在解释学生的反应或情况时注意到什么。van Es和Sherin（2005; 2008）在数学教师教育文献中确定了教师注意实践的三个关键组成部分。第一，在教学情境中识别“什么是重要的”，当职前科学教师回应学生时，他们会“调出”或“突出显示”某些信息，突出显示的信息显示了他们的决定“什么是值得注意并值得进一步关注”；第二，注意包括使用关于学科的知识，学生作为科学学习者的知识，以及他们本地的情境来推断事件的发展。注意的最后一个方面是将特定事件以及更广泛的教与学的原则，它要求教师从具体到一般的人进行分类和推断，因为他们回答了“这是一个什么样的情况？在这个过程中，职前教师（或教师）将他们在课堂上观察到的内容与更广泛的教与学原则联系起来，这影响了他们的行动方式。

人们注意到的情况不可避免地受到对形势预期结构的影响——换句话说，就是形势的构成方式（Russ and Luna，2013）。一个将科学教学与学生思想联系起来的教师很可能会注意并注意到各种形式的学生的思想和推理方式，然后采取行动修改学生的思想。相反，将科学教学定义为提供经典科学知识的教师可能会关注学生答案的正确性。

二、概念框架

（一）教师的反应和注意

教师的反应速度是一个复杂的构造，因为反应式教学涉及到解决多种学习需求不同的学生所面临的课堂中出现的多种问题。科学和数学教育领域的研究人员对教师的反应能力有不同的概念（Elby等，2014），在文献中关于什么是反应能力方面存在分歧（参见Gay，2000; Hammer，Goldberg和Fargason，2012 ; Rosebery和Puttick，1988; Sherin，Jacobs和Philipp，2011）。在这项研究中，我们将教师的反应性定义为旨在推动学生学习的有意和持续的关注和行动。

响应式教学的这种表述取决于两个前提。首先，学生有丰富的新生资源来推理和理解他们周围的世界，因此学生。即使是年幼的孩子，当提供适当的支持时，他们也能够进行复杂的推理和科学的理解（Maskiewicz＆Winters，2012：Metz，1995. 2004：NRC，2007,2012）。 Secend，当学生被定位为有能力的科学研究人员时，他们有意义地体验和学习科学，他们的想法和经验被认可，提出并建立在支持性学习社区（Bransford et al。1999：Calabrese Barton et al。，2013： Nasir，Rosebery，Warren，＆Lee，2006; NRC，2005.2012）。从这个意义上讲，教师对学生的思想和思维方式的反应，他们的生活经历以及他们作为多种文化和话语社区成员的身份对于支持所有学生的学习至关重要（Gay，2000; Hammer et al。，2012; Thompson等，2016）。在这项研究中，我们关注教师反应能力的一个维度——参与并回应学生的思维。

关于教师对学生思维的关注和反应的研究将反应性教学描述为涉及三个方面（见图1）。在反应式教学的第一步，教师有目的地引出学生的想法（见Hammer et al。2012）。从构造的角度来看，这步骤是指教师刻意努力为学生创造机会，让他们通过使用某些形式的评估来展示他们的知识（Kang，Thompson，＆Windschitl，2014）。 接下来，老师会解释并理解学生的反应——学生如何以及为什么以这种特定的方式做出回应。 研究人员指出，教师认识和解释学生思想和学科之间关系的能力对于回应学生的思维非常重要（Coffey，Hammer。Levin，Grant，2012; Levin，Hammer，＆Coffey。2009）。 在响应式教学的最后一步，教师根据这些解释采取行动。

教师根据他们在学生的想法中所处理的内容以及他们如何解释学生的理解来做出他们的教学决定。例如，在查看学生的工作。一位教师观察到，她的几个学生对于从显微镜下观察两个细胞（即多个学生了解细胞核在大细胞内是细胞本身）的细胞核而感到困惑。老师将学生的困惑解释为与前一课中对不同类型细胞的观察有限。这样，这位教师就问题化了她自己的初始教学设计（即，没有提供足够的机会让学生在不同类型的细胞中找到模式）；因此，她修改了后续活动，以便在下一课中提供补充性体验——采取措施解决与学生理解有关的感知问题。一个快速反应的教师不断地参与这个循环，引发、参与、解释和回应学生对教学过程，每天都以即时的程序进行。职前科学教师的初始参考框架，从而允许职前科学教师看到不同的情况，从而产生关于他们如何对这些情况作出反应的不同想法。

（二）通过评估培养职前科学教师参与和回应学生思维的能力

本课程中的职前科学教师参与了多个结构化形成性评估任务循环。研究人员指出，形成性评估的核心是参与和回应学生的想法和推理，并根据纪律活动和目标（Coffey et al。，2012：Levin et al。，2009：Sadler.1998）。在文献中，形成性评估通常被称为教师使用学生学习证据修改教学以使其更有效的过程（Black，Harrison，Lee，Marshall和Wiliam，2004）。有效的形成性评估有两个关键特征。一个是教师真正对理念的接触，并与科学教师应该努力培养的学科实践相结合（Coffey et al。，2012）。另一个是教师的教学反应能力，通过修改或改编教学表现出来（Black＆Wiliam，1998; Wiliam＆Thompson，2007）。 Furtak（2012）提醒我们，“形成性评估取决于使用标准，而当信息不用于提高绩效时，它不是形成性的”（第1186页）。考虑到工作的性质，从理论上讲，让职前科学教师参与形成性评估过程可以为他们提供搭便车的机会，让他们参与并回应学生的科学思维。

在职前教师教育的背景下，教师教育工作者普遍认为评估活动是一种有前途的方法，以支持职前科学教师的系统学习，原因如下。首先，学生根据预先计划的评估任务产生的书面答复可以产生各种各样的答案。因为学生的想法可见，所以这为研究提供了方便。理论上，职前科学教师可以将学生作为“意识制造者”，关注学生的想法和推理，并根据学生理解的证据对他们的实践进行必要的修改。其次，在课堂以外收集和分析学生的工作可能提供收集和分析课堂外学生工作的机会，可以为职前科学教师提供机会，以发展对情境和学生学习的新见解。第三，职前科学教师可以花时间分析学生的反应，根据他们获得的信息来规划他们的行为（Atkin，Coffey，Morthy，Sato和Thibeault，2005）。

然而，通过检验职前科学教师参与评估活动的研究，我们发现可以通过评估活动帮助职前科学教师参与并回应学生的科学思维。 Otero和Nathan（2008）在一项为期一学期的职前科学教师的形成性评估实践研究中发现，职前科学教师倾向于参加基于经验的日常思想或者在学校教授的基于科学的观点。然而，即使学生的日常体验思想被引出，科普教育学校也只对科学思想做出反应。奥特罗（Otero，2006）还发现，当职前科学教师参与形成性评估时，他们通常使用“无论是否”的概念，这对他们的教学实践产生严重影响。许多教师对评估的认识是“欠发达的”（Maclellan，2004），这使得他们很难理解需要复杂推理和证据的学生反应（Lyon，2013）。

教学只是一种表现，难以帮助职前教师开发回应学生思维的能力。在任何时候，教师的行动选择都是其对所感知的情况和对需要解决的问题的认识的回应。教师教育工作者面临的一个重要问题是，教师的行动选择是否以及如何通过为智力和社交互动创造更好的条件来增强学生的学习。有效地回应学生提供学习机会的科学思维环境，它要求职前科学教师重构问题并整合有关教与学的知识，这在评估活动时却很少被观察到（Lyon，2013）。此外，学生教学的复杂性质，通常充满学校和课程的多重视角，并不总是有助于科普教育学习如何有效地对学生的科学思维作出反应。事实上。职前科学教师在第二天对教学设计进行实际改变通常是不可能的，或者在别人的课堂上尝试新的策略。

二、研究设计

（一）研究语境

这项研究的背景是一个面向改革的五年制本科教师培养计划。该计划中的职前科学教师在该计划的最后两年中，采用了四个有教学针对性的学科课程。这个计划与当地学校社区之间的历史关系为该计划提供了较强的回旋余地，以便构建科普队在该领域的经验。它使职前科学教师在指定的教学职责和评估活动中进行实习，这种制度背景使学科课程教师有可能通过与现场经验相协调，从而设计任务、获得有意识的学习机会。

在两年的教师和现场监督员的指导下，职前科学教师从事大约8个教学周期——规划、制定、评估和反思——培养对学生科学思维做出回应的能力。（a）设计评估任务;（b）解释学生的反应;（d）建议改变教学方式（见图2）。每个阶段都有工具指导（如模板标准）和各种脚手架，以便于职前教师关注学生的科学思维，并帮助他们学习如何应对。以下部分讨论了图1所示的每个活动与响应方面之间的关系以及这种教学方法背后的基本假设。

1. 设计评估任务—拼接。

评估任务提供有关学生知道和能够做什么的信息（Kang等，2014）。设计评估任务的要求迫使职前科学教师考虑他们期望看到他们是否达到他们的教学目标的结果。从这个过程中产生的评估任务的设计不可避免地反映了职前科学教师在设计或选择评估时如何构建科学的知识和学习。

该计划的职前科学教师在每个教学周期的计划阶段设计或选择了两到三

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Supporting preservice science teachersrsquo; ability to attend and respond to student thinking by design

HOSUN KANG¹, GHARLES W. ANDERSON²

¹ Unversity of California Irvine, 3200 Education Building, Irvine, CA 92697-5500,USA;

² Michigan State University, 319A Erickson Hall , 620 Fram Lane, East Lansing,MI48824, USA

ABSTRACT: a teacherrsquo;s ability to attend and respond to student thinking is a key instructional capacity for promoting complex and deeper learning in science classrooms. This qualitative multiple case study examines 14 preservice science teachersrsquo;(PSTs) responses to learning opportunities created to develop this capacity, as provided by a teacher preparation program. The PSTs engaged in multiple cycles of designing assessments and analyzing student work in coordination with clinical experiences in the field. Drawing upon the notions of responsiveness and noticing,we analyze teaching episodes for whether and how the PSTs in this study attended and responded to studen thinking in instructional contexts. Several teaching episodes provide evidence of PSTsrsquo; productive responsiveness-suggesting modification in specific elements of instructional design to create better conditions for advancing studentsrsquo; scientific thinking. In general, however, the episodes suggest uneven success in PSTsrsquo; responses to student thinking. The findings point to two considerations in designing learning opportunities to enhance PSTsrsquo; responsiveness: (a) the ues of high quality assessment tasks that make student thinking visible and (b) helping PSTs to reframe the problems by deprivatizing PSTsrsquo; interpretations of student responses.

Introduction

The science education community aims to prepare future science teachers who are capable of promoting all students deeper learning. Current scholarship in science education adovocates complex and deeper learning, characterized by studentsrsquo; robust reasoning, participation in meaningful scientific practices, and sense-making conversations (NGSS Lead States,2013;NRC, 2007, 2012). To support this kind of learning, teachers must be able to recongnize and build on studentsideas and experiences, use students ways of reasoning as valuable resources, and continuously adapt instruction in response to both the process and progress of student learning(Bransford, Brown, Cocking, 1999: NRC. 2012: Sawyer, 2006). Attending and responding to student thinking is one core instructional capacity that makes that form of learning possible in classrooms.

Despite the general consenus that developing this instructional capacity is a worthy goal of preservice teacher education (Interstate New Teacher Assessment and Support Consortium Science Standards Drafting Committee, 2002; Kloser, 2014; NRC, 2010), the teacher preparation community has been struggling to figure out how to best support preservice science teachers (PSTS)in cultivating this capacity. The fundamental challenge resides in the fact that we do not yet have well-developed ideas about how and under which conditions PSTs develop this ability, and how their learning progresses throughout their careers. Currently there is little empirical evidence to inform program design and professional learning opportunities that support PSTs in developing this important instructional capacity during the teacher preparation period (NRC, 2010; Windschitl, 2005)

This study intends to fill some gaps in the literature about preservice teacher learning coordinated with a designed learning opportunity. The PSTs of this program engaged in multiple cycles of designing assessment tasks as a part of planning, implementing plans in their field placement, and collecting, analyzing, and reflecting on student work during heir two years in the program. The assessment activities(designing assessment tasks analyzing student work, and reflecting on their practices) were purposefully designed to draw preservice secondary science teachers(PSTS) attention to studentsscientific thinking and to guide them to respond to it. We examine how secondary PSTs responded to this leaming opportunity. Specifically, the following research questions(RQS) are addressed:

1. What was the nature of assessment tasks (items)that were designed or selected by

the Psts?

2. How did PSTS interpret student responses? What did PSTS attend to and how did they

make sense of it?

3. What form of instructional change did PSTS suggest(or not)

4. How were psts attention and responsiveness mediated by assessment activities

shaped by their interactions with people in contexts?

We begin by discussing how we conceptualize teachers responsiveness. The review of previous study provides theories of action behind the pedagogical approach (i.e., engaging PSTs in assessment activities) in relation to responsive teaching. Following the details of our research activities, we present the different responses to this learning activity by the participating PSTs. The variations across the PSTs responsive to this learning activity by the participating PSTs. The variations across the PSTsrsquo; responsiveness are accounted for and discussed in relation to the affordances and constraints of the pedagogical approach. The article concludes with some implications and recommendations for designing professional learning programs that cultivate the ability to attend and respond to student thinking.

Researches who study the practices of attending and responding to student thinking point out teachersability to notice as a key mediator that shapes teachersresponsiveness. The assumption is that teachers pedagogical decisions about actions they take depend on what teachers notice while interpreting studentsresponses or situations. In mathematics teacher education literature, van Es and Sherin(2005; 2008) id

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