DOI: https://doi.org/10.1007/s40841-026-00427-4
تاريخ النشر: 2026-02-10
المؤلف: Rebecca Harrop وآخرون
الموضوع الرئيسي: تعليم العلوم وطرق التدريس
نظرة عامة
تستكشف الدراسة التحديات التي يواجهها معلمو الفيزياء خارج المجال في نيوزيلندا، الذين يشكلون شريحة متزايدة من قوة العمل في تدريس الفيزياء ولكنهم غالبًا ما يفتقرون إلى التعلم والتطوير المهني المستهدف (PLD). باستخدام نهج مختلط، تفحص البحث العوامل التي تؤثر على مشاركة هؤلاء المعلمين في ورش عمل إعادة التصميم التعاونية من خلال تقييمات المعرفة بالمحتوى، وتقييمات الكفاءة الذاتية، والاستبيانات، والمقابلات، وبيانات الملاحظة. تشير النتائج إلى أن وجود أساس قوي في المعرفة بالمحتوى أمر ضروري للمشاركة الفعالة في هذه الورش، مما يبرز الحاجة إلى فرص تطوير مهني متميزة مصممة لتلبية الاحتياجات المتنوعة للمعلمين خارج المجال.
تؤكد الخاتمة على أنه بينما توفر ورش عمل إعادة التصميم التعاونية تعلمًا قيمًا محددًا للموضوع، فإن فعاليتها تعتمد على الخصائص الفردية، والاستعداد، والمعرفة بالمحتوى الموجودة. تقترح أن المدارس يجب أن تعترف بحدود PLD التي تركز على البيداغوجيا وأن تأخذ في الاعتبار تطوير مفاهيم أعمق للمعلمين خارج المجال. من منظور السياسة، فإن الاعتماد المتزايد على هؤلاء المعلمين يتطلب دعمًا منهجيًا لتعزيز قدراتهم التعليمية. يدعو المؤلفون إلى نهج تطوير مهني متدرج يجمع بين تدريب مكثف على المعرفة بالمحتوى وورش عمل المعرفة بالمحتوى البيداغوجي (PCK)، خاصة للمعلمين الأقل خبرة. كما يدعون إلى مزيد من البحث مع عينات أكبر وأكثر تنوعًا للتحقق من هذه النتائج عبر سياقات مختلفة في تعليم العلوم، مما يبرز الحاجة الملحة لتوفير الدعم الكافي للحفاظ على جودة تعليم الفيزياء في ظل نقص المعلمين المؤهلين على مستوى البلاد.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث التحديات المتعلقة بالتدريس خارج المجال، لا سيما في الفيزياء، والتي تمثل مصدر قلق متزايد على مستوى العالم بسبب نقص المعلمين وتناقص عدد خريجي الفيزياء. نفذت دول مختلفة استراتيجيات مختلفة للتخفيف من هذه المشكلة، مثل الدبلوم المهني في الرياضيات في أيرلندا وبرنامج التدريب المكثف في المملكة المتحدة، بينما تواجه نيوزيلندا فجوة كبيرة، حيث يتم تدريب 10-12 معلمًا جديدًا في الفيزياء سنويًا مقابل حاجة تتراوح بين 30-50. يبرز هذا الاعتماد على المعلمين خارج المجال—الذي ارتفع من 25% إلى 50% تقريبًا في عقد من الزمن—الحاجة الملحة إلى التعلم والتطوير المهني الفعال (PLD) المصمم لتلبية التحديات الفريدة التي يواجهونها.
تؤكد الورقة على تعقيد معرفة المعلم، والتي تشمل المعرفة بالمحتوى والمعرفة بالمحتوى البيداغوجي (PCK). غالبًا ما يمتلك المعلمون خارج المجال مهارات بيداغوجية عامة ولكنهم يفتقرون إلى المعرفة المحددة بالمحتوى لموادهم غير المتخصصة، مما يؤدي إلى انخفاض الرضا الوظيفي وتأثيرات سلبية على نتائج الطلاب. يجب أن يركز PLD الفعال لهؤلاء المعلمين على التعاون المستدام، والتعلم النشط، وتوازن بين المحتوى والبيداغوجيا. تحقق الدراسة بشكل خاص في مشاركة وتعلم معلمي الفيزياء الكبار خارج المجال خلال ورش عمل إعادة التصميم التعاونية، بهدف تحديد العوامل التي تؤثر على تطويرهم المهني ومعالجة الاحتياجات المتزايدة لهذه الفئة في نيوزيلندا.
الطرق
استخدمت الدراسة نهجًا مختلطًا للتحقيق في تجارب التعلم المهني لأربعة معلمين فيزياء خارج المجال في نيوزيلندا، الذين كانوا يقومون بتدريس الفيزياء في مستوى NCEA 2. باستخدام عينة ملائمة، اختار الباحثون معلمين ذوي خلفيات أكاديمية وتجارب تدريس متنوعة. تم الحصول على الموافقة الأخلاقية، وشارك المشاركون في سلسلة من ورش العمل التي تركزت على الفيزياء الذرية والنووية، بالإضافة إلى الكهرباء والمغناطيسية. تضمنت هذه الورش اختبارات المعرفة بالمحتوى، واستبيانات الكفاءة الذاتية بناءً على مقياس إحساس المعلم بالكفاءة، ومقابلات شبه منظمة، جميعها تهدف إلى تقييم فعالية التعلم المهني وتحديد احتياجات المشاركين.
شمل تحليل البيانات ترميزًا تفسيريًا للاستجابات من الاستبيانات والمقابلات، مما أبلغ عن تطوير مواضيع تتعلق بفعالية التعلم المهني ومشاركة المشاركين. تم تصميم الورش لتسهيل الاستكشاف التعاوني للمعرفة بالمحتوى البيداغوجي (PCK) من خلال العصف الذهني واستخدام محفزات CoRe. كشفت النتائج عن أنماط تعلم المشاركين، كما يتضح من التصريحات الواضحة والطلبات للحصول على توضيحات، مما يبرز تأثير الورش على فهمهم وثقتهم في تدريس الفيزياء. قدم دمج نتائج المعرفة بالمحتوى والكفاءة الذاتية رؤية شاملة لتجارب التطوير المهني للمعلمين.
النتائج
حددت الدراسة ثلاثة عوامل رئيسية تؤثر على مشاركة المعلمين وتعلمهم خلال جلسات التعلم والتطوير المهني (PLD). أولاً، وُجد أن معرفة المعلمين بالمحتوى تؤثر بشكل كبير على مشاركتهم وقدرتهم على الاستفادة من PLD. ثانيًا، كانت أولويات المعلمين، التي قد تشمل أهدافهم التعليمية الفردية واحتياجات الفصل الدراسي، تلعب أيضًا دورًا حاسمًا في تحديد مستوى مشاركتهم. أخيرًا، كانت نطاق وشكل الورش نفسها حاسمة، مما يشير إلى أن تصميم وهيكل جلسات PLD يمكن أن يسهل أو يعيق تجارب التعلم الفعالة للمعلمين.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في الدراسة الضوء على الدور الحاسم للمعرفة بالمحتوى في تمكين المعلمين من المشاركة بفعالية في ورش العمل التعاونية لإعادة التصميم للتعلم والتطوير المهني (PLD). أظهر المعلمون الذين يمتلكون معرفة قوية بالمحتوى مستويات مشاركة أعلى، حيث يقودون المناقشات ويطرحون أسئلة استقصائية، مما يسهل استكشافًا أعمق لمفاهيم الفيزياء. على النقيض من ذلك، واجه المعلمون الذين يفتقرون إلى المعرفة بالمحتوى صعوبة في المشاركة، وغالبًا ما أشاروا إلى مشاعر عدم الكفاءة في المساهمة في المناقشات. يبرز هذا التفاوت أهمية معالجة فجوات المعرفة بالمحتوى الأساسية، لا سيما بالنسبة لمعلمي الفيزياء خارج المجال، حيث تتأثر مشاركتهم ونتائج تعلمهم بشكل كبير بقاعدة معرفتهم الحالية.
علاوة على ذلك، تكشف الدراسة أن المعلمين أعطوا الأولوية لفهم المفاهيم على الاستراتيجيات البيداغوجية، مما قيد نطاق التعلم المهني. بينما كانت المناقشات تركز على المفاهيم الرئيسية، غالبًا ما أهملت المفاهيم الخاطئة وطرق التقييم، مما يقيّد تطوير المعرفة بالمحتوى البيداغوجي (PCK). أعرب المعلمون عن رغبتهم في PLD لا يعزز فقط مهاراتهم البيداغوجية ولكن أيضًا يعمق فهمهم لمحتوى الفيزياء والتطبيقات العملية. تشير النتائج إلى أن نماذج PLD الحالية قد لا تلبي بشكل كافٍ الاحتياجات المتنوعة للمعلمين، لا سيما أولئك الذين يفتقرون إلى المعرفة الأساسية في الفيزياء. يُوصى بنهج متدرج لـ PLD يجمع بين تطوير مكثف للمعرفة بالمحتوى وورش عمل تركز على PCK لدعم معلمي الفيزياء خارج المجال بشكل أفضل وتعزيز الجودة العامة لتعليم الفيزياء في نيوزيلندا.
DOI: https://doi.org/10.1007/s40841-026-00427-4
Publication Date: 2026-02-10
Author(s): Rebecca Harrop et al.
Primary Topic: Science Education and Pedagogy
Overview
The study investigates the challenges faced by out-of-field physics teachers in New Zealand, who constitute an increasing segment of the physics teaching workforce yet often lack targeted professional learning and development (PLD). Utilizing a mixed-method approach, the research examines factors influencing these teachers’ engagement in collaborative CoRe-design workshops through content knowledge assessments, self-efficacy evaluations, questionnaires, interviews, and observational data. The findings indicate that a solid foundation in content knowledge is essential for effective participation in these workshops, highlighting the need for differentiated professional development opportunities tailored to the diverse needs of out-of-field teachers.
The conclusion emphasizes that while collaborative CoRe-design workshops provide valuable subject-specific learning, their effectiveness is contingent upon individual characteristics, readiness, and existing content knowledge. It suggests that schools must recognize the limitations of pedagogically focused PLD and consider deeper conceptual development for out-of-field teachers. From a policy perspective, the increasing reliance on these teachers necessitates systematic support to enhance their teaching capabilities. The authors advocate for a tiered professional development approach that combines intensive content knowledge training with pedagogical content knowledge (PCK) workshops, particularly for less experienced teachers. They also call for further research with larger, more diverse samples to validate these findings across various contexts in science education, underscoring the urgency of providing adequate support to maintain the quality of physics education amid a nationwide shortage of qualified physics teachers.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the challenges of out-of-field teaching, particularly in physics, which is a growing concern globally due to teacher shortages and a declining number of physics graduates. Various countries have implemented different strategies to mitigate this issue, such as Ireland’s professional diploma in mathematics and the UK’s intensive training program, while New Zealand faces a significant gap, with only 10-12 new physics teachers trained annually against a need for 30-50. This reliance on out-of-field teachers—rising from 25% to an estimated 50% in a decade—highlights the urgent need for effective professional learning and development (PLD) tailored to their unique challenges.
The paper emphasizes the complexity of teacher knowledge, which includes content knowledge and pedagogical content knowledge (PCK). Out-of-field teachers often possess general pedagogical skills but lack specific content knowledge for their non-specialist subjects, leading to decreased job satisfaction and negative impacts on student outcomes. Effective PLD for these teachers should focus on sustained collaboration, active learning, and a balance of content and pedagogy. The study specifically investigates the engagement and learning of out-of-field senior physics teachers during collaborative CoRe-design workshops, aiming to identify factors that influence their professional development and address the growing needs of this demographic in New Zealand.
Methods
The study employed a mixed-methods approach to investigate the professional learning experiences of four out-of-field physics teachers in New Zealand, who were teaching NCEA Level 2 Physics. Utilizing convenience sampling, the researchers selected teachers with diverse academic backgrounds and teaching experiences. Ethical approval was secured, and participants engaged in a series of workshops focused on atomic and nuclear physics, as well as electricity and electromagnetism. These workshops included content knowledge tests, self-efficacy questionnaires based on the Teacher Sense of Efficacy Scale, and semi-structured interviews, all aimed at assessing the effectiveness of professional learning and identifying participant needs.
Data analysis involved interpretive coding of responses from questionnaires and interviews, which informed the development of themes related to the effectiveness of professional learning and participant engagement. The workshops were designed to facilitate collaborative exploration of pedagogical content knowledge (PCK) through brainstorming and the use of CoRe prompts. Findings revealed patterns of participant learning, evidenced by explicit statements and requests for clarification, highlighting the impact of the workshops on their understanding and confidence in teaching physics. The integration of content knowledge and self-efficacy results provided a comprehensive view of the teachers’ professional development experiences.
Results
The study identified three key factors influencing teachers’ participation and learning during professional learning and development (PLD) sessions. Firstly, teachers’ content knowledge was found to significantly impact their engagement and ability to benefit from the PLD. Secondly, the priorities of the teachers, which may include their individual teaching goals and classroom needs, also played a crucial role in determining their level of participation. Lastly, the scope and format of the workshops themselves were critical, suggesting that the design and structure of the PLD sessions can either facilitate or hinder effective learning experiences for teachers.
Discussion
The discussion section of the study highlights the critical role of content knowledge in enabling teachers to engage effectively in collaborative CoRe-design professional learning and development (PLD) workshops. Teachers with stronger content knowledge demonstrated higher participation levels, leading discussions, and asking probing questions, which facilitated deeper exploration of physics concepts. In contrast, teachers with limited content knowledge struggled to engage, often citing feelings of inadequacy in contributing to discussions. This disparity underscores the importance of addressing foundational content knowledge gaps, particularly for out-of-field physics teachers, as their participation and learning outcomes are significantly influenced by their existing knowledge base.
Furthermore, the study reveals that teachers prioritized conceptual understanding over pedagogical strategies, which limited the scope of professional learning. While discussions focused on key concepts, they often neglected misconceptions and assessment methods, restricting the development of pedagogical content knowledge (PCK). Teachers expressed a desire for PLD that not only enhances their pedagogical skills but also deepens their understanding of physics content and practical applications. The findings suggest that current PLD models may not adequately meet the diverse needs of teachers, particularly those lacking foundational physics knowledge. A tiered approach to PLD that combines intensive content knowledge development with PCK-focused workshops is recommended to better support out-of-field physics teachers and enhance the overall quality of physics education in New Zealand.