מאמר זה מציג מודל תיאורטי של חקר ופיתוח מערכי שיעור להוראה, גישה לשיפור הלמידה שמקורה ביפן. המודל התיאורטי כולל ארבעה מאפיינים של חקר ופיתוח מערכי שיעור להוראה (חקירה, תכנון, לימוד לגבי המחקר ורפלקציה) ושלושה נתיבים שבאמצעותם חקר ופיתוח מערכי שיעור להוראה משפר את ההוראה: שינויים בידע ובאמונות של המורים; שינויים בקהילה המקצועית; ושינויים במשאבים של הוראה ולמידה. לכן המודל מציע שפיתוח הידע והקהילה המקצועית של המורים (לא רק מערכי שיעור להוראה משופרים ) הם מכניזמים לשיפור למידה בתוך חקר ופיתוח מערכי שיעור להוראה. נעשה שימוש במודל התיאורטי כדי לבחון את "שביל הניתן לביקורת" (auditable trail") של הנתונים ממקרה של חקר ופיתוח מערכי שיעור להוראה מצפון אמריקה, המניב הוכחה לכך שעבודה של חקר ופיתוח מערכי שיעור להוראה השפיעה על כל אחד משלושת הנתיבים (Catherine Lewis, Rebecca Perry and Jacqueline Hurd).

אילו יכולות מתמטיות חייבות להיות למורה כדי ללמד את המקצוע היטב? שאלה זו הוכחה כקשה לחקירה. נקודת מבט עכשווית טוענת שהידע במתמטיקה של המורים "נותר בתוך הכיתה אלא אם כן הוא לווה ברפרטואר עשיר של ידע מתמטי ומיומנויות הקשורות ישירות לתכנית הלימודים, להוראה וללמידה של התלמיד". לרוע המזל, אין קונצנזוס לגבי "הידע והמיומנויות" שעשויים להפעיל את המורים למתמטיקה לשלב את הידע המתאים. קיימות שתי פרספקטיבות, אך אף אחת מהן לא לוותה בבסיס מחקר שמאפשר טיעונים חזקים לגבי הפרקטיקה. רוב המחקרים העכשוויים מתמקדים בידע המפורש של התוכן של תכנית הלימודים ובאסטרטגיות למידה. ניתן להעריך ידע כזה ישירות דרך תצפית, ראיון או מבחן כתוב, עם דגש מחקרי מקביל על התכנים הפורמליים של תכניות להכשרת מורים. אסכולת חשיבה ה שנייה, שהוצגה כאן, היא שרוב היכולות החשובות נוטות להיות יכולות טקטיות וסמויות מבחינה קוגניטיבית כמו מיומנויות המעורבות בנגינת פסנתר בקונצרט, מיומנויות שנלמדו אך לא בהכרח זמינות בתודעה. ברגעים מתאימים יודעים המורים היעילים כיצד לשלוף ידע זה וליישמו הלכה למעשה בכיתה (Brent Davis)

המחקר בדק, באמצעות מערך אקספרימנטלי, את ההשפעות של תוכנית התפתחות מקצועית למורים בהוראת מתמטיקה על הידע ודרכי ההוראה שלהם ועל למידת תלמידים. התוכנית התבססה על סדרה של מודולות בווידאו שתוכננו כמענה לצרכים של מורים כפי שעלו ממחקר שנערך בנושא. מטרת החוקרים הייתה להרחיב את ידע התוכן ואת הידע הפדגוגי של המורים בדרך שתשפיע על שיפור ההוראה והלמידה. שאלת המחקר: עד כמה ובמה התוכנית הייתה אפקטיבית והיכן נכשלה? במחקר השתתפו 59 מורים למתמטיקה בכיתות ו' מבתי ספר בעלי השיגים נמוכים. המורים חולקו באופן רנדומלי לקבוצת ניסוי (33 מורים) ולקבוצת ביקורת(26 מורים). תוכנית ההתערבות היתה דו-שנתית; המאמר מציג תוצאות מחקר שנערך לאחר שנה אחת ( Santagata, R., Kersting, N., Givvin, K.B., & Stigler, W ).

מחקר איכותני זה בחן האם השתתפות או אי השתתפות בחקר ופיתוח מערכי שיעור להוראה (lesson study) סיפקה למחנכים את ההזדמנויות לשפר את הידע שלהם עבור הוראת המתמטיקה. במחקר השתתפו 24 מורים למתמטיקה בחטיבת הביניים מתוך שבעה בתי ספר עירוניים שיצרו חמש קבוצות של חקר ופיתוח מערכי שיעור להוראה. ניתוח הנתונים הראה שגורמים מסוימים במעגל של חקר ופיתוח מערכי שיעור להוראה סיפקו הזדמנות גדולה יותר עבור המורים להגדיל את הידע שלהם עבור הוראת המתמטיקה. לגורמים אלה מתייחסים כאל "חלונות של הזדמנות".הממצאים הראו שהמשתתפים בשלוש מתוך חמש הקבוצות של חקר ופיתוח מערכי שיעור להוראה הראו עלייה בידע שלהם לגבי הוראת המתמטיקה כתוצאה מהאופן שבו המורים הגיבו ל"הזדמנויות" (Rachelle D. Meyer and Trena L. Wilkerson ).

מחקר זה בודק את תפישותיה של סטודנטית במכללה באשר להשפעתה של הוראה שיתופית על התפתחות הידע המקצועי שלה בתחום הוראת המתמטיקה בבית הספר היסודי. הסטודנטית שבה מתמקדת עבודה זו לקחה חלק, יחד עם סטודנטים נוספים, בסמינריון מחקרי בתחום הוראת המתמטיקה. המורכבות הרבה, האינהרנטית, בקורס הסמינריוני הולידה בשנים האחרונות שיתוף פעולה בין המרצה של הסמינריון להוראת המתמטיקה לבין מרצה מתחום האוריינות האקדמית בהוראה לסמינריון. חשיבותו של שיתוף פעולה זה היא בכך שבדרך זו ניתן להעניק לסטודנטים כלים מגוונים יותר ומבוססים יותר לביצוע המטלה הלימודית של הסמינריון. שיתוף פעולה זה הולך ומתפתח תוך כדי עשייה, ומתגבש יותר ויותר כמודל של הוראה שיתופית (Co-teaching) (Cook & Friend, 1995) של שתי המרצות ( וולפנספרגר, יוכי ודורית פטקין).

מחקר בארה"ב אשר חקר את הסוגיה של הנעת שינויים בפרקטיקות ובאמונות של מורים לגבי למידת המתמטיקה במהלך שיתוף פעולה בן תשעה חודשים. המחברים חקרו דפוסים של שינוי באמונות ובפרקטיקות לגבי הנעה במתמטיקה בקרב שלושה מורים בבתי ספר מסוג חטיבות ביניים במהלך פרוייקט התפתחות מקצועית בן שנה בשיתוף עם חוקר באוניברסיטה. התוצאות משקפות את החשיבות של הצבת אסטרטגיות ההנעה בהוראת תחום התוכן ובמתן תמיכה מתאימה לשינוי קונספטואלי של המורה. המחברים בוחנים הן את ההסברים האישיים והן את ההסברים ההקשריים עבור שינוי פרקטיקות הוראה וכן מכשולים לגבי שינויים כאלה ( Kristen Bogner Warzon , Andrea Christensen , Julianne C. Turner ).