信息技术视阈下数学师范生TPACK学科知识发展研究

耿超 张涛 张培

摘 要：文章将协作知识建构理念和方法引入师范生TPACK发展过程中，在综合Scardamalia和Stahl的协作知识建构理论及TPACK知识框架的基础上，构建了师范生TPACK学科知识发展模型，该模型从个体知识建构、组内协作知识建构、组间协作知识建构和集体知识建构四个维度探讨了师范生TPACK知识建构的过程。采用社会网络分析和内容分析对案例中TPACK建构过程及TPACK各维度因子进行了分析，研究结果表明：第一、处于較低层次的个体TPACK知识建构应在实践场域下以案例研修为基础，问题解决为主线，采用激励措施引导师范生TPACK知识逐渐向高级认知阶段发展，形成有意义的学习活动;第二、学习小组的建立是一个成长的过程，承载着个体TPACK知识建构路径走向协作互助和丰富集体TPACK知识库内容的职责;第三、建立TPACK知识整合的多元化途径，应将TPACK置于具体学科教学的实践环节，充分发挥TK的核心作用;第四，运用技术思维和工具手段共同构成具体学科环境下的TPACK。

关键词：混合式学习; TPACK知识;协作知识建构;学习行为;知识因子

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】

引言

当前信息技术蓬勃发展，推动教育深度变革，特别在教学资源、教学环境、教学评价、师生角色等课堂教学要素与信息技术的作用下，正突显教学结构的深层次变革。在这场变革中，信息技术为教育发展提供了新方向、新能量、新思路，促进信息技术与教育的双向融合。基于网络的混合式学习方式的兴起，为信息技术在教学领域开辟了广阔空间。线上，教师利用技术工具，以小组探究、协作学习、任务驱动等教学模式，与师范生建立平等地位的互动结构关系，促进有意义学习的发生;线下，教师在继承传统教学模式的优势的基础上，结合翻转课堂、MOOCs等新兴教学方式，以实践问题为导向，培养师范生高阶思维的形成与创新实践能力。无论线上还是线下，对教师而言，要将信息技术与课程有机结合，开发推送满足教学需要的人工制品，使师范生对知识建立吸收、生成、共享、评价的迭代体系，需要教师具备先进教学理念、完备知识体系和技术融合能力，TPACK[1]（Technology Pedagogical Content Knowledge）体系则强调了这种技术教学的需要。

目前，对教师TPACK的研究已成为信息技术与课程整合和教师专业化发展的热点问题，其聚焦于教师如何将技术整合与教师的学科知识和教学知识之中，形成协同的有机体。对于当前信息技术在课堂教学中的广泛应用，特别是利用网络教学平台开展混合式学习，探讨师范生在创设的教学情境中进行协作知识建构活动具有实践意义;而将TPACK置身于这样的环境中，探究教师知识建构水平与信息技术、学科知识和教学知识的互动关系，将为教师专业化发展提供新的研究视角，促进师范生TPACK发展。

一、TPACK组成与内涵

TPACK是由密歇根州立大学Koehler和Mishra两位学者在Lee.Shulman的学科教学知识（PCK）理论基础上提出的一种整合技术的教师专业发展理论框架，用以解释教师所需的技术知识[2][3]。其结构包含七个因子成分，分别是技术知识（TK）、教学法知识（PK）、学科知识（CK）、学科教学法知识（PCK）、整合技术的学科知识（TCK）、整合技术的教学法知识（TPK）、整合技术的学科教学法知识（TPACK）。其中三个因子（TK、CK、PK）作为基础因子形成叠加的互动关系，共同构成四个复合高阶因子（TCK、TPK、PCK、TPACK），并与具体境脉因子（社会环境、学校政策、教师关怀、知识体系等）绑定在一起，共同赋予教师获取成功所需的灵活性（见图1）。

TPACK框架自提出以来受到国内外学者的广泛关注，特别在数学、艺术、社会科学等领域进行了相关实践研究。但由于Koehler和Mishra只从理论角度对TPACK本质、七个因子和境脉因子进行了界定， 未从具体学科背景和具体教学模式入手对各个因子间结构进行明确表述。此外不同学者对TPACK各因子的界定及本质的认识也存在分歧。新加坡学者Chai Ching Sing等人在接受TPACK框架的同时，持整合观点积极推动TPACK在教师培训中的应用。结合师范生信息技术培训，Chai在修订Schmidt量表基础上，将七个知识因子的内涵置于信息技术环境下，通过因子分析对各因子的数量和结构进行重新界定，并在亚洲地区调查了500多名师范生后，提出师范生TPACK结构方程模型，探讨有意义学习环境下师范生TPACK组成元素间的发展路径关系[4][5][6]。而塞浦路斯大学Angeli和Valanides通过实证研究认为TPACK是在具体教学情境中，将技术知识、学科知识和教学法知识转化成特定或截然不同的一种独立的知识形态，并从认识论角度批判TPACK各元素的相互叠加[7]。同时，杨百翰大学Cox和Graham也对TPACK框架提出了质疑，认为TPACK是由各元素间相互作用变化形成的动态平衡结构。即在特定教学活动中，运用新技术将特定教学主题或特定学科主题与特定主题的表征结合起来共同促进师范生学习。当技术在教学活动中被广泛接受后，教师的技术知识就变成教学法知识或学科知识，TPACK结构就回归到PCK结构，而新技术的出现与应用，又会使TPACK结构重新建立[8]。

二、师范生TPACK学科知识模型构建

协作知识建构模型是协作知识建构过程的简约化、抽象化、系统化的描述，具有指导性和可操作性。加拿大安大略省Scardamalia和Bereiter两位学者在计算机支持的目的性学习环境（Computer-Support Intentional Learning，简称CSILE）基础上，将CSILE改进为知识论坛（Knowledge Forum，简称KF）系统，并以CSILE/KF作为知识建构环境，提供知识探索、信息加工和思维创新等活动，提出了知识建构12条原理，广泛应用于指导知识建构的教学活动[9][10]。Stahl则从个人知识建构和群体知识建构两个层面描述知识建构的模型，通过个人吸收、生成、话语表达、认知冲突、分享交流等认知阶段，形成个人理解和群体认知[11]。本文结合Scardamalia和Stahl的知识建构理论及TPACK框架，依托我校正在推广的网络综合教学平台[12]，构建混合式学习下师范生TPACK知识协作的原理及模型（如图2所示）。该平台的应用将个性化学习与协作学习有机结合起来，通过师生互动、生生交流、资源共享、学习评价等学习路径，为师范生TPACK协作知识建构、组间知识建构及群体知识建构提供技术支撑。

3、基于案例研究分析

（1）研究设计与方法

根据上述对师范生TPACK学科知识建构的原理与模型分析，文章选取《现代教育技术》课程为分析单元[20]，运用网络教学平台对数学师范生教师TPACK学科知识建构的内在过程开展为期近一个半月（2017年9月7日至12月30日）的混合式学习活动。本研究主要采用社会网络分析法、内容分析法和调查研究法对师范生知识建构过程进行研究;在Schmidt[13]量表和Chai[14]量表基础之上开发符合本学科教学的量表进行量表调查，运用SPSS21.0工具对数据进行分析处理师范生TPACK结构水平的变化维度。

（2）数据来源与编码框架

研究数据来源于125位数学师范生交互产生的在线系统日志、课程回文数量、在线时长等数据，时间跨度从2017年9月7日至2016年12月30日，共产生23个在线讨论话题生成3714条有效帖子。课程结束后，通过系统统计工具将发帖人、进入课程次数、课程讨论区发表话题次数、课程讨论区回文次数、课程讨论区被回文次数等数据保存至EXCEL中，进行数据清洗、整理、格式转换和编码;此外采用李克特五点法对师范生TPACK结构进行课堂实施前后量表调查，发放调查量表125份，回收有效量表卷118份。经Cronbach’s α信度检验，TK、CK、PK、PCK、TCK、TPK、TPACK的α信度系数分别为0.846、0.665、0.818、0.792、0.703、0.858、0.831、0.941，量表内部一致性较好，可进行统计分析。

（3）数据分析与讨论

师范生TPACK各知识维度TK、CK、PK、PCK、TPK、TCK、TPACK的均值分别为：3.32、3.41、3.84、3.29、3.89、3.77、3.87;其排序为TPK>TPACK>PK>TCK>CK>TK>PCK，七个维度的均值为3.62。从均值可看出，师范生能运用技术知识解决教学法和学科知识中的复杂问题。其原因在于一方面《现代教育技术》课程本身是具有TPK性质，对师范生利用信息技术解决教学实践问题、形成认知策略推动教学结构的变革，具有实践指导意义;同时对师范生TPK及TPACK知识的形成具有重要作用;另一方面在课程实施中，分为三个阶段进行学习，每个阶段都采用线上教学和线下研修，其目的是促进技术知识在教学法知识和学科知识间的整合思维发展。本文采用配对样本T检验法对师范生课程实施前后TPACK水平变化进行了统计，如表1所示：CK、PK、TPK、TCK、TPACK显著性得到明显提高，其显著性水平值分别为.035、.018、.000、.015、.000，小于0.5。表明

通过利用网络教学平台开展混合式协作知识建构活动，除PCK和TK外，师范生的各因子水平均有显著上升。

最后，通过访谈法对师范生的线上学习活动和线下研修和小组讨论进行个别访谈。其结果一致认为采用混合式学习方式能够有效促进师范生的学习积极性，提高学习绩效水平;特别是通过创设学习情境，利用信息技术帮助师范生对知识的理解与建构。

4、研究结论

本文结合Scardamalia和Stahl的知识建构理论及TPACK知识框架，以网络教学平台为支撑构建了混合式学习下的师范生TPACK知识协作建构模型，通过建立协作知识编码框架，对师范生产生的TPACK交互制品进行分析及在Schmidt量表和Chai量表基础开发了相应的TPACK量表，对TPACK各维度的均值进行分析，得出以下结论：

1.个体TPACK知识建构需采取激励措施引导师范生由知识建构的基础层逐渐向高级认知层级发展，提高个体知识建构的认识能力。从交互文本可见大多师范生以知识分享、协商研讨为主表达在理论知识学习（CK、PK、PCK）中的理解，而运用TK表征工具对TCK、TPK和TPACK知识的应用与迁移，特别是问题校验、观点修正、创新设计等环节有待进一步引导和激励。此外个体知识的表征行为轨迹具有间接性和非完整性，不利于个体TPACK知识的持续建构研究表明个体TPACK知识的建构应建立在实践场域下的以案例研修为基础，问题解决为主线的认识活动中，采用激励与引导措施对师范生的TPACK知识逐渐向高级认知阶段发展，形成有意义的学习活动。

2.学习小组的建立是一个成长的过程，并非随学习小组的建立而形成稳定的具有完整内部约束条件的组织。由于早期核心成员的动态变化，内部约束条件的不充分是影响小组活动开展的内因。因此需要在具体实践情境中加快小组成员融合群体的速度，促进内部结构机制的完善，形成统一的契约规则和产生可领导的意见领袖。当学习小组进入社会化学习情境时，由于组间边界的弱化，个体成员逐渐融入社会化学习，构建符合知识特征的个体TPACK知识库;而小组作为社会化学习的组成单位，随着内部结构体系的完全建立，对其行为的认同是一种群体归属。

3.建立师范生TPACK知识整合的多元化途径。TPACK虽是一个知识行动框架，信息技术与课程整合的新模式，但需要与具体学科内容结合才会发挥其实践作用。本研究中将TPACK置于《现代教育技术》课程中，探究其各个因子的内部结构。通过各因子均值和配对样本T检验的数据结果发现，TPK、TPACK和PK三者处于显著位置，表明在教学法课程或教学法知識环境中，技术工具使教学知识数字化，形成数字教学资源如教学课件、教学视频、教学日志、教学心得等，通过信息传播工具/平台实现资源传播与共享，规范和促进师范生教学行为的合理性。

4.TK能够有效协调与PK和CK之间的关系，共同构成具体学科环境下的TPACK。基于网络教学平台下的混合式学习，充分展现了技术支持下的教学活动的实施，运用技术思维和工具手段解决教学中的学科知识问题，通过交互文本、学习资源生成与推送，作业上传与批阅、在线学习行为对学习绩效的影响等技术对学科知识和教学法知识复杂体的影响与作用，共同构成不同群体和组织的TPACK知识库，为实现师范生TPACK知识的获得、内化、提升提供结构体系。

参考文献

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[14]Schmidt，D.A.，Baran，E.，Thompson，A.D.，Koehler，M.J.，Mishra，P.，&T.S.Survey of preservice teachers’ knowledge of teaching and technology[OL]. http：//mkoehler.educ.msu.edu/unprotected_readings/TPACK_Survey/Schmidt_et_al_Survey_v1.pdf.

基金项目：

本文为河南省高等学校重点科研项目资助计划“ 信息技术视阈下数学师范生专业化发展研究”（ 项目编号16B880005）的研究成果。

作者简介：耿超，讲师，硕士，研究方向：教师专业化发展，邮箱为1325924989@qq.com