基于多维分析的教师TPACK课堂观察研究

张静 高文丽

摘 要：整合技术的学科教学知识（TPACK）是教师信息化教学水平与教学智慧的集中体现。深入课堂去观察和揭示教师TPACK运用的特点与存在的问题，对于促使教师自我反思、改进技术与教学的融合具有重要的意义。目前，学界关于具体学科教师TPACK课堂观察的分析路径与定性研究仍较为薄弱。本文以小学科学为例，探讨了教师TPACK课堂观察的多维分析方法。首先提出了信息化课堂活动类型的分析框架，作为TPACK课堂行为的分析单位;进而构建了从TPACK广度、TPACK深度、技术整合多样性三个角度进行TPACK课堂观察的多维分析模型。在此基础上，利用NVivo10软件对一节小学科学部级“优课”进行了课堂观察和教师TPACK个案研究，以期為教师TPACK实践诊断与反思提升提供借鉴。

关键词：多维分析;整合技术的学科教学知识;课堂观察;小学科学

一、问题的提出

整合技术的学科教学知识（Technological Pedagogical and Content Knowledge，简称TPACK）是数字时代一种全新的教师知识框架，它强调教师对学科内容、教学法和信息技术三种知识要深刻理解、灵活运用。我国《教育信息化2.0行动计划》指出，当前教师信息技术应用能力已基本具备，然而教师的信息化教学创新能力尚显不足，技术与学科教学的深度融合不够[1]。教师在课堂上的TPACK运用，正是其信息化教学水平与教学智慧的集中体现。因此，深入课堂中观察和诊断教师TPACK的运用情况，对于促进教师自我反思，改进信息技术与教学的融合方式具有至关重要的意义。

然而，目前我国关于在具体学科中开展TPACK课堂观察的分析路径与定性研究仍较为薄弱。一方面，关于教师TPACK测评的已有研究大多是通过测量量表或访谈的方式形成教师的自我评估报告，属于“重结果轻过程”的终结性评价[2]，很难考察课堂上教师TPACK的动态展示过程。另一方面，不同学科教师的TPACK构成本身存在着差异，而已有的TPACK测量研究甚少结合具体学科的特点与需求进行专门研究，对教师TPACK水平的诊断和改进还存在一定的局限性[3]。可见，到目前为止，学界对于学科教师TPACK的课堂观察与诊断尚缺少适切的分析路径以及针对性研究。本研究以小学科学课为切入点，探索在科学课堂上教师TPACK的观察、分析方法及其案例应用，以期为教师TPACK实践诊断与反思提升提供思路借鉴。

二、科学教师TPACK课堂观察的多维分析方法

为了洞察教师在课堂上TPACK的运用情况，笔者首先设计了科学信息化课堂的活动类型框架，作为TPACK教学行为观察的分析单位，再从多个维度构建了科学教师TPACK课堂观察的分析模型。两者结合起来，形成教师TPACK课堂观察的一套有效方法。

（一）以“活动类型”作为TPACK课堂观察的分析单位

TPACK课堂观察首先需要明确合理的课堂教学行为分析路径。长期以来，关于教师课堂教学行为的分析方法主要有学生-教师分析法和弗兰德斯互动分析系统。这两种方法的共同特点是以时间为切片单位进行师生行为的编码和分析，可操作性强且量化分析结果较为客观、清晰，但同时也存在一定的局限性：第一，过于细化的时间切片容易遮蔽课堂结构的完整性和教学活动的连贯性。第二，其编码维度未能契合信息化课堂的特点，因此并不适用于信息化课堂教学行为的深入分析。笔者认为，以学科的课堂活动作为分析单位，有利于完整、透彻地剖析教师在信息化课堂上的教学行为，能够更加深刻地揭示教师TPACK内部结构和技术应用特征。因此，本研究提出构建小学科学信息化课堂的活动类型框架，作为教师TPACK课堂观察的起点。

《义务教育小学科学课程标准》指出，科学探究活动是学生学习科学的重要方式，主要涉及提出问题、做出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价这八项探究活动[4]。还有学者提出小学科学实验的“五段式”教学流程：提出问题、猜想假设、实验探究、得出结论、实践运用[5]。然而上述科学课堂活动分类并未充分考虑到信息技术的应用，因此存在一定局限性。对此，美国学者提出了学习活动类型，用以强调与不同学科相适宜的学习活动类别以及信息技术和资源的可选择性。其中，针对科学课堂的需要专门设计了概念性知识建构、程序性知识建构以及知识表达这三类学生学习活动方式，以及与之分别匹配的学习活动和技术资源。这为我国科学课堂活动框架的本土化设计提供了参考，但是未能考虑到以教师为主体的教学活动类型，因此也存在一定的局限性。

我国的课堂教学既包括以教师为主体的教学活动，也包括以学生为主体的学习活动。鉴于此，笔者梳理了国内外科学课堂活动类型的理论观点，结合我国科学课程的实际特点，提炼了小学科学信息化课堂活动类型框架，用以描述技术环境下完整的教与学活动类型（见表1）。它包括学生学习活动和教师教学活动两大类。其中，学生学习活动包括3种方式，共15种活动类型，分别是：第一，概念性知识建构：自主阅读材料，模拟仿真，思考与探究，提问、猜想与假设，制订探究、调查计划。第二，程序性知识建构：实验准备，仪器操作与实验实施，数据采集，数据分析，计算。第三，知识表达：撰写报告，绘制图像或概念图，展示或示范成果，建构模型，辩论。教师教学活动共5种，分别是：导入，知识讲授，引导式提问，演示、示范，总结与评价。该框架是进一步实施TPACK课堂观察的重要分析依据。

（二）面向科学教师TPACK课堂观察的多维分析模型

实践中的教师TPACK具有复杂性和情境性，其本质是一种反映教师在教学现场“视情境而定”的知识体[6]。研究者需要多角度、立体化地对教师在课堂上的TPACK运用予以观察和剖析。对此，笔者提出了科学教师TPACK课堂观察的多维分析模型。它包括TPACK广度、TPACK深度以及技术支持课堂活动的多样性这三个维度。三者结合起来，可以全面、深刻地反映教师课堂上TPACK的特点与不足（见图1）。

1.TPACK广度

课堂上教师的TPACK运用首先体现在课堂中技术整合的广度上，即从横向上观测与技术相关知识的课堂使用情况，它包括TPACK内容结构中的四种成分：第一，技术知识（TK），即关于各种形态的技术操作或资源使用的知识。第二，整合技术的教学法知识（TPK），即教师懂得使用技术改变教学方法、设计活动策略或者优化教学管理的知识。第三，整合技术的学科内容知识（TCK），即教师懂得针对具体学科需要，借助适宜的软件工具或技术资源，实现内容表征优化的知识和技能。第四，整合技术的学科教学知识（TPACK），它是教师关于技术、教学方法以及学科内容三者如何融会贯通的深刻理解。通过对上述四种知识在课堂教学活动中使用频次的统计分析，能够形象地揭示TPACK运用的内部结构和整合广度。

2.TPACK深度

课堂教学过程中技术整合教学的程度也是教师TPACK水平的重要特征，即从纵向上观察教师TPACK运用的深度。美国学者提出的SAMR模型可供我们借鉴。该模型用替代（Substitution）、增强（Augmentation）、修正（Modification）和重构（Redefinition）四个层级，说明了技术整合教学由浅入深的四种程度：第一，替代层，即用信息技术替代传统教具而未触及任何教学变化的初级技术应用。第二，增强层，即教师在教学中使用技术而增强了某些功能，但没有发生教与学的实质性改变。第三，修正层，即借助技术对教学重难点进行了重新设计，学生的学习有显著进步。第四，重构层，即在技术的支持下重构了学习任务或教学模式，它是传统教学不可能实现的最高级的技术应用。其中，前两者属于提高阶段，后两者属于转化阶段。据此，对每个课堂活动的技术应用程度进行判定，能够揭示教师TPACK应用及技术整合深度。

3.技术支持课堂活动的多样性

对于科学课堂特有的20种教与学活动，教师需要筛选适宜的技术和资源以支持教与学。因此，观察课堂TPACK水平的第三个维度是教师使用技术支持课堂活动的多样性。这里不仅包括教师的教学活动，还包括学生的学习活动，其中概念性知识建构、程序性知识建构、知识表达在开放性和复杂性的程度上逐渐递增。因此TPACK特征表现为：每次活动中使用了哪些技术和资源？不同的技术类型如何支持了教师的导入、知识讲授、提问、演示示范、总结与评价等教学活动？在学生的概念性知识建构、程序性知识建构、知识表达等学习活动中，又分别有哪些技术工具发挥了作用？研究者对此深入分析，能够洞察教师在技术与教学整合方面的认知和策略，从中发现其TPACK特征与存在的不足。

三、小学科学教师TPACK课堂观察的多维分析示例

TPACK课堂观察的多维分析方法，可应用于实践中诊断小学科学教师课堂上TPACK的真实水平。笔者以2018年“一师一优课”平台中的一节小学科学部级“优课”为例，开展了TPACK个案课堂观察的案例研究。该课由广东省珠海市香洲区第十五小学Z老师执教，授课对象为小学六年级学生，教学内容为“校园生物分布图”。整节课时长40分钟，技术使用贯穿始终，在当前小学科学信息化课堂中具有一定的代表性，因此符合本研究案例要求。首先以科學信息化活动类型框架作为课堂教学视频切片的分析单位，利用NVivo10软件对课例进行编码分析，得出该节课共包含15个活动。再根据TPACK课堂观察多维分析模型，对每个活动中具体的TPACK广度、TPACK深度以及技术支持活动类型分别进行剖析。笔者按照课堂活动的时序，得出了案例中教师TPACK的多维分析结果（见表2），并就其TPACK三个维度特征的表现进行阐述。

1.TPACK广度

借助NVivo10软件对整节课上的课堂活动及相应技术知识进行频次统计，通过分析可以发现TPACK内容结构及技术整合广度的特征。第一，Z老师的技术知识（TK）使用频次最高，达到10次之多，主要表现在：使用电子白板展示教学内容;掌握Web 2.0技术和使用云平台上传数据;指导学生使用iH5网页动画制作校园分布图;使用Excel办公软件进行统计汇总。第二，TPK、TCK知识的使用也分别有2次。其中，整合技术的教学法知识（TPK）体现在：组织学生制作微课，汇报小组探究成果;使用Excel软件进行生物种类及环境的分类汇总。整合技术的学科内容知识（TCK）体现在：组织学生利用云平台和电子白板展示校园生物分布图;结合校园特色景观图等图片资源，加深学生对校园环境的认识，激发学生的探索欲。第三，整合技术的学科教学知识（TPACK）使用仅有1次，即Z教师使用多种技术支持学生开展校园生物分布图制作的探究，实现了技术、内容、教学法的知识融合。

2.TPACK深度

通过对15个课堂活动逐个进行技术整合程度的分析，可以发现Z老师在不同活动的TPACK深度上呈现出差异特征：第一，有10次“替代”层和2次“增强”层的技术应用，主要是演示教学或代替传统教具，提高了教学时效，但并未改变教学模式或优化学生认知发展，因此属于浅层化的技术应用。第二，有 2次课堂活动的技术应用达到了“修正”层，表现在Z老师组织学生小组在电子白板上播放微课作品，汇报调查结果，以及通过投屏器分享自己制作的生物分布图，这些技术应用实现了教学方式的转型以及知识表征的优化。第三，还有1次达到了“重构”层的技术应用，体现了深度的TPACK。即Z老师指导学生在平板上进入iH5网页动画制作平台，用触屏笔操作平板，制作校园生物分布图，这突破了传统教学的思路，采用了全新的教学结构和学习资源，使得学生的学习体验和教学结果有了“质”的提升。

3.技术支持课堂活动的多样性

Z老师使用的技术种类较为多样，包括电子白板、投屏器、Excel软件、动画制作平台等。因此，还可以从不同活动方式中技术应用频次的差异来分析Z老师的TPACK特点：第一，技术高频率地使用于教师活动，说明她善于使用技术支持教学。第二，技术少而精地用于学生的概念性知识建构活动，其中以技术作为概念学习的认知工具为主。例如，学生观看投屏器中的Excel表，围绕主题进行提问和猜想;学生在平板上进入iH5网页动画制作平台，用触屏笔操作平板进行生物分类，制作校园生物分布图。技术种类涉及在线专题资源、虚拟仿真等，这些都体现了技术应用的创造性和技术支持活动的深层次性。第三，技术有效地支持了学生的知识表达活动。包括：学生使用电子白板播放自己的微视频作品，汇报对生物种类及其生活环境的调查结果，并通过投屏器展示和分享本组制作的生物分布图。在这里，技术的作用主要是支持学生展示作品，实现同伴交流与互评，极大提高了学生的主动性与积极性。

四、结论与启示

1.教师课堂TPACK的特征及反思

通过这节部级“优课”的课堂视频分析，我们可以从广度、深度以及多样性三个角度，揭示Z教师的TPACK知识的状况与特征。第一，TPACK广度。Z教师TPACK内容结构中以技术知识TK最为突出，在TCK、TPK以及TPACK等复合型技术知识方面相对比较薄弱。第二，TPACK深度。以技术浅层整合为主，大多数的技术应用的程度处于“提高”阶段;但也有少量的技术整合指向了深层次的“重构”阶段。说明Z老师对于技术、学科内容及教学法三者之间的复杂关系，已经初步具备一定的认识。第三，技术支持课堂活动的多样性。Z老师善于在教学活动中常态化地使用技术，技术主要作为支持演示、讲解的教学工具。虽然在学生的学习活动中使用技术较少，但令人欣慰的是，这些技术支持学习活动的方式是比较创新的，促进了学生认知、创作和表达的学习活动，提高了学生的学习投入度，增强了学生的创作体验感。

由此可以为Z老师的TPACK发展提供一定的建议：第一，丰富技术复合型知识（TCK、TPK、TPACK）的类型和数量，进一步掌握技术促进教学以及优化资源呈现的方法和途径。第二，促使TPACK从浅层整合向深层融合发展，尝试从技术应用的“提高”阶段的量变走向“重构”阶段的质变。第三，尝试丰富技术融入课堂活动的多元化，学与教并重，不仅将技术用于教学，还要让技术在不同类型的学生学习活动中发挥价值。

2.TPACK课堂观察结果的启示

实践中的教师TPACK镶嵌在一个个具体而生动的案例之中，由无数此时此地“是什么”“为什么”“怎么办”构筑而生，它们是无数琐碎的经验、常识与智慧火花的汇集[7]。通过本次个案的课堂观察可知，教师实践中的TPACK具有复杂多面性、实践生成性以及个人创造性。教师的TPACK具体情况因教师的学科背景而各有不同。只有近距离观察教师们的教学活动和课堂行为，才能知晓其背后的思维决策和知识使用的真实情况[8]。以课堂活动为单位，对教师信息化课堂教学行为进行切片分析，不失为一条可行的TPACK研究路径。它为多角度地洞察教师TPACK的面貌与特质提供了可靠的依据。当然，每个学科的课堂活动类型都有其特殊性。研究者们应当结合不同学科的需求与特点，设计具有针对性的课堂活动类型框架，结合TPACK课堂多维分析模型的应用，深入教学实践去洞察教师个体的TPACK智慧，为全面、真实、客观地分析和反思教师TPACK水平提供有益的补充。

[1]教育部.教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知[EB/OL].（2018-04-18）[2020-12-23].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

[2]皇甫倩.美國新型教师TPACK测评工具的研究述评及启示[J].外国教育研究，2017，44（8）：36-50.

[3]徐鹏，刘艳华，王以宁，等.整合技术的学科教学知识（TPACK）测量方法国外研究现状及启示[J].电化教育研究，2013，34（12）：98-101.

[4]教育部. 教育部关于印发《义务教育小学科学课程标准》的通知[EB/OL].（2017-02-06）[2020-12-23].http：//www.moe.edu.cn/srcsite/A26/s8001/201702/t20170215_296305.html.

[5]宋爱君.小学科学实验课“五段式”教学流程探究[J].教育理论与实践，2015，35（17）：63-64.

[6][8]张静. 融合信息技术的教师知识发展研究[M].北京：中国社会科学出版社，2017.

[7]邵光华.教师专业知识发展研究[M].杭州：浙江大学出版社，2011.

（责任编辑 孙兴丽 孙震华）