提升职前教师跨学科教学设计能力的课程设计及其实证研究*

2023-12-20蔡慧英孙佳悦

现代教育技术 2023年12期

蔡慧英李欣孙佳悦

蔡慧英李欣孙佳悦

（江南大学教育技术系，江苏无锡 214122）

为了培养符合时代发展需要的优秀人才，义务教育课程改革方案倡导教师进行跨学科教学，促进学习者核心素养的培养和达成，这对教师的跨学科教学设计能力提出了新的要求。在这一背景下，探究促进职前教师跨学科教学设计能力的干预方案显得尤为必要。因此，文章在梳理职前教师跨学科教学设计能力基本内涵和影响因素的基础上，提出了专长视角下跨学科教学设计能力课程的设计思路。然后，文章运用学习分析的基本思想，从实证的角度探究了专长视角下跨学科教学设计能力课程在提升职前教师跨学科教学设计能力上的有效性和作用机制。研究发现，在课程学习后，职前教师的跨学科教学设计能力处于中等以上水平。其中，信念和知识是职前教师跨学科教学设计能力发展的基础，专长是激活信念和知识作用的关键。文章不仅论证了基于教师专长视角提出的课程设计思路在提升职前教师跨学科教学设计能力上的合理性，还形成了提升职前教师跨学科教学设计能力的优化策略，旨在为培养胜任跨学科主题教学的未来教师提供实践指导。

职前教师；跨学科教学设计能力；教学信念；教学知识；学习设计

为了培养符合时代发展需要的优秀人才，教育部在印发的《义务教育课程方案（2022年版）》中明确规定，各学科要以不少于10%的课时开展以本学科为载体的跨学科主题学习，用以激发学习者活力、发展学习者高阶思维能力[1]，这对教师的跨学科教学设计能力提出了新的要求。作为未来教师队伍的主力军，职前教师肩负着在教学中落实跨学科教学实践的重要使命。因此，在针对未来教师的专业培养环节，我们需要对职前教师的跨学科教学设计能力予以积极回应。然而，当下职前教师的专业培养体系中鲜有针对跨学科教学设计能力培养的课程。针对这一发展需求和培养现状之间的矛盾，如何科学地研发系统化的课程以助力职前教师跨学科教学设计能力的提升，成为当前需要关注的重要内容。近年来，在循证教育理念的影响下，教师教育研究者越来越意识到：为了提升教师开展创新教学实践活动的能力，职前教师除了需要具有采纳创新教学实践的信念和知识储备，还需掌握相应的教学专长[2]。通过对比研究发现，相比于新手型教师，专家型教师具备相应的教学专长，这能帮助其运用系统化教学理论和原则识别并解决复杂的教学问题、协调多项任务、利用环境中的资源帮助学习者完成学习任务；在教学设计思维、实践和产品创生等方面具有更好的行为表现[3]。因此，本研究基于专长设计和构建相应课程，并开展实证研究论证课程的合理性及其作用机制，旨在针对职前教师跨学科教学设计能力发展形成科学的课程干预方案，为促进职前教师跨学科教学设计能力发展提供优化策略与实践指导。

一职前教师跨学科教学设计能力的简述

1 职前教师跨学科教学设计能力的内涵与要求

职前教师跨学科教学设计能力是指职前教师整合不同学科的知识和技能，在跨学科领域创造有效的教学方案和课程设计，以实现培养学习者优质跨学科知识结构的教育目标的能力[4]。与单一学科教学方式相比，跨学科教学的起点和目标站位更高[5]，需要教师在统整并理解跨学科知识的基础上形成相应的学习目标，建构以问题驱动、以学习活动为载体的学习历程，引导学习者通过参与高质量、趣味性和启发性的跨学科学习项目深度理解跨学科知识[6]。因此，跨学科教学对职前教师的跨学科教学设计能力提出了更高的要求[7]。针对这些要求，在课程知识选择方面，职前教师需要建立跨学科教学知识观，为学习者创设在特定教学时间内能建构跨学科的知识结构。跨学科教学要求教师突破不同学科知识之间的壁垒，理解不同学科领域之间的联系，能在不同的教学场景中为学习者建构具有意义且合乎逻辑的跨学科知识结构。而教师只有对来自不同学科的知识进行统整式理解，才能为学习者建立合理的教学内容，从而为学习者创设体现跨学科教学特色的学习情境，确定学习目标，并以此为目标导向设计相应的学习活动和学习评估方式。因此，职前教师需要基于大概念的基本思想，为学习者设计具有统摄性和衍生性的优质跨学科教学内容，服务学习者建构优质跨学科知识结构[8]。在教学方法使用方面，职前教师需要提升应用创新教学模式和策略的能力，为学习者创设高质量的学习内容。教学模式是在一定教育思想、教学理论和学习理论的指导下，指导教师设计和实施教学活动序列的稳定结构形式，也是引导学习者达成既定学习目标的重要手段。跨学科教学所追求的学习目标更加复杂高端，因此，职前教师需要以真实问题为载体，以学习者认知发展规律为依据，应用问题解决学习、探究学习等创新教学模式开展“学习者中心”的教学[9]。在教学过程干预方面，职前教师需要提升设计恰当学习支架的能力，为学习者的学习提供过程性帮扶。跨学科学习需要学习者整合来自不同领域的知识和技能，并通过团队共同努力解决复杂问题，这对学习者的认知水平及学习能力提出了较高要求。因此，职前教师作为引导者，需要有针对性地选择和设计对应的学习支架，支持学习者学习活动的顺利展开及其对跨学科知识的深入理解[10]。

从结果的角度来看，跨学科教学设计能力是教师运用一定的学习设计理论知识，对跨学科教学内容进行重新组织和编排，从而表现出的创造性教学行为：首先，要求教师能有机整合不同学科知识概念，形成跨学科教学内容、制定明确的跨学科教学目标，以更为合理地管控学习者的固有认知负荷，帮助其在跨学科领域中达到预期的学习结果。其次，教师需要深度思考如何有效地将跨学科的创新教学模式和策略应用到实际教学中，为学习者编排具有跨学科特点的学习活动序列和学习路径，以降低学习者的额外认知负荷，促进其跨学科思维和能力发展。再次，教师需要在设计过程中整合新兴技术，以支持学习者跨学科学习活动的顺利完成及对复杂概念的深入理解。最后，教师需要统筹协调教学过程，确保各学科间的教学内容和学习活动能够有机结合在一起，为学习者创造有意义的跨学科学习体验。因此，可以从职前教师的跨教学内容整合、跨学科教学目标制定、跨学科教学策略选择、跨学科学习活动编排、新兴技术整合、教学统筹协调六个方面的表现来判断职前教师跨学科教学设计能力的表现情况[11]。

2 影响职前教师跨学科教学设计能力发展的基础因素

教师跨学科教学设计能力的形成是一个复杂的、系统性变化的过程。研究发现，跨学科教学信念和教学知识是影响职前教师跨学科教学设计能力发展的两个基础因素。

①跨学科教学设计信念是职前教师对于学科融合的教学、复杂的教学设计系统、个人的教学能力和教学实践之间契合程度的主观看法和感受，包括价值信念、能力信念和教学法信念等要素[12]。研究表明，跨学科教学设计信念不仅会影响职前教师对跨学科教学设计的态度和价值观[13]，还会影响职前教师构建跨学科融合教学单元的意图、行为和方式，从而影响职前教师跨学科教学设计能力的发展[14]。

②跨学科教学设计知识是职前教师在面向充满动态复杂关系的教学系统时，为实现有效的跨学科融合分析、设计和执行所需的知识合集。技术整合的学科教学知识（Technological Pedagogical Content Knowledge，TPACK）理论框架是理解和评估教师跨学科教学设计知识的重要抓手[15]，认为职前教师除了需要掌握学科内容知识、教学法知识和技术知识，还需要掌握基于三种核心知识要素组合生成的复合性知识和综合性知识。这种跨学科教学设计知识是职前教师建立扎实的学科基础、了解学科之间的联系和相互作用、掌握有效的教学策略和培育跨学科思维的重要支撑和依据，对职前教师跨学科教学设计能力发展具有一定的影响。

3 影响职前教师跨学科教学设计能力发展的关键因素

专长（Expertise）是指在特定领域表现出色的专家拥有的综合性技能，是专家处理复杂问题并形成解决方案的主要依据。映射到教师教育领域，跨学科教学设计专长是教师所拥有的识别和探索复杂的跨学科教学问题，并提供详细规划的解决方案以改善教学效果的综合性技能，也是用以指导教师“将自身所拥有的跨学科知识转换成易于学习者理解的表征形式”的具有科学原理属性的能力[16]。与其他专长类似，教师跨学科教学设计专长是基于特定领域的概念性、程序性和条件性等三类知识而形成的复杂知识结构[17]。其中，概念性知识是教师所拥有的教学设计相关事实、理论和关键术语知识；程序性知识是教师所拥有的完成复杂教学设计任务的一系列步骤和规则知识；条件性知识是教师所拥有的如何在既定条件的教学设计过程中应用概念性知识和程序性知识的知识。

研究表明，跨学科教学设计专长是职前教师跨学科教学设计能力发展的强力预测因素，有利于识别和发展自身跨学科教学设计者身份[18]。与跨学科教学设计知识关注“是什么”相比，跨学科教学设计专长更加关注“为什么”“如何”等指向原理性和情景性的综合技能。跨学科教学设计专长所涉的知识是职前教师在理解跨学科教学设计中所涉基本知识的基础之上，形成的一种具有实践指向性的整合性知识，能够帮助职前教师创造出具有科学理论支撑的学习项目，支持学习者在跨学科学习中达成既定的学习目标[19]。跨学科教学设计专长在引导职前教师做出科学跨学科教学设计决策，帮助职前教师以结构化思维“拓扑式”关联和规划各教学设计要素，促使职前教师及时发现问题并灵活调整教学策略和优化教学资源等方面具有关键作用。由上可见，跨学科教学设计专长是促进职前教师跨学科教学设计能力发展的关键因素。

综上，本研究试图基于专长视角，设计和开发培养职前教师跨学科教学设计能力的课程，并验证课程的有效性。此外，本研究希望从职前教师的跨学科教学信念、知识和专长三个角度，探究设计的课程对教师跨学科教学设计能力产生的作用机制，进一步挖掘提升职前教师跨学科教学设计能力的优化策略。

二专长视角下跨学科教学设计能力课程的设计思路

为了建构跨学科教学设计能力发展目标导向的职前教师教育课程，本研究基于职前教师跨学科教学设计能力发展要求，明确了课程的四个专题学习模块[20]：①专题一是认识人的认知架构，带领职前教师理解学习发生的原理和规律，帮助职前教师建立对学习的直观认识；②专题二是设计大概念，带领职前教师理解大概念对跨学科教学内容整合提纲挈领的作用及设计方法，帮助职前教师建立跨学科教学知识观；③专题三是创新教学模式，对问题解决学习模式进行讲解，为职前教师编排高质量的跨学科学习活动提供策略性支持；④专题四是设计学习支架，帮助职前教师掌握学习支架的分类及设计方法，培养职前教师的高水平学习支架设计能力。

在此基础上，本研究基于专长的基本理念，从概念性知识、程序性知识和条件性知识三个维度出发，对四个专题的内容进行了立体化、连贯性的编排和组织。每个专题下属的概念性知识学习旨在帮助职前教师理解关键性的科学原理，为其进行跨学科教学设计提供理论支撑；程序性知识学习旨在帮助职前教师理解和掌握教学内容整合、学习活动编排和学习支架设计等方法策略，为职前教师进行跨学科教学设计提供方法指导；条件性知识学习旨在以案例研讨为抓手，带动职前教师剖析概念性知识和程序性知识如何应用于具体的跨学科教学设计过程，从而促进职前教师对概念性知识和程序性知识的综合性理解。由此，本研究总结了专长视角下跨学科教学设计能力课程的设计思路，如图1所示。

图1 专长视角下跨学科教学设计能力课程的设计思路

三研究设计

1 研究对象

为了判断教师专长视角下跨学科教学设计能力课程是否以及如何提升教师的跨学科教学设计能力，本研究在华东地区某高校招募了47名教育技术学专业的大三学生参与了课程实验，其中，男生14名、女生33名。参与实验的学生具有相同的教师教育经历，之前均未系统接受过跨学科教学设计培训。

2 课程实验的实施过程

在研究准备阶段，按照专长视角下跨学科教学设计能力课程的设计思路，本研究研发了相应的课程教学资源，其中包括章节教学PPT、微视频、教学设计案例、拓展阅读材料及学习任务单等。随后，本研究将课程教学资源上传至慕课平台，搭建了支持学生在线学习的课程学习环境。在研究实施阶段，本研究首先组织职前教师完成了跨学科教学设计信念和知识调查问卷，以了解职前教师的跨学科教学设计信念和知识水平。然后，本研究组织职前教师参加为期14周的线上和线下混合式课程学习实践活动，其中每周学习时长为1.5小时。基于对慕课平台记录的职前教师学习行为数据的学习分析，以测量职前教师跨学科教学设计专长水平。在研究收尾阶段，本研究为每位职前教师提供了一份跨学科教学设计经典案例，并预设了13道提示性问题，要求职前教师按照提示性问题的要求，分析和点评案例，以测量职前教师跨学科教学设计能力发展的基本情况，从而验证课程的有效性和作用机制。

3 研究数据收集工具

（1）测量职前教师跨学科教学设计信念的调查问卷

借用教育心理学中评估教师信念的评估框架[21]，本研究从价值、能力及教学法信念三个维度编制了教师跨学科教学设计信念调查问卷。问卷共计30个题项，均采用李克特5点量表计分。其中，“1”表示非常不同意，“5”表示非常同意。每个题项的平均分用以评估职前教师教学信念。检验问卷整体信度，结果显示Cronbach’s α系数值为0.82，表明问卷具有良好的信度。

（2）测量职前教师跨学科教学设计知识的调查问卷

借用基于TPACK理论编制的调查问卷，本研究从技术应用、教学内容组织等七个维度改编了教师跨学科教学设计知识调查问卷[22]。问卷共计22个题项，均采用李克特5点量表计分。其中，“1”表示非常不同意，“5”表示非常同意。每个题项的平均值用以评估职前教师TPACK水平。检验问卷整体信度，结果显示Cronbach’s α系数值为0.93，表明问卷具有良好的信度。

（3）测量职前教师跨学科教学设计专长的学习分析方法

为了评估职前教师跨学科教学设计专长，本研究主要运用学习分析的思想，对学习者在慕课平台上的学习行为数据进行了综合分析，以预测职前教师课程学习后的跨学科教学设计专长水平[23]。对于课程学习，职前教师登录慕课平台预习、学习和复习课程内容。平台会记录职前教师对于专长视角下跨学科教学设计能力相关课程内容的学习行为数据，如任务点完成情况、视频学习进度、视频观看时长、阅读时长、章节学习次数及讨论次数等。在分析数据时，研究团队首先对抓取的在线学习行为数据进行归一化预处理，以统一各项行为数据衡量标准；然后，利用SPSS 26.0软件进行主成分分析，提取整体任务完成度、资源学习活跃度和行为动作三个主成分，各主成分载荷为57.95%、15.96%、12.23%，初始特征值为3.48、0.96、0.73；最后，计算主成分聚合值，分别将其乘以各主成分初始特征值进行加权平均，得到职前教师跨学科教学设计专长掌握情况的综合指标取值。

（4）评估职前教师跨学科教学设计能力的量规

为了评估课程学习结束后职前教师跨学科教学设计发展的基本情况，本研究要求每位职前教师首先对一份主题为“气候变暖”的跨学科教学设计教案进行文本点评，然后根据每位教师点评的文本质量来判断其跨学科教学设计能力。具体而言，本研究从跨学科教学内容整合、活动编排、支架设计等方面预设了13道提示性问题，如“你认为教案中学习活动设计的编排思路是什么样的？”“能否帮助学习者达到规定的学习目标？”“具体是如何体现的？”等，职前教师需要在问题引导下完成对教案的分析和点评。然后，依据IBSTPI教学设计能力标准及Peng等[24]的跨学科教学设计能力评估框架，本研究从跨学科教学内容整合、跨学科教学目标制定、跨学科教学策略选择等六个维度编制了跨学科教学设计能力评估量规。根据文本点评质量，研究团队对职前教师的文本点评数据进行了1～5级量化打分。其中，“1”表示完全没有能力，“5”表示非常有能力。研究团队评分结果的Cohen’s Kappa值为89.30%，具有较高的一致性。最后，本研究以每个维度量化得分的平均分来分析职前教师的跨学科教学设计能力水平。

四研究结果

1 职前教师跨学科教学设计能力发展的基本情况

为了探究专长视角下跨学科教学设计能力课程学习是否提升了职前教师的跨学科教学设计能力，本研究对评估职前教师跨学科教学设计能力水平的量化数据进行了描述性统计分析。结果显示，职前教师跨学科教学设计能力水平整体平均分M=3.29，SD=0.56。其中，职前教师在跨学科教学内容整合（M=3.13，SD=0.89）和新兴技术整合（M=3.25，SD=0.73）子维度上的得分低于整体平均分，在跨学科教学目标制定（M=3.34，SD=0.86）、跨学科教学策略选择（M=3.32，SD=0.78）、跨学科学习活动编排（M=3.36，SD=0.89）和统筹协调教学（M=3.30，SD=0.87）子维度的得分均高于整体平均分。这说明，经过课程学习，职前教师的跨学科教学设计能力处于中等偏上水平，这一结果验证了促进职前教师跨学科教学设计能力发展的课程设计的有效性。

2 职前教师跨学科教学设计能力影响因素的分析

为了探究专长视角下下跨学科教学设计能力课程如何提升职前教师跨学科教学设计能力，本研究对职前教师在课程学习过程中的跨学科教学设计信念、教学知识、专长与教师跨学科教学设计能力的作用关系进行了相关性分析和多元线性回归分析。

首先，对职前教师的跨学科教学设计能力及其影响因素进行了相关性分析。数据分析结果表明：职前教师的跨学科教学设计能力与三个要素之间存在显著相关性。其中，职前教师的跨学科教学设计能力（M=0.420，SD=0.213）与其专长水平（M=0.395，SD=0.214）相关性最高（P=0.664，＜0.001），与其跨学科教学设计信念（M=0.508，SD=0.249）相关性相对较高（P=0.406，＜0.01），与其跨学科教学设计知识（M=0.365，SD=0.180）相关性相对较弱（P=0.355，＜0.01）。这为我们进一步探究四者之间的作用机制奠定了基础。

然后，为了探究职前教师跨学科教学设计能力及其影响因素的作用机制，本研究运用SPSS26.0工具对跨学科教学设计信念、知识、专长三个自变量与跨学科教学设计能力这一因变量进行了多元线性回归分析，结果如表1所示。其中，模型1是以职前教师跨学科教学设计知识为预测变量，以信念为效标变量的简单线性回归模型；模型2是以职前教师跨学科教学设计知识、信念为预测变量，以专长为效标变量的多元线性回归模型；模型3是以职前教师跨学科教学设计知识、信念和专长为预测变量，以能力为效标变量的多元线性回归模型。

表1 职前教师跨学科教学设计能力影响因素的多元线性回归分析

注：*表示值在0.05水平上显著，**表示值在0.01水平上显著，***表示值在0.001水平上显著。

根据多元线性分析结果，本研究构建了职前教师跨学科教学设计能力影响因素的作用机制，如图2所示。其中，实线表示直接影响作用显著，虚线则表示直接影响作用不显著。由图2可知，在信念、知识和专长三个影响因素中，只有职前教师跨学科教学设计专长直接影响其跨学科教学设计能力（β=0.593，＜0.001）。尽管教学信念不能直接影响职前教师跨学科教学设计能力（β=0.104，＞0.05），但它可以通过影响职前教师跨学科教学设计专长（β=0.366，＜0.05），来间接影响职前教师跨学科教学设计能力。此外，职前教师跨学科教学知识还会通过影响职前教师跨学科教学信念（β=0.628，＜0.001），来间接影响职前教师跨学科教学设计专长和职前教师跨学科教学设计能力。

图2 职前教师跨学科教学设计能力影响因素的作用机制

五讨论与分析

为促进职前教师跨学科教学设计能力的发展，本研究以专长视角下跨学科教学设计能力课程的设计思路为指导研发了相应的课程教学资源，并通过课程实验验证了其有效性。此外，对职前教师跨学科教学设计能力影响因素作用路径的研究发现：尽管教师的信念和知识是助力教师跨学科教学设计能力发展的基础，但专长是激活信念和知识对教师跨学科教学设计能力影响作用的关键因素。因此，从实践干预角度来看，需要关注以下三个方面，以助力职前教师跨学科教学设计能力成长：

①建设基于跨学科教学设计专长的培育机制，引导职前教师提升跨学科教学设计能力。本研究发现，提升职前教师跨学科教学设计专长水平是发展其跨学科教学设计能力的重要基础，是激活其跨学科教学设计知识和信念作用的关键。因此，为了提升职前教师跨学科教学设计能力，本研究认为，在原理层面，应运用系统讲解的方式呈现跨学科教学设计的本源性解释，让职前教师对“为什么”开展跨学科教学设计形成理论性认知；在方法层面，应以范例模拟的方式帮助职前教师理解跨学科教学的设计原则和方法，对“如何”进行跨学科教学设计形成操作性认知；在实践层面，应以案例研讨的方式让职前教师理解如何将不同的概念性知识和程序性知识应用到具体的跨学科教学设计中，以提升他们对跨学科教学设计知识的整体认知。

②促进职前教师对跨学科教学设计相关基本性知识的积累，服务职前教师跨学科教学设计专长的发展。本研究发现，跨学科教学设计相关的基本性知识是职前教师进行跨学科教学设计不可或缺的先决条件，显著影响教师跨学科教学设计信念发展。因此，本研究认为应引导职前教师理解学科内容知识、教学法知识、技术知识及其融合知识的基本指向，确保职前教师掌握基于教学内容知识、教学法知识和技术知识等进行基于单一学科的教学设计专长[25]。然后，通过引导职前教师掌握跨学科教学设计的理论逻辑和实操方法，以发展其跨学科教学设计专长。

③关注职前教师跨学科教学设计的信念发展，助力职前教师跨学科教学设计专长的发展。本研究发现，职前教师跨学科教学设计信念显著影响其专长发展水平，在跨学科教学设计知识作用于跨学科教学设计能力发展时起重要作用，会塑造教师跨学科教学设计的态度和行为倾向，影响跨学科教学设计策略和方法技巧的应用。因此，本研究认为，一方面应引导职前教师认识到进行跨学科教学的时代价值和教育价值，建立促进职前教师进行跨学科教学设计的激励制度，从内外两个方面优化其价值信念；另一方面应组织职前教师进行系统化培训和教学研讨，降低职前进行教师跨学科教学设计的压力感，增强职前教师有能力胜任跨学科教学设计的信念，从而提升职前教师跨学科教学设计的行动力。

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The Curriculum Design and Its Empirical Research of Improving Pre-Service Teachers’ Interdisciplinary Instructional Design Competence

CAI Hui-ying LI Xin SUN Jia-yue

In order to cultivate outstanding talents in line with the development of the times, the compulsory eudcation curriculum reform program advocates teachers to conduct interdisciplinary teachinto promote the cultivation and achievement of learners’ key competencies, which puts forward new requirements for teachers’ interdisciplinary instruction design competence. Under this context, it is particularly necessary to explore the intervention programs to promote pre-service teachers’ interdisciplinary teaching design competence. Therefore, based on sorting out the basic connotation and influencing factors of pre-service teachers’ interdisciplinary instructional design competence, this paper proposed a curriculum design idea to improve pre-service teachers’ interdisciplinary instructional design competence from the perspective of teacher expertise development. Then, using the basic idea of learning analysis, this paper explored the effectiveness and mechanism of curriculum designed from the perspective of teachers’ expertise in improving pre-service teachers’ interdisciplinary instructiondesign competence. It was found that pre-service teachers’ interdisciplinary instruction design competence were was above the medium level after the curriculum learning. Among them, beliefs and knowledge were the foundation for the development of pre-service teachers’ interdisciplinary instruction design competence, and the expertise was the key to activating the effects of beliefs and knowledge. This study not only demonstrated the rationality of the curriculum design ideas based on teachers’ expertise in enhancing pre-service teachers’ interdisciplinary instruction design competence, but also formed optimization strategies for improving pre-service teachers’ interdisciplinary instruction design competence, expecting to provide practical guidance for the cultivation of future teachers who are competent in interdisciplinary subject teaching.

pre-service teacher; interdisciplinary instruction design competence; teaching beliefs; teaching knowledge; learning design