基于TPACK 的数字时代师范生信息化教学能力培养研究

摘要：数字时代对师范生教学能力的培养提出了更高要求，要求师范生在掌握相应基础专业知识的基础上，能够有机融合如教学法知识、技术知识等多元知识。TPACK框架的多层次交叉融合，为师范生的培养提供了思路和路径。本研究基于TPACK框架，分析当前师范生信息化教学能力培养现状，设计了融合翻转课堂的混合式协作学习模式，并以教师教育课程“现代教育技术”为例进行了实践验证。研究结果表明，该模式有效提升了师范生在信息化教学设计、资源整合和技术应用等方面的TPACK能力。

关键词：数字时代；TPACK；协作学习；混合式学习；翻转课堂

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）27-0131-05

0 引言

人类历史发展已迈入第四次工业革命，即智能化时代，这标志着新质生产力的一次重大跃迁，催生了对新型劳动力的迫切需求，继而推动教育人才培养的深刻变革，而建设高质量教育体系离不开高素质高水平的教师队伍。师范生是未来培养新型劳动力、新型创新人才的重要力量，其培养质量对新质生产力发展、高质量教育体系建设和人才发展具有深远影响。教育部相继印发的《中学教育专业师范生教师职业能力标准（试行）》等5个文件[1]和《教师数字素养》行业标准[2]，明确要求教师要主动适应信息化、人工智能等新技术变革，积极有效开展教育教学的意识，这对新时代师范生的信息素养培养提出了具体的要求，也为师范生信息化素养培养提供了参考。

面对数字时代教育教学对师范生提出的新要求，高校需对师范人才培养做出相应调整，以保证师范生形成信息化教学理念、知识体系，提升信息教学意识和能力，实现职前职后的有效衔接。TPACK（Techno⁃ logical Pedagogical And Content Knowledge） 是一种融合技术的学科教学法知识框架，强调将信息技术有机融入学科和教学的各个维度，为教师提供解决信息化教学问题的理论依据、思路和框架体系。基于此，本研究基于TPACK理论框架的视角，以教师教育必修课程现代教育技术为实践场域，设计并实施基于翻转课堂的混合式协作学习模式，并通过可视化研究工具进行数据分析，以探讨数字化时代师范生TPACK能力有效培养路径。

1 TPACK 内涵释义及师范生TPACK 培养现状

1.1 TPACK 框架内容

Shulman 认为教师知识所涉及的学科内容知识（cCalo nKtnenowt Klendogwe，le简dg称e，P简K称）是C有K）机与互教动学的法，知二识者（的Pe有da机gog结i⁃合即学科教学知识（Pedagogical Content Knowledge，简称PCK），而有效理解PCK知识对教师具有重要的意义[3]。Koehler和Mishra在Shulman提出的PCK基础上加入“技术知识”（Technological Knowledge，简称TK）构建了新的教师知识框架，即TPCK。2006年二人将其定义为，这是一种“整合技术的教师知识的框架”，并详细论述了该框架中的7个要素[4]，后于2007年为了其发音方便将其更名为TPACK[5]。该框架包含3个核心要素，分别为“教学法知识”（PK）、“技术知识”（TK）、“学科内容知识”（CK），PK、TK、CK三者缺一不可；包括4 个复合要素，分别为“整合技术的学科内容知识”（Technological Content Knowledge，简称TCK）、“学科教学知识”（Pedagogical Content Knowledge，简称PCK）、“整合技术的教学法知识”（Technological Pedagogical Knowledge，简称TPK）和整合技术的学科教学知识（Technological Pedagogical and Content Knowledge，简称TPACK） 。TPACK是一种对学科内容、教学法和技术之间相互作用的理解，是专家级教师在教学过程中随时运用的知识形式[6]。何克抗教授也认为，TPACK 是一种能将信息技术整合于各学科学习过程的全新可操作模式[7]。它的实施过程特别强调“境脉”，主张并实施“有意义传递－主导下探究”相结合的教学观念，强调三种能力的动态交互，是一种综合性很强的能力，是学科内容知识、教学法知识以及技术知识的交互融合而形成的知识和能力的综合体。其框架如图1所示。

1.2 TPACK 框架特征

TPACK框架的三大特点包括融合性、动态发展性和应用开放性。首先，融合性强调PK、TK、CK三者的有机融合，而非简单组合和叠加，应当更关注信息技术环境下的教育教学理论和方法，要求将信息技术深度融入教育教学中。其次，动态发展性要求教师不断更新知识，强调教师是教育教学改革的积极参与者、设计者和实施者，但也要考虑到PK、TK、CK三者的动态变化性，适应信息技术的快速变化和时代背景下新的教学理念和方法，以满足学生核心素养和个性化发展的需求。最后，其应用开放性体现在其整合的知识要素为“结构不良”知识，解决的是“劣性问题”，这不仅要求教师具备基本的信息技术能力，还要灵活有效地根据学科、学习者、课程和教学观念而灵活应用技术[6]。因此，TPACK框架为师范生培养提供了坚实的理论基础，是教师学科知识能力、教育教学能力、教育技术能力的有机融合。

1.3 师范生TPACK 能力培养现状

1.3.1 重视学科知识内容，跨学科融合不足

在学科内容知识（CK） 方面，师范生通常对自己所学专业的学科知识有深入的理解和掌握，但在跨学科融合方面存在明显短板。（1） 缺乏跨学科视野，教师教学注重本专业知识体系，对跨学科的理念和知识接触较少，导致难以将不同学科的知识进行有效融合；（2） PCK和TCK能力欠缺，尽管师范生掌握了扎实的学科知识，但在将其转化为适合教学的知识以及整合技术的学科内容知识方面显得力不从心。这限制了他们在教学过程中进行跨学科整合的能力。

1.3.2 信息化教学认知不足，理论及技术应用孱弱

尽管数字化转型时期，各种现代化技术为开展信息化教学提供了理论和技术的支撑，但师范生在PK和TK的培养上却显得薄弱。（1） 信息化教学理念滞后，部分师范生对信息化教学的重要性和优势认识不足，仍停留在传统的教学理念、模式和方法上；（2） 技术应用能力有限，其培养过于注重理论而忽略理实一体，且对信息技术应用存在狭隘倾向性，难以将技术与教学内容有效结合，表现出技术应用上的孱弱；（3） TPK能力有待提升，需要提高整合技术的教学法知识。

1.3.3 信息化教学评一体化认知不足，评价方式单一化

在整合技术的学科教学知识（TPACK） 方面，对信息化教学评一体化的认知不足，且评价方式单一。（1） 评价理念落后，无法与科学有效的评价理念保持一致，依然主要依赖传统的终结性评价和纸笔测试等单一评价方式；（2） 缺乏多元化评价手段的综合运用，包括电子档案袋、在线测试、学习分析等，对其认知和实践均显不足；（3） TPACK整合能力欠缺，即如何将技术、学科知识和教学法知识三者有机融合并体现在教学评价中，成为提升师范生教学能力的重要一环。

综上所述，师范生在学科知识内容、信息化教学认知以及信息化教学评一体化方面存在不足，需要引起高度重视。而TPACK框架及其特征，不仅深化了对教师专业知识结构的理解，也为提升教师信息化教学能力、促进教师专业发展提供了重要的理论支持和实践指导。

2 研究过程与方法

2.1 研究对象

本研究考虑到当前师范生的TPACK能力现状，教学实践、学习风格以及学习体验等各方面的差异，选NlbD7AK2/xi7bx8O50CMRg==择某高校三年级的农学（54人）、生科（70人）和英语（72人）共196名师范生作为研究对象，5～7人一个小组开展混合式协作学习，通过前测反馈出学生的信息技术能力、认知起点水平、实践能力和教育教学能力等没有显著差异，且对于师范专业的性质和专业的发展趋势有了一定的了解，其求知欲处于较强的阶段。

2.2 研究过程及教学模式

本研究在教师教育必修课程“现代教育技术”中开展，为期共16周32学时，由同一名教师执教，共设计3个阶段的7个学习主题，如图2所示，从理论学习到实践综合应用，分别为第一阶段理论基础及信息化教学设计（现代教育技术概述、教育技术理论基础、信息化教学环境与资源、现代教育技术新发展、信息化教学设计）；第二阶段课件设计与制作；第三阶段微课设计与制作等，除了理论知识学习外，在教学过程中更注重对学生的理论与实践融合能力的培养，帮助学生从信息化教学设计、资源整合、信息化应用和信息化教学评价等方面实现知识的建构和能力的提升。

围绕上述内容，本课程基于TPACK理论框架，以翻转课堂的课前、课中和课后三环节为基础开展混合式协作学习，以实现提升师范生的TPACK能力，如图3所示。

2.2.1 课前自主学习与任务探究

自主与协作学习是课前自主学习与任务探究的开端，小组成员自主学习并共同协作分享观点进行任务分析和探究，分析及探究效果取决于学习者的学科知识、教学法知识、自身问题分析能力、协作过程中的深度参与情况等，经过深度协同探究达成观点一致性后进行作品创作，该过程是从自主与协作学习到作品创作往复不断循环螺旋上升的过程，以提高整体学习质量水平。学习任务单和学习资源为其提供学习支持，而云班课网络教学平台和数据分析软件为其提供个性化学习服务、及时推送学习资料和师生相互了解学习情况等。

2.2.2 课中知识创新与问题解决

课中知识创新与问题解决以问题探究为始端，是对课前任务的探究及作品创作过程中所产生问题的精准把握，协作学习小组围绕协作任务进行协作与讨论，明确问题、分析问题和创新问题解决方法，形成高质量的解决方案，以小组方式进行课堂汇报和同伴互评，以群体方式共同深度分析各小组作品问题，将技术知识、学科内容知识等融合到该阶段中，以检验作品制作情况。而云班课网络教学平台、数据分析软件的直接反馈，及时地让学生了解本小组实际学习情况以及个人的TPACK情况发展，也为知识创新和解决方案的形成提供了引导和聚敛。

2.2.3 课后作品完善

问题归纳与总结是课后作品完善的开端，学习者对课中协作讨论及形成方案进行分析和明确，通过同伴互评结果进行精细化和符合逻辑的深度探究并得出解决策略，据此进一步完善作品，再分享到云班课网络教学平台，并进一步同伴互评，同伴互评是班群进一步围绕作品存在问题或知识创新内容进行完善和分享的再次升华。

2.3 研究方法

本研究采用单组前后测实验研究方法，探究数字化时代师范生TPACK能力培养，在数据分析上，主要采用问卷调查法和内容分析法。

2.3.1 问卷调查法

在课程开始之前，由授课教师分发问卷，学生在课堂上填写问卷，检测学生在学习现代教育技术课程开始之前的TPACK能力水平，课程结束时，对学生用同一问卷进行后测，检测学生在课程学习之后TPACK 能力水平，对比前后测数据以发现学生的成长变化。

本研究在Schmidt 等开发的职前教师TPACK 量表[8]基础上，结合Ching Sing Chai等的ICT量表[9]，制定了适合师范专业学生的数字化环境下教师TPACK结构量表，该量表将TPACK的内涵分为3个核心要素和4个复合要素的7个维度，分别对应学生的各个方面的能力，能够有效地对师范生的TPACK能力进行测量。最终形成包括学生个人特征性信息在内的38道题目，具体如表1所示。前测共收回问卷196份，经核查全部有效。后测共收回问卷194份，剔除无效问卷后，共获得有效问卷193份，有效率为99.48%。

为了确保量表的稳定性，采用SPSS26.0进行信效度检验，通过Alpha信度系数检验问卷内部一致性信度，本问卷的整体信度系数为0.946，其中TK的信度为0.770，PK的信度为0.859，CK的信度为0.829，TCK 的信度为0.798，PTK 的信度为0.869，PCK 的信度为0.862，说明该问卷具有良好的可信度，其他各个部分的Alpha值大部分都大于0.8，说明该问卷的内部信度良好；结构效度方面，通过探索性因子分析法，分析问卷KMO值0.922，结构效度较好，说明本问卷能够比较准确客观地反映师范生的TPACK能力水平。

2.3.2 内容分析法

内容分析法主要使用Nvivo质性分析工具对学生在云班课网络教学平台3个阶段的问题讨论、个人总结以及学习行为变化等进行分析，此外，比较三阶段学生的作品评价绩效分析，以探寻三阶段的学习效果是否有差异，发现师范生TPACK能力培养过程成效。

3 结果与分析

3.1 三阶段成绩差异性分析

按照知识内容的内在逻辑性、TPACK能力要素关联性和学生本身学习特点，每阶段均围绕一个难易程度相当的小组作品创作来开展混合式协作学习，3个作品创作主题分别为：作品创作1“结合自己专业分组设计一份信息化教学设计方案”，主要考查学生专业课程内容设计能力以及教学设计能力；作品创作2“教学课件设计与制作”，是基于第一阶段的信息化教学设计作品开发课堂辅助教学课件，并尝试应用于课堂教学；作品创作3“微课的设计与制作”，是对前两个阶段的进一步升华，也是TPACK能力的综合体现。3个阶段的学习体现了从信息化教学设计能力到信息化教学评价能力的要求。学生三次作品评价绩效情况如表2所示，两两比较发现，三阶段作品创作均有显著性差异（P<0.05） ，从三次创作的平均值来看，每阶段均高于75分，每阶段相较于前一阶段均有提升，且第一阶段到第三阶段提升幅度较大，说明应用基于翻转课堂的混合式协作学习模式进行教学对学生学习成绩能够有效改进。

3.2 TPACK 能力前后测分析

3.2.1 TPACK 能力的性别差异分析

不同性别的学生有不同的性格和习惯，在学习过程中参与的程度也不相同。进行独立样本T检验发现，前测男生的TK、CK、PCK、TPACK能力水平平均值高于女生，而女生在PK、TCK、TPK方面都强于男生，但并不存在显著性差异。后测男生在TK、CK、PCK方面仍然领先于女生，女生的PK、TCK、TPK、TPACK能力高于男生，且依然男女之间不存在显著性差异，但从数据上来看，经过现代教育技术课程的学习之后，学生的TPACK能力水平的各个维度的均值都有了一定的提升，此外，后测数据显示女生的TPACK能力水平超过了男生。

3.2.2 TPACK 能力的前后测对比分析

对师范生TPACK能力问卷前后测数据结果进行分析，如表3所示，前测学生的TPACK整体水平处于中等水平，7个要素的均值排序为TPK>PK>TPACK> TCK>TK>CK>PCK。从数据可以看出，学生总体PCK、CK水平最低，水平最高的是TPK、PK，但整体最高值也只有3.7168，师范生自认为技术与教学法的结合方面做得较好，同时对教学法的学习效果较好，这也符合时代对于师范生的教学技术要求。经过一学期的现代教育技术课程学习后，其后测7个要素的均值排序为CK>TPACK>PCK>TK>PK>TPK>TCK，学生的CK、PCK以及TCK能力得到了充分的提升，虽然从排序上来看，TPK和TCK水平最低，但与前测相比，均存在显著性差异，说明TPACK能力水平都得到了提高，其中核心要素CK、TK水平的提高最为显著。整体看TPACK的前后测数据，可以看出学生对于整合技术的学科教学知识应用水平也得到了很大的提升，其均值由原来的3.5896中等水平上升到后测的4.0058 的上等水平。

分析结果表明，有计划地实施教学和引导学生参与课程，学生的TPACK能力有显著性的变化，且TK 在大幅度提升的同时也带动了CK和TPACK能力的变化，由此可以得出，采用融入翻转课堂的混合式协作学习能够有效地提升学生应用知识的能力和实践操作能力，进而提高TPACK能力。

3.3 TPACK 能力发展内容分析

本课程在云班课网络教学平台中共发布各种形式的资源144个，其中有88.14%的学生获得了全部资源的经验值。学生的签到率为84.13%，参与轻直播和讨论率为80.30%，小组任务的完成率为100%。但是，对于头脑风暴的参与度仅有63.23%，参与度较低。因此，需结合课程讨论过程性内容主题，采用Nvivo进行分析，以观察在学习过程中TPACK能力变化情况。

3.3.1 课程开始初TPACK 能力分析

分析课程开始时学生对“什么是现代教育技术？”等问题讨论，如图4a所示，发现大部分学生对现代教育技术的理解主要集中在教育、技术、现代、教学、理论、学习、运用等方面。表明学生认为现代教育技术既包含理论知识的学习，也注重理论知识的应用。然而，他们的理解相对片面，仅看到现代教育技术的表层，未能理解其更深层次的融合创新。反映出学生在技术知识以及教育知识方面的薄弱，需要通过学习来进一步加深对现代教育技术的理解，以达到更高层次的整合技术的学科教学知识的融合应用与创新。

3.3.2 课程进行中TPACK 能力分析

分析在课程学习过程中对学生“如果你是一名老师，你在课堂中如何用技术引导学生开展协作学习？”等问题的讨论，如图4b所示，高频词汇如“情景”“引导”“问题”“讨论”“协作”“分组”“思考”等表明，学生能够理解协作学习的内涵，认识到小组协作学习需要通过问题引导，促进学生深度探究、交流互动和开拓创新。表明学生在此阶段对教学法知识（PK） 、整合性技术的知识（TK） 、技术教学法知识（TPK） 、技术内容知识（TCK） 等有了较体系性的认识。

3.3.3 课程结束后TPACK 能力分析

课程结束后，学生的总结反馈表明他们受益匪浅，对现代教育技术有了更深的理解，并能够将技术熟练应用于教学中，如图4c所示，“教学”“设计”“技术”“学生”“能力”“过程”等词汇频率较高，说明学生普遍认为自己的教学能力、设计能力和技术能力得到了显著提升。通过课程学习，学生的TK、PK、CK水平均有了显著提升。

通过对课程学习数据以及3个阶段的讨论分析看出，学生的TPACK能力得到了成长，从初期的懵懂到后期熟练利用技术手段实现信息化教学设计、资源整合、教学应用和实现过程性评价等，实现了运用信息技术顺利开展教育教学活动的目的。

4 结论与建议

三阶段的作品创作绩效分析结果显示其均值都超过75分，3个阶段作品创作难易程度相当，但学生在完成过程中表现出能力不断提升趋势，且三阶段之间均有显著差异性，说明大部分学生在课程学习过程中表现良好。通过现代教育技术课程学习前后的调查分析，发现学生的TPACK能力在性别上无显著差异，但都普遍提高，尤其是CK和TK水平。虽然课程侧重信息化教学技术，但学生能将学科内容知识内化并融合到信息化教学设计中。TPACK能力的后测数据表明，PK、TPK、TPACK水平均值超过4.000，达到优秀水平。师范生在TPACK框架中的技术接受度较高，能有效提升学习体验和实践教学积极性。在融合翻转课堂的混合式协作学习中，以任务探究为起点、作品完善为终点，充斥着大量的协作探究、论证和质疑，又通过同伴互评实现共享、协商、分析、评价和反思总结，不断进行问题探究和意义协商实现问题解决和知识创新；从本质上讲，学生在参与过程中也逐渐体会和认知了协作学习方法的转变和过程性评价，潜移默化地提高了学习的积极性、主动性和创新性。因此，综合来看，融合翻转课堂的混合式协作学习模式能够有效促进学生认知发展，继而促进TPACK能力提升。

对在云班课网络教学平台上的讨论内容进行分析，发现初期多数学生对现代教育技术理解浅薄，仅视其为教育与技术的简单结合，偏向从理论角度解读其内涵。因此，课程开始时学生的PCK、CK 水平较低，而自认为TPK、TCK和TK能力较好。但从课堂观察显示学生技术知识能力并不如自我认知。教学中期，大部分学生通过学习深刻理解到学生在教学中的主体地位，并学会应用理论指导学习，PCK、CK、TK等方面进步显著。个人总结显示大部分学生能灵活运用TK、PK、CK于教学实践并获得较强自信和满足感。然而，个别学生TPACK能力存在差异，教学法知识、学科内容知识以及整合技术知识的融合度不足。因此，教学过程中应鼓励成员积极参与实践、反思并不断迭代应用。

师范生是教师教育知识的生产者、教师专业发展的引领者以及教师教育文化的推动者[10]，教师的职业能力的高低直接影响教育的质量和学生的发展。基于翻转课堂的混合式协作学习模式应用以及现代教育技术课程内容的变革对于提升师范生的TPACK能力水平成效显著，通过实验发现，TK、PK、CK、TCK、TPK、PCK、TPACK能力都得到了提升，学生对于整合技术的学科教学知识也有了更深刻的理解，对TPACK 能力有了充分的自信。但本研究也存在一些不足，如从三阶段成绩差异性分析可以看出，虽学生TPACK 能力提升显著，但三阶段的最低值都在62分左右，从信息化教学设计到微课设计制作都有掌握较差同学存在，且观察问卷调查数据也发现有个别学生出现回答问题较弱，说明存在个别学生对TK、PK、CK熟练整合与应用存在困难。通过课堂观察以及数据分析情况观察发现，其原因主要有两方面：第一，该部分学生自主学习能力较差，在协作讨论中总处于边缘情况，无法通过协作探究带动其积极性；第二，教学资源及环境的应用不够充分，技术应用不熟练，导致其整合能力提升缓慢。因此，在今后的研究中将进一步改进混合式协作学习模式和课程内容，如融合群体感知和共享调节策略等，实时观测学习情况并及时反馈给学生，为学生整合技术的学科教学知识的掌握提供学习支架；增加真实教学场景模拟和实践，及时进行个人及小组学习总结。

参考文献：

[1] 教育部. 教育部办公厅关于印发《中学教育专业师范生教师职业能力标准（试行）》等五个文件的通知[EB/OL]. （2021-04-06） [2024-06-20]. http：//www. moe. gov. cn/srcsite/A10/s6991/202104/t20210412_525943.html.

[2] 教育部. 教育部关于发布《教师数字素养》教育行业标准的通知[EB/OL]. （2022-12-02） [2024-06-20]. http：//www. moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/202302/t20230214_1044634.html.

[3] SHULMAN L S. Those who understand： knowledge growth inteaching[J].Educational Researcher，1986，15（2）：4-14.

[4] MISHRA P，KOEHLER M J.Technological pedagogical contentknowledge：a framework for teacher knowledge[J].Teachers Col⁃lege Record：the Voice of Scholarship in Education，2006，108（6）：1017-1054.

[5] Thompson A. D.， Mishra P. Breaking News： TPCK BecomesTPACK！[J]. Journal of Computing in Teacher Education， 2007，24（2）：38.

[6] 全美教师教育学院协会创新与技术委员会.整合技术的学科教学知识：教育者的手册[M]. 任友群，詹艺主，译.北京： 教育科学出版社，2011.

[7] 何克抗.TPACK：美国“信息技术与课程整合” 途径与方法研究的新发展（下）[J].电化教育研究，2012，33（6）：47-56.

[8] Schmidt， D. A， Baran， E.， Thompson， A. D.， et al. （2009）. Tech⁃nological pedagogical content knowledge （TPACK）： The devel⁃opment and validation of an assessment instrument for preser⁃vice teachers. Journal of Research on Technology in Education，42（2），132-149.

[9] Lee K S， Chai C S， Koh J H L. Fostering Pre-service Teachers′TPACK Towards Student-centered Pedagogy[M]. 2012.[10] 康晓伟.教师教育者：内涵、身份认同及其角色研究[J].教师

教育研究，2012，24（1）：13-17. 【通联编辑：王 力】

基金项目：国家自然科学青年基金项目“基于多模态人机交互的协作式知识生成与演化机制研究”（编号：62207009） ；河南省科技攻关项目“人机协同教育图景下协作交互促进知识创新的机制研究”（编号：222102320111） ；河南省高等教育教学改革研究与实践项目“‘大思政课’视域下民办高校‘1131’育人体系建设与实践”（编号：2024SJGLX1026）