中小學(xué)數(shù)學(xué)教師TPACK的人口學(xué)變量影響因素分析*

聶曉穎，魏金寶

（1.陜西師范大學(xué) 數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710119；2.陜西省教育學(xué)會(huì) 教育質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中心，陜西 西安710119）

一、研究背景與問題提出

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，新技術(shù)不斷引入教育教學(xué)，技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用從早期的信息技術(shù)輔助教學(xué)到當(dāng)今信息技術(shù)整合于教學(xué)，信息技術(shù)對(duì)教學(xué)的影響向縱深發(fā)展，同時(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的價(jià)值也被廣泛接受。技術(shù)與教學(xué)的整合，將教學(xué)和學(xué)習(xí)過程從高度的以教師為主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心。技術(shù)在促進(jìn)教育教學(xué)發(fā)展的同時(shí)，為教師的專業(yè)發(fā)展帶來了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)也發(fā)生相應(yīng)的變化。

2006年，美國密歇根州立大學(xué)的米什拉（Mishra）和科勒 （Koehler）詳述了整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識(shí)（Technological Pedagogical Content Knowledge， 簡(jiǎn) 稱TPACK），[1]這是在舒爾曼（Shulman）學(xué)科教學(xué)知識(shí)（Pedagogical Content Knowledge，后簡(jiǎn)稱PCK）的基礎(chǔ)上，加入技術(shù)知識(shí)形成。它由技術(shù)知識(shí)（TK）、學(xué)科知識(shí)（CK）和教學(xué)法知識(shí)（PK）三個(gè)核心要素以及它們的交互，即學(xué)科教學(xué)知識(shí)（PCK）、整合技術(shù)的學(xué)科內(nèi)容知識(shí)（TCK）、整合技術(shù)的教學(xué)法知識(shí)（TPK）、整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識(shí)（TPACK）共七個(gè)成分組成。

TPACK用以描述教師整合技術(shù)進(jìn)行有效教學(xué)的專業(yè)知識(shí)，其所包含的七個(gè)成分解決了教育技術(shù)領(lǐng)域中教師信息技術(shù)整合專業(yè)知識(shí)體系理論規(guī)范的缺失。自此，TPACK框架成為一個(gè)流行的透鏡，用于研究教師知識(shí)結(jié)構(gòu)以及許多與教師教學(xué)相關(guān)的研究。

目前與TPACK相關(guān)的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：

1.TPACK概念的界定

在TPACK概念提出后，由于界定不清，許多學(xué)者致力于TPACK概念與結(jié)構(gòu)體系的深入探討，使得TPACK理論逐步得以完善。

2.TPACK七個(gè)因子結(jié)構(gòu)測(cè)量與結(jié)構(gòu)模型研究

許多學(xué)者借鑒施密特 （Schmidt）和阿查波特（Archambault）分別設(shè)計(jì)開發(fā)的包含七個(gè)維度的TPACK量表，由于兩個(gè)量表都具有良好的信度，因而成為當(dāng)前廣泛采用或借鑒的TPACK測(cè)量工具。但二者的缺點(diǎn)在于都沒有對(duì)量表進(jìn)行結(jié)構(gòu)效度的檢驗(yàn)，不同研究借鑒他們所設(shè)計(jì)開發(fā)的七因素TPACK測(cè)量工具，經(jīng)聚類或探索性因素分析，因素個(gè)數(shù)都有不同程度的縮減，部分因素被合并為一個(gè)，[2-5]實(shí)踐表明很難將每個(gè)維度清晰地分離。同時(shí)，一些學(xué)者還對(duì)TPACK的七個(gè)因子之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了探究，并建構(gòu)關(guān)系模型，找出對(duì)TPACK具有顯著預(yù)測(cè)作用的因子。

3.教師TPACK水平測(cè)量及發(fā)展策略的制定

TPACK水平測(cè)量架起了理論與實(shí)踐的橋梁，一方面為教師TPACK培養(yǎng)策略的制定提供了依據(jù)，另一方面通過前后測(cè)的對(duì)比檢驗(yàn)了培訓(xùn)的有效性。

4.教師TPACK的影響因素研究

教師技術(shù)整合實(shí)踐受多方面因素的影響，學(xué)者從不同角度探究影響TPACK的因素，包括性別、教齡、學(xué)校環(huán)境以及教師的態(tài)度、信念、自我效能感等。

筆者采用問卷法對(duì)我國不同地區(qū)的400余名中小學(xué)數(shù)學(xué)教師進(jìn)行調(diào)查，運(yùn)用SPSS數(shù)據(jù)分析方法并采用結(jié)構(gòu)方程建模技術(shù)，探討中小學(xué)數(shù)學(xué)教師人口學(xué)變量（如性別、教齡、職稱、所在地區(qū)、學(xué)段、所在學(xué)校特征等）對(duì)TPACK要素和TPACK的影響以及三者之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

二、研究方法與過程

1.研究工具

本研究借鑒施密特（Schmidt）和阿查波特（Archambault）設(shè)計(jì)開發(fā)的包含七個(gè)維度的TPACK量表，結(jié)合我國《中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力標(biāo)準(zhǔn)（試行）》進(jìn)行改編，共設(shè)置34個(gè)題項(xiàng)，采用李克特5等級(jí)評(píng)定量表：1代表非常不同意，2代表不同意，3代表既不同意也不反對(duì)，4代表同意，5代表非常同意。

量表還包括人口變量部分，主要收集被試的個(gè)人資料，包括性別、教齡、職稱、所在省份、教師所在學(xué)校性質(zhì)、學(xué)校級(jí)別、學(xué)校位置共7個(gè)題項(xiàng)。根據(jù)教師的素質(zhì)、能力表現(xiàn)，結(jié)合教齡將教師的發(fā)展階段分為適應(yīng)期（工作第1年）、熟練期（工作3-5年）、探索期（第10年左右）、成熟期（第15年左右）、專家期（第20年左右）。[6]

本研究將教齡分為3年以下、3-5年、5-10年、10-20年、20年以上；職稱分為初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)；學(xué)段分為小學(xué)、初中、高中；學(xué)校等級(jí)分為省級(jí)重點(diǎn)、地（市）級(jí)重點(diǎn)、縣（區(qū)）級(jí)重點(diǎn)、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）中心、一般學(xué)校；學(xué)校屬性分為完全民辦私立學(xué)校、民辦公助學(xué)校、公辦學(xué)校；學(xué)校位置分為省會(huì)城市市區(qū)、地市級(jí)城區(qū)、縣（區(qū)）城區(qū)、農(nóng)村地區(qū)。

2.研究對(duì)象

本研究以中小學(xué)數(shù)學(xué)教師為研究對(duì)象，通過QQ、E-mail以及紙質(zhì)問卷的方式對(duì)不同省市地區(qū)的中小學(xué)數(shù)學(xué)教師進(jìn)行了調(diào)查，共回收430份問卷，409份有效，有效率為95.12%。其中男教師119人，女教師290人。

3.統(tǒng)計(jì)分析

所有采集的數(shù)據(jù)使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和相關(guān)處理，并用Amos17.0進(jìn)行模型的建構(gòu)。

三、結(jié)構(gòu)方程模型的建立

雖然已有學(xué)者對(duì)人口學(xué)變量與TPACK因子間關(guān)系做過研究[7]，但數(shù)據(jù)處理使用了相關(guān)及回歸模型，這只能關(guān)注變量與整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)間的直接關(guān)系，即只能發(fā)現(xiàn)兩個(gè)變量間單純的線性關(guān)系，無法揭示出多個(gè)變量間的復(fù)雜交互作用。結(jié)構(gòu)方程模型可以同時(shí)分析調(diào)節(jié)變量和干預(yù)變量，這樣能夠更好地捕獲不同因子間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，對(duì)理解基礎(chǔ)知識(shí)間復(fù)雜的關(guān)系非常有用。

僅按TPACK各層面進(jìn)行因素分析得到的七個(gè)維度的變量，在建立結(jié)構(gòu)方程模型后模型適配度不佳，因而，需將整個(gè)量表中所有題項(xiàng)放在一起，重新對(duì)量表進(jìn)行探索性因素分析。

1.探索性因素分析

首先，依然是進(jìn)行量表的信度和結(jié)構(gòu)效度分析。將整個(gè)量表中所有題項(xiàng)作為整體，從所回收數(shù)據(jù)中隨機(jī)提取189份進(jìn)行探索性因素分析。量表的KMO和Bartlett的檢驗(yàn)值如表1所示，KMO值為0.938，指標(biāo)統(tǒng)計(jì)量大于0.9，呈現(xiàn)的性質(zhì)為“極佳的”標(biāo)準(zhǔn)，表明題項(xiàng)變量間具有共同因素存在，非常適合進(jìn)行因素分析。

表1 KMO和Bartlett的檢驗(yàn)

采用主成分分析法抽取主成分，轉(zhuǎn)軸法為最大方差法，提取特征值大于1以上的因素。經(jīng)反復(fù)進(jìn)行因素分析，刪除因素負(fù)荷量小于0.5的題項(xiàng)，最終量表剩余26項(xiàng)，提取出4個(gè)共同因素，共解釋全量表65.492%的變異量（具體見表2）。抽取主成分后所有項(xiàng)目的因素負(fù)荷量在0.582至0.841之間。

表2 解釋的總方差

表3 TPACK量表

有兩個(gè)共同因素與原先編制的構(gòu)念及題項(xiàng)符合，分別為TK包含6個(gè)題項(xiàng)，將此變量重新命名為技術(shù)知識(shí)；PK包含4個(gè)題項(xiàng)，將此變量重新命名為教學(xué)組織與管理知識(shí)。CK與PCK合并為一個(gè)共同因素，共包含6個(gè)題項(xiàng)，將此變量重新命名為數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)；TCK、TPK和TPCK合為一個(gè)共同因素，共包含10個(gè)題項(xiàng)，將此變量重新命名為整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)，最終形成的量表如表3所示。

克隆巴赫系數(shù)被用來測(cè)量量表信度以確定內(nèi)部一致性。量表各維度信度、均值及標(biāo)準(zhǔn)差見表4。由表4可見，量表各維度內(nèi)部一致性信度系數(shù)值在0.826至0.943之間，表明各維度的信度高。全量表的信度系數(shù)值為0.945，表明整份量表信度很高，非常理想。從均值上看，中小學(xué)數(shù)學(xué)教師各維度均值在3.026至3.891之間，略高于中等水平，由高到低依次是教學(xué)組織與管理知識(shí)>整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)>數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)>技術(shù)知識(shí)?？梢娊處煹募夹g(shù)知識(shí)在知識(shí)框架中處于最低水平。

表4 量表各維度信度、均值及標(biāo)準(zhǔn)差（N=189）

2.結(jié)構(gòu)方程模型

本研究在已有研究的基礎(chǔ)上建構(gòu)教師人口學(xué)變量與TPACK因子間關(guān)系的結(jié)構(gòu)方程模型。用余下的220份調(diào)查量表數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證性因素分析，通過逐步刪除路徑系數(shù)未達(dá)顯著水平的路徑（包括性別、教師所在省份、學(xué)段、教師所在學(xué)校性質(zhì)、學(xué)校級(jí)別、學(xué)校位置等對(duì)TPACK因子的影響路徑），最終得到模型如圖1所示。

所建模型的各項(xiàng)擬合指標(biāo)分別為：卡方值x2為10.565，自由度為6（21-15=6），卡方自由度比值=1.761＜3.000，p=0.103在統(tǒng)計(jì)上不顯著，接受假設(shè)模型，表示假設(shè)模型與數(shù)據(jù)契合。各項(xiàng)指標(biāo)值符合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)給定的范圍，模型具有非常理想的擬合度，具體如表5所示。

圖1 教師人口學(xué)變量與TPACK因子間關(guān)系模型

表5 模型擬合指標(biāo)

表5中各項(xiàng)擬合指標(biāo)表明模型擬合非常理想，進(jìn)一步看各變量對(duì)整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)的效應(yīng)，技術(shù)知識(shí)、教學(xué)組織與管理知識(shí)、數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)對(duì)整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)具有正向影響。

其中，技術(shù)知識(shí)對(duì)整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)具有顯著的正向效應(yīng)(路徑系數(shù)=0.282，p＜0.001；總效應(yīng)為0.615，其中直接效應(yīng)為0.282，通過數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)的間接效應(yīng)為0.333）。

數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)對(duì)整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)有最強(qiáng)的直接正向預(yù)測(cè)力，路徑系數(shù)為0.399，說明教師的數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)水平越高，其整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)能力也越強(qiáng)。

教學(xué)組織與管理知識(shí)對(duì)整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)也具有較強(qiáng)的直接正向預(yù)測(cè)力 （路徑系數(shù)=0.287，p＜0.001；總效應(yīng)為 0.547，其中直接效應(yīng)為 0.287，通過數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)的間接效應(yīng)為0.260）。

職稱和教齡對(duì)整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)產(chǎn)生了不同程度的間接正面效應(yīng)。表6列出各變量對(duì)整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)的預(yù)測(cè)力。

表6 各變量對(duì)整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)的預(yù)測(cè)力

四、分析與討論

從結(jié)構(gòu)方程模型來看，教齡、職稱對(duì)中小學(xué)數(shù)學(xué)教師TPACK因子的影響不可忽略，二者又分別通過不同的要素間接影響了教師的TPACK，這與喬伊斯（Joyce Hwee Ling Koh）的研究結(jié)果一致[8]。喬伊斯通過回歸分析，發(fā)現(xiàn)教師的人口學(xué)變量（性別、年齡、教齡和教學(xué)學(xué)段）中，只有教齡和教學(xué)學(xué)段對(duì)TPACK有顯著影響，而年齡和性別對(duì)TPACK沒有顯著影響。

這一現(xiàn)象的產(chǎn)生可歸結(jié)為：入職時(shí)間不長(zhǎng)的教師比較年輕，更容易掌握與接受當(dāng)代新興技術(shù)，但是缺乏相應(yīng)的教學(xué)、管理及整合經(jīng)驗(yàn)。教齡長(zhǎng)的教師自然年齡較大，雖然不容易掌握新興技術(shù)，但擁有較為深厚的知識(shí)背景及豐富的經(jīng)驗(yàn)，一旦學(xué)會(huì)使用技術(shù)，則很容易將其融入自己的教學(xué)。因而在年齡上，不同年齡段的教師將技術(shù)整合于學(xué)科教學(xué)都處于不斷的摸索與創(chuàng)新階段。

但對(duì)于教齡而言，教齡越長(zhǎng)的教師越有經(jīng)驗(yàn)，更有信心將技術(shù)與學(xué)科教學(xué)進(jìn)行整合，充分發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)支撐自己的教學(xué)。所以在教師未來的專業(yè)發(fā)展過程中，需要著重考慮教齡這一因素對(duì)教師TPACK的影響。職稱與教齡、教學(xué)能力密切相關(guān)，與教齡一樣成為影響教師TPACK的關(guān)鍵因素。同時(shí)，具有不同職稱的教師在職后的專業(yè)成長(zhǎng)道路上有著不同的發(fā)展途徑與機(jī)會(huì)。因此，在教師職后的專業(yè)發(fā)展與培訓(xùn)過程中，也應(yīng)根據(jù)教師真正的需求和差異，有針對(duì)性地進(jìn)行培訓(xùn)。

本研究沒有發(fā)現(xiàn)教師所教學(xué)段對(duì)TPACK的顯著影響，也沒有發(fā)現(xiàn)教師所在的學(xué)校屬性對(duì)教師TPACK產(chǎn)生顯著影響，這可能與目前我國正在大力發(fā)展教師的信息化教學(xué)能力有關(guān)，各級(jí)各類學(xué)校都積極作出響應(yīng)，從基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)到教師的信息化教學(xué)能力，全方位促進(jìn)信息化環(huán)境下教師的專業(yè)發(fā)展。

另外，中小學(xué)數(shù)學(xué)教師TPACK專業(yè)發(fā)展應(yīng)關(guān)注技術(shù)知識(shí)、教學(xué)組織與管理知識(shí)、數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)。研究結(jié)果表明這三種知識(shí)都直接影響了TPACK，因而發(fā)展三種知識(shí)能夠有力提高教師的TPACK。

首先，技術(shù)中心的方式確實(shí)不足以解決教育技術(shù)理論與真實(shí)課堂環(huán)境中教學(xué)實(shí)踐的鴻溝，但從大量研究結(jié)果來看，技術(shù)知識(shí)是一個(gè)關(guān)鍵因素?！肮び破涫拢叵壤淦??！碑?dāng)今技術(shù)具有發(fā)展迅速、多樣性的特征，在技術(shù)深入影響人類生產(chǎn)、生活的同時(shí)，也影響著教育的方方面面，改變著教育形態(tài)，如果教師不能夠自如地掌握、使用新技術(shù)，就根本無法進(jìn)行有效的技術(shù)整合，更談不上創(chuàng)新教育教學(xué)。缺少技術(shù)這一有利的工具，即使再有經(jīng)驗(yàn)的教師，也只能是“巧婦難為無米之炊”。因此，在教師專業(yè)發(fā)展過程中，要能緊跟技術(shù)發(fā)展的步伐，掌握應(yīng)用于教育教學(xué)的相關(guān)技術(shù)，適應(yīng)新技術(shù)對(duì)教學(xué)帶來的影響與變革。

其次，應(yīng)用于教學(xué)的技術(shù)受學(xué)科的影響較強(qiáng)，數(shù)學(xué)學(xué)科除了一些通用的技術(shù)外，還有應(yīng)用于本學(xué)科領(lǐng)域的專有技術(shù)知識(shí)。因而要根據(jù)適合于不同學(xué)科背景的技術(shù)知識(shí)，對(duì)教師進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的培養(yǎng)，而不能僅僅只是傳授技術(shù)知識(shí)。教育部于2018年4月13日發(fā)布的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》中指出，“教師信息技術(shù)應(yīng)用能力基本具備但信息化教學(xué)創(chuàng)新能力尚顯不足，信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)深度融合不夠”。對(duì)于數(shù)學(xué)教師而言，如何通過技術(shù)表征數(shù)學(xué)知識(shí)，真正做到以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生通過技術(shù)探究、理解數(shù)學(xué)關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，這需要教師具有深厚的數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)，才能夠?qū)⒓夹g(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)深度整合。

同時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變教育觀念，更新舊的教學(xué)理念，增強(qiáng)整合技術(shù)的信心，從而促使教學(xué)模式的變革，重構(gòu)教學(xué)體系，以適應(yīng)當(dāng)今教育信息化的發(fā)展，這需要教師具有教學(xué)組織與管理知識(shí)。數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)對(duì)TPACK具有最強(qiáng)的直接正向預(yù)測(cè)力，這也支持了先前的觀念——PCK（學(xué)科教學(xué)知識(shí)）是TPACK的基礎(chǔ)。帕慕克（Pamuk）指出PCK是直接影響TPACK發(fā)展的主導(dǎo)知識(shí)。[9]對(duì)PCK更有自信的教師同樣會(huì)有較高的感知和能力去綜合TK、PK、CK、TCK和TPK。[10]在技術(shù)整合過程中，關(guān)鍵問題是教師應(yīng)該在何時(shí)、何處及如何介入技術(shù)，這在本質(zhì)上回歸到教師對(duì)所教學(xué)科內(nèi)容的深刻理解與對(duì)學(xué)生當(dāng)前狀況的準(zhǔn)確把握，即教師的PCK（學(xué)科教學(xué)知識(shí)）。PCK能力較高的教師，也會(huì)擁有與之匹配的“設(shè)計(jì)思維”，從而能夠移除技術(shù)整合中的障礙。

皮爾森（Pierson）發(fā)現(xiàn)具有廣泛的教學(xué)和技術(shù)專業(yè)知識(shí)的教師是最有效的技術(shù)整合者，[11]這表明教師在形成TPACK之前要先發(fā)展一定的學(xué)科教學(xué)知識(shí)和技術(shù)知識(shí)。因而教師TPACK專業(yè)發(fā)展過程中應(yīng)同時(shí)重視中小學(xué)數(shù)學(xué)教師的技術(shù)知識(shí)、教學(xué)組織與管理知識(shí)、數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)。

五、結(jié)論

通過結(jié)構(gòu)方程模型驗(yàn)證出人口學(xué)變量中的教齡和職稱對(duì)整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)的預(yù)測(cè)具有層階關(guān)系，通過技術(shù)知識(shí)、教學(xué)組織與管理知識(shí)、數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)間接影響了整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)，TPACK的技術(shù)知識(shí)、教學(xué)組織與管理知識(shí)和數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)具有直接效應(yīng)，數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)最強(qiáng)地預(yù)測(cè)了整合技術(shù)的數(shù)學(xué)教學(xué)知識(shí)。在未來教師專業(yè)發(fā)展過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)教師個(gè)人真正的需求與差異，為教師尋找一種更加靈活的發(fā)展與培訓(xùn)方式，以便有針對(duì)性地進(jìn)行培訓(xùn)，從而使教師的專業(yè)發(fā)展活動(dòng)變得更加有效。