基于TPACK 的數(shù)字時代師范生信息化教學能力培養(yǎng)研究

摘要：數(shù)字時代對師范生教學能力的培養(yǎng)提出了更高要求，要求師范生在掌握相應基礎專業(yè)知識的基礎上，能夠有機融合如教學法知識、技術知識等多元知識。TPACK框架的多層次交叉融合，為師范生的培養(yǎng)提供了思路和路徑。本研究基于TPACK框架，分析當前師范生信息化教學能力培養(yǎng)現(xiàn)狀，設計了融合翻轉課堂的混合式協(xié)作學習模式，并以教師教育課程“現(xiàn)代教育技術”為例進行了實踐驗證。研究結果表明，該模式有效提升了師范生在信息化教學設計、資源整合和技術應用等方面的TPACK能力。

關鍵詞：數(shù)字時代；TPACK；協(xié)作學習；混合式學習；翻轉課堂

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）27-0131-05

0 引言

人類歷史發(fā)展已邁入第四次工業(yè)革命，即智能化時代，這標志著新質生產力的一次重大躍遷，催生了對新型勞動力的迫切需求，繼而推動教育人才培養(yǎng)的深刻變革，而建設高質量教育體系離不開高素質高水平的教師隊伍。師范生是未來培養(yǎng)新型勞動力、新型創(chuàng)新人才的重要力量，其培養(yǎng)質量對新質生產力發(fā)展、高質量教育體系建設和人才發(fā)展具有深遠影響。教育部相繼印發(fā)的《中學教育專業(yè)師范生教師職業(yè)能力標準（試行）》等5個文件[1]和《教師數(shù)字素養(yǎng)》行業(yè)標準[2]，明確要求教師要主動適應信息化、人工智能等新技術變革，積極有效開展教育教學的意識，這對新時代師范生的信息素養(yǎng)培養(yǎng)提出了具體的要求，也為師范生信息化素養(yǎng)培養(yǎng)提供了參考。

面對數(shù)字時代教育教學對師范生提出的新要求，高校需對師范人才培養(yǎng)做出相應調整，以保證師范生形成信息化教學理念、知識體系，提升信息教學意識和能力，實現(xiàn)職前職后的有效銜接。TPACK（Techno? logical Pedagogical And Content Knowledge） 是一種融合技術的學科教學法知識框架，強調將信息技術有機融入學科和教學的各個維度，為教師提供解決信息化教學問題的理論依據、思路和框架體系?；诖耍狙芯炕赥PACK理論框架的視角，以教師教育必修課程現(xiàn)代教育技術為實踐場域，設計并實施基于翻轉課堂的混合式協(xié)作學習模式，并通過可視化研究工具進行數(shù)據分析，以探討數(shù)字化時代師范生TPACK能力有效培養(yǎng)路徑。

1 TPACK 內涵釋義及師范生TPACK 培養(yǎng)現(xiàn)狀

1.1 TPACK 框架內容

Shulman 認為教師知識所涉及的學科內容知識（cCalo nKtnenowt Klendogwe，le簡dg稱e，P簡K稱）是C有K）機與互教動學的法，知二識者（的Pe有da機gog結i?合即學科教學知識（Pedagogical Content Knowledge，簡稱PCK），而有效理解PCK知識對教師具有重要的意義[3]。Koehler和Mishra在Shulman提出的PCK基礎上加入“技術知識”（Technological Knowledge，簡稱TK）構建了新的教師知識框架，即TPCK。2006年二人將其定義為，這是一種“整合技術的教師知識的框架”，并詳細論述了該框架中的7個要素[4]，后于2007年為了其發(fā)音方便將其更名為TPACK[5]。該框架包含3個核心要素，分別為“教學法知識”（PK）、“技術知識”（TK）、“學科內容知識”（CK），PK、TK、CK三者缺一不可；包括4 個復合要素，分別為“整合技術的學科內容知識”（Technological Content Knowledge，簡稱TCK）、“學科教學知識”（Pedagogical Content Knowledge，簡稱PCK）、“整合技術的教學法知識”（Technological Pedagogical Knowledge，簡稱TPK）和整合技術的學科教學知識（Technological Pedagogical and Content Knowledge，簡稱TPACK） 。TPACK是一種對學科內容、教學法和技術之間相互作用的理解，是專家級教師在教學過程中隨時運用的知識形式[6]。何克抗教授也認為，TPACK 是一種能將信息技術整合于各學科學習過程的全新可操作模式[7]。它的實施過程特別強調“境脈”，主張并實施“有意義傳遞－主導下探究”相結合的教學觀念，強調三種能力的動態(tài)交互，是一種綜合性很強的能力，是學科內容知識、教學法知識以及技術知識的交互融合而形成的知識和能力的綜合體。其框架如圖1所示。

1.2 TPACK 框架特征

TPACK框架的三大特點包括融合性、動態(tài)發(fā)展性和應用開放性。首先，融合性強調PK、TK、CK三者的有機融合，而非簡單組合和疊加，應當更關注信息技術環(huán)境下的教育教學理論和方法，要求將信息技術深度融入教育教學中。其次，動態(tài)發(fā)展性要求教師不斷更新知識，強調教師是教育教學改革的積極參與者、設計者和實施者，但也要考慮到PK、TK、CK三者的動態(tài)變化性，適應信息技術的快速變化和時代背景下新的教學理念和方法，以滿足學生核心素養(yǎng)和個性化發(fā)展的需求。最后，其應用開放性體現(xiàn)在其整合的知識要素為“結構不良”知識，解決的是“劣性問題”，這不僅要求教師具備基本的信息技術能力，還要靈活有效地根據學科、學習者、課程和教學觀念而靈活應用技術[6]。因此，TPACK框架為師范生培養(yǎng)提供了堅實的理論基礎，是教師學科知識能力、教育教學能力、教育技術能力的有機融合。

1.3 師范生TPACK 能力培養(yǎng)現(xiàn)狀

1.3.1 重視學科知識內容，跨學科融合不足

在學科內容知識（CK） 方面，師范生通常對自己所學專業(yè)的學科知識有深入的理解和掌握，但在跨學科融合方面存在明顯短板。（1） 缺乏跨學科視野，教師教學注重本專業(yè)知識體系，對跨學科的理念和知識接觸較少，導致難以將不同學科的知識進行有效融合；（2） PCK和TCK能力欠缺，盡管師范生掌握了扎實的學科知識，但在將其轉化為適合教學的知識以及整合技術的學科內容知識方面顯得力不從心。這限制了他們在教學過程中進行跨學科整合的能力。

1.3.2 信息化教學認知不足，理論及技術應用孱弱

盡管數(shù)字化轉型時期，各種現(xiàn)代化技術為開展信息化教學提供了理論和技術的支撐，但師范生在PK和TK的培養(yǎng)上卻顯得薄弱。（1） 信息化教學理念滯后，部分師范生對信息化教學的重要性和優(yōu)勢認識不足，仍停留在傳統(tǒng)的教學理念、模式和方法上；（2） 技術應用能力有限，其培養(yǎng)過于注重理論而忽略理實一體，且對信息技術應用存在狹隘傾向性，難以將技術與教學內容有效結合，表現(xiàn)出技術應用上的孱弱；（3） TPK能力有待提升，需要提高整合技術的教學法知識。

1.3.3 信息化教學評一體化認知不足，評價方式單一化

在整合技術的學科教學知識（TPACK） 方面，對信息化教學評一體化的認知不足，且評價方式單一。（1） 評價理念落后，無法與科學有效的評價理念保持一致，依然主要依賴傳統(tǒng)的終結性評價和紙筆測試等單一評價方式；（2） 缺乏多元化評價手段的綜合運用，包括電子檔案袋、在線測試、學習分析等，對其認知和實踐均顯不足；（3） TPACK整合能力欠缺，即如何將技術、學科知識和教學法知識三者有機融合并體現(xiàn)在教學評價中，成為提升師范生教學能力的重要一環(huán)。

綜上所述，師范生在學科知識內容、信息化教學認知以及信息化教學評一體化方面存在不足，需要引起高度重視。而TPACK框架及其特征，不僅深化了對教師專業(yè)知識結構的理解，也為提升教師信息化教學能力、促進教師專業(yè)發(fā)展提供了重要的理論支持和實踐指導。

2 研究過程與方法

2.1 研究對象

本研究考慮到當前師范生的TPACK能力現(xiàn)狀，教學實踐、學習風格以及學習體驗等各方面的差異，選NlbD7AK2/xi7bx8O50CMRg==擇某高校三年級的農學（54人）、生科（70人）和英語（72人）共196名師范生作為研究對象，5～7人一個小組開展混合式協(xié)作學習，通過前測反饋出學生的信息技術能力、認知起點水平、實踐能力和教育教學能力等沒有顯著差異，且對于師范專業(yè)的性質和專業(yè)的發(fā)展趨勢有了一定的了解，其求知欲處于較強的階段。

2.2 研究過程及教學模式

本研究在教師教育必修課程“現(xiàn)代教育技術”中開展，為期共16周32學時，由同一名教師執(zhí)教，共設計3個階段的7個學習主題，如圖2所示，從理論學習到實踐綜合應用，分別為第一階段理論基礎及信息化教學設計（現(xiàn)代教育技術概述、教育技術理論基礎、信息化教學環(huán)境與資源、現(xiàn)代教育技術新發(fā)展、信息化教學設計）；第二階段課件設計與制作；第三階段微課設計與制作等，除了理論知識學習外，在教學過程中更注重對學生的理論與實踐融合能力的培養(yǎng)，幫助學生從信息化教學設計、資源整合、信息化應用和信息化教學評價等方面實現(xiàn)知識的建構和能力的提升。

圍繞上述內容，本課程基于TPACK理論框架，以翻轉課堂的課前、課中和課后三環(huán)節(jié)為基礎開展混合式協(xié)作學習，以實現(xiàn)提升師范生的TPACK能力，如圖3所示。

2.2.1 課前自主學習與任務探究

自主與協(xié)作學習是課前自主學習與任務探究的開端，小組成員自主學習并共同協(xié)作分享觀點進行任務分析和探究，分析及探究效果取決于學習者的學科知識、教學法知識、自身問題分析能力、協(xié)作過程中的深度參與情況等，經過深度協(xié)同探究達成觀點一致性后進行作品創(chuàng)作，該過程是從自主與協(xié)作學習到作品創(chuàng)作往復不斷循環(huán)螺旋上升的過程，以提高整體學習質量水平。學習任務單和學習資源為其提供學習支持，而云班課網絡教學平臺和數(shù)據分析軟件為其提供個性化學習服務、及時推送學習資料和師生相互了解學習情況等。

2.2.2 課中知識創(chuàng)新與問題解決

課中知識創(chuàng)新與問題解決以問題探究為始端，是對課前任務的探究及作品創(chuàng)作過程中所產生問題的精準把握，協(xié)作學習小組圍繞協(xié)作任務進行協(xié)作與討論，明確問題、分析問題和創(chuàng)新問題解決方法，形成高質量的解決方案，以小組方式進行課堂匯報和同伴互評，以群體方式共同深度分析各小組作品問題，將技術知識、學科內容知識等融合到該階段中，以檢驗作品制作情況。而云班課網絡教學平臺、數(shù)據分析軟件的直接反饋，及時地讓學生了解本小組實際學習情況以及個人的TPACK情況發(fā)展，也為知識創(chuàng)新和解決方案的形成提供了引導和聚斂。

2.2.3 課后作品完善

問題歸納與總結是課后作品完善的開端，學習者對課中協(xié)作討論及形成方案進行分析和明確，通過同伴互評結果進行精細化和符合邏輯的深度探究并得出解決策略，據此進一步完善作品，再分享到云班課網絡教學平臺，并進一步同伴互評，同伴互評是班群進一步圍繞作品存在問題或知識創(chuàng)新內容進行完善和分享的再次升華。

2.3 研究方法

本研究采用單組前后測實驗研究方法，探究數(shù)字化時代師范生TPACK能力培養(yǎng)，在數(shù)據分析上，主要采用問卷調查法和內容分析法。

2.3.1 問卷調查法

在課程開始之前，由授課教師分發(fā)問卷，學生在課堂上填寫問卷，檢測學生在學習現(xiàn)代教育技術課程開始之前的TPACK能力水平，課程結束時，對學生用同一問卷進行后測，檢測學生在課程學習之后TPACK 能力水平，對比前后測數(shù)據以發(fā)現(xiàn)學生的成長變化。

本研究在Schmidt 等開發(fā)的職前教師TPACK 量表[8]基礎上，結合Ching Sing Chai等的ICT量表[9]，制定了適合師范專業(yè)學生的數(shù)字化環(huán)境下教師TPACK結構量表，該量表將TPACK的內涵分為3個核心要素和4個復合要素的7個維度，分別對應學生的各個方面的能力，能夠有效地對師范生的TPACK能力進行測量。最終形成包括學生個人特征性信息在內的38道題目，具體如表1所示。前測共收回問卷196份，經核查全部有效。后測共收回問卷194份，剔除無效問卷后，共獲得有效問卷193份，有效率為99.48%。

為了確保量表的穩(wěn)定性，采用SPSS26.0進行信效度檢驗，通過Alpha信度系數(shù)檢驗問卷內部一致性信度，本問卷的整體信度系數(shù)為0.946，其中TK的信度為0.770，PK的信度為0.859，CK的信度為0.829，TCK 的信度為0.798，PTK 的信度為0.869，PCK 的信度為0.862，說明該問卷具有良好的可信度，其他各個部分的Alpha值大部分都大于0.8，說明該問卷的內部信度良好；結構效度方面，通過探索性因子分析法，分析問卷KMO值0.922，結構效度較好，說明本問卷能夠比較準確客觀地反映師范生的TPACK能力水平。

2.3.2 內容分析法

內容分析法主要使用Nvivo質性分析工具對學生在云班課網絡教學平臺3個階段的問題討論、個人總結以及學習行為變化等進行分析，此外，比較三階段學生的作品評價績效分析，以探尋三階段的學習效果是否有差異，發(fā)現(xiàn)師范生TPACK能力培養(yǎng)過程成效。

3 結果與分析

3.1 三階段成績差異性分析

按照知識內容的內在邏輯性、TPACK能力要素關聯(lián)性和學生本身學習特點，每階段均圍繞一個難易程度相當?shù)男〗M作品創(chuàng)作來開展混合式協(xié)作學習，3個作品創(chuàng)作主題分別為：作品創(chuàng)作1“結合自己專業(yè)分組設計一份信息化教學設計方案”，主要考查學生專業(yè)課程內容設計能力以及教學設計能力；作品創(chuàng)作2“教學課件設計與制作”，是基于第一階段的信息化教學設計作品開發(fā)課堂輔助教學課件，并嘗試應用于課堂教學；作品創(chuàng)作3“微課的設計與制作”，是對前兩個階段的進一步升華，也是TPACK能力的綜合體現(xiàn)。3個階段的學習體現(xiàn)了從信息化教學設計能力到信息化教學評價能力的要求。學生三次作品評價績效情況如表2所示，兩兩比較發(fā)現(xiàn)，三階段作品創(chuàng)作均有顯著性差異（P<0.05） ，從三次創(chuàng)作的平均值來看，每階段均高于75分，每階段相較于前一階段均有提升，且第一階段到第三階段提升幅度較大，說明應用基于翻轉課堂的混合式協(xié)作學習模式進行教學對學生學習成績能夠有效改進。

3.2 TPACK 能力前后測分析

3.2.1 TPACK 能力的性別差異分析

不同性別的學生有不同的性格和習慣，在學習過程中參與的程度也不相同。進行獨立樣本T檢驗發(fā)現(xiàn)，前測男生的TK、CK、PCK、TPACK能力水平平均值高于女生，而女生在PK、TCK、TPK方面都強于男生，但并不存在顯著性差異。后測男生在TK、CK、PCK方面仍然領先于女生，女生的PK、TCK、TPK、TPACK能力高于男生，且依然男女之間不存在顯著性差異，但從數(shù)據上來看，經過現(xiàn)代教育技術課程的學習之后，學生的TPACK能力水平的各個維度的均值都有了一定的提升，此外，后測數(shù)據顯示女生的TPACK能力水平超過了男生。

3.2.2 TPACK 能力的前后測對比分析

對師范生TPACK能力問卷前后測數(shù)據結果進行分析，如表3所示，前測學生的TPACK整體水平處于中等水平，7個要素的均值排序為TPK>PK>TPACK> TCK>TK>CK>PCK。從數(shù)據可以看出，學生總體PCK、CK水平最低，水平最高的是TPK、PK，但整體最高值也只有3.7168，師范生自認為技術與教學法的結合方面做得較好，同時對教學法的學習效果較好，這也符合時代對于師范生的教學技術要求。經過一學期的現(xiàn)代教育技術課程學習后，其后測7個要素的均值排序為CK>TPACK>PCK>TK>PK>TPK>TCK，學生的CK、PCK以及TCK能力得到了充分的提升，雖然從排序上來看，TPK和TCK水平最低，但與前測相比，均存在顯著性差異，說明TPACK能力水平都得到了提高，其中核心要素CK、TK水平的提高最為顯著。整體看TPACK的前后測數(shù)據，可以看出學生對于整合技術的學科教學知識應用水平也得到了很大的提升，其均值由原來的3.5896中等水平上升到后測的4.0058 的上等水平。

分析結果表明，有計劃地實施教學和引導學生參與課程，學生的TPACK能力有顯著性的變化，且TK 在大幅度提升的同時也帶動了CK和TPACK能力的變化，由此可以得出，采用融入翻轉課堂的混合式協(xié)作學習能夠有效地提升學生應用知識的能力和實踐操作能力，進而提高TPACK能力。

3.3 TPACK 能力發(fā)展內容分析

本課程在云班課網絡教學平臺中共發(fā)布各種形式的資源144個，其中有88.14%的學生獲得了全部資源的經驗值。學生的簽到率為84.13%，參與輕直播和討論率為80.30%，小組任務的完成率為100%。但是，對于頭腦風暴的參與度僅有63.23%，參與度較低。因此，需結合課程討論過程性內容主題，采用Nvivo進行分析，以觀察在學習過程中TPACK能力變化情況。

3.3.1 課程開始初TPACK 能力分析

分析課程開始時學生對“什么是現(xiàn)代教育技術？”等問題討論，如圖4a所示，發(fā)現(xiàn)大部分學生對現(xiàn)代教育技術的理解主要集中在教育、技術、現(xiàn)代、教學、理論、學習、運用等方面。表明學生認為現(xiàn)代教育技術既包含理論知識的學習，也注重理論知識的應用。然而，他們的理解相對片面，僅看到現(xiàn)代教育技術的表層，未能理解其更深層次的融合創(chuàng)新。反映出學生在技術知識以及教育知識方面的薄弱，需要通過學習來進一步加深對現(xiàn)代教育技術的理解，以達到更高層次的整合技術的學科教學知識的融合應用與創(chuàng)新。

3.3.2 課程進行中TPACK 能力分析

分析在課程學習過程中對學生“如果你是一名老師，你在課堂中如何用技術引導學生開展協(xié)作學習？”等問題的討論，如圖4b所示，高頻詞匯如“情景”“引導”“問題”“討論”“協(xié)作”“分組”“思考”等表明，學生能夠理解協(xié)作學習的內涵，認識到小組協(xié)作學習需要通過問題引導，促進學生深度探究、交流互動和開拓創(chuàng)新。表明學生在此階段對教學法知識（PK） 、整合性技術的知識（TK） 、技術教學法知識（TPK） 、技術內容知識（TCK） 等有了較體系性的認識。

3.3.3 課程結束后TPACK 能力分析

課程結束后，學生的總結反饋表明他們受益匪淺，對現(xiàn)代教育技術有了更深的理解，并能夠將技術熟練應用于教學中，如圖4c所示，“教學”“設計”“技術”“學生”“能力”“過程”等詞匯頻率較高，說明學生普遍認為自己的教學能力、設計能力和技術能力得到了顯著提升。通過課程學習，學生的TK、PK、CK水平均有了顯著提升。

通過對課程學習數(shù)據以及3個階段的討論分析看出，學生的TPACK能力得到了成長，從初期的懵懂到后期熟練利用技術手段實現(xiàn)信息化教學設計、資源整合、教學應用和實現(xiàn)過程性評價等，實現(xiàn)了運用信息技術順利開展教育教學活動的目的。

4 結論與建議

三階段的作品創(chuàng)作績效分析結果顯示其均值都超過75分，3個階段作品創(chuàng)作難易程度相當，但學生在完成過程中表現(xiàn)出能力不斷提升趨勢，且三階段之間均有顯著差異性，說明大部分學生在課程學習過程中表現(xiàn)良好。通過現(xiàn)代教育技術課程學習前后的調查分析，發(fā)現(xiàn)學生的TPACK能力在性別上無顯著差異，但都普遍提高，尤其是CK和TK水平。雖然課程側重信息化教學技術，但學生能將學科內容知識內化并融合到信息化教學設計中。TPACK能力的后測數(shù)據表明，PK、TPK、TPACK水平均值超過4.000，達到優(yōu)秀水平。師范生在TPACK框架中的技術接受度較高，能有效提升學習體驗和實踐教學積極性。在融合翻轉課堂的混合式協(xié)作學習中，以任務探究為起點、作品完善為終點，充斥著大量的協(xié)作探究、論證和質疑，又通過同伴互評實現(xiàn)共享、協(xié)商、分析、評價和反思總結，不斷進行問題探究和意義協(xié)商實現(xiàn)問題解決和知識創(chuàng)新；從本質上講，學生在參與過程中也逐漸體會和認知了協(xié)作學習方法的轉變和過程性評價，潛移默化地提高了學習的積極性、主動性和創(chuàng)新性。因此，綜合來看，融合翻轉課堂的混合式協(xié)作學習模式能夠有效促進學生認知發(fā)展，繼而促進TPACK能力提升。

對在云班課網絡教學平臺上的討論內容進行分析，發(fā)現(xiàn)初期多數(shù)學生對現(xiàn)代教育技術理解淺薄，僅視其為教育與技術的簡單結合，偏向從理論角度解讀其內涵。因此，課程開始時學生的PCK、CK 水平較低，而自認為TPK、TCK和TK能力較好。但從課堂觀察顯示學生技術知識能力并不如自我認知。教學中期，大部分學生通過學習深刻理解到學生在教學中的主體地位，并學會應用理論指導學習，PCK、CK、TK等方面進步顯著。個人總結顯示大部分學生能靈活運用TK、PK、CK于教學實踐并獲得較強自信和滿足感。然而，個別學生TPACK能力存在差異，教學法知識、學科內容知識以及整合技術知識的融合度不足。因此，教學過程中應鼓勵成員積極參與實踐、反思并不斷迭代應用。

師范生是教師教育知識的生產者、教師專業(yè)發(fā)展的引領者以及教師教育文化的推動者[10]，教師的職業(yè)能力的高低直接影響教育的質量和學生的發(fā)展?；诜D課堂的混合式協(xié)作學習模式應用以及現(xiàn)代教育技術課程內容的變革對于提升師范生的TPACK能力水平成效顯著，通過實驗發(fā)現(xiàn)，TK、PK、CK、TCK、TPK、PCK、TPACK能力都得到了提升，學生對于整合技術的學科教學知識也有了更深刻的理解，對TPACK 能力有了充分的自信。但本研究也存在一些不足，如從三階段成績差異性分析可以看出，雖學生TPACK 能力提升顯著，但三階段的最低值都在62分左右，從信息化教學設計到微課設計制作都有掌握較差同學存在，且觀察問卷調查數(shù)據也發(fā)現(xiàn)有個別學生出現(xiàn)回答問題較弱，說明存在個別學生對TK、PK、CK熟練整合與應用存在困難。通過課堂觀察以及數(shù)據分析情況觀察發(fā)現(xiàn)，其原因主要有兩方面：第一，該部分學生自主學習能力較差，在協(xié)作討論中總處于邊緣情況，無法通過協(xié)作探究帶動其積極性；第二，教學資源及環(huán)境的應用不夠充分，技術應用不熟練，導致其整合能力提升緩慢。因此，在今后的研究中將進一步改進混合式協(xié)作學習模式和課程內容，如融合群體感知和共享調節(jié)策略等，實時觀測學習情況并及時反饋給學生，為學生整合技術的學科教學知識的掌握提供學習支架；增加真實教學場景模擬和實踐，及時進行個人及小組學習總結。

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