数学专业师范生整合技术的学科教学知识现状调查与分析

聂 晓 颖，黄 秦 安，魏 金 宝

(陕西师范大学 数学与信息科学学院，陕西 西安 710119)

数学专业师范生整合技术的学科教学知识现状调查与分析

聂 晓 颖，黄 秦 安，魏 金 宝

(陕西师范大学 数学与信息科学学院，陕西 西安 710119)

摘要：整合技术的学科教学知识(TPACK)是当前教师教育研究的热点问题。为调查数学专业师范生整合技术的学科教学知识(TPACK)的水平，以陕西师范大学数学专业师范生大三学生为例，通过多阶段群集抽样，以问卷调查为主，辅以访谈的方法收集数据并分析。结果表明其TPACK整体处于中等水平，7个维度中技术知识(TK)维度最低，略低于中等水平。性别对TPACK的影响没有出现显著性差异。整合技术的教学知识(TPK)对师范生TPACK的影响最大。

关键词：数学专业师范生;整合技术的学科教学知识;学科教学

一、引言

应该让教师具备什么知识？这是教师教育最核心的问题！最初，教师教育认为教师只要拥有了足够的学科知识，就能够教学生，因此，最初的教师教育集中在让教师掌握学科知识方面。然而人们很快地发现，有许多这样的教师，他们在自己所从事的领域里才华横溢、知识渊博，但他们不会教学,[1]教师只拥有学科知识(CK，知道是什么和为什么)不足以实现有效教学。

20世纪70年代之后教师教育开始关注教师的教育学科知识，特别是一般教学知识。这一阶段，学科知识与教学知识分离，学科知识多是测验一些事实知识的记忆，教学知识仅是涉及准备教案和评价，识别学生差异，课堂管理与教育政策等，完全看不到学科的影子，由此在教学研究与教师培训中造成了“缺失范式”。1987年舒尔曼(Shulman)针对两种知识的分裂现象及“缺失范式”问题提出了影响深远的学科教学知识(PCK)，指出教师要拥有学科知识(CK)和教学知识(PK，知道如何教)，并深入理解二者间的关系，能够将拥有的学科知识转化以适合学生不同能力及背景。[2]他指出PCK不是“拼盘”，而是“整合”所得的一类新知识，[3]是教师区别于一般学科专家的根本特征，是教师所特有的，作为其专业基础的知识。

当今，信息时代数字技术已经深入影响了人类生活的方方面面，数字技术在教育领域中的应用，已经深刻影响和改变了教育的形态，在课程及教学中深度的现代数字整合对教师形成了挑战。在信息时代，用技术教学需要什么知识?

2006年美国密歇根州立大学的米什拉(Mishra)和科勒(Koehler)教授在PCK的基础上提出了整合技术的学科教学知识(Technological Pedagogical Content Knowledge，以下简称TPACK)，它由三个核心的知识：技术知识(TK)、学科知识(CK)和教学法知识(PK)，以及它们的交互：学科教学法知识(PCK)、整合技术的学科知识(TCK)、整合技术的教学法知识(TPK)、整合技术的学科教学知识(TPACK)七个成分组成。TPACK是由CK、TK和PK三个基础知识复杂交互而动态生成的一个完整的有机整体。[4]自此，TPACK开始作为教师知识的一种独特形式出现。而后，国内外学者对TPACK展开了大量的理论与实证研究，教师TPACK的研究成为教师教育领域研究的热点。

职前教师(师范生)是教师团体的后备力量，当前职前教师的TPACK水平直接关系着未来教师的质量，因而有必要测量职前教师的TPACK水平以帮助职前教师有效地将技术整合于学科教学，做到职前教师与教师的良好衔接。当前数学师范生TPACK处于什么水平，原因是什么？哪些因素是影响数学师范生的关键？如何改变这一现状以提高数学师范生的TPACK水平？笔者通过对数学专业师范生TPACK调查研究，在数据分析的基础上，提出了相应的培养建议。

二、方法与对象

(一)研究工具

目前，国内外TPACK水平测量工具大多是将施米特(Schmidt)和阿查波特(Archambault)等人设计的评价量表进行修改，以适应本地区的情况。[5-6]这两份量表经过实践检验，具有很高的有效性、可靠性。在内容效度上可以保证调查的要求。

为调查数学师范生TPACK的掌握水平，本研究借鉴了施米特(Schmidt)和阿查波特(Archambault)等人基于TPACK框架开发的量表。笔者对量表进行了翻译，保留与数学学科相关的题目，删除与科学、社会科学、文学相关的题目，并根据我国《中小学教师教育技术能力标准》[7]加以适当修改。最终形成的量表共有33道题目，其中TK有7道题目，PK有6道题目，CK、PCK、TCK各有3道题目，TPK、TPCK各有5道题目。采用里克特5等级评定量表：1代表非常不同意；2代表同意；3代表既不同意也不反对；4代表同意；5代表非常同意。分值越高表示对该题目的倾向性越高。所收集的数据通过SPSS20.0版本进行分析 。

(二)研究对象

本研究的样本取自某高等师范院校数学专业的免费师范生，测量时间发生在大学三年级第二学期末，测量对象已经完成了数学学科知识、教育学、教育心理学、教育技术、微格教学等课程，即将进入实习。问卷以纸质形式发放，实际发放100份，回收90份，回收率为90.0%。其中有效问卷74份，有效率为82.2%(男生20名，女生54名)。

(三)调查方法

本研究采用以问卷调查法为主，辅以个别访谈的方法。

(四)抽样方式

问卷调查采用多阶段群集抽样方式，首先在三个班中随机抽取两个班作为取样对象，再在这两个班级中随机抽取100个学生作为调查对象，最终组成一个容量为100的样本。

个别访谈采用随机抽样的方式，在问卷调查的样本中，随机访谈了3个学生。

三、结果分析

(一)效度分析

施米特(Schmidt)和阿查波特(Archambault)等编制的量表已明确划分为7个层面，各分量表所包括的题项界定清晰，笔者对各题目所属层面未作较大改动，因而仅对各分量表进行因素分析。

题项间是否适合进行因素分析，依据Kaiser的观点，可从取样适切性量数(KMO)值的大小来判断，当KMO值小于0.50时，表示题项变量不适合进行因素分析。[8]

由表1中统计数据可见，除CK外，各分量表KMO值在0.671至0.833之间，CK的KMO值为0.567，但其Bartlett球形检验的显著性达到0.000，小于0.05的显著水平，因此各维度都适宜作因素分析。

表1　TPACK各维度KMO值及Bartlett检验

研究使用主成份分析法提取主成份，以最大方差法进行直交转轴，各分量均只提取出一个因子。整个量表各维度题项因素负荷量值在0.574至0.880之间，均大于0.5，表示各维度的题项变量均能有效反映其因素构念。

(二)信度分析

使用信度系数(Cronbach’s α)对TPACK量表各维度进行内部一致性评价。测试结果如表2所示，TPACK 7个维度的信度系数从α=0.67到α=0.82，所有TPACK分量的α值表明好的工具信度(α>0.60)。全量表的信度系数为α=0.90，表明该量表内部一致性较高，较为可信。

表2　TPACK各维度的信度(N=74)

(三)叙述统计

TPACK 7个维度的均值有差异，在2.768到3.541之间，如表3示。

其中7个维度中均值最低的是技术知识TK(M=2.73，SD=0.54)，略低于中等水平，表明师范生的技术知识相对较为薄弱。对比TK知识的得分，TCK和TPK较高，这表明师范生相信恰当的技术能够较好的理解学科知识，并且在教学中轻松的使用技术感到较为自信。TPACK(M=3.478，SD=0.460)维度相对较低，表明师范生对于在真实的课堂活动中整合学科内容、技术和教学方法较少有自信。TPACK整体的均值M=3.407，说明师范生TPACK整体处于中等水平，具有较大的提升空间。

表3　ACK各维度的均值、方差

(四)关联分析

TPACK各维度间的相关性如表4所示，所有TPACK维度均为正相关。CK与TPK间的关联不显著。TPK和TPACK间发现了强的正相关，这超过了0.6。PK与TPACK、PCK与TPACK、TCK与TPACK、TCK与TPK间为中度相关，而TPACK其他维度间的相关性相对较弱。这些结果表明TPACK维度间的关系能够影响师范生TPACK观念。

表4　TPACK各维度间的相关性

* P<0.05**P<0.01

已有研究发现师范生TPACK各维度有显著的性别差异[9]，而本研究中没有发现研究对象TPACK各维度有显著的性别差异。

(五)预测回归分析

表5　逐步回归模型

* P<0.05 *** P<0.001

从表5可以看出具有显著预测力的变量依其解释变异量的大小依序为：TPK、PCK、TK，均达到0.05的显著水平。3个变量对TPACK的预测力分别为38.1%，14.4%，3.9%，共同解释了变异量的56.4%。如表3中Beta值所示，在TPK、PCK和TK中，TPK最大地影响了数学师范生的TPACK。

四、讨论

TPACK 7个维度中，TK均值最低。这与国内外一些学者对师范生TPACK水平测量结果相符。[9-10]米什拉(Mishra)和科勒(Koehler)(2008)表示大多数技术工具的设计开发不是基于教育教学的目的，并且技术工具的更新速度与频率对教师紧跟这些新技术并能够将这些技术应用于教学产生了压力。[11]当代师范生具有较为娴熟的技术操作能力，并能够积极参与数字媒体的使用，尤其是一些较为时尚、流行的软件，但他们并没有经历自己使用技术进行学习的经验，因而他们的技术知识与运用技术进行教学和学习的能力相对独立。虽然现有的教育技术课程能够促进师范生使用技术教授具体的学科内容，但师范生现有的知识基础必须深入整合，才能使得他们能够灵活的选择技术并恰当的应用于学科教学。

数学师范生学科知识(CK)的均值不高。这可从平时的课堂教学看出，学生一旦选择了免费师范生，就有了就业保障。目前相关政策又不允许考取研究生，缺少了竞争压力，许多师范生就没有了学习动力，对课程学习态度不积极，有的只为应付期末考试，对知识掌握不牢固，不全面。

数学师范生TPACK整体处于中等水平，具有较大的提升空间。原因如下，其一，数学师范生除了学习数学专业课之外，培养他们TPACK能力的“教育学”、“现代教育技术”及“中学数学教材分析与教学设计”等课程各自独立授课，相互之间没有关联。“现代教育技术”课程通常与学科联系也不紧密。数学学科有自己专有的教学软件(如几何画板，microsoft mathematics等)，因而“现代教育技术”课程应针对数学学科内容，充分体现数学教学信息化的特有性。其二，高校数学教师本身不是特别注重技术在数学教学中的应用，师范生在数学学习过程中直接使用技术工具的并不多，不能在日常学习过程中感知TPACK的各维度知识。其三，师范生知识结构不均衡，没有能力转换理论知识到实践。

本研究中性别对TPACK观念的影响没有出现显著性差异。这与苏梅(Koh)和蔡清生(Chai)[12]研究结果一致。诺思(North)和诺伊斯(Noyes)指出计算机在学校的普及会对男、女提供相同的使用机会，这会均衡他们对计算机使用的认知差异。[13]同样，均衡的教育资源，相同的学习与实践机会可能使得师范生性别对TPACK的影响变得较不显著。

数学师范生TPK最大地影响了他们的TPACK观念，这与苏梅(Koh)等[12]回归模型、蔡清生(Chai)等[14]结构方程分析研究相符。从研究结果看，师范生大多将重点放在TPK、PCK和TK对TPACK的影响，因而后续的数学师范生培养过程中，应注意这三方面的培训以加强这些因素对TPACK的影响，并且提供机会帮助他们关注CK、PK和TCK与TPACK的联系。

五、结论与建议

TPACK作为数学教师应具备的知识，对数学师范生的培养也提出了新的要求。通过对数学师范生的调查研究发现，其技术知识TK较为薄弱，数学学科知识CK需进一步提高，TPACK整体处于中等水平，具有较大的提高空间。师范生性别对TPACK影响不显著，整合技术的教学知识TPK最大地影响了师范生的TPACK。基于上述分析与讨论，笔者提出以下几点建议。

1.观摩与剖析TPACK案例，丰富TPACK策略性知识

在进行师范生TPACK培养时，可以向学生演示数学教学中应用技术的案例，分析案例的过程实质是将案例的情境与相应的教学内容联系起来，揭示案例与所学原理之间的关系。[15]对不同案例(成功的或不成功的)进行讲解，同学之间相互讨论案例为何是成功的或失败的，使他们从这些案例中学习经验，预见可能出现的问题并坚持有助于学生学习的方式使用技术。通过对不同情境案例的深入剖析，当遇到相似任务时，师范生就能够顺利将技术整合入学科教学的策略进行迁移，内化形成自己的TPACK策略性知识。

2.培养元认知意识，有助于理解并感悟整合技术的目的及价值

元认知是认知主体对自身心理状态、能力、任务目标、认知策略等多方面因素的认知，是以认知过程和认知结果为对象，以对认知活动的调节和监控为外在表现的认知。[16]基于TPACK的元认知可以从更高层次审视教师TPACK的结构特征，以教师为主体思考教学实践中如何利用技术帮助自己的学科教学(TCK)，如何利用技术提高教学的效率和质量(TPK)。可以通过说课训练教师TPACK的元认知，以提升师范生的TPACK。

3.分阶段完成见习、实习、教学研究，稳固建构TPACK知识

对师范生而言，他们未走出象牙塔，对课程体系不甚了解，对学科内容的把握和处理不到位，对教学方法、学生情况、学生评价、与人的沟通交流等都不成熟。因此，师范生大学生涯中，可以安排在学科知识、学科教学论学完后，进行短时间的教育见习，到中学听课，观察，与中学老师和学生交流，了解学情，收集问题，对教学及中学生活的各个方面有一定的感性认识，同时促进师范生从数学学习者到数学教师的角色转变，让他们体会到“学会”与“教会”，“会学”与“会教”之间的差异，体会到技术整合入数学教学的困难与技术促进学生学习优势之间的矛盾，进而产生强烈的认知冲突，这有助于师范生进行积极的TPACK建构与发展。待师范生有了一定的策略性知识后，进行为期半年的教育实习，检验自己内化形成的策略性知识，让TPACK真正成为生成性教学的活跃因子和构成要素。

4.加大师范生综合实践活动的力度，强化TPACK的结构性和生成性

师范生具有了CK、PK、TK的知识，这些知识要发展形成TPACK知识，还要在教学综合实践活动中得以强化。TPACK的情境性特征需要师范生与外在的教学情境交互作用而完成知识的建构与转化，同时认知结构的调整与重组内隐于教学实践过程中；[17]师范生在教学前的课程设计合理与否，同样要接受实践的检验。因而，在师范生培养过程中应特别重视实践环节。实践包括“模拟的教学实践”和“真实的教学实践”。[18]模拟的教学实践是指在大学期间的微格教学、师范生技能比赛、试讲等。真实的教学实践主要指在中学实习基地进行的教育见习、实习。实习为师范生提供第一次正式的机会去验证、挑战、修正他们有关教学的先前概念。一位师范生在调查时说道：“微格教学缺乏真实的授课环境和授课对象，虽然每节课大家扮演不同的角色，但我仍然感觉那些都是面孔熟悉的同学，没有真实课堂的效果，讲课时设计的问题，同学们往往对答如流，感觉不真实。” 因此，真实的课堂经验对师范生的系统训练而言是至关重要的。在实践过程中，要让师范生亲自参与教材分析、信息技术选择、教学设计、课堂管理，并从教学计划到教学评价，从学科知识、教学法、技术策略到它们相互作用环境的复杂交互关系感受综合实践的挑战性和真实性，让TPACK真正成为生成性教学的活跃因子和构成要素。

[参考文献]

[1] 罗伯特·斯莱文. 教育心理学理论与实践[M].第七版.姚梅林,译.北京:人民邮电出版社,2004:5.

[2] SHULMAN, L. S. Knowledge and teaching: foundations of the new reform[J]. Harvard Education Review, 1987,57(1):1-21.

[3] 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:教育者手册[M].任友群, 詹艺主译.北京:教育科学出版社,2011:1.

[4] MISHRA, P, Koehler, M.J. Technological Pedagogical Content Knowledge: A new framework for teacher knowledge[J].Teachers College Record,2006,108(6):1017-1054.

[5] ARCHAMBAULT, L. CRIPPEN, K. Examining TPACK among K-12 Online Distance Educators in the United States[J].Contemporary Issues in Technology and Teacher Education, 2009, 9(1):71-88.

[6] SCHMIDT, D.A, BARAN, E. THOMPSON, A. D， et al. Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK): The Development and Validation of an Assessment Instrument for Preservice Teachers [J]. Journal of Research on Technology in Education, 2009, 42(2):132-149.

[7] 苗逢春.《中小学教师教育技术能力标准(试行)》:内容解读与实施建议[J].人民教育,2005(13-14):2-5.

[8] 吴明隆.问卷统计分析实务——SPSS操作与应用[M].重庆：重庆大学出版社，2010：208.

[9] 王红艳，胡卫平.师范生TPACK及教师职业认同现状调查与分析[J].电化教育研究，2013(12):37-43.

[10] NORDIN, H, DAVIS, N. ARUFFIN, T. F. T. A Case Study of Secondary Pre-service Teachers’ Technological Pedagogical and Content Knowledge Mastery Level[J]. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 2013(103):1-9.

[11] MISHRA, P, KOEHLER, M.J. Introducing technological pedagogical content knowledge[Z]. Annual Meeting of the American Educational Research Association. New York City, 2008.

[12] KOH, J. H. L. CHAI, C. S. MODELING. pre-service teachers’ technological pedagogical content knowledge(TPACK) perceptions: The influence of demographic factors and TPACK constructs[C]//G. WILLIAMS, P. STAHAM, N. BROWN et al. Changing Demands, Changing Directions. Hobart: Proceedings ascilite , 2011:735-746.

[13] NORTH, A. S, NOYES, J. M. Gender influences on children’s computer attitudes and cognitions[J]. Computers in Human Behavior, 2002, 18(2):135-150.

[14] CHAI, C. S, KOHN, J. H. L, TSAI, C. C, et al. Modeling primary school pre-service teachers’ Technological Pedagogical Content Knowledge(TPACK) for meaningful learning with information and communication technology(ICT)[J]. Computers & Education, 2011, 57(1): 1184-1193.

[15] 闫德明,李冬辉.数学师范生教育技术能力培养的途径[J].数学教育学报，2010,19(5)：93-95.

[16] 陈英和.认知发展心理学[M].杭州:浙江人民出版社,1996: 313.

[17] 童莉.数学教师专业发展的新视角——数学教学内容知识(MPCK)[J].数学教育学报,2010, 19(2):23-27.

[18] 李渺.数学专业师范生MPCK发展“五步曲”[J].数学教育学报,2013, 22(1):23-26.

[责任编辑张淑霞]

Investigation and Analysis of the TPACK Situation of

Mathematics Normal Students

NIE Xiao-ying, HUANG Qin-an, WEI Jin-bao

(SchoolofMathematicsandInformationScience,ShaanxiNormalUniversity,Xi’an710119，Shaanxi)

Abstract:Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) is a major topic of teacher education research at the moment. In order to investigate mathematics normal students’ TPACK level, the paper has adopted multistage-cluster sampling.Questionnaire and interview have been used to investigate the junior mathematics normal students of Shaanxi Normal University. The findings indicate that: their TPACK is at the medium level; among the TPACK construct, the level of TK is the lowest, lower than medium level. No significant gender differences have been found. TPK has significant impact on normal students’ TPACK.

Key words:mathematics normal students; TPACK; subject teaching

作者简介：聂晓颖，女，河南郑州人，陕西师范大学数学与信息科学学院讲师，博士研究生；黄秦安，男，陕西西安人，陕西师范大学数学与信息科学学院教授，博士，博士研究生导师；魏金宝，男，甘肃定西人，陕西师范大学数学与信息科学学院硕士研究生。

基金项目：陕西省2014—2015年度基础教育重大招标课题(ZDKT1411)；2012年陕西师范大学教师教育研究专项资助成果(JSJY2012YB11)；西安市2015年基础教育研究重大课题(2015ZB-ZD02)

收稿日期：2015-08-31

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1674-2087(2015)04-0084-06