国外面向职前教师TPACK发展的教学设计模型述评*

刘喆



·课程与教学·

国外面向职前教师TPACK发展的教学设计模型述评*

刘喆4

TPACK是应用技术进行有效教学所必须的知识，教师教育应承担起培养职前教师TPACK的责任。国外研究者立足于重构教师教育课程的视角，开发了一系列面向职前教师TPACK发展的教学设计模型，旨在将学科内容、教学法和技术整合起来成为一门特殊的科目，帮助职前教师在基于设计的学习环境中亲身感受技术对于学科教学和学习的价值和应用。本研究采用文献分析法和比较研究法，对三种模型进行全面介绍和对比分析，期望对我国相关领域的研究与实践提供帮助。

TPACK；教学设计；模型

一、引言

2006年，美国密歇根州立大学的科勒（Koehler M.J.）和米什拉（Mishra P.）在舒尔曼（Shulman L.）学科教学知识（Pedagogical Content Knowledge，PCK）概念上加入技术知识维度，提出“整合技术的学科教学知识（Technological Pedagogical Content Knowledge，以下简称 TPACK）”的理论框架，定义了目前教师在指定学科领域与年级使用技术教学和教授有关技术所需要的知识体。［1］224TPACK框架包括3个核心知识要素：学科内容知识（Content Knowledge，CK）、教学法知识（Pedagogy Knowledge，PK）和技术知识（Technology Knowledge，TK），以及三者融通转化而成的 4个交互知识：学科教学知识（Pedagogical Content Knowledge，PCK）、整合技术的学科内容知识（Technological Content Knowledge，TCK）、整合技术的教学法知识（Technological Pedagogical Knowledge，TPK）、整合技术的学科教学知识（Technological Pedagogical Content Knowledge，TPACK）（如图1）。TPACK克服了“信息技术与学科教学整合”过于强调“技术中心”的缺陷，转向关注信息时代教师所需知识和教师于技术整合的重要作用，而且为确保职前教师理解如何使用信息技术以及如何设计高质量的技术促进型课程（technology-enhanced lesson），提供一种全新的教学法课程操作视角。

安吉利（Angeli C.）发现，以往许多研究都指出职前教师教育并未给职前教师提供足够的关于技术整合教学的准备，他认为教师教育应承担起唤醒教师应用技术教学的责任，而重构教师教育课程是一条改革路径。［2］国外研究者立足于重构课程的视角，开发了一系列面向职前教师TPACK发展的教学设计模型，旨在将学科内容、教学法和技术整合起来成为一门特殊的科目，希望在被重新设计的学习环境中，帮助职前教师能够亲身感受技术在学科教学和学习中的价值和应用。

图1　TPACK框架及其知识要素

二、国外相关研究简介

（一）Angeli和Valanides的ISD模型

2005年，安吉利（Angeli C.）和瓦兰尼德斯（Valanides N.）提出新术语——“与信息技术相关的学科教学知识（Information and Communication Technology-related Pedagogical Content Knowledge，以下简称ICT-related PCK）”，认为其是在舒尔曼的PCK基础上增强或扩展的一种知识形式；是由教学法知识、科目领域知识、关于学生的知识、关于环境背景的知识和 ICT知识等基本知识构成的一种特殊混合物；是教师在真实课堂中胜任运用信息技术教学所必需的知识。他们从如下五个维度解读ICT——related PCK，第一，知道如何确定可用 ICT教学的课题，如学生不易理解或在教学时会面临困难的课题，从而体现 ICT工具的价值。第二，知道如何确定将学科内容转化为学习者可理解的教学形态的表征形式。第三，知道如何确定教学策略，如用传统方法这些策略难以或不可能实施或在现实生活中不可能经历的、可以满足任何学习者需求的交互学习、动态和情境化反馈、自适应学习等。第四，知道如何选择具备提供内容转化和支持教学策略的固有特征的 ICT工具。第五，知道如何在课堂上渗透 ICT活动。这就意味着，作为指引技术促进型学习（technology -enhanced learning）设计的一体化知识体，ICT-related PCK不应被分离开学习，然后再以某种方式叠加合并起来，而应在设计技术促进型课程时让学习者亲身感受技术对于学科教学和学习的价值和应用。

如何发展职前教师ICT-related PCK？安吉利和瓦兰尼德斯基于舒尔曼PCK概念的拓展视角建立一个教学系统设计（Instructional Systems Design，ISD）模型［3］（如图2），并指出该模型可用于教育技术课程、中学教师教育方法课程、教师专业发展课程，以培养职前教师运用信息技术开展教学的能力。该模型考虑了三种教师知识，第一，关于教学背景的知识，如学校价值观、行为规范和期望。第二，关于教学和先前课堂经验的实践性知识。第三，教师关于教和学的认识论信念。基于这三种知识，教师就可以选择教学内容，并连同教学法、学习者、ICT知识进行内容转化。最后，课程在课堂上实施，课程的有效性可根据学习者学习情况加以评价，而各种修正是基于教师教学过程和教学结果的反思做出的。

图2　基于PCK扩展视角的ISD模型

安吉利和瓦兰尼德斯设计了一项教学实验，实验历时三个阶段：第一阶段采用案例教学法，给85位二年级职前教师教授教育技术课程。每周1小时集体课程，连续13周，共呈现6个教师整合 ICT教学的示范案例，让职前教师开展讨论和分析。任课教师主持讨论并提出与 ICT-related PCK五个维度有关的问题，要求职前教师仔细思考每个案例，评价对其自身运用 ICT教学和学习的个人信念的影响。针对每个案例，提供丰富的背景描述（学校环境、学校价值观和规范、教师课堂实践、社会技术基础建设、教师背景和专业知识技能等），以使职前教师能够拥有一个如何促进 ICT与教学整合的影响因素构成的现实图景。除了13周的讨论课程，职前教师还要参加每周90分钟的实验课，学习使用几种 ICT工具，并开发一些示范案例中的 ICT活动。课程结束后进行教学评价，结果显示案例教学在发展职前教师ICT-related PCK方面并不有效，学习者很难通过不同教学片段得出一般化结论，尽管他们对此充满兴趣，仍很难设计技术促进型教学（technology -enhanced teaching）。第二和第三阶段分别针对111位和116位职前教师，在科学教育方法课程中使用 ISD模型作为教授职前教师如何设计技术促进型课程的工具。首先，向职前教师解释课堂教学不是价值中立的，学校愿景、规范、价值观以及教师关于知识本质的信念，都可能影响他们在学习环境中整合ICT，并鼓励职前教师表达和讨论他们关于知识本质、信念判断的观点。然后，任课教师用各种课程计划和活动说明如何将技术融入课堂教学，让职前教师考虑运用 ICT教学的学科内容、ICT支持的教学法以及ICT三者之间的整合问题，并思考他们认知信念和经历影响教学设计的方式。最后，引导职前教师设计自己的 ICT整合课程：（1）从中学课程中选择运用 ICT教学的课题；（2）为教学课题从包括网络在内的各种资源中寻找支持材料；（3）运用ICT工具开发ICT促进型学习活动；（4）整合 ICT活动和其他学习活动设计成一门80分钟的中学课程。研究结果表明，在发展职前教师 ICT-related PCK方面，ISD模型比案例教学模型更加有效。

（二）Jane和Chen的TPACK-COPR模型

Jang（Jang S.L.）和Chen（Chen K.C.）基于TPACK理论框架建立一个TPACK-COPR（TPACK Comprehension，Observation，Practice，Reflection）转化模型［4］（如图3），其包括四个主要活动：TPACK理解、教学观察、教学实践、TPACK反思以及一个作为TPACK-COPR模型的实践平台的在线辅助学习系统。研究者期望通过理解、模仿、转化和整合，来帮助职前教师整合并发展学科内容知识和技术，进一步提高职前教师掌握的教学方法和教学策略，进而提升职前教师的TPACK。

图3　TPACK-COPR的转化模型

研究者依托名为“科学学科教学知识和技术”的教师教育课程展开实验，旨在让职前教师学会如何设计课程计划、如何在教学实践中运用教学理论策略，以此获得教学经验、教学法知识和技术知识。这项研究持续一个学期，共18周，每周2小时课程。参与者包括一名作为任课教师的专攻科学教学的研究者和12名有兴趣从事中学科学教学的职前教师。为完成此项研究，职前教师需要满足以下条件：学业成绩需在其班级的前 30％；需要通过书面测验，包括基本科学概念和教学知识；需要通过口头测验，包括对教育问题的角色扮演、即兴回答。研究者建立一个在线TPACK辅助学习系统，作为实践平台。在线系统包括课程信息和资源库、论坛以及谈论区等板块，在线课程资料包括目录、幻灯片和在线指导。12名职前教师被分成 3组，任课教师每隔一周对他们进行评价，一是针对个人任务，即职前教师要学会独自收集数据、参与谈论，且每周至少 2次在系统中发帖，与同伴分享；二是针对小组任务，即组内成员要在他们讨论达成一致意见后，把小组作业的结果发布在网站上。

与TPACK-COPR模型一致，实验活动分成四个阶段，职前教师在每个阶段都需要仔细思考并回答一个问题，并在组内讨论后写成反思日志。

第一阶段，理解TPACK。前4周，教师介绍在线学习的概念和工具，鼓励职前教师探索和“玩耍”各类软件，从中发现哪些对他们未来教学是最合适的。然后，职前教师分组学习有关PCK和TPACK的文献知识，并对学习结果进行讨论、记录、发布。需要回答的问题是：从你作为一名中学生和大学生的早期经历或先前教学实践中看，你还记得哪些科学课题是难以理解的？

第二阶段，观察TPACK。第5-6周，两名经验丰富的科学导师示范整合技术的教学，职前教师通过观察，根据第一阶段学习的TPACK理论和策略记录导师的技能，讨论导师技术与教学整合的策略。需要回答的问题是：将科学内容知识转化成可以教学的形态，使这些课题能被理解，你会使用哪些教学表征方式或策略？

第三阶段，实践TPACK。第7-15周，在前两阶段学习经历基础上，每位职前教师需要独立面向全班同学开展30分钟的整合技术的科学教学活动，同时每组需要合作展示两个40分钟的教学案例。此外，职前教师还需要向系统提供教学录像带，以在线讨论的形式发布自己的观点和问题，与同伴互相学习分享。需要回答的问题是：在课程设计中，为支持这些课题内容转化，你会怎样选择用于教学的技术工具？并解释你的做法。

第四阶段，反思TPACK。第16-18周，共同观看教学录像带，职前教师分享教学经历，撰写反思日志，任课教师给出反馈和评论。需要回答的问题是，当你完成整个转化模型的学习过程，描述你的TPACK发展情况。

研究者收集数据的渠道包括：每位职前教师对各阶段问题的书面回答作业；每位职前教师的反思日志；在线数据，即师生之间的在线讨论，在线作业提交和反馈，个人问题的邮件交流和回复等；对职前教师观念的深度访谈。

对数据进行整理，研究结果分为四类，一是职前科学教师认识到有些抽象内容难以用传统教学策略加以教学，他们倾向于采纳一些有效的教学方法；二是观察有经验的科学教师有助于职前教师在他们自身教学中效仿和应用教学策略；三是这个模型为职前教师提供实践机会，可在课程设计中选择和转化用于科学教学的技术工具；四是职前教师反思后认为他们学到TPACK以及如何将技术和教学整合。总之，在研究者看来，TPACK-COPR模型成功地提升了参与研究的职前教师的TPACK，可以作为培养职前教师信息化教学能力的有力策略。

（三）Lee和Kim的TPACK-IDDIRR模型

为帮助教师对技术形成灵活、情境化的理解，米拉什和科勒提出“通过设计学习技术”（learning by design）的发展策略，让教师以协作小组的形式针对真实的教学问题开发技术方案。［6］Lee（Lee C-J）和Kim（Kim C M）也将此发展策略用于培养职前教师的TPACK，他们认为利用TPACK框架、整合设计学习的方法以及建立教学设计模型，有利于提升职前教师TPACK。他们归纳总结四条开发教学设计（Instructional Design）模型的原则：第一，ID模型需要包括明确的、系统的程序，为提高职前教师TPACK的教师培训项目提供实际的解决办法；第二，ID模型需要包括介绍TPACK框架和展示TPACK案例的阶段，为职前教师建立技术与教学整合的知识基础和做好设计教学所需的“技术制品”（technological artifacts）的准备；第三，ID模型需要包括基于设计的学习活动，如设计课程计划，开发相关的“技术制品”，促进职前教师分析学科内容和学生的学习需求；第四，ID模型需要包括一个循环的基于设计的学习流程，为职前教师提供不止一次的完成设计程序的机会。

Lee和Kim根据上述四条设计原则，构建面向多学科技术整合课程的 TPACK-IDDIRR（Introduce，Demonstrate，Develop，Implement，Reflect，and Revise）模型［6］（如图4），并将该模型用于技术整合课程，以期提升职前教师的TPACK。具体操作程序如下：首先，在介绍阶段，教师帮助职前教师理解TPACK，建立关于TPACK的知识基础，以便促进日后的设计活动学习。教师通过解释和例证TPACK七个领域知识的内涵，使职前教师熟悉CK、PK、TK三个核心基础知识；第二，教师展示基于TPACK的教学案例，职前教师通过教学观察获得对 TPACK的进一步理解。接下来的四个阶段主要由职前教师开展：开发、实施、反思、修正，这些阶段构成了交互式的基于设计的TPACK学习活动；在第三阶段，根据前两阶段的学习成果，职前教师分组开发基于TPACK的课程计划，他们要面对并解决多方面的困难，如确定合适的科目主题，选择兼带教学法的技术工具，预见可能出现的问题；第四，每组选派一名成员实施课程，并全程录像，其他成员扮演学生角色，提供反馈。接下来，各组回顾录像带，进行教学反思，讨论课程的优点和缺点；最后，根据集体反思结果，每组修正课程计划。然后，每组下一个成员实施修正后的课程，每组再经历一次反思、修正过程，IRR阶段交互地开展，直至每组所有成员都有机会开展教学。

20名不同学科的职前教师加入此项持续15周的整合技术课程教学实验，全班分成 4组，开展通过设计学习TPACK的教学活动。研究者通过数据收集整理，获得以下结论：大多数参与者选择教授可以不用技术进行教学的学科内容（没有观测到TCK）；所有人在运用技术时都采用以教师为中心的教学法（没有观测到 TPK）；参与者将TPACK理解为知识的组合而不是融合。在研究者看来，分离地学习相关科目，缺少其中任何一个领域的知识，对培养职前教师TPACK来说都是一种挑战；尽管TPACK-IDDIRR模型有一定局限性，但为职前教师提供了学习开发整合技术的课程计划、确定和讨论技术如何支持内容教学的机会，也为更多教师开发设计学习提供一个新的视角。

图4　TPACK-IDDIRR模型

三、三种模型的对比分析

为更好地理解三种教学设计模型的内容和步骤，从中发现各模型的创新点和不足，进一步完善模型，并在未来教师教育的应用中对模型有更清晰的认识，下文对三个模型进行对比分析（如表1）。

（一）共同点

1.提供系统程序是基础

教学设计是规划整个教学系统的一系列程序，教学设计模型则是对如何实践这些程序的一种描述，是实施教学的基础。三种模型均指向培养职前教师的TPACK，都设计了整合CK、PK和TK三种知识的课程，并对课程的教学程序做出有利于发展TPACK的系统化安排。

2.介绍和示范是关键

TPACK-COPR模型和TPACK-IDDIRR模型都将“认识TPACK”和“示范TPACK”作为模型的前两个阶段，尽管 ISD模型没有明确描述这两个步骤，但在实验中教师也十分重视帮助职前教师理解何谓TPACK以及如何将技术与课程整合。这两个阶段的学习为师范生建立关于如何用信息技术表征学科知识、如何选择适合技术整合教学的教学策略、如何选择技术工具等的知识基础，对模型其他阶段的学习来说非常关键。

3.设计学习是核心

TPACK不仅是一种知识形式，更是一种思维策略、高层次能力，其无法像CK、PK、TK一样通过专门单一的课程教学来获取。换句话说，CK、PK、TK的单独学习并不能自动生成 TPACK。因此，构建基于设计的学习活动，通过开发、实施、反思、修订的反复循环，使职前教师亲历设计和实施信息技术与教学整合的完整过程，发展对技术、内容和教学之间复杂交互关系的理解，是三个模型的核心内容。

4.依托知识理论是保证

三个模型都以一般教学设计框架和最新TPACK知识理论为依据，在对TPACK多角度解读的基础上明确教学程序，使得整个教学设计能够体现关注CK、PK、TK的整合转化和教师对如何运用技术支持学生学习的理解等观点，为培养师范生TPACK提供理论保障。

（二）差异处

1.应用背景的差异

ISD模型和TPACK-COPR模型被应用于科学教学背景，TPACK-IDDIRR模型则为多学科技术整合课程服务，模型开发者都表示未来需要在各种学习背景中通过不同教师和不同学科职前教师的操作进一步验证和修正模型。

2.模型内容的差异

（1）ISD模型考虑个人和环境影响因素

ISD模型的研究者认为课堂教学不是价值中立的，个人和环境因素都可能影响技术整合。三种支持技术整合的教师知识在 ISD模型中被明确描述：关于学校背景的知识、关于教师经验的知识以及认识论信念。

表1　三个教学设计模型的对比分析

（2）TPACK-COPR模型突出网站资源建设

TPACK-COPR模型突出一个TPACK辅助学习系统，模型的四个教学环节都可以依托该系统开展，既作为教师上传资源、学生提交作业的学习共享平台，也供师生在线交流研讨、互评互助。

（3）TPACK-IDDIRR模型重视修正和交互

TPACK-IDDIRR模型鉴于“修正过程能促进课程计划和技术设计的改进，促进下一个设计活动的循环，帮助学习者将他们的反思结果转变为修正活动，以此加深对 TPACK的理解”，在与其他两个模型相同的“反思”环节后添加了一个修正的环节。

尽管三个模型都强调基于设计的学习活动，具有交互性特征，但使用ISD模型和TPACK-COPR模型的参与者都只经历一次设计过程，交互性并未真正体现。而TPACK-IDDIRR模型着力构建了一个交互式的通过设计学习TPACK的闭路活动流程，学习者可以反复实践课程计划，直到满意为止。从上述三种教学设计模型可以看出：介绍TPACK阶段不仅有教师讲授，还应鼓励职前教师积极探讨TPACK的内涵和创造TPACK的案例；

展示TPACK阶段可以加入不同学科领域的整合教学案例，为职前教师提供探讨技术如何支持教学内容的机会。

四、启示与展望

科勒和米什拉认为发展TPACK应成为教师教育极为重要的目标，TPACK框架能指导技术环境下教师教育领域的进一步研究和课程开发。［7］目前，技术课程和教学法课程给予职前教师的知识和未来真实课堂教学对他们处理信息技术的期望之间存在差距。毫无疑问，基本的计算机技能是信息技术素养的基础，但当与教学法和学科背景相分离时，它们的学习并不足以支撑职前教师有效地将信息技术应用于教学。因此，在我国提出并倡导“现代信息技术与教育深度融合”的全新观念的背景下，依托TPACK知识理论开展教师教育课程改革显得尤为重要。在未来，我国的相关研究可聚焦在构建适合我国职前教师TPACK培养的教学设计模型和开展教学实验两方面。模型设计和教学实验必须聚合多方面努力，应当考虑以下内容：第一，需要关注技能，因为职前教师在用技术设计教学之前必须会使用技术，教师教育者需要认真选择技术工具，以使学习掌握这些工具不会增加职前教师的认知负担；第二，需要关注支持各种教学策略技术的作用和应用，如发现学习、合作学习、探究式学习、角色扮演等；第三，需要关注技术转化学科内容以使其更易于学习者接受的方法；第四，需要关注技术改变教师角色的方法，以及如何通过运用技术来提高教师在教和学中的作用；第五，需要关注致力于重构课程的教师教育者的重要性，因为任何成功的技术整合都依赖于教育者愿意投入创造技术支持的学习的努力和时间。

［1］［美］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，译.北京：教育科学出版社，2011.

［2］Angeli C.Transforming a Teacher Education Method Course Through Technology: Effects on Preservice Teachers' Technology Competency［J］.Computers and Education，2005（4）：383-398.

［3］Angeli C.，Valanides N.Preservice Elementary Teachers as Information and Communication Technology Designers: An Instructional Systems Design Model Based on An Expanded View of Pedagogical Content Knowledge［J］.Journal of Computer Assisted Learning，2005（4）：292-302.

［4］Jang S-J.，Chen K-C.From PCK to TPACK: Developing A Transformative Model for Pre-service Teachers［J］.Journal of Science Education and Technology，2010（6）：553-564.

［5］焦建利，钟洪蕊.技术-教学法-内容知识（TPACK）研究议题及其进展［J］.远程教育杂志，2010（1）：39-45.

［6］Lee C-J.，Kim C M.An Implementation Study of A TPACK-based Instructional Design Model In A Technology Integration Course［J］.Educational Technology Research and Development，2014（4）: 437-460.

［7］Mishra P，Koehler M J.Technological Pedagogical Content Knowledge: A Framework for Teacher Knowledge，Teachers College Record［J］.2006（6）:1017-1054.

（责任编辑李佳）

A Review of Instructional Design Model for The Development of Preservice Teachers' TPACK in Foreign Countries

LIU Zhe

TPACK is the knowledge that teachers have to carry out effective teaching with technology.Teacher education should take the responsibility of training preservice teachers' TPACK.Based on the perspective of reconstructing the teacher education curriculum，foreign researchers develop a series of instructional design models for the development of preservice teachers' TPACK，which aim at integrating subject content，teaching method and technology into a special subject and helping preservice teachers experience the value and application of technology for teaching and learning in the learning by design.In this study，three models are comprehensively introduced and compared by literature analysis and comparative research methods.This study is expected to provide help for the research and practice of relevant fields in our country.

TPACK；instructional design；model

G51

A

2095-6762（2016）02-0022-07

2016-03-14

刘喆，华南师范大学教务处讲师（广东广州，510631）

* 本文系广东省教育科研“十二五”规划2013年度研究项目“面向师范生信息化教学技能培养的微课设计与应用的实证研究”（项目编号：2013JK048）、华南师范大学2013年青年教师科研培育基金项目“面向师范生信息化教学技能培养的微课设计与应用的实证研究”（项目编号：13SK14）、全国教育科学“十二五”规划2012年度教育部青年专项课题“以‘卓越教师’为导向的师范生信息化教学能力模型建构及其影响因素多层分析”（课题编号：EIA120397）的阶段性成果。