简述师范生数学师范生整合技术学科教学知识（TPACK）进展
最后更新时间：2024-02-15
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论文导读： 玛格丽特·尼斯（MargaretNiess）根据格罗斯曼提出的学科教学知识的四个核心要素，提出了整合技术的学科教学知识的四个核心要素：（1）技术与学科教学整合目的的统领性观念；（2）技术与学科教学整合的教学策略和教学表征知识；（3）学生用技术来理解、思考和学习学科主题的知识；（4）技术与学科教学整合的课程和课程材料知识。笔1
[摘 要] 在一项教师发展实验中，13个（2男，11女）数学师范生学习了一门整合了技术（Fathom动态数据软件）、教学法和学科内容（统计分布）知识的数学教育课程，经历了三次模拟课堂教学和一次真实课堂教学（三个师范生与两个在职教师的“正态分布”同课异构活动）。研究者采用了深度访谈、课堂观察和录像以及文档收集等方法收集数据，使用了计算机辅助质性数据分析软件——NVivo分析数据，最终以个案的方式呈现了三个师范生整合技术的学科教学知识（TPACK）的变化。研究结果表明，师范生的TPACK在实验前后发生了明显变化，而实现这种变化的途径是：学习TPACK课程，参加“同课异构”活动。
[关键词] 整合技术的学科教学知识（TPACK）； 同课异构； Fathom动态数据软件； 数据素养
[] A
[作者简介] 袁智强（1978—），男，湖南宁乡人。讲师，博士生。主要从事数学教师教育、数学教育技术研究。E-mail：zhqyuan@gmail.com。
一、引 言
20世纪末至21世纪初，教师教育研究逐渐成为教育研究领域的热点问题。来自不同领域的教师教育研究者分别围绕职前教师和在职教师的知识、信念和实践等方面展开了深入的研究。在认识到教师教育的重要性、信息技术的必要性和统计教学的盲目性的基础上，笔者开展了一项教师发展实验，致力于探索一条发展数学师范生整合技术的学科教学知识（TPACK）途径。
庞雅·米沙（Punya Mishra）和马修·科勒（Matthew Koehler）在舒尔曼提出的学科教学知识的基础上，提出了一个新的教师知识框架，称之为整合技术的学科教学知识（Technological Pedagogical Content Knowledge，简称TPACK）框架。这个框架由三类核心知识（技术知识、教学法知识和学科内容知识）以及四类复合知识和教学所处的境脉知识组成（如图1所示）。在TPACK框架中，处于三类核心知识交汇处的知识称之为整合技术的学科教学知识，它可以被看作是学科教学知识的一个直接推广。由于学科教学知识的重要性，并考虑到信息技术在课堂教学中应用越来越广泛，整合技术的学科教学知识的重要性也就突显出来，它被科勒和米沙认为是教师“使用技术进行有效教学的基础”。[3]
玛格丽特·尼斯（Margaret Niess）根据格罗斯曼提出的学科教学知识的四个核心要素，[4]提出了整合技术的学科教学知识的四个核心要素：（1）技术与学科教学整合目的的统领性观念；（2）技术与学科教学整合的教学策略和教学表征知识；（3）学生用技术来理解、思考和学习学科主题的知识；（4）技术与学科教学整合的课程和课程材料知识。[5]
笔论文导读：
者认为，在上述尼斯给出的整合技术的学科教学知识的四个核心要素中，“学生用技术来理解、思考和学习学科主题的知识”这一表述过于笼统，本文将它改为“技术与学科教学整合的学生理解和学生误解知识”。而“技术与学科教学整合的课程和课程材料知识”中的“课程和课程材料知识”指代不明确，不便于在实践分析中运用，本文将它具体界定为“课程资源和课程组织知识”。此外，本文所指的“技术”都是指“信息技术”，具体界定为计算机软件（例如，几何画板/超级画板/Geogebra、Fathom动态数据软件、Excel、PowerPoint等）、视频、因特网资源（包括小应用程序），以及图形计算器等。笔者将尼斯关于TPACK的四个核心要素修改后，得到整合技术的学科教学知识（TPACK）的四个新的核心要素：（1）信息技术与学科教学整合目的的统领性观念；（2）信息技术与学科教学整合的课程资源和课程组织知识；（3）信息技术与学科教学整合的教学策略和教学表征知识；（4）信息技术与学科教学整合的学生理解和学生误解知识。TPACK的四个核心要素之间的关系如图2所示。
理查德·莱什（Richard Lesh）认为，表征可以分成五种类型：现实情境、操作模型、图形图像、口头语言和书面符号。[6]基于莱什等人关于表征的分类，笔者提出了一个信息技术环境下的教学表征模型（如图3所示）。本文中有关教学表征的分析都将围绕这个模型展开。
本研究试图回答如下两个研究问题：（1）通过一项教师发展实验，数学师范生整合技术的学科教学知识（TPACK）有何变化？具体来说，（a）数学师范生的信息技术与学科教学整合目的的统领性观念有何变化？（b）数学师范生的信息技术与学科教学整合的课程资源和课程组织知识有何变化？（c）数学师范生的信息技术与学科教学整合的教学策略和教学表征知识有何变化？（d）数学师范生的信息技术与学科教学整合的学生理解和学生误解知识有何变化？（2）如何发展数学师范生整合技术的学科教学知识（TPACK）？
范生则依次用T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、T1
师范生T1在实验前期对于学生学习某个知识点时已有的理解和误解并不太清楚，对于学生学习过程中的具体情况不了解，这一点她在第一次模拟课堂教学的反思报告中进行了说明。而一些不太恰当的教学策略的使用，也间接地证明了这一点。到了实验后期，由于经历了真实课堂教学以及对高中生的访谈过程，她对学生的学习情况有了一定程度的了解，这反映在她的TPACK总结报告中。师范生T2和T3的情况也比较类似。然而，由于师范生接触高中生的时间很短，教学经验不够丰富，所以对于这方面知识的发展相对有限。
在本研究中，师范生整合技术的学科教学知识（TPACK）的发展经历了一个类似的“教学推理”过程，即研究者与师范生共同经历了如下过程：前期准备—初次模拟—教学反思—理论提升—再次模拟—再次反思—集体讨论—同课异构—集体评课—访谈学生—总结反思。
师范生与笔者共同经历了上述过程，主要的事件可以概括为：一门TPACK课程，三次模拟课堂教学和一次真实课堂教学。其中，模拟课堂教学是师范生与师范生之间的“同课异构”活动，而真实课堂论文导读：
教学则是师范生与在职教师之间的“同课异构”活动。
和T2能够通过现实情境将课程内容有机地组织起来。（3）三个师范生的信息技术与数学教学整合的教学策略和教学表征知识发生了明显的变化。师范生T1、T2和T3都能采用更加符合学生认知规律的教学策略，并且都能够更加合理地运用图形图像和现实情境的教学表征。（4）三个师范生的信息技术与数学教学整合的学生理解和学生误解知识也发生了一些变化，但是这种变化不够明显。师范生T1、T2和T3都能够认识到理解学生的想法在教学中的重要作用，但是对于学生具体存在哪些典型的理解和误解则了解不多。
[参考文献]
[11] Shulman， L.. Knowledge and Teaching： Foundations of the New Reform[J].Harvard Educational Review，1987，57（1）：1～22.
Mishra， P.， & Koehler， M. J.. Technological Pedagogical Content Knowledge： A Framework for Teacher Knowledge[J].Teachers College Record，200论文导读：ineorAssesentandInstructioninStatisticsEducation（GAISE）Report：APre-K-12CurriculumFramework.Alexandria，VA：AmericanStatisticalAssociation，2007.Yin，R.K..CaseStudyResearch，DesignandMethods（3nded）.NewburyPark，SagePublications，200
nology and Teacher Education，2009，9（1）：60～70.
[4] Grosan， P.. The Making of a Teacher： Teacher Knowledge and Teacher Education[M].New York： Teachers College Press，1990：7～9.
[5] Niess， M. L.. Preparing Teachers to Teach Science and Mathematics with Technology： Developing a Technology Pedagogical Content Knowledge[J].Teaching and Teacher Education， 2005， 21，（5）：509～523.
[6] Lesh， R..Applied Mathematical Problem Solving[J]. Educational Studies in Mathematics，1981，12（2）：235～264.
[7] Franklin， C.， Kader， G.， Mewborn， D.， Moreno， J.， Peck， R.， Perry， M.， & Scheaffer， R.. Guidelines for Assesent and Instruction in Statistics Education（GAISE）Report：A Pre-K-12 Curriculum Framework[M].Alexandria，VA：American Statistical Association，2007.
[8] Yin， R. K.. Case Study Research， Design and Methods （3nd ed） [M].Newbury Park， Sage Publications，2003.
[9] Harris， J.， Grandgenett， N.， & Hofer， M.. Testing a TPACK-Based Technology Integration Assesent Rubric[A].In C. Crawford， D. A. Willis， R. Carlsen， I. Gibson， K. McFerrin， J. Price & R. Weber（Eds.），Proceedings of the Society for Information Technology & Teacher Education International Conference 2010（pp. 3833～3840）[C].Chesapeake， VA： AACE，2010.
[10] Glaser， B. G.. The Constant Comparative Method of Qualitative Analysis [J].Social Problems，1965，12，（4）：436～445.
[12] 袁智强，柳榕. 师范生与在职教师“正态分布”同课异构纪实与启示[J].福建中学数学，2011，（9）：17～20.
[13] 雷晓莉，伍春兰，康晓东.教什么比怎么样教更重要——“平面几何中的向量方法”同课异构的教学启示[J].中学数学教学参考，2009，（3）：18～21.
[14] 袁智强，Ricks，T. E..基于数学问题的中美数学教师课堂教学比较——以“几何概型”为例[J].福建教育，2011，（11）：34～36.
[摘 要] 在一项教师发展实验中，13个（2男，11女）数学师范生学习了一门整合了技术（Fathom动态数据软件）、教学法和学科内容（统计分布）知识的数学教育课程，经历了三次模拟课堂教学和一次真实课堂教学（三个师范生与两个在职教师的“正态分布”同课异构活动）。研究者采用了深度访谈、课堂观察和录像以及文档收集等方法收集数据，使用了计算机辅助质性数据分析软件——NVivo分析数据，最终以个案的方式呈现了三个师范生整合技术的学科教学知识（TPACK）的变化。研究结果表明，师范生的TPACK在实验前后发生了明显变化，而实现这种变化的途径是：学习TPACK课程，参加“同课异构”活动。
[关键词] 整合技术的学科教学知识（TPACK）； 同课异构； Fathom动态数据软件； 数据素养
[] A
[作者简介] 袁智强（1978—），男，湖南宁乡人。讲师，博士生。主要从事数学教师教育、数学教育技术研究。E-mail：zhqyuan@gmail.com。
一、引 言
20世纪末至21世纪初，教师教育研究逐渐成为教育研究领域的热点问题。来自不同领域的教师教育研究者分别围绕职前教师和在职教师的知识、信念和实践等方面展开了深入的研究。在认识到教师教育的重要性、信息技术的必要性和统计教学的盲目性的基础上，笔者开展了一项教师发展实验，致力于探索一条发展数学师范生整合技术的学科教学知识（TPACK）途径。
二、理论框架
“教师知识”研究路线起源于李·舒尔曼及其研究团队关于教师知识的分类。在舒尔曼提出的教师知识分类中，学科教学知识（PCK）被众多的数学教育研究者给以特别关注。其中的主要原因在于，学科教学知识被认为是教师专业知识结构中的核心知识，它是区分学科专家与教学专家的分水岭，是衡量新手教师和专家教师的分界线。庞雅·米沙（Punya Mishra）和马修·科勒（Matthew Koehler）在舒尔曼提出的学科教学知识的基础上，提出了一个新的教师知识框架，称之为整合技术的学科教学知识（Technological Pedagogical Content Knowledge，简称TPACK）框架。这个框架由三类核心知识（技术知识、教学法知识和学科内容知识）以及四类复合知识和教学所处的境脉知识组成（如图1所示）。在TPACK框架中，处于三类核心知识交汇处的知识称之为整合技术的学科教学知识，它可以被看作是学科教学知识的一个直接推广。由于学科教学知识的重要性，并考虑到信息技术在课堂教学中应用越来越广泛，整合技术的学科教学知识的重要性也就突显出来，它被科勒和米沙认为是教师“使用技术进行有效教学的基础”。[3]
玛格丽特·尼斯（Margaret Niess）根据格罗斯曼提出的学科教学知识的四个核心要素，[4]提出了整合技术的学科教学知识的四个核心要素：（1）技术与学科教学整合目的的统领性观念；（2）技术与学科教学整合的教学策略和教学表征知识；（3）学生用技术来理解、思考和学习学科主题的知识；（4）技术与学科教学整合的课程和课程材料知识。[5]
笔论文导读：
者认为，在上述尼斯给出的整合技术的学科教学知识的四个核心要素中，“学生用技术来理解、思考和学习学科主题的知识”这一表述过于笼统，本文将它改为“技术与学科教学整合的学生理解和学生误解知识”。而“技术与学科教学整合的课程和课程材料知识”中的“课程和课程材料知识”指代不明确，不便于在实践分析中运用，本文将它具体界定为“课程资源和课程组织知识”。此外，本文所指的“技术”都是指“信息技术”，具体界定为计算机软件（例如，几何画板/超级画板/Geogebra、Fathom动态数据软件、Excel、PowerPoint等）、视频、因特网资源（包括小应用程序），以及图形计算器等。笔者将尼斯关于TPACK的四个核心要素修改后，得到整合技术的学科教学知识（TPACK）的四个新的核心要素：（1）信息技术与学科教学整合目的的统领性观念；（2）信息技术与学科教学整合的课程资源和课程组织知识；（3）信息技术与学科教学整合的教学策略和教学表征知识；（4）信息技术与学科教学整合的学生理解和学生误解知识。TPACK的四个核心要素之间的关系如图2所示。
理查德·莱什（Richard Lesh）认为，表征可以分成五种类型：现实情境、操作模型、图形图像、口头语言和书面符号。[6]基于莱什等人关于表征的分类，笔者提出了一个信息技术环境下的教学表征模型（如图3所示）。本文中有关教学表征的分析都将围绕这个模型展开。
本研究试图回答如下两个研究问题：（1）通过一项教师发展实验，数学师范生整合技术的学科教学知识（TPACK）有何变化？具体来说，（a）数学师范生的信息技术与学科教学整合目的的统领性观念有何变化？（b）数学师范生的信息技术与学科教学整合的课程资源和课程组织知识有何变化？（c）数学师范生的信息技术与学科教学整合的教学策略和教学表征知识有何变化？（d）数学师范生的信息技术与学科教学整合的学生理解和学生误解知识有何变化？（2）如何发展数学师范生整合技术的学科教学知识（TPACK）？
三、研究方法
(一)研究对象
来自中国东南沿海某师范大学的13个（2男，11女）数学师范生参加了本次教师发展实验。他（她）们的年龄在20至22岁之间，实验之前没有任何正式的中小学教学经历。参加这项教师发展实验时，这些数学师范生正处于大三第二学期。在参加实验的13个师范生中，研究者选取3个（1男，2女）师范生作为主要分析对象，原因是这3个师范生在研究过程中提供的数据比较齐全，而且有一定的代表性。下面分别用T1、T2和T3表示这3个师范生，其他师摘自：毕业论文下载www.7ctime.com范生则依次用T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、T1
1、T12和T13表示。源于：论文例文www.7ctime.com
源于：论文格式范文模板www.7ctime.com师范生T1在实验前期对于学生学习某个知识点时已有的理解和误解并不太清楚，对于学生学习过程中的具体情况不了解，这一点她在第一次模拟课堂教学的反思报告中进行了说明。而一些不太恰当的教学策略的使用，也间接地证明了这一点。到了实验后期，由于经历了真实课堂教学以及对高中生的访谈过程，她对学生的学习情况有了一定程度的了解，这反映在她的TPACK总结报告中。师范生T2和T3的情况也比较类似。然而，由于师范生接触高中生的时间很短，教学经验不够丰富，所以对于这方面知识的发展相对有限。
(五)师范生TPACK发展途径
舒尔曼指出，学科教学知识的发展是促进教师从新手到专家转变的关键性因素，并提出驱动这种转变需通过一个“教学推理”过程。这一推理过程包括“理解—转化—教学—评价—反思—新的理解”，通过这样一个持续的教学推理过程来指导教学行为，促进专业知识的增长。[11]在本研究中，师范生整合技术的学科教学知识（TPACK）的发展经历了一个类似的“教学推理”过程，即研究者与师范生共同经历了如下过程：前期准备—初次模拟—教学反思—理论提升—再次模拟—再次反思—集体讨论—同课异构—集体评课—访谈学生—总结反思。
师范生与笔者共同经历了上述过程，主要的事件可以概括为：一门TPACK课程，三次模拟课堂教学和一次真实课堂教学。其中，模拟课堂教学是师范生与师范生之间的“同课异构”活动，而真实课堂论文导读：
教学则是师范生与在职教师之间的“同课异构”活动。
五、研究结论
本次教师发展实验研究结论如下。（1）三个师范生的信息技术与数学教学整合目的的统领性观念发生了明显的变化。师范生T1从强调兴趣转变为关注理解为主；师范生T2从关心教师为主转变为教师和学生并重；师范生T3从比较模糊地关心兴趣和理解，到更加清晰地关心兴趣和理解。（2）三个师范生的信息技术与数学教学整合的课程资源和课程组织知识发生了明显的变化。师范生T1、T2和T3都从使用各科通用信息技术（例如，PowerPoint）为主，转变为使用学科专用信息技术（例如，Fathom动态数据软件）为主。其中，师范生T1源于：职称论文www.7ctime.com和T2能够通过现实情境将课程内容有机地组织起来。（3）三个师范生的信息技术与数学教学整合的教学策略和教学表征知识发生了明显的变化。师范生T1、T2和T3都能采用更加符合学生认知规律的教学策略，并且都能够更加合理地运用图形图像和现实情境的教学表征。（4）三个师范生的信息技术与数学教学整合的学生理解和学生误解知识也发生了一些变化，但是这种变化不够明显。师范生T1、T2和T3都能够认识到理解学生的想法在教学中的重要作用，但是对于学生具体存在哪些典型的理解和误解则了解不多。
六、研究建议
(一)开展“同课异构”活动，加强教师教育实践
从教师专业发展的角度来看，“同课异构”活动是指不同教师面对不同学生使用不同教学策略和教学表征讲授相同课题的一种特殊形式的教研活动。[12]近年来，“同课异构”这种新颖的教研活动在中国大陆广为流行。然而，这些活动通常发生在在职教师之间，[13]也有发生在中国教师与外国教师之间的同课异构活动，[14]却极少见到师范生与在职教师之间开展的同课异构活动。笔者建议师范院校能够充分利用微格教学和教育实习的时机，广泛开展师范生与师范生之间以及师范生与在职教师之间的同课异构活动，从而达到增强实习实践环节和提高教师培养质量的目的。(二)开设“学科教育技术”课程，发展师范生整合技术的学科教学知识
目前，我国师范院校大多开设了“现代教育技术”作为公共必修课程。然而，该课程具有普及的性质，并不针对任何具体的学科，而师范生在未来的中小学课堂教学中需要用到一些学科专用信息技术（例如几何画板、Fathom动态数据软件等）。因此，笔者建议师范院校开设“学科教育技术”课程，发展师范生整合技术的学科教学知识，从而提高师范生使用学科专用信息技术进行教学的能力。具体而言，在数学系应开设“数学教育技术”课程。值得注意的是，“数学教育技术”课程中涉及的学科专用信息技术应该尽可能涵盖中小学数学的各个领域（代数、几何、统计和概率等）。教学过程中不能只讲如何制作课件，还要考虑对于一个特定的数学知识点，是否需要制作课件，如何有效地使用课件等问题。(三)引进统计教学软件，改革中小学统计教学
我国公民当前的统计素养不高的状况与中小学统计教学有很大的关系。目前中小学统计教学以传统教学方法为主，教学内容也往往来自教科书，这在很大程度上制约了学生统计素养的发展。笔者建议中小学教师使用统计教学软件进行教学，从而能够更加方便地使用现实情境中的数据，灵活地在各种数据表征之间进行转换，最终发展学生的统计素养。我国目前中小学涉及统计内容的教学中，最常用到的信息技术是Excel。它具有易得、易用等特点，但它不是一个专门的统计软件，其功能十分有限。在本次教师发展实验中，Fathom动态数据软件和TinkerPlots动态数据软件。笔者相信，Fathom动态数据软件等统计教学软件在我国中小学的广泛使用将有助于提高我国公民的统计素养。[参考文献]
[11] Shulman， L.. Knowledge and Teaching： Foundations of the New Reform[J].Harvard Educational Review，1987，57（1）：1～22.
Mishra， P.， & Koehler， M. J.. Technological Pedagogical Content Knowledge： A Framework for Teacher Knowledge[J].Teachers College Record，200论文导读：ineorAssesentandInstructioninStatisticsEducation（GAISE）Report：APre-K-12CurriculumFramework.Alexandria，VA：AmericanStatisticalAssociation，2007.Yin，R.K..CaseStudyResearch，DesignandMethods（3nded）.NewburyPark，SagePublications，200
3.Harris，J.，Grandgenett，N.，&Hof
6，108（6）：1017～1054.[3] Koehler， M. J.， & Mishra， P.. What is Technological Pedagogical Content Knowledge？[J].Contemporary Issues in Tech摘自：毕业论文前言www.7ctime.comnology and Teacher Education，2009，9（1）：60～70.
[4] Grosan， P.. The Making of a Teacher： Teacher Knowledge and Teacher Education[M].New York： Teachers College Press，1990：7～9.
[5] Niess， M. L.. Preparing Teachers to Teach Science and Mathematics with Technology： Developing a Technology Pedagogical Content Knowledge[J].Teaching and Teacher Education， 2005， 21，（5）：509～523.
[6] Lesh， R..Applied Mathematical Problem Solving[J]. Educational Studies in Mathematics，1981，12（2）：235～264.
[7] Franklin， C.， Kader， G.， Mewborn， D.， Moreno， J.， Peck， R.， Perry， M.， & Scheaffer， R.. Guidelines for Assesent and Instruction in Statistics Education（GAISE）Report：A Pre-K-12 Curriculum Framework[M].Alexandria，VA：American Statistical Association，2007.
[8] Yin， R. K.. Case Study Research， Design and Methods （3nd ed） [M].Newbury Park， Sage Publications，2003.
[9] Harris， J.， Grandgenett， N.， & Hofer， M.. Testing a TPACK-Based Technology Integration Assesent Rubric[A].In C. Crawford， D. A. Willis， R. Carlsen， I. Gibson， K. McFerrin， J. Price & R. Weber（Eds.），Proceedings of the Society for Information Technology & Teacher Education International Conference 2010（pp. 3833～3840）[C].Chesapeake， VA： AACE，2010.
[10] Glaser， B. G.. The Constant Comparative Method of Qualitative Analysis [J].Social Problems，1965，12，（4）：436～445.
[12] 袁智强，柳榕. 师范生与在职教师“正态分布”同课异构纪实与启示[J].福建中学数学，2011，（9）：17～20.
[13] 雷晓莉，伍春兰，康晓东.教什么比怎么样教更重要——“平面几何中的向量方法”同课异构的教学启示[J].中学数学教学参考，2009，（3）：18～21.
[14] 袁智强，Ricks，T. E..基于数学问题的中美数学教师课堂教学比较——以“几何概型”为例[J].福建教育，2011，（11）：34～36.