师范生整合技术的学科教学知识之发展*
在舒尔曼的“学科教学知识（PCK）”基础上形成的“整合技术的学科教学知识（TPACK）”已被教育学界所接受，并逐渐成为建构和考量教师专业知识的一个“理论量标”和教师专业发展的重要内容；如何有效地促进教师TPACK的发展已成为教育理论研究和实践应用的热点问题。本研究以TPACK理论为基础，以微课开发项目为案例，通过访谈、参与式观察、问卷调查等考察、分析了参与此项活动的师范生的TPACK发展：通过微课开发活动他们的TPACK发生了什么样的变化？微课开发从哪些方面促成了这些变化的产生？影响他们TPACK发展的因素有哪些？研究结果表明：基于学科知识教学的微课开发活动能够有效促进师范生在教学设计中整合技术的意识以及知识和能力的形成与发展。
【关键词】师范生；整合技术的学科教学知识；TPACK；微课开发；案例研究
【中图分类号】G434 【文献标识码】A 【文章编号】1009-458ｘ（2018）3-0021-06
一、问题的提出及研究假设
教育信息化的全面推进使得运用信息技术于教学的能力日渐成为教师开展教学活动、提高教学效率和效果的基本素养。在舒尔曼的“学科教学知识（Pedagogical Content Knowledge, PCK）”基础上发展而来的“整合技术的学科教学知识（Techno⁃logical Pedagogical Content Knowledge, TPACK）”理论为教师的学科内容、教学法和教育技术的整合能力之建构和发展提供了基本的思路和框架。自2005年Mishra和Koehler正式引入“整合技术的学科教学知识”这一术语并将其作为一个概念框架用来描述教师运用技术进行教学的知识基础以来，TPACK逐渐成为教育技术学、课程与教学论及教师教育领域关注的热点问题，相关研究不断涌现并呈现逐年增加趋势，视点主要集中在框架的理论分析及在职教师TPACK水平的测量上，较少讨论TPACK的发展策略，尤其是师范生TPACK的发展策略。与此同时，教育信息化的推进使得作为一种新型教学形式的“微课”在教育实践领域大量涌现，并以其“短小精悍”的特点迎合了当前快节奏的学习生活，适应了学生个性化学习的需求。然而，在这种看似繁荣的背后微课发展也表现出一些消极特征，陷入“认识误区、设计与创作误区、应用与评价误区、培训与研究误区(郑小军，2016)”等多重误区之中。究其原因，缺乏科学的理论指导应该是根源。
基于对上述两个问题的思考，本研究尝试通过案例研究对师范生的微课开发活动进行考察，重点考察师范生在微课开发项目中做出教学设计的决策时其整合技术的意识和知识能力发生的变化。为此，研究者提出了五个初步假设，包括四个解释性假设及一个竞争性假设：
假设一：微课开发活动能够促进项目参与者依据教学境脉选择、使用和调整教学所需技术工具的能力的发展。
假设二：微课开发活动能够促使项目参与者认识到教学中技术整合的意义，提高其运用技术的舒适度，形成在教学中主动整合技术的意识。
假设三：微课开发活动能够促进项目参与者对技术运用于教学的效果进行评价和反思的能力的发展。
假设四：项目参与者当前的技术水平、微课开发的主观意愿、教育教学知识背景、相关资源的可用性等因素会影响其TPACK的发展。
假设五：师范生TPACK的发展并非受到微课开发活动的促进，而主要受到师范教育和专业培训、其他教学实践及其他外部条件的影响（竞争性假设）。
二、研究设计及实施
（一）研究方法
研究主要采用嵌入性多分析单位的单案例研究，对象为某师范大学物理教育专业的8位大二师范生，通过组织开展一系列微课开发活动考察参与者TPACK及其各个因子水平发生的变化。案例研究作为一种混合型的研究方法需要综合运用多种资料收集技术或手段，本研究具体运用了深度访谈和参与式观察。其中，两轮深度个人访谈参考了埃文·塞德曼在其著作中建议的一种基于现象学的三轮访谈序列（埃文, 2009 pp.17-29）并加以改造。第一轮访谈主要了解项目参与者的技术、教学法和学科知识的获得经历以确定他们TPACK的先期水平；第二轮访谈让项目参与者重述他们在微课开发过程各个阶段的细节，以深入了解他们在意识、理念、态度和行为等方面的细微变化。参与式观察则得以使研究者以参与者和观察者的双重身份进入微课开发的活动现场，组织、引导活动的开展并收集翔实的资料。为验证案例研究的结论，提高研究结论的内在效度，本研究也采用了少数量化研究作为补充。
（二）活动建模
为有效开展微课开发活动，帮助项目参与者有序学习和掌握与微课开发有关的知识与技能并逐步发展其TPACK水平，研究者参考“基于项目的学习模式”和“任务驱动式教学”的方法特点并结合课题的现实条件和参与者的状况，设计了本课题的“微课开发活动模型”（见图1）。活动要求每个参与者设计、制作和展示一堂微课并参与其他组员的集体备课和评价交流。这样做的好处在于每个组员都有自己的活动主题——设计并主讲一堂微课，同时也有机会与其他组员讨论、交流、学习。如此，他们既能就自己主讲的微课倾听别人的想法，也能就他人的微课分享自己的心得体会或提出自己的意见。
图1 微课开发活动模型（三）资料分析技术
作为一项嵌入性多分析单位的单案例研究，本研究的思路和分析路径适用于罗伯特·K.殷所说的“匹配特定逻辑模型”的分析技术。结合殷提出的第四种“项目层面的逻辑模型（殷, 2014, p.163）”，研究者设计了适用于本研究技术分析的逻辑模型，如图2所示。具体的资料分析工具则使用了当前比较流行和适用的质性资料分析软件Nvivo11.0，用于研究资料的初期整理、登录和归类，并在对录音转录文本、研究札记、备忘录进行编码的基础上完成对资料的初步分析和解读，如编码参考点聚类分析、图表统计等。
（四）研究历程
1.招募参与者
采用招募的形式，从某师范大学物理教育专业大二学生中招募了8位志愿者并按照每人所选课题的知识类型分成两个小组：CT组（conception and theo⁃ry,概念原理组）和PS组（problem solving,问题解决组），每组4人，每人负责一个主题的设计、制作和展示并参与其他组员的集体备课和作品评价活动。活动开展前参与者填写了一些调查表格，包括《个人背景信息表》《技术运用舒适度调查表》《学习者中心信念调查表》。表1显示，微课开发活动开展之前，项目参与者整体的技术运用舒适度中等偏低，技术素养自我评价较低（小张除外）。
图2 研究资料分析技术逻辑模型图
2.进行两轮个人深度访谈
在微课开发活动开展之前，根据事先设计的《第一轮访谈提纲》对所有参与者进行个人访谈，以了解其先前与技术整合相关的知识背景，初步确定其TPACK先期水平。具体内容包括：先前的学科、教学法、技术及其整合的水平；已形成的教学信念；过往经历对本次活动的影响。在微课开发活动结束之后，对参与者实施第二轮个人访谈，其目的在于了解和把握参与者在参与本活动之后其TPACK水平（包括TPACK的七个因子）的发展状况。具体内容包括：参与者回顾微课开发的过程，包括设计—制作—运用—修改这一循环中的细节；参与者在TPACK七个因素的发展上获得的体验；参与者的TPACK在本研究主要分析指标上显现的变化。
3.参与式观察
这一过程是与项目参与者的微课开发循环活动同步开展的。研究主持者首先作为一个微课开发技术的指导者和评价者参与整个活动过程，同时也作为一名现场观察者收集资料并寻找项目参与者TPACK发展的有效证据。微课开发循环是本研究活动部分的主体，包括设计、制作、展示评价、修改提交四个主要环节。在此过程中，每位参与者在自己的小组中主持一次集体备课、一次微课作品展示，并参与其他组员的微课作品欣赏和评价活动。
4.资料编码和分析
本研究采用了Miles所提出的“预建式”编码方式（Miles, 2015, pp.82- 87），即根据TPACK框架结构预先建立一套初始代码清单，并在资料整理和分析过程中根据实际情况做了多次调整和修改。同时，代码方案还参考了Cavin的编码方案（Cavin, 2007, pp.173-174），并结合《中小学教师教育技术能力标准（试行）》（教育部, 2004）予以修订而成。采用Nvivo软件对各级节点进行编码，可以对研究资料进行有意义的分割和归类。同时，软件统计得到的不同节点上的编码参考点数量也可反映出项目参与者在相关技术整合维度上的关注热度和发展程度，从而为其TPACK水平的发展提供证据。
编码方案共分两个主要部分，即TPACK部分和相关因子部分。在每一次活动结束之后，研究者快速将访谈录音或观察结果转录成文本，并根据已得到的文本调整和修改访谈提纲和观察视点。同时，将文本作为“材料来源”导入Nvivo资料库中，参照编码方案尝试对文本材料进行初步的整理和编码，并进一步根据资料编码情况及时修正编码方案。在完成所有材料的整理和编码工作的基础上，运用Nvivo软件对研究资料进行归类，并尝试解释所获资料与TPACK各因子水平之间的关系，以此寻求参与者TPACK得到发展的各种证据并辨识影响发展的各种因素。
①为保护个人隐私，参与者姓名均采用化名；技术素养自评分取值范围为1－10，学习者中心信念取值范围为18－72。
三、研究结果分析及研究结论
（一）研究结果分析
1. TPACK节点的产生及其分析考察TPACK的发展主要从思想与意识、知识与能力、应用与创新、社会责任四个方面进行。本研究设置与此相应的4个一级编码，并分别设置了相应的二级编码17个和三级编码9个，共计30个编码节点。一级节点及其下属二级节点的编码参考点数如表2所示。
从表中各节点的参考点数分布情况并结合具体参考点的文本理解，可以看到：
（1）思想与意识。本一级节点参考点数共计145个，表明通过微课开发活动项目参与者的技术整合思想与意识有了很好的发展。其中，对于“教学中技术整合影响因素”的认识发展最为明显。通过文本解读我们发现，该节点的编码参考点主要分布在参与者当前的技术水平、主观意愿、技术设备的可用性等内容上面，分别有参考点数17个、25个、28个，这一点正好验证了我们的研究假设四。同时，“技术运用重要性的认识”“主动整合技术的意识”两个节点上参考点数也相对较多（假设二）。细读文本，我们也发现，在集体备课和微课作品点评等环节，参与者经常提出一些有关技术运用的看法，如：某项技术比其他同类技术更好用，某个重点或难点用某种技术（如视频、动画等）来突破比较好，等等。
（2）知识与能力。相较前一个一级节点，本一级节点上参考点数更多，达到335个。这表明参与者在整合技术于教学的知识与能力方面发展十分显著。具体而言，首先，参与者在“对微课的认识以及微课设计方法的掌握”方面有了很大的发展，共计191个参考点，且主要分布在对微课内涵和特点的理解、微课开发的理论基础、微课选课、时间分配、导入、重难点突破等方面。其次，参与者在对微课中技术整合效果的“评价与反思”上有参考点数62个，表明他们能够积极主动地对自己和组员的微课设计方法和过程进行评价，对技术整合的效果进行反思（假设三）。最后，参与者在“选择技术工具”“调整技术工具的运用方式”两个节点上也有大量的参考点，分别为35和47个。这一结果反映出参与者比较关注微课开发中技术工具的选择和运用，以及依据教学境脉来改变和调整技术运用的方式和策略（假设一）。
（3）应用与创新及社会责任。参与者在这两个一级编码节点上分布的参考点非常少，一共只有17个。这一点与活动设计有一定的关系。由于微课开发活动方案只对参与者的微课设计、制作、修改、评价等环节提出要求，并未涉及微课作品的实践运用，故参与者在这两个方面的知识水平并没有得到显著发展。
2. TPACK相关因子水平的发展
TPACK框架是一个整体，TPACK水平的提高也与其三个基本因子和三个复合型因子水平的发展有着密切的联系。TPACK相关因子部分主要包括三个基本因子和三个复合型因子。前者包括技术知识（Technological Knowledge, TK）、教学法知识（Pedagogical Knowledge, PK）和学科内容知识（Content Knowledge, CK）三项内容共计11个一级编码；后者包括学科教学法知识（PCK）、技术教学法知识（Technological Pedagogical Knowledge, TPK）和技术学科知识（Technological Content Knowledge, TCK）三项内容共计20个一级编码，不设二级编码。为了找出在微课开发过程中与师范生TPACK发展相关度较高的因子，研究者采用Nvivo软件中的聚类分析对TPACK因子与其他相关因子的相关度进行了分析（分析结果见表3）。
表3显示，TPACK因子与PCK和TPK两个因子的Pearson相关度和Jaccard相关度均为极强，而与CK、TK、PK、TCK四个因子的Jaccard相关度都不强，尤其是在TCK指标上为弱相关。这一聚类分析结果表明，在微课开发活动中，参与者TPACK的发展与他们的PCK和TPK两种知识的发展有较强的联系。
（1）PCK编码参考点及分析。本节点主要用于考察参与者物理教学法知识的发展程度，包含6个一级编码节点（各节点的参考点数量汇总见表4）。
从表4可以看出，PCK节点共编码123个参考点，主要分布在“知识点讲解方式”“辨识重难点”“个性化的物理教学体验”三个节点上，而在其余三个节点上分布较少。结合文本解读我们发现，几乎在所有的集体备课中，参与者们都花费大量的时间（将近三分之一）用于探讨某个知识点应如何讲解。这足以说明师范生对这个问题的重视程度，同时也反映出他们实际教学经验的缺乏，对于知识点传授方式和方法的把握还很欠缺。同样，他们也对某个教学内容中哪个知识点或某个知识点的哪个方面是重点或难点拿捏不准，经常就重难点的确定展开讨论。
“个性化的物理教学体验”是本研究确定的一个资料编码关键词，特指某位参与者在微课开发过程中经常用的能代表他（或她）对物理教学认识的话语，也就是陈向明教授（陈向明, 2001, p.284）所说的“本土概念”。参与者在这方面取得的进步尤为可贵，收集的资料也从不同的角度折射出参与者对于物理教学独特的理解和阐释形式，这是他们的物理学科教学法知识水平得到提升的显著标志（表5列举了这些个性化认识及出处和频次）。表5 微课开发项目的“本土概念”本土概念物理是一个思想物理是假设出来的你不是自己在做题你要把它（指微课）当作一种艺术品来做“要给学生一杯水，自己要有一桶水”
（2）TPK编码参考点及分析。TPK节点主要用来考察参与者“对具体技术应用时教学与学习如何改变的一种理解（全美教师教育学院协会创新与技术委员会, 2011, p.24）”，共含编码参考点85个，分布情况如表6所示。
从参考点分布看，“技术运用方式”“处理技术故障”是参与者的主要关注点。这说明他们对于教学中的技术运用还不是很熟练，缺乏实践经验。这一点在文本解读中也多次得到验证。“提升技术运用舒适度”的编码次数也较多，说明参与者的“技术运用舒适度”有所提升。这一点可以通过《技术运用舒适度》前测和后测数据的比较得到验证。微课开发活动开展前，参与者的“技术运用舒适度”总值为292，均值为36.5，活动结束后总值和均值分别提高到492和53.62。在“技术工具的运用”上，WWW、PPT、Excel、Flash、Camtasia（计算机录屏和视频编辑软件）、NoBook（物理虚拟实验室软件）这几个工具运用的总值和均值的前值分别为309和51.5，后值分别为446和74.33，活动后的总值和均值较活动前均有较大幅度提升（假设二）。
3.关于竞争性研究假设
针对竞争性假设（假设五），研究者在个人访谈和集体讨论和交流时加入了这样一些问题，包括：
•你（们）目前已经修学了哪些与物理教学或教学法有关的课程？
•你（们）是否参加过与物理教学或物理教学技术有关的培训？
•在下半年教育实习开展之前你（们）做了哪些教学实践工作？
•迄今为止，学校是否要求你们学习某门与技术整合有关的课程或参加某项与教学技术运用有关的活动？
①分析数据集采用“节点”，聚类的依据为“编码相似性”。
对于问题一参与者表示：根据学院安排，“需要到下个学年（大三）才会开设教学法方面的课程”。对于问题二参与者表示：“没有”。当问及原因时他们有这样一些回答：“学院没有组织过这样的培训活动”，“课程安排很紧，必修课、选修课、校选课等课程把时间都占用了”。对于问题三参与者表示：要到下个学年度才会开展教育实习，而且之前会有专门的备课和试讲等工作，所以并没有提前做这方面的准备。对于问题四参与者表示：根本没有这样的课程，连“技术整合”“技术运用”这样的词语也是在参与本项目活动之后才开始接触到。归纳上述问题及参与者的回应我们认为：参与者TPACK及相关因子的发展与他们已受师范教育和专业培训、其他教学实践或其他外部条件的影响并无直接的关联，即竞争性假设并不成立。
（二）研究结论
以上考察和分析逐一证实了研究假设一至四以及竞争性研究假设。在此基础上可以进一步归纳出本研究的基本结论：基于学科知识教学的微课开发活动项目可以促进师范生在教学中整合技术的思想意识和知识能力的形成和发展，增强他们对于技术、教学法与学科内容之间关系的理解，进而促进他们TPACK水平的发展；师范生当前的技术水平、微课开发的主观意愿、教育教学知识背景、相关资源的可用性等因素，是微课开发过程中影响其TPACK发展的主要因素。
四、结语
本研究采用案例研究法，尝试在物理微课开发活动项目中探究师范生TPACK的形成和发展，通过两轮个人深度访谈和参与式观察收集参与者的TPACK及其相关因子在思想意识和知识能力方面取得的变化，并运用专业质性资料分析软件Nvivo进行文本编码、分析，进而得出研究的基本结论。本研究从理论上进一步验证和丰富了整合技术的学科教学知识（TPACK）理论，使其具备了师范生、微课开发等实践因素，为师范生的专业训练、在职教师的专业培训提供了一条全新的基于微课开发项目活动的路径，为教师教育研究者提供了一种实证、质性的范式来考察教师的课堂技术整合知识之发展。当然，本研究只是从一个比较微观的角度出发，以一个学科的微课开发为基础展开研究，研究结论也仅限于物理教育专业师范生这一特殊群体，存在一定的局限性，需要在后续研究中进一步关注并予以改进。
[参考文献]
埃文·塞德曼. 2009.质性研究中的访谈：教育与社会科学研究者指南[M].周海涛，译.重庆：重庆大学出版社.
陈向明. 2001.质的研究方法与社会科学研究[M].北京：教育科学出版社.
教育部. 2004.中小学教师教育技术能力标准（试行）[Z].教育部.
黎加厚. 2013.微课的含义与发展[J].中小学信息技术（4）：10-12.
罗伯特·K.殷. 2014.案例研究：设计与方法[M].周海涛，等，译.重庆：重庆大学出版社.
全美教师教育学院协会创新与技术委员会. 2011.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.
郑小军. 2016.微课发展误区再审视[J].现代远程教育研究（2）：61-66.
Cavin, R. M.(2007). Developing Technological Pedagogical Content Knowledge in Preservice Teachers through Microteaching Lesson Study. Doctor dissertation of the Florida State University.
Koehler, M.(2006). Technological pedagogical content knowledge: A framework for teacher knowledge. Teachers College Record, 108(6), 1017.
Miles, M. B. 2015.质性资料分析：方法与实践[M].张芬芬，译.重庆：重庆大学出版社.
Shulman, L. (1987). Knowledge and teaching: Foundations of the new reform. Harvard Educational Review, 57,1-22.
收稿日期：2017－03－27
定稿日期：2017－06－19
作者简介：马建军，博士研究生，讲师；刘要悟，博士，教授，博士生导师。湖南师范大学教育科学学院（410081）。
责任编辑 单 玲
*本文系湖南省哲学社会科学研究一般项目“农村中小学教师对教育新技术的采纳状况研究”（项目编号：14YBA283）研究成果。