TPACK框架下信息技术与区域小学数学深度融合的策略研究基于大Word格式.docx
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doi:
10.3969/j.issn.1005-2232.2016.01.011
收稿日期:
2015-08-26
基金项目:
本文系2015年度山西省高校哲学社会科学项目“TPACK框架下区域小学数学课程整合效果提升的研究”(项目编号:
2015257)及大同大学2014年度青年科研基金项目“TPACK框架下大同市信息技术与小学数学深度融合的研究”(项目编号:
2014Q12)的研究成果。
作者简介:
付丽萍,山西大同大学教育科学与技术学院讲师;
王丽珍,山西大同大学教育科学与技术学院副院长,教授;
薛莉,山西省大同市城区教育局教研员。
通讯作者:
付丽萍,E-mail:
sxdtdxflp@
一、研究背景与目的
信息技术与课程整合的主要目标是技术的应用得到充分发挥,课程目标得到充分关注,人的主体地位得到充分尊重,其本质是要变“以教为主”的教学结构为“主导一主体相结合”的教学结构。
但是,目前大同市的信息技术与课程整合仍然停留在计算机辅助教学阶段或信息技术与课程整合的初步阶段,离信息技术与课程的深度融合还有一定的距离。
简言之,技术在大同市的课堂教学中仍没有充分发挥其作用以促进学生的学习。
米什拉(PunyaMishra)和科勒(MatthewJ.Koehler)在学科教学知识理论的基础上,提出了将技术整合到教师专业知识之内的新框架——整合技术的学科教学知识(TPACK)。
这一框架的提出得到了国内外教师教育与教育技术学界的广泛关注。
它的提出有效地解决了当前技术在学科教学中所存在的问题,笔者将结合TPACK知识框架,在对大同市小学数学教师的整合技术的数学教学法知识(TPMK)情况展开调查的基础上,进行区域数学学科的深度融合研究。
二、整合技术的数学教学法知识
TPACK是整合技术的教师知识框架,是在舒尔曼(Shulman)的学科教学知识(PCK)基础上建立的,是与技术的融合。
在TPACK整合性知识框架中,共包含七个因素。
其中,技术知识(TK)、教学法知识(PK)、学科内容知识(CK)是三个单一元素;
学科教学法知识(PCK)、整合技术的教学法知识(TPK)、整合技术的学科内容知识(TCK)、整合技术的学科教学法知识(TPCK),则是由三个单一元素相互交织而成的四个复合元素。
教师所具备的TPACK知识情况将直接影响信息技术在场的教育教学效果。
东北师范大学王以宁教授基于TPACK理论以及数学学科的特点,于2012年提出了数学教师整合技术的数学教学知识框架(TechnologicalPedagogicalMathematicsKnowledge,简称TPMK),具体如图1所示。
对于TPMK模型各元素关系的分析直接关系到对模型的深入理解,国内外学者对此也开展了相关的研究。
NealF.Grandgenett教授经过大量实验得出数学教师TPACK知识学习和应用的四个步骤(如图2所示)。
据此,我们认为作为一名现代数学教师,首先应具备扎实的数学专业知识,其次在此基础上,应具有完善的PCK知识体系,即能够在数学课堂中应用合适的教学方法,最后应在前两项的基础上“了解、选择、应用合适的技术”,在教师认知灵活性的作用下在具体境脉中开展教学。
三、调查概况
(一)问卷的设计
本研究调查问卷的设计主要在上述TPMK知识框架及对各元素关系的分析基础上,参考国内外有关TPACK结构的研究成果,尤其是黄冬明根据阿尔尚博(Archambault)和克里平(Crippen)的评估细目改编而成的测量工具、詹艺在“培养师范生TPACK的研究”中所使用的问卷,并结合大同市小学数学教师的基本情况,编制了一份完整的问卷。
问卷的设计情况如下:
第一部分是教师的基本情况(包括性别、年龄、教龄、学历、职称、任教学校、教学设备配备情况等)。
第二部分是TPMK相关问题,采用单选、多选和判断题(包含完全同意、同意、不一定、不同意和完全不同意五个选项)多种题型组合的形式。
第三部分是开放性问题,涉及到对教育技术培训的期待与建议以及在信息化教学方面的收获和急需解决的问题。
设计完问卷后,在课题组进行讨论修改的基础上,在大同市JC小学中抽取不同年龄、不同年级的数学教师进行了小范围测试,并根据被测教师对问卷在语义表达、所列举的限制性方案是否完善,以及适应性方面等的反馈意见,对问卷进行了修订。
(二)调查对象与方法
本研究主要采用了问卷调查法、观察法、访谈法和数据分析法对大同市小学数学教师TPMK现状进行分析。
研究对象的选取方面,主要采用分层抽样的方法,选择了大同市城区的十所具有代表性小学的数学教师作为调查对象。
同时选送一名实习教师在其中一所JC小学进行两个月的深入观察访谈,根据本次研究所要了解的内容,列出了观察和访谈的提纲。
在实习的两个月时间里,安排实习教师到不同班级、年级进行课堂观察,并一直跟随一个班级(五年级五班)的数学教师学习、交流,真实、深刻地了解了大同市小学数学教师TPMK的现实情况。
本次调查得到了大同市城区教育局的大力支持,从2014年4月开始,历时三个星期,共发放问卷200份,回收了170份,问卷的回收率为85.0%。
其中,剔除无效问卷17份,共153份有效问卷,问卷的有效率为90.0%。
在发放问卷的过程中尽可能考虑了调查对象的性别、年龄、教龄、职称、学历及任教年级等方面的差异。
本次研究主要采用SPSS13.0进行数据录入和数据分析,图表的生成主要采用Excel。
四、调查结果与数据分析
(一)调查对象的基本情况
为了准确说明所调查教师的个人背景,以及教师的教学环境,笔者对被调查教师的年龄、教龄、职称、学历以及任教年级、所在单位的教学设备情况等信息进行了统计分析,具体情况如下:
教师男女比例约为10:
1(考虑到小学教师中男女比例严重失调,发放问卷时给被调查学校的所有数学男教师都发了问卷,其所占比例仍只有9.2%。
);
学历水平方面,本科学历教师居多,占教师总人数的76.5%;
在年龄方面,以中青年教师为主,40岁以下的教师占到了总人数的65.3%;
在教龄方面,15年以上教龄的小学数学教师居多,占总人数的56.9%;
从职称的分布情况来看,以中高级职称为主,占到了总人数的83.7%。
调查对象的任教年级分布较为均匀,教学环境都为电子白板教室。
(二)教师数学内容知识(MK)的掌握情况
关于所教数学内容知识(MK),本研究从以下两方面进行分析:
(1)教师对学科本质的认识,也就是数学学科到底是什么的问题;
(2)教师的教学取向,也就是教师教授数学的目的是什么的问题。
1.教师对数学学科本质的认识
从图3中可以看出,被调查的大同市小学数学教师中82.4%的教师认为进行基本运算技能是数学的主要成分,76.5%的教师认为数学是一门关注现实情境的实践和结构的科学,说明在掌握知识和练习计算能力的基础上,多数教师会联系实际情况进行教学,有助于学生学以致用。
通过深入观察我们还发现,年龄大于45岁或教龄在10年以上或职称较高的小学教师比那些年轻或初聘的职称较低的小学教师对数学学科的认识更加透彻,所教年级越高,对数学本质认识越深刻。
2.数学教师的教学取向
从图4中可以看出,大同市小学数学教师关注数学教学过程的人数最多,其次是培养学生的创造性思维和空间想象力以及让学生利用所学知识解决实际问题的能力,接下来是系统化知识的学习及数学思想方法的了解,而告知学生一些数学事实排在最后。
可见,大同市小学数学教师非常重视过程与方法,以及教学过程中学生思维能力和解决实际问题能力的提高,而不仅仅是告知学生一些数学事实,表明大同市小学数学教师对数学教学目的性的认识比较透彻,教学理念相对比较高。
通过与多名小学数学教师的访谈,了解到有经验的专家型教师教授数学的目的除了让学生学会数学最基本的知识外,还会教学生怎样思考问题,发现生活中所蕴含的数学知识。
这与新手教师相比较,更有助于对小学生思维能力的培养。
(三)教师技术知识(TK)掌握情况
关于教师技术知识(TK),本研究从以下三个方面进行分析:
(1)教师技术使用情况,也就是教师在教学过程中经常使用的技术是什么;
(2)教师使用技术的取向,也就是教师在教学中使用技术是为了什么;
(3)教师所具备的技术能力情况,也就是教师对常用技术的掌握情况。
1.教师使用技术的情况分析
从图5可以发现,大同市小学数学教师使用最多的技术为实物投影,使用比较多的是演示软件(如PPT),接下来使用比较多的是挂图、模型等实物,教案或教学资源库,相比较而言,交互白板和计算器的使用不算太多,分别为36.6%和35.3%,数据处理软件(如Excel)和概念图软件的使用最少。
说明大同市小学数学教师善于使用实物投影、演示软件(如PPT)。
而且统计发现大多数老教师偏向于使用实物投影,大多数年轻教师偏向于使用演示软件(如PPT)。
相比较之下,电子白板的使用还不成熟,只有部分教师可以使用自如。
通过对JC小学各年级各班教师的长时间观察发现,教师使用技术情况与年龄、教龄和所教年级之间的关系较大。
年龄较大的教师擅长使用传统教具,而年轻教师擅长使用数字技术。
深入访谈后得知主要原因是他们对技术的使用还不是很熟练,课件制作费时费力,更重要的是他们已经习惯了以前的教学方法,不愿改变自己多年来所积累的经验。
同时还发现,随着年级的上升,教师使用技术的多样性降低,这对高年级学生的探索性思维可能会有一定影响。
2.教师使用技术的取向分析
从图6中可以看出,被调查的大同市小学数学教师中,86.9%的教师认为数学教学中使用技术是为了丰富教学内容的表现形式,帮助学生理解数学知识,从而促进学生学习数学思想方法;
认为技术为教学带来了良好环境、与传统教学相比教学方式多样化、利用信息技术使学生更加专注学习这三点的教师占60%以上。
这充分说明大多数小学教师已经认识到技术的重要性以及技术对学生学习的影响。
在技术对教师的教、学生的学的作用方面,调查结果显示,同意和不同意的比例几乎对等,这也说明,技术在教学中的作用仍没得到充分认可。
这可能和目前教师的教育技术能力的掌握情况有关系。
3.教师技术能力分析
为了便于对教师所具备的技术能力情况进行分析,我们用t1-t5分别对调查问卷中有关技术知识的5个问题进行了编码,具体问题如表1所示。
统计结果如图7所示。
从图7中可以发现绝大多数教师(结合前述观察结果可知主要为中青年教师)都可以制作教学所需课件并进行演示,多数教师会使用office办公软件、能操作多媒体教学设备,这充分说明大同市大多数小学教师已具有了一定的技术知识水平。
但是许多教师还不能独立安装并卸载常用教学软件或者说有许多教师没有独立安装或卸载过这些软件,对应用搜索引擎检索与教学相关信息的能力方面也显不足,需要加强这些方面的培养。
通过深入观察发现,大多数小学数学教师对技术的使用仅仅局限在一些简单的技术制作方面(如PPT制作或实物投影等),即多数教师基础技术知识已经掌握,但运用还不够熟练。
(四)教师教学法知识(PK)现状分析
关于教学法知识(PK),本研究从以下四方面进行分析:
(1)根据学科主题选择教学方法;
(2)根据学生学习风格的差异情况选择不同的教学方法;
(3)根据学生的课堂表现或作业反馈选择教学方法;
(4)采取让学生评价教师或学生互相评价的教学方法。
分别对这四个方面的题目进行编码为t6-t9,具体统计结果如图8所示。
从图8中可以看出,t6、t8项中完全同意和同意的人数都超过了90%,说明被调查的绝大多数教师都可以根据不同教学内容、学生的的表现采取不同教学方法;
t6、t9中完全同意和同意也都达到80%以上,说明在教学过程中他们能够做到因材施教以及让学生评价教师或他人。
但是也有极少部分人在教学中没有考虑让学生评价自己或者学生之间相互评价。
笔者深入观察得知,大多数教师都能恰当使用教学方法(除少数初聘教师),根据学生反馈做出相应调整。
总的来说,大多数教师都能恰当自如地运用教学方法,说明大同市大多数小学数学教师的教学法知识已经掌握。
(五)教师数学教学法知识(PMK)现状分析
教师数学教学法知识(PMK),由学科知识与教学法知识综合而成。
本研究从以下三方面进行分析:
(1)提前预知学生对知识的掌握情况以及容易出错的概念;
(2)设计与学科特定主题相适应的教学计划;
(3)帮助学生注意到数学学科中不同概念之间的联系。
并分别将这三个方面的题目编码为t10、t11、t12,具体统计结果如图9所示。
从图9中可以看出,关于学科教学法知识掌握情况的自评估,超过80%以上的教师均认为具备了这方面的知识。
通过深入观察得知,年轻教师、教龄短的教师、职称低的教师不能很好地预测学生对相应知识的掌握情况、不能恰当的帮助学生进行概念区分,所以在这几方面年轻教师需要加强训练。
(六)教师技术内容知识(TMK)现状分析
整合技术的数学学科知识(TMK),是技术与数学学科知识(或教学内容)相互作用产生的。
关于这方面的研究主要对“根据学科的特定内容选择恰当技术工具”(将其编码为t13)进行分析。
从图10中可以看出,被调查教师中将近一半不能够确定是否可以根据特定教学内容选择合适教学工具,完全同意的只占8.9%,说明大同市小学数学教师多数人缺乏将技术与学科内容知识整合到一起的能力。
(七)教师整合技术的教学法知识(TPK)现状分析
整合技术的教学法知识(TPK),是技术和一般教学法相互作用产生的。
本研究从以下两方面进行分析:
(1)根据学习者特征,教师利用技术工具激发学习动机,促进学生的学习;
(2)教师引导学生之间运用技术进行交互学习。
并将相关的题目编码为t14、t15。
具体统计结果如图11所示。
从图11中可以看出,一半以上的教师对t14项、t15项的内容均没有掌握,说明大同市小学数学教师整合技术的教学法知识掌握状况不佳。
而且在JC小学深入调查中笔者还发现,许多教师只是用技术来讲解课本内容,对学生学习效果的影响不是很明显。
但有很多教师已经意识到让学生之间利用技术进行教学交互,这一点值得提倡。
(八)教师整合技术的学科教学法知识(TPMK)现状分析
整合技术的学科教学法知识(TPMK)是技术、教学法、学科知识三者相互作用形成的。
对于该知识的掌握情况主要从以下两方面进行分析:
(1)根据具体的教学内容,充分地选择相应的信息技术工具,设计和开发出符合现代教学理念和学生认知水平的课堂;
(2)能够借助技术手段评估学生并进而调整教学。
并将相关的题目用编码为t16、t17。
具体统计结果如图12所示。
从图12中可以发现,被调查教师中自认为能够将技术、教学法、学科内容三者整合到一起的教师不到40%,说明大同市小学数学教师整合技术的学科教学法知识(即TPMK)能力有待提高。
深入调查发现,教龄较长的老教师很少使用信息技术进行授课,他们觉得浪费时间和精力、对学生也没有什么作用,不如传统授课方法好:
教龄短的年轻教师在使用技术上比较多,但他们利用技术授课比较死板,对学生学习效果的影响不是很大。
(九)调查结论
1.大同市小学数学教师TPACK总体水平处于中等水平
通过上述分析可以看出,当前大同市小学数学教师的TPACK总体水平处于中等,且各维度的知识掌握水平不同,与技术相关的TK、TCK、TPK、TPACK四个维度的水平较低。
小学数学教师的学历在TPACK的各因素中差异不显著,而不同年龄、教龄和所教年级三者在TPACK的各因素中具有显著差异。
在学科内容知识、技术知识、教学法知识三个单一因素中,大同市小学数学教师只有技术知识需要加强学习,其它两个因素相对较好。
2.教育技术培训对大同市小学数学教师的影响较小
调查结果显示,绝大多数教师认为教育技术培训对他们教学方法的影响一般,还有个别教师认为根本没有。
在深入访谈的过程中得知,主要原因是培训没有按需培训,学校领导也不是很重视培训效果,因而教师们大都认为培训效果较差,反而浪费时间。
大多数教师对此类培训的建议是“不要形式化,要实实在在地教一些实用的东西”。
就目前来看,教育技术初级培训对大同市小学数学教师的影响较小,应该在教育技术培训方面做出相应措施,以保证培训的效果。
五、信息技术与大同市小学数学深度融合的策略
根据调查结果,大同市的课程整合还处于初级阶段,要使信息技术与教学深度融合需要在政府部门的支持下,结合区域特点,针对性的制定整合方案,有计划、有步骤的实施。
(一)根据区域特点明确影响深度融合的关键因素
根据前述调查结果,我们知道目前大同市小学数学教师在TPACK框架下进行数学知识的教学,面临的最大挑战就是缺乏技术知识及其与技术相关的整合技术的数学知识、整合技术的教学知识、整合技术的数学教学知识等,换句话说为了促进深度融合效果,我们首要解决的问题是“如何把技术整合到学生对数学知识的学习中去”。
所以在此之前,我们有必要重新定位技术知识、整合技术的数学知识、整合技术的教学法知识、整合技术的数学教学法知识等知识的真正含义及内在关系。
技术应该用于“如果不用技术就很难甚至无法完成的数学知识学习”之中:
整合技术的数学知识旨在通过合适的技术有效的支持数学知识的表征与操作:
整合技术的教学法知识是对当具体技术应用时教与学如何改变的一种理解,教师需要放弃技术“功能固着”的想法,发展技能以超越当前技术,并且为自己的教学法而“重新配置”技术,整合技术的教学法知识需要教师深刻地理解这些技术工具的教学功能可供性和限制性,以及技术运用的学科境脉:
整合技术的数学教学法知识是前三种要素的灵活应用,最终体现在教师知道在何处使用技术,使用何种技术,如何使用这种技术进行数学教学或帮助学生学习数学知识。
(二)进行区域特色的TPMK典型案例设计
通过调查及深入观察发现,许多教师对于已经掌握的TK知识并没有加以良好的应用,究其原因主要是他们没有意识到将技术运用到教学中的重要性以及怎样将技术很好的运用到教学中,有些教师甚至认为利用技术浪费时间和精力,所以要想提高教师的TPACK水平,必须首先从教师的自觉意识人手,真正让教师感受到技术在教学中所扮演的重要角色,才能让教师学会将TPACK中的七个元素有效的整合到一起。
结合本区域的实际情况及TPMK框架的特点,在进行区域特色的TPMK实施前,有必要将数学学科教师、教研员及信息技术与课程整合研究专家等相关人员组成一个研究团队,共同设计一些典型的整合案例,并在部分学校进行试行,取得良好的整合效果后再进行区域内大面积宣传和推广。
下面从案例设计前、设计时、设计后三个方面来阐述区域TPMK整合案例设计时的策略。
1.TPMK案例设计前
案例设计前,研究团队需要做以下几方面的工作:
第一,分析区域境脉特点,对常用信息技术工具、专业技术工具进行比较,找出适合本地区深度融合的、适合数学各类知识的信息技术工具(TK)。
第二,明确适合TPMK框架下整合的学习内容(MK),即哪些数学的学习主题必须通过技术才能够帮助和完成教与学这一过程。
我们认为应采用内容分析法对小学数学的学科内容进行知识类型的分类,明确不同内容可使用的技术,将这些内容以“内容一技术”维度组织起来,并最终在研究团队的协作下确定学习主题及可采用的支持技术。
2.TPMK案例设计时
首先,要在前述“内容一技术”表中选择典型的数学教学主题(MK),并确定学习目标,因为这是教师和学生通过教与学活动所要达到的最终目标。
其次,要对学生特征进行分析,除了对学生生理、心理特征进行了解与分析外,最重要的是掌握学生会觉得什么地方理解很困难和学生在哪里会有迷思概念。
这样设计者才能有针对性的进行教学策略和技术的选择。
因此,设计的TPMK案例是典型案例,教师在具体的教学过程中还需根据实际情况进行调整。
然后,选择合适的教学方法(PK)。
根据Grossman、Magnusson、Krajcik等人对PK的描述可以得知,PK至少应包括有关学生对主题理解知识和教师教授具体主题的教学策略及表征。
除此之外,教师的教学法知识还包括如何陈述和解释教学内容,如何合理组织活动以增进学生的认知,以及如何给小组或个别学生布置作业等等。
前述对学生特征的分析结果将是教学法抉择的关键因素。
最后,将设计前对技术的分析(TK)和根据内容(MK)选择的教学方法(PK),三者结合起来,明确何时、何处使用何种技术。
3.TPMK案例设计后
案例设计后,需要对案例中所需的教学资源进行设计或改造/开发,以适合本区域实际的教与学活动。
(三)TPMK框架下深度融合需要注意的问题
TPACK强调“教师所需的知识”和“教师在信息技术与学科整合过程中的重要作用”。
第一,教师所需的知识。
TPACK是劣构问题,没有一个案例或技术解决方案是完全适用于某个教师的,即使是同一位教师在面对不同的学生时,也应根据实际的境脉进行具体调整,以便针对性的开展教学。
因此,教师除了应做好充分的课前准备外,还应该能在课堂教学中随时根据实际境脉进行教学方案的调整。
教学过程的这一不良特性要求教师必须具备足够的TPACK相关知识,同时需要教师将认知灵活性充分运用在实际的教学过程中,以快速的解决课堂中出现的一些课前预设外的问题。
第二,教师在信息技术与学科整合过程中的重要作用。
TPACK强调“教师是设计者”这个理念,教师是课程的设计者、教师在教学中应体现主导作用。
这一观点提醒教师切忌在教学中引入技术后,完全偏向以技术为中心的观点。
六、结束语
整合技术的学科教学法知识框架(TPACK)呈现的是关于有效技术整合的一种思考方式,是将技术有效整合进学习环境的知识。
整合技术的数学教学知识框架(TPMK)突出的特点在于其各个元素整合的动态平衡性,即对于不同的教师、不同的学生、不同的环境、不同的技术等的差异会产生不同的整合方式。
因此,典型整合案例的设计及应用只能帮助区域教师提高整合意识、感受到技术在教学中所扮演的重要角色等,要想真正提高整合效果,还需从提高教师的TPACK水平人手。
而其中的一条有效途径即是加强对教师的培训,因此下面就培训中易出现的问题和解决方法进行简要的思考与归纳。
在培训内容的选取上,应该遵循焦建利教授所提倡的原则:
“学得会、用得上、能减轻负担、能提升教师劳动创造性、促进教师专业发展”。
结合区域特点,本地区的培训内容应侧重技术方面的知识,在筛选适合本地境脉的数学技术知识的基础上,介绍其使用方法、优缺点及使用条件等。
在培训方法的应用上,建议采用知识
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