計算機建模在體育教學中的影響

賀佃忱, 禮 理

(1. 沈陽師范大學 體育科學學院, 沈陽 110034; 2. 韓國又石大學 體育系, 全州 55338)

0 引 言

如果在教學過程中適當地引入一些計算機技術,那么對于教育有很大的益處。在美國,許多教師已經發現了一些計算機技術可以幫助加強學生學習效率,包括體育領域。研究顯示,電子計步器、心率監測器和數字視頻是提供具有即時反饋的K-12學生的體育教育技術的一些工具,并且可以幫助學生成為更有效的運動者[1-3]。然而,當沒有適當的具體實施時,這種計算機技術也會阻礙學生的學習過程。在K-12體育教學中,計算機技術的優點和缺點鼓勵了比如教育預備認證委員會(以前稱為NCATE),以及衛生和體育協會(以前稱為AAHPerd/NNASPE),采用將包括在體育教師教育(Pete)項目中使用的適當技術的標準[4-5]。在PETE項目中,計算機技術最初是在2001年PETE職前教師標準中采用的,并在2008年進行了調整,以滿足“教師候選人通過規劃和實施要求學生適當使用計算機技術以達到課程目標的學習經驗來展示現有技術知識”的需要。為確保教師獲得必要的技能和知識,有效地利用計算機技術提高學習能力,制定了符合國家標準的技術準則[6]。

在國家標準指導下,比較重要的一點是評估PETE計劃內的技術集成水平。由于使用計算機技術的信念、功效和處置對計算機技術在教學應用中產生了影響[7-9],在他們的技術知識和應用水平上,對服務前教師候選人進行評估。這項研究的更廣泛目的是檢查對PETE項目中技術集成水平的感知力度。

當在教師教育課程中增加計算機技術時,各種模式都顯示出了不同好處:技術方面的獨立入門課程,在該方案中集成技術,將技術課程與該方案相結合,以及嵌入實地實踐中的技術。如果為教師教育者提供一個一般的技術入門課程,它不能向職前教師提供必要的技能,他們需要在技術方面教授發展上適當的課程。這是因為,介紹性技術課程主要側重于一般性技術知識和技能,而不是具體內容或教學概念。

2011年,威澤勇[10]在PETE項目中進行了一次全國技術整合調查,48%的項目報告提到PETE學生被要求上一門技術課程,39.5%的PETE教師報告結果是相反的,12.5%的Pete教師不知道PETE學生是否需要上一門技術課程。本研究并未具體要求課程是否為一般的介紹性教師教育技術課程,或是否為PETE特定課程。研究結果表明,97%的教師認為有必要在整個項目中把技術進行整合,85%的教師認為有必要制定一個全系的技術計劃來引導技術整合。還發現,雖然在PETE項目中支持技術集成,但數據顯示只有50%的教師認為應該嵌入特定的體育技術課程。然而,這些發現可能是因為不知道這樣的課程是什么樣子的。研究結果引發作者質疑,如果沒有具體的體育技術課程,整個項目的技術整合是否就足夠了。根據Bechtel(2010),技術不應局限于PETE程序中的特定課程,而應貫穿整個程序。為了向職前教師候選人提供有效的技術集成所必需的能力,教師教育者必須在技術、內容和教育學被證明能加強教學和學習的地方建立適當的實踐模式。此外,為了說明技術如何加強教學和學習,建議教師教育方案在教師候選人將講授的內容領域內,在教育學課程中加入計算機技術。由于體育教育大多是在體育館或戶外進行的,職前教師應學會在這一特定背景下教授技術強化課程,以支持教學技能的實踐[11-12]。 無論技術應用是在單獨的課程中教授,還是嵌入在項目中,都有必要調查保護教師的信念、知識和態度,因為這些影響到他們未來的教學實踐。

教師技術集成的一大障礙是缺乏教師的內容、知識和技術知識。教師教育方案應成為發展內容和教學知識和技能的工具。因此,適當的引入計算機技術被定義為將技術嵌入教學中并補充教師的教學技能以及內容分配輔助手段的一體化類型。因此,應在教師教育中的特定內容和特定教學課程中對計算機技術進行建模,并系統地評估這些課程,以觀察其影響。評價研究對于教師發展模式的制定、實施和支持具有重要意義[13]。本文旨在評價教師候選人對技術如何在一個大型體育教師教育項目中嵌入整個教學課程的看法。本研究的第二個目的是研究教師候選人是否具備在體育教學中充分實施技術的技術知識和技能,并產生有利于學生學習和發展的適當課程。為評價職前教師對影響學習的技術整合水平的認知程度,采用技術教學與內容知識框架(TPACK)。

1 TPACK

TPACK模型是Shulman提出的“教學內容知識”框架的延伸[14]。都知道概念化教學是復雜的,3個知識系統需要一起工作,以創造一個高質量的學習環境。內容知識(所教授內容的知識)、教學知識(教學實踐)和教學內容知識(對可組織和適合不同學習者的專題的理解)構成了這一學習和教學系統。Mishra和Koehler(2006)擴展了Shulman的框架,以闡明技術、內容和教育學之間的關系(見圖1)。TPACK模型解釋,有效地使用計算機技術需要了解以建設性方式教授內容的教學技術。TPACK模型的7個結構。

圖1 TPACK模型Fig.1 Framework ofTPACK

表1概述了這7種結構中每一種的定義,并給出了具體用于體育的例子。在理解技術可以幫助或阻礙學生學習的情況下,至關重要的是向職前教師傳授這種關系,以確保教育中適當的技術實踐。這項研究質疑TPACK能否在職前教師中開發,在這些教師中,技術不是作為單獨的課程提供,而是嵌入在PETE項目中。此外,職前教師是否能夠理解內容、教學和技術之間的關系和相互作用也是一項重要研究內容。

教育職前教師要了解目前的課程工作是否適當地準備好教師候選人, 把創造技術適當的引入到課程中。 研究表明, 一個單獨的技術課程并不一定為未來的教師提供充分的經驗來有效地集成技術。 在實施新的本科課程或構建戰略計劃以幫助教授傳授適合的技術集成的課程之前, 本研究旨在評價TPACK的當前狀態, 以便找到最適合新教師學習如何有效地集成技術的方法。

表1 TPACK模型中7個構造的定義和示例Table 1 Definitions and examples of the seven constructs within the TPACK model

2 研究方法

該研究具有描述性和評價性。教育內部的評價研究是復雜的,因為它包含許多變量。由于它的復雜性,評價研究經常使用各種方法來理解和分析構成教育系統的過程,在這種情況下,它是一個課程框架。雖然研究的主要目的是回答研究人員提出的問題,本研究還旨在檢查在沒有技術課程的項目背景下使用現有的TPACK框架和采用調查的效果。使用混合方法可以提出更多不同的觀點,同時也觀察到研究設計中可能存在的差異。

2.1 研究問題

體育職前教師對將計算機技術納入他們的體育項目有什么看法和經驗?以下幾個子問題指導了這項研究:

1) TPACK的當前感知級別及其在Pete程序中的當前職前教師的構造是什么?

2) 在項目的不同級別之間,TPACK與職前教師之間的關系如何不同?

3) 在教授和合作教師之間職前教師如何看待當前的技術集成水平?

2.2 參與者的選擇

從3個不同級別的PETE課程中收集數據,以確定不同層次之間的差異和相似之處:新生體育入門課程、初級方法課程和高級研討會課程。選擇這些課程只是為了方便,不包括以技術為重點的教學。調查完全是自愿性的,學生在特定班級結束時經教師許可完成調查。對研究方案進行了解釋,并對學生進行了問卷調查。所有調查由研究助理進行管理和編碼,并對數據進行匿名分析。需要更注意的是,PETE的學生沒有接受任何強制性的技術培訓或TPACK模式。

2.3 調查工具

目前有幾種測量TPACK教師的調查工具。由Schmidt[15]創建的職前教師教學和技術知識調查(TKTT)最適合在本研究中采用,因為它測量了職前TPACK水平。然而,Schmidt等人研究兒童專業,而本文主要研究體育專業。這項調查由“數學”改為“體育”,以適應不同的專業。可靠性范圍在0.85～0.92之間。這項調查在四年內對本科生進行了TPACK框架(見圖1)的6個部分的測量:

TK: 技術知識(6個項目)

CK: 內容知識(3個項目)

PK: 教育知識(8個項目)

PCK: 教學內容知識(1個項目)

TCK: 技術內容知識(14個項目)

PACK: 技術教育賀內容知識(1個項目)

此外,參與者被要求評價9個項目和評論3個問題。TPACK是如何被他們的導師和在該領域的合作教師模仿的。該調查采用likert-scale 5分制進行評分,1分表示強烈不同意,5分表示強烈同意。然后對每個概念中的分數取平均值,平均值構成該概念的分數。這3個開放式問題要求學生解釋由教師、合作教師和他們自己在K-12體育課程中適當集成技術建模的具體例子。這些問題可以讓研究者評估學生對體育課程中適當的技術整合的了解程度,并提供在課程中技術整合的建模實例。調查還包括9個人口統計學問題。

3 數據分析

使用基本統計指標輸入數據并在表中進行分析。對回應率和學生統計信息進行了分析。其中,百分比和平均值用于顯示學生統計信息。對定性數據之間的模式進行了分組。使用均值,范圍和百分數比較這七個構建體的方法來組織和分析TPACK數據。使用Stata版本12創建散點圖,該散點圖顯示了學生統計數據之間的關系,并且對7個TPACK構造中的每一個進行了分析,以確定是否存在顯性關系。線性回歸用于對顯示正相關的變量之間的關系進行建模[16-18]。在每個構造中以及定性結果的基礎上,分析了建模的效果。

4 結果分析

結合全部3門課程的入學人數,得出了275名學生的樣本。共有220名學生參加了此次調查,反饋率為80%。表2概述了人口統計數據。假設有些轉入PETE計劃的學生參加了PETE入門課程(這是所有大一新生和轉學學生都必須參加的課程),所以數據是按照不同的層次進行組織和分析的,而不是按照他們參加的具體課程。42名新生和7名大二學生合為一組,因為這些學生尚未開始他們的第一門教育學課程,并且二年級學生樣本太小。有102名低年級學生和69名高年級學生。在這些參與者中,大多數年齡在18～22歲。總共有161名男性和59名女性。

表2 學生統計數據Table 2 The students data

4.1 TPACK感知水平

圖2顯示了TPACK模型中七個構造的感知平均水平。所有的職前教師都報告了模型中所有構造的高水平,無論他們在項目中的水平如何,平均分數都在3.5或以上。此外,他們認為內容知識是所有7個構造中最高的。除技術知識外,高年級學生對其他6種構造的平均信心水平最高。大一、大二學生感知技術知識水平高于大三、大四學生。

圖2 TPACK模型感知水平對比Fig.2 Perceived level of seven constructs within the TPACK model compared between three levels

4.2 自我效能感比較

表3 實驗前后學生自我效能感量的比較

一般來說,全國大學生GSES得分是2.69+0.57和2.55+0.57,修改一個標準差的平均值用來選擇高自我效能感量和低自我效能感量組,參加比較的是大一、大二體育本科生,GSES得分高于標準差在高自我效能感量組中,GSES得分低于標準偏差在低自我效能感量組中,其他人則是一般效能感量組。對學生在計算機建模中教學實驗中的表現進行了比較分析,結果如表3所示。從實驗中可以看出,在實驗前,各項指標都比實驗后的指標差,尤其低自我效能感大大降低,從側面說明學生學習效率大大提高。

4.3 技術整合舉例

表4 建模技術所占百分比

調查中提出的定性問題詢問了教授和合作教師如何在課堂上使用技術的例子(見表4)。回答定性問題的參與者人數較少,而回答的參與者主要集中在他們的老師使用的技術上。結果表明,演示文稿最常被模仿,職前教師報告說他們自己在課堂上使用演示文稿來展示信息。由于在其中一門方法課程中,所有的職前教師都是在四個教學實驗室中錄制的,所以經常提到視頻。專門為體育教學建立模型的技術包括YouTube上展示運動模式、計步器、心率監測器和一款名為“coach Eye”的移動運動分析應用的視頻[19-20]。

4.4 計算機建模

計算機建模技術在技術知識(β=0.31,p<0.001),技術內容知識(β=0.35,p<0.001),技術教育學知識(β=0.45,p<0.001)和技術教學內容知識(β=0.47,p<0.001)上有顯著的影響,同時考慮了實踐,年齡和性別(參見表5,6)。此外,計算機建模技術對職前教師的內容知識(β=0.12,p<0.05)教學知識(β=0.17,p<0.01)具有較小的影響。當考慮性別和在大學的年級時,實習經歷對教學知識有影響(β=0.19,p<0.05)。技術角色模型對職前教師的教學內容知識(β=0.07)沒有顯著影響。對其他關系進行了分析,但在TPACK模型中,性別或大學年齡對7個結構中的任何一個都沒有顯著影響。

表5 CK、PK、PCK的線性回歸結果Table 5 Linear regression result of CK、PK、PCK

表6 TK,TCK,PCK和TPACK的線性回歸結果Table 6 Linear regression result of TK,TCK,PCK,TPACK

結果表明,高年級學生對TPACK的認知水平高于初中生。然而,大一和大二學生認為他們的TK、CK和PCK高于大三學生。這可能是由于新生在體育課的內容和教學上有偏差的看法,因為他們還沒有進入第一堂教學方法課。總的來說,所有學生都認為他們的內容知識是七種結構中最高的。職前教師在技術使用方面的經驗和觀念有助于他們當前的應用和偏好。在這項研究中,大多數職前教師似乎感覺到了所有七種構造中的一種高水平,包括技術引入的構造。雖然沒有職前教師參加技術課程,但他們都對自己使用技術的能力很有信心,并且都能理解如何使用技術來學習內容,集成技術促進學習。CK是通過教師對技術的角色建模或他們自己在項目之外的經驗所做出的唯一貢獻。在教師教育計劃內,職前教師可能很難認識到內容、教學和技術之間的關系和相互作用,即使已經引入了技術。此外,調查無法區分那些了解適當技術集成和建模的服務前教師和感知到技術集成的教師,然而它不可能是合適的。使用這項調查本身的局限性是調查沒有衡量他們的教師的角色建模是否包括適當集成技術的角色建模。要理解技術的適當整合,就需要有一個獨特的知識基礎,供職前教師使用。理解適當的技術集成需要一個獨特的知識庫,如果在項目中從未解釋過這種關系,職前教師可能無法獲得這個知識庫。利用線性回歸模型,教授和合作教師對技術的角色建模在P<0.001和5個結構之間具有顯著的相關性(TK、PK、TCK、TPK和TPACK),而對CK和PCK沒有顯著影響。這項研究顯示,教師候選人在教師預備課程中的角色建模量可以預測他們對自己的使用能力的看法和自信。將技術融入自己的課堂。由于職前教師依靠良好的角色建模來表現出良好的聲音實踐,這些結果證明了為Pete教員提供支持的證據,使他們感到舒適以及知識淵博的角色建模這種適當的實踐。在這個具體方案中,技術納入了戰略計劃,但尚未有系統地實施。然而,教師教學類似課程之間的同余會議已經開始終身教職前教師接受類似的教學指示,包括在課程中使用技術。例如,在入門級方法課程中,所有的職前教師都使用視頻來錄制自己,并對他們的教學進行分析和反思。在評估課程中,所有學生都使用Excel來分析學生學習數據。教師之間的一致性可能有助于調查中提到的職前教師的例子。雖然角色建模對TPACK的看法有影響,但與其他研究所顯示的相反,個人因素,如性別、課程年份和教學經驗。NCE(實踐)對TPACK感知沒有顯著影響。PETE程序中建模的技術類型主要圍繞計算機技術、體育活動監控和視頻反饋。這些結果與其他研究結果相似。在K-12體育教學中,PowerPoint和Excel等計算機技術在規劃、指導和評估學習方面非常有用。如果K-12體育教師從事的是培養識字的個人,計步器和心率監測器是衡量身體水平的有用工具。使用視頻和運動分析工具也被視為增強K-12運動技能發展的有力工具。這項研究的結果與目前在K-12體育教學中提倡的重要工具有很大的相似之處。雖然沒有保證,但這可能意味著參與者可能會在他們的學生教學經驗和其他方面使用這些工具。另一方面,其他技術也是有用的,并且本研究表明,在程序中不包括許多技術(例如,練習、Web2.0工具、FitNessgram軟件、QR碼和其他新興技術)。值得提出的問題是:“K-12體育教育工作者需要學習哪些不同的技術?”此外,如何將這些技術包括在PETE程序中?程序管理員可以通過回顧、分析和重新評估戰略計劃來回答這些問題。最后,需要進行研究,以評估TPACK水平是否對實際適當地將技術納入學生教學和其他方面產生影響。

定性問題的結果顯示了一個非常“工具”的技術集成視圖。雖然調查要求職前教師提供具體的例子,說明“如何”技術有效地參與了學生的學習,但答案主要集中在使用的工具上。這些反應使研究者難以分析職前教師是否提供了適當的技術集成例子。定性部分有助于找出程序中正在使用的工具,但避免討論這些工具是否被適當使用。這涉及到需要進一步研究,以探索在該程序中適當使用技術。研究結果還表明,為了讓PETE學生回答這些問題,他們應該理解適當和不適當使用技術之間的區別。例如,老師可以用視頻向學生展示他們是如何移動的,而視頻分析結合反思性練習可以讓學生主動學習他們的動作,加強他們的運動。重要的是要更深入地了解在體育教育中使用技術的前服務教師認為適當的做法。此外,如果學生參與和學習是第一位的,技術整合的重點應該從學習工具轉向學習技術增強學習。

5 結 論

在體育教育中,職前教師要進入工作領域,要對技術整合實踐持有積極的態度和看法才行。結果表明,職前教師對技術、教學內容知識的認知水平較高。這可能對K-12體育教學中技術滲透課程的實際應用有積極的貢獻。TPACK文獻中提到的一個挑戰存在于職前教師學習技術以及技術、內容和教學法的相互作用的環境中。因此,在不同的背景下考慮不同的研究方法來測量TPACK是非常重要的。本研究的結果支持增加更多的研究,并鼓勵混合方法和上下文方法(例如測量感知和實際的TPACK水平)來測量TPACK,以消除TPACK含義的模糊性。本研究的下一階段是測量職前教師在其學生教學經驗中的實際TPACK水平,并將“感知的”TPACK水平與“實際的”TPACK水平進行比較。

隨著新教師進入該領域,有必要對初入教師的TPACK水平進行持續調查,以評估TPACK的轉移性。這項研究表明,通用但適當的技術是在PETE程序中建模的。增加PETE學院的專業開發可以幫助建模其他適當的技術。結果表明,技術角色建模對TPACK感知置信度有影響。為了提高體育教師候選人在技術整合方面的自我效能感,應在體育教師準備項目的各個層次提高角色楷模體育教育的質量、質量和傳播。雖然該計劃有頻繁的課程一致性會議,但技術一致性和整合應該在整個課程中進行討論。在特定的PETE教學法課程中對當前和可能的技術應用進行系統的回顧,可以確定并鼓勵基于程序的一致性來開發TPACK。同時,職前教師也將獲得更多的知識和技能,包括如何引入技術來創造適合發展的體育課程。