基于多維分析的教師TPACK課堂觀察研究

張靜 高文麗

摘 要：整合技術的學科教學知識（TPACK）是教師信息化教學水平與教學智慧的集中體現。深入課堂去觀察和揭示教師TPACK運用的特點與存在的問題，對于促使教師自我反思、改進技術與教學的融合具有重要的意義。目前，學界關于具體學科教師TPACK課堂觀察的分析路徑與定性研究仍較為薄弱。本文以小學科學為例，探討了教師TPACK課堂觀察的多維分析方法。首先提出了信息化課堂活動類型的分析框架，作為TPACK課堂行為的分析單位;進而構建了從TPACK廣度、TPACK深度、技術整合多樣性三個角度進行TPACK課堂觀察的多維分析模型。在此基礎上，利用NVivo10軟件對一節小學科學部級“優課”進行了課堂觀察和教師TPACK個案研究，以期為教師TPACK實踐診斷與反思提升提供借鑒。

關鍵詞：多維分析;整合技術的學科教學知識;課堂觀察;小學科學

一、問題的提出

整合技術的學科教學知識（Technological Pedagogical and Content Knowledge，簡稱TPACK）是數字時代一種全新的教師知識框架，它強調教師對學科內容、教學法和信息技術三種知識要深刻理解、靈活運用。我國《教育信息化2.0行動計劃》指出，當前教師信息技術應用能力已基本具備，然而教師的信息化教學創新能力尚顯不足，技術與學科教學的深度融合不夠[1]。教師在課堂上的TPACK運用，正是其信息化教學水平與教學智慧的集中體現。因此，深入課堂中觀察和診斷教師TPACK的運用情況，對于促進教師自我反思，改進信息技術與教學的融合方式具有至關重要的意義。

然而，目前我國關于在具體學科中開展TPACK課堂觀察的分析路徑與定性研究仍較為薄弱。一方面，關于教師TPACK測評的已有研究大多是通過測量量表或訪談的方式形成教師的自我評估報告，屬于“重結果輕過程”的終結性評價[2]，很難考察課堂上教師TPACK的動態展示過程。另一方面，不同學科教師的TPACK構成本身存在著差異，而已有的TPACK測量研究甚少結合具體學科的特點與需求進行專門研究，對教師TPACK水平的診斷和改進還存在一定的局限性[3]。可見，到目前為止，學界對于學科教師TPACK的課堂觀察與診斷尚缺少適切的分析路徑以及針對性研究。本研究以小學科學課為切入點，探索在科學課堂上教師TPACK的觀察、分析方法及其案例應用，以期為教師TPACK實踐診斷與反思提升提供思路借鑒。

二、科學教師TPACK課堂觀察的多維分析方法

為了洞察教師在課堂上TPACK的運用情況，筆者首先設計了科學信息化課堂的活動類型框架，作為TPACK教學行為觀察的分析單位，再從多個維度構建了科學教師TPACK課堂觀察的分析模型。兩者結合起來，形成教師TPACK課堂觀察的一套有效方法。

（一）以“活動類型”作為TPACK課堂觀察的分析單位

TPACK課堂觀察首先需要明確合理的課堂教學行為分析路徑。長期以來，關于教師課堂教學行為的分析方法主要有學生-教師分析法和弗蘭德斯互動分析系統。這兩種方法的共同特點是以時間為切片單位進行師生行為的編碼和分析，可操作性強且量化分析結果較為客觀、清晰，但同時也存在一定的局限性：第一，過于細化的時間切片容易遮蔽課堂結構的完整性和教學活動的連貫性。第二，其編碼維度未能契合信息化課堂的特點，因此并不適用于信息化課堂教學行為的深入分析。筆者認為，以學科的課堂活動作為分析單位，有利于完整、透徹地剖析教師在信息化課堂上的教學行為，能夠更加深刻地揭示教師TPACK內部結構和技術應用特征。因此，本研究提出構建小學科學信息化課堂的活動類型框架，作為教師TPACK課堂觀察的起點。

《義務教育小學科學課程標準》指出，科學探究活動是學生學習科學的重要方式，主要涉及提出問題、做出假設、制訂計劃、搜集證據、處理信息、得出結論、表達交流、反思評價這八項探究活動[4]。還有學者提出小學科學實驗的“五段式”教學流程：提出問題、猜想假設、實驗探究、得出結論、實踐運用[5]。然而上述科學課堂活動分類并未充分考慮到信息技術的應用，因此存在一定局限性。對此，美國學者提出了學習活動類型，用以強調與不同學科相適宜的學習活動類別以及信息技術和資源的可選擇性。其中，針對科學課堂的需要專門設計了概念性知識建構、程序性知識建構以及知識表達這三類學生學習活動方式，以及與之分別匹配的學習活動和技術資源。這為我國科學課堂活動框架的本土化設計提供了參考，但是未能考慮到以教師為主體的教學活動類型，因此也存在一定的局限性。

我國的課堂教學既包括以教師為主體的教學活動，也包括以學生為主體的學習活動。鑒于此，筆者梳理了國內外科學課堂活動類型的理論觀點，結合我國科學課程的實際特點，提煉了小學科學信息化課堂活動類型框架，用以描述技術環境下完整的教與學活動類型（見表1）。它包括學生學習活動和教師教學活動兩大類。其中，學生學習活動包括3種方式，共15種活動類型，分別是：第一，概念性知識建構：自主閱讀材料，模擬仿真，思考與探究，提問、猜想與假設，制訂探究、調查計劃。第二，程序性知識建構：實驗準備，儀器操作與實驗實施，數據采集，數據分析，計算。第三，知識表達：撰寫報告，繪制圖像或概念圖，展示或示范成果，建構模型，辯論。教師教學活動共5種，分別是：導入，知識講授，引導式提問，演示、示范，總結與評價。該框架是進一步實施TPACK課堂觀察的重要分析依據。

（二）面向科學教師TPACK課堂觀察的多維分析模型

實踐中的教師TPACK具有復雜性和情境性，其本質是一種反映教師在教學現場“視情境而定”的知識體[6]。研究者需要多角度、立體化地對教師在課堂上的TPACK運用予以觀察和剖析。對此，筆者提出了科學教師TPACK課堂觀察的多維分析模型。它包括TPACK廣度、TPACK深度以及技術支持課堂活動的多樣性這三個維度。三者結合起來，可以全面、深刻地反映教師課堂上TPACK的特點與不足（見圖1）。

1.TPACK廣度

課堂上教師的TPACK運用首先體現在課堂中技術整合的廣度上，即從橫向上觀測與技術相關知識的課堂使用情況，它包括TPACK內容結構中的四種成分：第一，技術知識（TK），即關于各種形態的技術操作或資源使用的知識。第二，整合技術的教學法知識（TPK），即教師懂得使用技術改變教學方法、設計活動策略或者優化教學管理的知識。第三，整合技術的學科內容知識（TCK），即教師懂得針對具體學科需要，借助適宜的軟件工具或技術資源，實現內容表征優化的知識和技能。第四，整合技術的學科教學知識（TPACK），它是教師關于技術、教學方法以及學科內容三者如何融會貫通的深刻理解。通過對上述四種知識在課堂教學活動中使用頻次的統計分析，能夠形象地揭示TPACK運用的內部結構和整合廣度。

2.TPACK深度

課堂教學過程中技術整合教學的程度也是教師TPACK水平的重要特征，即從縱向上觀察教師TPACK運用的深度。美國學者提出的SAMR模型可供我們借鑒。該模型用替代（Substitution）、增強（Augmentation）、修正（Modification）和重構（Redefinition）四個層級，說明了技術整合教學由淺入深的四種程度：第一，替代層，即用信息技術替代傳統教具而未觸及任何教學變化的初級技術應用。第二，增強層，即教師在教學中使用技術而增強了某些功能，但沒有發生教與學的實質性改變。第三，修正層，即借助技術對教學重難點進行了重新設計，學生的學習有顯著進步。第四，重構層，即在技術的支持下重構了學習任務或教學模式，它是傳統教學不可能實現的最高級的技術應用。其中，前兩者屬于提高階段，后兩者屬于轉化階段。據此，對每個課堂活動的技術應用程度進行判定，能夠揭示教師TPACK應用及技術整合深度。

3.技術支持課堂活動的多樣性

對于科學課堂特有的20種教與學活動，教師需要篩選適宜的技術和資源以支持教與學。因此，觀察課堂TPACK水平的第三個維度是教師使用技術支持課堂活動的多樣性。這里不僅包括教師的教學活動，還包括學生的學習活動，其中概念性知識建構、程序性知識建構、知識表達在開放性和復雜性的程度上逐漸遞增。因此TPACK特征表現為：每次活動中使用了哪些技術和資源？不同的技術類型如何支持了教師的導入、知識講授、提問、演示示范、總結與評價等教學活動？在學生的概念性知識建構、程序性知識建構、知識表達等學習活動中，又分別有哪些技術工具發揮了作用？研究者對此深入分析，能夠洞察教師在技術與教學整合方面的認知和策略，從中發現其TPACK特征與存在的不足。

三、小學科學教師TPACK課堂觀察的多維分析示例

TPACK課堂觀察的多維分析方法，可應用于實踐中診斷小學科學教師課堂上TPACK的真實水平。筆者以2018年“一師一優課”平臺中的一節小學科學部級“優課”為例，開展了TPACK個案課堂觀察的案例研究。該課由廣東省珠海市香洲區第十五小學Z老師執教，授課對象為小學六年級學生，教學內容為“校園生物分布圖”。整節課時長40分鐘，技術使用貫穿始終，在當前小學科學信息化課堂中具有一定的代表性，因此符合本研究案例要求。首先以科學信息化活動類型框架作為課堂教學視頻切片的分析單位，利用NVivo10軟件對課例進行編碼分析，得出該節課共包含15個活動。再根據TPACK課堂觀察多維分析模型，對每個活動中具體的TPACK廣度、TPACK深度以及技術支持活動類型分別進行剖析。筆者按照課堂活動的時序，得出了案例中教師TPACK的多維分析結果（見表2），并就其TPACK三個維度特征的表現進行闡述。

1.TPACK廣度

借助NVivo10軟件對整節課上的課堂活動及相應技術知識進行頻次統計，通過分析可以發現TPACK內容結構及技術整合廣度的特征。第一，Z老師的技術知識（TK）使用頻次最高，達到10次之多，主要表現在：使用電子白板展示教學內容;掌握Web 2.0技術和使用云平臺上傳數據;指導學生使用iH5網頁動畫制作校園分布圖;使用Excel辦公軟件進行統計匯總。第二，TPK、TCK知識的使用也分別有2次。其中，整合技術的教學法知識（TPK）體現在：組織學生制作微課，匯報小組探究成果;使用Excel軟件進行生物種類及環境的分類匯總。整合技術的學科內容知識（TCK）體現在：組織學生利用云平臺和電子白板展示校園生物分布圖;結合校園特色景觀圖等圖片資源，加深學生對校園環境的認識，激發學生的探索欲。第三，整合技術的學科教學知識（TPACK）使用僅有1次，即Z教師使用多種技術支持學生開展校園生物分布圖制作的探究，實現了技術、內容、教學法的知識融合。

2.TPACK深度

通過對15個課堂活動逐個進行技術整合程度的分析，可以發現Z老師在不同活動的TPACK深度上呈現出差異特征：第一，有10次“替代”層和2次“增強”層的技術應用，主要是演示教學或代替傳統教具，提高了教學時效，但并未改變教學模式或優化學生認知發展，因此屬于淺層化的技術應用。第二，有 2次課堂活動的技術應用達到了“修正”層，表現在Z老師組織學生小組在電子白板上播放微課作品，匯報調查結果，以及通過投屏器分享自己制作的生物分布圖，這些技術應用實現了教學方式的轉型以及知識表征的優化。第三，還有1次達到了“重構”層的技術應用，體現了深度的TPACK。即Z老師指導學生在平板上進入iH5網頁動畫制作平臺，用觸屏筆操作平板，制作校園生物分布圖，這突破了傳統教學的思路，采用了全新的教學結構和學習資源，使得學生的學習體驗和教學結果有了“質”的提升。

3.技術支持課堂活動的多樣性

Z老師使用的技術種類較為多樣，包括電子白板、投屏器、Excel軟件、動畫制作平臺等。因此，還可以從不同活動方式中技術應用頻次的差異來分析Z老師的TPACK特點：第一，技術高頻率地使用于教師活動，說明她善于使用技術支持教學。第二，技術少而精地用于學生的概念性知識建構活動，其中以技術作為概念學習的認知工具為主。例如，學生觀看投屏器中的Excel表，圍繞主題進行提問和猜想;學生在平板上進入iH5網頁動畫制作平臺，用觸屏筆操作平板進行生物分類，制作校園生物分布圖。技術種類涉及在線專題資源、虛擬仿真等，這些都體現了技術應用的創造性和技術支持活動的深層次性。第三，技術有效地支持了學生的知識表達活動。包括：學生使用電子白板播放自己的微視頻作品，匯報對生物種類及其生活環境的調查結果，并通過投屏器展示和分享本組制作的生物分布圖。在這里，技術的作用主要是支持學生展示作品，實現同伴交流與互評，極大提高了學生的主動性與積極性。

四、結論與啟示

1.教師課堂TPACK的特征及反思

通過這節部級“優課”的課堂視頻分析，我們可以從廣度、深度以及多樣性三個角度，揭示Z教師的TPACK知識的狀況與特征。第一，TPACK廣度。Z教師TPACK內容結構中以技術知識TK最為突出，在TCK、TPK以及TPACK等復合型技術知識方面相對比較薄弱。第二，TPACK深度。以技術淺層整合為主，大多數的技術應用的程度處于“提高”階段;但也有少量的技術整合指向了深層次的“重構”階段。說明Z老師對于技術、學科內容及教學法三者之間的復雜關系，已經初步具備一定的認識。第三，技術支持課堂活動的多樣性。Z老師善于在教學活動中常態化地使用技術，技術主要作為支持演示、講解的教學工具。雖然在學生的學習活動中使用技術較少，但令人欣慰的是，這些技術支持學習活動的方式是比較創新的，促進了學生認知、創作和表達的學習活動，提高了學生的學習投入度，增強了學生的創作體驗感。

由此可以為Z老師的TPACK發展提供一定的建議：第一，豐富技術復合型知識（TCK、TPK、TPACK）的類型和數量，進一步掌握技術促進教學以及優化資源呈現的方法和途徑。第二，促使TPACK從淺層整合向深層融合發展，嘗試從技術應用的“提高”階段的量變走向“重構”階段的質變。第三，嘗試豐富技術融入課堂活動的多元化，學與教并重，不僅將技術用于教學，還要讓技術在不同類型的學生學習活動中發揮價值。

2.TPACK課堂觀察結果的啟示

實踐中的教師TPACK鑲嵌在一個個具體而生動的案例之中，由無數此時此地“是什么”“為什么”“怎么辦”構筑而生，它們是無數瑣碎的經驗、常識與智慧火花的匯集[7]。通過本次個案的課堂觀察可知，教師實踐中的TPACK具有復雜多面性、實踐生成性以及個人創造性。教師的TPACK具體情況因教師的學科背景而各有不同。只有近距離觀察教師們的教學活動和課堂行為，才能知曉其背后的思維決策和知識使用的真實情況[8]。以課堂活動為單位，對教師信息化課堂教學行為進行切片分析，不失為一條可行的TPACK研究路徑。它為多角度地洞察教師TPACK的面貌與特質提供了可靠的依據。當然，每個學科的課堂活動類型都有其特殊性。研究者們應當結合不同學科的需求與特點，設計具有針對性的課堂活動類型框架，結合TPACK課堂多維分析模型的應用，深入教學實踐去洞察教師個體的TPACK智慧，為全面、真實、客觀地分析和反思教師TPACK水平提供有益的補充。

[1]教育部.教育部關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知[EB/OL].（2018-04-18）[2020-12-23].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

[2]皇甫倩.美國新型教師TPACK測評工具的研究述評及啟示[J].外國教育研究，2017，44（8）：36-50.

[3]徐鵬，劉艷華，王以寧，等.整合技術的學科教學知識（TPACK）測量方法國外研究現狀及啟示[J].電化教育研究，2013，34（12）：98-101.

[4]教育部. 教育部關于印發《義務教育小學科學課程標準》的通知[EB/OL].（2017-02-06）[2020-12-23].http：//www.moe.edu.cn/srcsite/A26/s8001/201702/t20170215_296305.html.

[5]宋愛君.小學科學實驗課“五段式”教學流程探究[J].教育理論與實踐，2015，35（17）：63-64.

[6][8]張靜. 融合信息技術的教師知識發展研究[M].北京：中國社會科學出版社，2017.

[7]邵光華.教師專業知識發展研究[M].杭州：浙江大學出版社，2011.

（責任編輯 孫興麗 孫震華）