职前特殊教育教师在基于技术的教学课程中技术知识(TK)、教学知识(PK)、内容知识(CK)和整合技术的学科教学知识(TPACK)的变化研究
原文作者 Aleksandra Kaplon-Schilis 单位 美国研究生中心
摘要：本文介绍了一项研究的初步结果，在纽约公立大学的特殊教育和全纳课堂中，职前特殊教育小学教师参加了将数学与科学教学技术相结合的研究生课程。这项探索性研究的目的是分析TPACK的课程是否会影响职前特殊教育教师的基本知识领域：技术知识(CK)，教学法知识（PK）和数学和科学方面的内容知识（CK）；以及该课程如何影响教师的整合技术的学科教学知识（TPACK）。研究采用单组前、后测试的设计来回答研究问题。配对样本t检验显示教师的TPACK水平显著上升，但是PK，TK和CK没有明显变化。这些结果表明TPACK框架的基本域独立于TPACK域。
1 引言
教学技术如果得到适当、策略性的使用，可以为所有学生提供学习机会。《残疾人教育法案》（2004年）主张改善残障学生的技术使用和通用设计。2011年国家教育进步评估（NAEP）给出了美国数学成绩得分的数据。尽管只有18％的4年级学生和28％的8年级学生的分数低于基本水平，但残障学生（45％-四年级，65％-8年级低于基本数学水平）和学习英语的学生（42％-4年级，72％-8年级）的分数与普通学生表现出更多差异。缩小常规学习者与有特殊学习需求的学生之间差距的一种方法是解决所有学生的各种认知优势和需求（Luster，2008）。特殊教育学生有类似的学习需求（阅读，写作等）。此外，他们在残疾方面也有不同的特殊需求。教师必须考虑不同学习者的需求，并有能力通过利用技术来支持他们的学习困难。
有特殊需求的学生通常会在解决问题上遇到困难，特别是在确定和选择合适的策略，组织信息，监视问题解决过程以及将策略推广到新情况等方面。通常，有特殊需求的学生会接受更直接的指导实践，而没有机会扩展批判性思维水平。但是研究表明，这些学生不仅可以简单死记硬背重复的算法和过程，还可以发展数学理解思维（Niess，2008年）。虚拟操作以及具有指导性问题，对儿童友好的说明和词汇的互动活动可以帮助克服其中的一些局限性。在教室中使用技术（移动技术，计算机，教育软件，游戏等）可以为有特殊学习需求的学生提供学习技能，包括语言，数学，科学，环境意识，自主性和社交能力（Fernandez-Lopez等，2013）。
因此，在教室中使用技术来促进学习以为学生在21世纪所需要的技能做准备是极为重要的，但是许多教师并未发现他们在职前教师教育计划中学到的特定技术技能对他们的教学实践是有重大意义的（Ottebreit-Leftwich等，2012； Nelson，Palonsky＆McCarthy，2000）。
目前的职前教师没有使用数字技术进行内容学习的经验。他们需要关于如何教授技术的专业指导，同时指导学生学习新形式的技术(Niess, 2008)。
由于在教师教育计划中提供和使用的岗前技术经验的数量和质量在很大程度上影响新教师在教室中实施技术的方式（Agyei＆Voogt，2011年），因此为岗前教师提供学习机会至关重要，且尽可能类似于实际的课堂实践：（1）在教育背景下进行技术技能的培训；（2）“动手”实践的机会；（3）与特定且真实的培训相一致的培训教师在日常工作中面临的需求（Chien等，2012；Ottenbreit-Leftwich等，2012）。
TPACK框架可以为开发课程提供概念框架，该框架将整合教师知识的所有领域的教学：内容（主题），教学法（教学和学生学习）和技术（Mishra＆Koehler，2006； Niess，2005； Lyublinskaya＆Tournaki，2011）。 TPACK被确定为教师需要在其特定内容领域和年级水平上进行技术教学的知识（Niess，2008）。为了在技术集成中使用TPACK框架，学校应该拥有可用的技术资源，适当的课程以及关于如何使用技术为特殊教育教师教育提供理论和实践的真实经验（Tondeur等，2012）. 当职前教师学习如何将技术整合到特殊教育中时，TPACK框架会提供一种系统且有意义的方式来开发适当的技术整合技能，以满足包括残障人士在内的所有学生的需求。
研究表明，在特殊教育课程中，将技术课程融入职前教师教育中，会对职前教师的自我感知和教学技术的能力产生积极影响（Allsopp，McHatton和Cranston-Gingras，2009）。将TPACK整合到岗前特殊教育中可能会影响职前教师在课堂上使用技术的态度，特别是如果职前教师对特定的教学方法和内容拥有合适的技术。在一项针对职前教师的研究中，研究人员将TPACK框架用作了解技术集成决策的一个镜头（Graham，Borup和Smith，2012）。研究人员分析了职前教师在教学中使用技术的决策依据，并发现了TPACK领域的显著增长。此外，Anderson, Griffith和Crawford(2014)进行的一项研究表明，使用TPACK作为职前教师课程的框架，将iPad应用程序整合到技术集成课程中，对职前教师和轻度残疾学生都有好处。
关于特殊教育教师教育的TPACK框架集成的研究还较少。大多数使用TPACK框架重新设计教师准备程序的报告案例已经被应用于普通教育教师的准备程序。当前的研究包括提出各种TPACK模型的理论论文（Marino，Sameshima和Beecher，2009； Benton-Borghi，2013）。Marino等（2009年）建议将辅助技术和教学技术作为扩展TPACK模型中的两个的重叠结构，将改善所有学生（包括残疾学生）的学习成果。Benton-Borghi（2013）推荐将TPACK模型与UDL（通用学习设计）相结合，作为支持理解“在协作，包容，公平和较少分裂的教育体系中进行教学和学生学习”的方式。实证研究包括使用教学技术检查职前特殊教育教师TPACK的发展情况（Lyublinskaya＆Tournaki，2013；Touraki＆Lyublinskaya，2014）。因此需要进行更多的研究以将TPACK集成到特殊教育的教师教育中。
2 研究问题
2.1 本探索性研究着重回答以下研究问题:
（1）围绕TPACK框架设计的教育学课程是否影响教师在数学和科学领域的基本知识，即TK(技术知识)、PK(教学知识)、CK(内容知识)?
（2）该课程对职前特殊教育教师的数学和科学的技术教育内容知识有影响吗?
2.2 这项正在进行的长期研究亦会解答以下研究问题:
职前特殊教育教师的TK、PK、CK等教师基本知识领域与TPACK之间有什么关系?
3 研究背景
本研究旨在分析特殊教育及全纳课堂中整合科技的研究生级课程是否影响职前特殊教育小学教师的TK、PK、CK和TPACK。课程的目标是发展职前特殊教育教师的TPACK，以教授数学和科学给有特殊需要的学生。数据收集开始于2014年春季学期;并将持续到2015年春季学期。
同一学期的课程有两个部分，每周15次，每次2小时的课和1小时的实验课;两个部分都为同一个导师。该课程研究了传统和新兴教学技术的使用，这些技术对于促进探究，增强学习和缩小有特殊需要的学生的成绩差距是必不可少的。职前教师学习了如何使用各种数字工具（例如Microsoft Office-Word，PowerPoint，Excel，SMART Board和SMART Notebook软件的高级功能，Geometer的Sketchpad-用于3-12年级数学教学的动态几何软件，在基础数学和科学课堂中的数据收集-传感器探头，计算器，Web 2.0工具（例如博客等）。在课程中，职前教师开始了解数字技术在包容课堂中数学和科学的教学和学习中所扮演的角色。职前教师使用特定的教学技术工具来开发数学或科学活动，以及可以供所有学生（包括有特殊需要的学生）使用的教案。职前教师学习了如何通过技术来区分教学，如何使用技术评估学生的学习，如何使用技术来为有特殊需要的学习者调整他们的学习指导，以及如何在使用各种教学技术的同时让所有类型的学习者参与到他们的课堂中来。在该课程中，职前教师开发并教授了两节课，一门是数学课程，一门是科学课程，并录制了录像带，然后根据有效使用技术的原则反思了自己的教学经验（Goldenberg，2000）。
4 方法与工具
该研究采用单组前后因果比较设计。研究使用以下工具在学期开始和结束时收集数据：（1）TK-技术知识测验-30分钟51道多项选择题，衡量技术素养的基本水平，测验改编自课程的教科书（OBannon＆Puckett，2010），（2）PK-教育学知识测验-30分钟18个选择题，用于衡量教育学知识的基本水平，该测验改编自NYSTCE练习ATS-W测验(基本教学技能评估,http://www.nystce.nesinc.com),（3）CK取两项测验的平均值：数学内容知识测验-30分钟34多项选择题和简答题，用于衡量数学知识的基本水平；科学内容知识测试-30分钟25个选择题和简答题，用于衡量科学知识的基本水平，均改编自NAEP 4级测试（http://nces.ed.gov/nationsreportcard/),（4）TPACK水平-根据职前教师制定的课程计划来衡量教师的技术教学和内容知识水平。TPACK级别规则由Lyublinskaya和Tournaki(2012)开发和验证。TPACK rubric是基于TPACK框架为教师成长提供的课堂技术集成，在TPACK的四个组成部分(概念，学生，课程和教学)中，每一个组成部分均需要通过5个循序渐进的层次[认识(1)，接受(2)，适应(3)，探索(4)，发展(5)] (Niess, 2008)。
在课程的前两周进行了TK，PK和CK的预测试。TK和PK测试是在实验室进行的，而CK测试在第一次课程会议中提供给职前教师的。在向参与者介绍了技术注入课程的不同模型和策略，并学习了有效使用技术的原理之后，在课程的第五周（第15周）中收集了第一个课程计划（课程共15周）。第二课计划是在课程的第13周(15周)收集的。在第5周到第13周之间，职前教师学习了如何使用Microsoft Word，PowerPoint，Excel，SMART Board和SMART Notebook软件，Geometer的Sketchpad，数据收集工具（sensorsprobes），计算器和Web 2.0工具（博客）的高级功能，并开展各种技术融合活动，以适应和区分有特殊需要的学习者。在课程的最后两周内进行TK，PK和CK的后测。
5 参加者
研究数据将收集自2014年春季和2015年春季斯塔顿岛学院特殊教育硕士项目的学生。对于这篇论文，数据来自于2014年春季学期特殊教育和全纳课堂的数学与科学整合的研究生课程的参与者。在50名学生中，有45人同意参与这项研究。男性占5%，女性占95%。43%的参与者持有儿童教学许可证，15%持有幼儿教育执照，5%持有特殊教育儿童执照，5%持有特殊教育青少年执照，30%没有教学执照。
6 发现
6.1 在测试前和测试后分析TK，PK和CK得分
PK、TK、CK的配对样本t检验显示，三个域前测和后测得分均无显著差异，如表1所示。
表格1：TPACK基本组件的描述性统计量和配对样本t检验结果
6.2 教案中TPACK成绩的分析
配对样本t检验显示，在每个TPACK组件（构想，学生，课程和教学）和总TPACK中，职前教师的分数从第一至第二个教案都有显着提高。对于所有TPACK组件，得分都从“接受”（2/5）到“适应”（3/5）级别，且影响较大（参见表2）。
第一个教案的TPACK总平均分是2.08（SD = 0.97），表明在4周的指导下，参与者达到了TPACK的第二个水平，即接受（2/5）的水平（见表2）。第二个教案的TPACK总平均分为2.82（SD=0.89），表明参与者保持在相同的TPACK级别上即接受（2/5），但大多数人在适应（3/5）级别上至少完成了一项绩效指标。由于总TPACK由所有四个组件中的最低分数决定，因此它代表了TPACK级别的保守度量，并且不会像单个组件那样增加过多。配对的样本t检验表明，这种增益在大效应量时是显著的（t（45）= -4.395，p lt;0.001）。
表2:各成分和总TPACK的描述性统计及配对样本t检验结果
7 讨论
本研究旨在探讨职前特殊教育教师在TPACK框架内的基本知识领域，如TK、PK、CK，是否受TPACK的教育学课程的影响。本课程的目的是向职前小学教师介绍可用于不同类型课堂的技术，以及将这些技术与特定学科内容和对特殊需要的学习者至关重要的教学方法相结合的教学和学习实践。在15周的时间里，参与者学习了各种各样的方法，在这些方法中，技术可以用来支持所有学生学习数学和科学。该课程的重点是培养职前教师在小学对有特殊需要的学生教授数学和科学方面的能力。本研究考察了本课程所关注的基本知识领域，如TK、PK、CK的变化，以及本课程所关注的TPACK构造的变化。
结果显示，在整个课程期
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