摘要：[目的/意義]TPACK框架沒有對知識的層次、知識的生成、轉化過程等進行描述，本文構建TCP教師知識系統(tǒng)模型將更加全面地描述教師TPACK結構。[方法/過程]在TPACK框架的基礎上增加知識域、知識層次和知識關聯(lián)度3個維度，構建立體的TCP教師知識系統(tǒng)模型，借鑒系統(tǒng)科學和知識學的原理進行思維演繹和推導，并用立體幾何的形式分析系統(tǒng)中變量的關系。[結果/結論]分析得出TPACK受TK、PK、CK的知識域、知識層次和知識關聯(lián)度的影響而變化，知識域、知識層次和知識關聯(lián)度的提高對整合TPACK起到促進作用，并提出4條促進教師TPACK整合的途徑。

關鍵詞：整合技術的學科教學知識;TPACK;教師知識模型

分類號：G40-057

引用格式：戰(zhàn)銳. 教師整合技術的學科教學知識（TPACK）模型研究[J/OL]. 知識管理論壇， 2019， 4（4）： 197-204[引用日期]. http：//www.kmf.ac.cn/p/178/.

1? TPACK理論框架的發(fā)展概述

“整合技術的學科教學知識”（Technological Pedagogical Content Knowledge， TPCK）理論框架由P. Mishara和M. J. Koehler于2006年提出 [1]，該理論揭示了信息時代的教師應具備怎樣的知識以及怎樣的知識形式可以最有效地支持教學，這為教師知識框架中的知識成分作出了解釋，也提供了教師知識研究的思路。P. Mishara和M. J. Koehler認為整合技術的學科教學知識是支持教師教學活動的最有效的知識形式，發(fā)展TPCK應成為教師教育極為重要的目標。從系統(tǒng)科學的角度看，TPACK框架是一個系統(tǒng)。技術知識（TK）、學科知識（CK）和教學知識（PK）構成了系統(tǒng)整體，它們兩兩交叉構成3個二聯(lián)交互知識：學科教學知識（PCK）、技術學科知識（TCK）、技術教學知識（TPK），以及一個三聯(lián)互動知識：整合技術的學科教學知識（TPCK）。這3種知識類型不是簡單疊加，而是通過相互間的聯(lián)系和動態(tài)交互，形成新的知識結構。為便于拼讀記憶，全美教師教育學院協(xié)會將“TPCK”改為“TPACK”，更加強調其整體性[2]。

TPACK框架關注其中所有的知識要素，但它存在一定的局限性，如各種概念邊界模糊，各類知識的關系不清晰，知識間的作用及整合的機理不明確。C. Angeli和N. Valanides[3]在TPACK的基礎上，用信息傳播技術（ICT）代替技術（T），加入了學習者知識和學習情境知識，提出網絡化課目教育學知識（ICT-TPCK）框架。該模型關心整合技術的學科教學知識這種綜合的知識形式，并不關心由部分基本知識相結合形成的知識[4]，而且融合了5種知識成分，使框架的構成更為復雜，要素之間的關系更難以分析。閆志明等[5]提出了整合技術的學科教學知識網絡模型（TCPNet），區(qū)分了知識成分及成分間的關系，將教師知識研究的關注點從局部轉向了整體，進一步豐富了TPACK理論框架的解釋力。劉喆[2]通過對路徑分析模型和結構方程模型的檢驗得出一維、二維整合知識和TPACK之間的關系：TPACK框架中的一維核心知識對二維交互知識有正向影響，但對TPCK不產生直接影響;二維交互知識對TPCK有正向影響，且影響最為顯著。

但是，當前的TPACK框架只能算是教師知識的一個頂層示意圖，它表示了教師知識的組成，闡述了知識的類型及二維關系，沒有對知識的層次作出描述，對TPACK發(fā)展的認知過程轉變也沒有說明。如果不對TK、PK、CK3種知識的融合機制做深入研究，寬泛而模糊地使用TPACK這一概念，將使TPACK的理論意義弱化，進而影響它對實踐的指導作用[6]。為解決以上問題，本研究將構建TCP教師知識系統(tǒng)模型，對TPACK內部各要素間的相互影響作用進行更細致的拆解，分析TK、PK、CK對PCK、TPK、TCK及TPCK的影響關系，試圖更加全面地描述教師TPACK結構;在TPACK框架的基礎上增加了知識域、知識層次和知識關聯(lián)度3個維度，使得教師知識系統(tǒng)中3種知識的相互關系和融合機制更加清晰。

2? 知識的邏輯層次及創(chuàng)生機理

2.1? 對知識的認識

知識是復合現象，具有多面性，因而TCP教師知識系統(tǒng)模型用三維圖代替TPACK原來的二維框架，使得知識的描述展現為立體層面。知識還具有邏輯層次，知識的創(chuàng)生和發(fā)展是由數據轉化為信息以及將信息轉化為知識的邏輯過程，是螺旋上升的統(tǒng)一體[7]。因此，在TCP教師知識系統(tǒng)模型中體現知識的邏輯層次變化，更進一步揭示事實原貌。

2.2? 知識的邏輯層次

從認知的角度來看，知識的生成、轉化、傳播和利用等過程發(fā)生在若干個不同的層面上。下層是上層的基礎和素材，上層是下層的組合和升華，越往上層知識難度越高，內容越復雜。知識的邏輯層次是由數據—信息—知識—智慧構成了“認知連續(xù)統(tǒng)一體”，由低到高，由淺入深，由易到難，形成一個復雜的遞歸體系。各層次之間具有遞進關系，但并非線性排列，而是互相重疊、交叉、多維藕合的。

知識學的理論對TPACK模型的啟示是：知識是在長時間內建立和積累起來的，不僅有量的積累，還有質的提升。因此，知識并不是平面的元素，而是具有邏輯層次的多維立體結構。

3? TPACK知識框架的系統(tǒng)特征

系統(tǒng)是物質普遍存在的形式。相互作用、相互依存的兩個以上事物（或變量）組成的具有一定功能的有機整體，稱為系統(tǒng)。TPACK知識框架具備系統(tǒng)的特征，歸納為以下幾點：

3.1? 整體性

系統(tǒng)是由兩個以上的要素組成的，但不是這些要素的胡亂堆砌，而是按照一定的結構組合。系統(tǒng)中的一個要素變化，會引起其它要素的變化，同時任何要素的變化也依存于其它要素的變化。TPACK中的3個核心要素之間是動態(tài)交互、相互影響的關系。若這些要素中有任何一個發(fā)生改變，那么就由另兩個要素發(fā)生改變來進行“補償”[1]。

3.2? 開放性

知識存在并產生于一定的語義環(huán)境之中，這一過程賴以進行的環(huán)境和條件就是知識場。知識通過與知識場（環(huán)境條件）的相互作用實現信息的獲取、聚合、轉化。TPACK是一個開放的系統(tǒng)，而構建良性信息豐富的環(huán)境非常重要，直接影響著系統(tǒng)的輸入，內部轉化與輸出。

3.3? 動態(tài)性

知識是有一定范圍的經驗、價值觀、背景信息、專家觀點和基本直覺的動態(tài)混合[7]，其空間結構隨時間變化不斷發(fā)生改變。教師的知識范疇、知識的層次、知識的關聯(lián)度總是持續(xù)地發(fā)展變化并影響著知識的結構，在不同的境脈下，TK、PK、CK3種要素發(fā)揮不同的作用，使得教育與技術的整合具有廣泛的可變性，對系統(tǒng)的輸出產生多樣的結果。

3.4? 層次性

系統(tǒng)的層次結構是系統(tǒng)的根本性質。知識的層次如金字塔，從下往上，知識空間逐漸縮小，知識的復雜性水平逐漸提高。下層是上層的基礎，而上層是其下層的提升。TK、PK、CK是具有層次的知識。例如，TK包含了兩層含義：物化形態(tài)的技術和智能形態(tài)的方法和技能[8]。當TK與PK、CK整合時，同樣也具有層次性。信息技術與教學整合的最低層次就是教學媒體的更新。技術只是作為一種物化形態(tài)的工具，在整合時產生了新的教學媒體。

3.5? 自組織性

“自組織”過程是指自發(fā)地從無序到有序，從一種有序狀態(tài)到更高的有序狀態(tài)轉化的過程。有序和無序都是系統(tǒng)的某種結構。例如學生聽不懂老師講課，說明知識在學生腦海中是無序的。知識組織的實質是針對客觀知識的無序化狀態(tài)所實施的一系列有序化組織活動[9]。知識的整合過程也是經過混沌—有序—混沌—有序的螺旋式推進。我們期望教師的知識結構是有序程度更高的自組織系統(tǒng)，當系統(tǒng)內部要素達到一定的閾值條件（如知識量積累、知識層次提高），能夠自發(fā)地向有序或更有序轉化。

綜合以上知識的邏輯層次以及TPACK知識框架的系統(tǒng)特征，本研究提出具有系統(tǒng)結構的TCP教師知識系統(tǒng)模型，能可視化表征知識的立體空間和層次結構。由圖3可見，TPACK產生于開放的語義環(huán)境之中，從環(huán)境中實現信息的獲取、聚合，并轉化為知識;TPACK由3種知識多重交互整合而來;知識具有層次性，從下往上，知識空間逐漸縮小，知識復雜性水平逐漸提高;不同知識間相互影響，動態(tài)交互;當TPACK的要素和外部環(huán)境變化達到一定的閾值條件時，會引起“自組織”，促進知識向有序或更有序轉化。

4? TCP教師知識系統(tǒng)變量及關系

本研究用立體幾何的形式定義TCP教師知識系統(tǒng)的要素，并將要素間的關系可視化。要素組成系統(tǒng)后所產生的效果為組織效應，它受到要素屬性的性質、系統(tǒng)結構及系統(tǒng)內部協(xié)同作用的強弱影響。因此，本研究將知識分解成知識屬性（類型與范疇）、知識的結構（組織層次）和知識間的作用（關聯(lián)作用）3個要素。用3個圓錐體來代表TK、PK和CK3種不同類型的知識本體;圓錐的底面積代表知識域，表現知識的范疇;圓錐的高代表知識的深度，表現知識的邏輯層次;圓錐之間的距離代表知識的聚攏程度，表現知識的關聯(lián)度。TCP教師知識系統(tǒng)是TPACK理論框架的三維表示，見圖4。

4.1? 主要變量的定義

模型中涉及的因素都是動態(tài)變化的，本研究假設這些因素（知識失效率、知識獲取效率等）短時間內不變。為強調3個核心要素的平等性和統(tǒng)一性，假設3個核心要素相等（即3個圓錐體大小相同）。

（1）知識是不穩(wěn)定的，視為變量。用圓錐體表示一聯(lián)知識TK、PK、CK3個變量，它們兩兩整合生成二聯(lián)交互知識PCK、TCK和TPK;中心處整合生成三聯(lián)互動知識TPCK。

（2）每個知識本體都對應著知識域，用圓錐底面積S表示。S越大，知識域的范圍越廣，橫向性知識數量越多。

（3）圓錐體由不同的層級構成，表示知識的邏輯層次。從下往上，層級逐漸提高，知識復雜性水平也逐漸提高。圓錐體的高h 表示縱向性知識的深度。h 越大，知識的層級越高，知識的結構越優(yōu)化，組織越有序，知識的難度越高。

（4）圓錐體的體積V表示知識空間，V越大，知識空間越大，知識量越豐富。V=sh。

（5）圓錐體之間的距離d表示知識間的關聯(lián)度，d一聯(lián) 越小，圓錐體越靠近，知識間的關聯(lián)度越高，知識間越容易建立聯(lián)系，知識越容易融合。

4.2? 變量之間的關系

用思維演繹和立體幾何來推導變量之間的關系是：

（1）當知識域發(fā)生變化，例如橫向知識積累到一定程度時，知識的層次會提高，即知識的深度提高。由幾何分析得出，當S一聯(lián) 增大時，S二聯(lián) 和STPCK 增大，h二聯(lián) 和hTPCK 也增大，從而V二聯(lián)和VTPCK也增大。說明TK、PK、CK的知識域增大，得到的二聯(lián)和TPCK知識空間也增大，整合TPACK的程度提高。

（2）隨著TK、PK、CK深度的提高，整合得到的二聯(lián)知識深度也會提高，進而影響TPCK的深度;知識的層次提高，進而促進知識的升華，生成更大的知識空間，整合得到的二聯(lián)和TPCK知識空間也增大，從而提高整合TPACK的水平。由幾何分析得出，當h一聯(lián) 增大時，h二聯(lián) 和hTPCK 增大，從而V二聯(lián) 和VTPCK 也增大。

（3）知識間的聯(lián)系越緊密，知識就越容易發(fā)生融合，使之更有序化發(fā)展。知識間的關聯(lián)度提高，促進知識生成發(fā)展，進而提升知識的深度和層次。由幾何分析得出，當d一聯(lián) 變小時，圓錐體間越聚攏，S二聯(lián) 和STPCK 增大，h二聯(lián) 和hTPCK也增大，從而V二聯(lián) 和VTPCK 增大。說明知識越聚攏，關聯(lián)度越高，整合的知識空間越大，整合TPACK的程度越高。

總的規(guī)律是：①TPACK是動態(tài)變化的知識，它的生成受組成要素的知識域、知識層次、知識關聯(lián)度的影響而變化，二聯(lián)知識直接受一聯(lián)知識影響，TPCK受二聯(lián)知識的影響。②知識域增大，知識的層次提高，知識間的關聯(lián)度提高，知識整合的程度就提高，它們對整合TPACK起到促進作用。③雖然知識域、知識層次、知識關聯(lián)度與知識整合程度不是成比例的線性關系，但在總體互動中，是呈正相關的關系。

5? 促進教師TPACK整合的途徑

整合，即將零散的要素組合在一起，最終形成有價值有效率的一個整體。本研究把知識整合的過程視作為知識的創(chuàng)新，這是一個必須包含人的自我建構才能完成的。上述TCP教師知識系統(tǒng)分析得出：知識域增大，知識的層次提高，知識的關聯(lián)度提高，知識整合的程度就提高，整合的效果更優(yōu)化。因此，可得出促進TPACK整合的4個關鍵途徑：

（1）廣泛攝取信息，挖掘知識，擴大TK、PK、CK的知識域，并均衡自身知識的發(fā)展。知識域增大，知識整合的程度就越高。必須要有足夠的數據和信息的量的積累，才能有效生成知識。按照系統(tǒng)論的觀點，系統(tǒng)內部要素只有達到一定的閾值條件，才能形成自組織，促進無序向有序的轉化。這就要求教師要廣泛地學習各類知識，擴大知識域，完成原始知識的積累，還要加強自身知識挖掘的能力，能從海量的數據中提取足夠有效的信息。在TPACK的3個核心要素中，變化最大的是TK。如今技術更迭迅速，它已成為現代教育中十分顯著而活躍的要素。技術不再是傳遞信息的一種手段，而是作為認知工具，用以增加學生的高級認知和延伸使用者的思維過程[10]。從傳統(tǒng)的黑板粉筆到如今的智能終端、交互白板、電子書包，技術已成為新時代的強勢知識。TPACK實質是教師“將技術與科目教學（PCK）有效整合的能力”。因此，對于技術知識，教師要持續(xù)關注并及時更新;對于學科內容，教師不僅要精通學生正在學習的課程材料，還要熟知學生同時正在學習的其它科目。此外，系統(tǒng)的部分缺陷會影響整體功能，“木桶效應”中短板會影響木桶的蓄水功能。因此，教師要均衡自身知識的發(fā)展，對缺乏的知識內容及時查漏補缺。

（2）提高TK、PK、CK知識的層次，不斷總結規(guī)律、提取策略，促進知識向智慧轉變。知識的層次提高，知識整合的程度就提高。知識的創(chuàng)生經歷了“信息—知識—智慧—創(chuàng)造”的過程，這要求教師要將提取的信息進行分類、賦義，建立關聯(lián)，并與特定的情境相對應，還要提升知識的層次，從“知”上升到“智”，不斷總結規(guī)律，提取策略，將“知識”轉變?yōu)椤澳芰Α睉玫健靶袆印敝小τ诩夹g的層次，R. R. Puentedura提出了關注技術整合深度的SAMR模型，將技術應用的層次分為“替代—增強—改良—重新定義” [11]。技術使用的最低水平是作為直接的工具替代品，沒有功能上的變化;其次是作為改進、增強功能的工具;然后是重新進行改良設計;最高層次是創(chuàng)造性地發(fā)揮它的功能。技術工具首先要用好它的常態(tài)功能，將技術頻繁地應用并成為習慣;其次，再根據技術的功能可供性（Affordances），創(chuàng)造性地應用技術，打破它原有的“功能固著”。重新配置和規(guī)劃技術已有的功能，并為教學所用，是提高技術知識層次的途徑。在數字時代，教師要努力提升自己技術知識的層次水平，追求技術的浸潤式體驗和創(chuàng)新應用的智慧，成為數字化時代的智者。

（3）建立TK、PK、CK知識間的聯(lián)結，提高知識關聯(lián)度，提升知識融合、契合能力。知識間的關聯(lián)度提高，知識整合的程度就提高。知識整合的關鍵在于建立知識之間的聯(lián)結。TPACK不僅是一種知識形式，更是一種思維策略和高層次能力。教師要實現TPACK的整合，就必須深刻理解CK、PK、TK以及它們之間的張力，并能不斷地根據3個元素的變化建立聯(lián)結，重新獲得平衡。知識創(chuàng)生的原理告訴我們，教師要將新知識融入已有的知識，將不同的知識融為一體，必須讓知識成為相互聯(lián)系的知識塊，再通過契合把融合后的知識塊串接起來，使之有序化和系統(tǒng)化，才能促進知識的發(fā)展。TCP教師知識系統(tǒng)中TPACK的整合程度受知識關聯(lián)度的影響，而知識關聯(lián)度與知識的融合程度有關，因此教師必須具備知識融合和契合的能力。另外，教師還要增加學科內容、教學法和技術知識的情境關聯(lián)，加強所在學科與社會實踐、與其它學科內容的聯(lián)系。

（4）通過自主探究、自我建構和反復訓練來獲得整合經驗，提高自身的知識整合能力。TPACK屬于“非良構”知識，這種知識要解決的問題是“劣性問題”（Wicked Problem），因此，只能依賴教師的認知靈活性在3種知識的結合與交叉中去尋找解決方案[12]，提高教師自身的知識整合能力，是解決TK、CK、PK多變組合問題的根本途徑。整合知識需要依靠教師親歷實施整合的完整過程，通過自主探究、自我建構和多次反復訓練來建立和強化知識的聯(lián)結，從而獲得整合TPACK的經驗。因此，教師教育中的內容材料應該是有“缺失”的，需要被“整合”的，而不是已經“整合”加工好的，否則教師就失去了想象各種“可能性”、開放思想和訓練自身整合知識的機會。所謂“建構”針對的正是知識形成過程中的“缺失”問題。TPACK系統(tǒng)中要素的缺失能夠讓教師意識到這種缺失所帶來的缺陷，然后根據這個“缺陷”來重新思考和建立新的聯(lián)結;還使建立聯(lián)結的知識具有廣泛的多樣性，不會被固定的對象所限制，有利于脫離常規(guī)，進行探索式學習。要素“缺失”實際是重設了系統(tǒng)中的變量，如圖5所示：

當系統(tǒng)的一個要素發(fā)生改變時，為保持系統(tǒng)整體的動態(tài)平衡，另兩個要素也會發(fā)生改變來 “補償”。要素“缺失”導致了系統(tǒng)內要素間的關系成為弱聯(lián)結，這種關系結構有利于獲取信息，因為弱聯(lián)結所聯(lián)系的是兩個不同類別的知識，它們有不同的信息源，有利于傳遞新鮮或異質性信息和知識。圖5（a）是缺失了TK的內容材料，因此TK與PK、TK與CK構成了弱聯(lián)結的關系。教師需要獲取新的信息來補充缺失的部分，重新建立和強化聯(lián)結。在這個系統(tǒng)中，原有的3個知識變量就變?yōu)榱薖K、CK為已知和自變量，TK變?yōu)橐蜃兞浚S著PK、CK的組合變化而變化）。教師需要根據已知的內容設計“缺失”的部分——即具體的技術解決方法以適應具體的內容目標和情境，根據教學的目的來重設技術的功能，從而提高技術應用的層次。圖5（b）中缺失了CK，當PK、TK為自變量時，CK可根據PK和TK的不同組合變化出多個結果。同樣的教學內容，當技術分別作為演示呈現、表達交流、信息加工、認知、協(xié)作、研發(fā)等工具時，相應地可使用不同的教學方法。圖5（c）中，當缺失的要素有兩項時，可變因素更多，整合方法更復雜，整合難度更高，可作為教師的高階訓練材料。通過補充“缺失”的部分，教師在自我建構的過程中不斷挖掘知識、建立知識間的聯(lián)系、融合、契合知識，從而提高知識整合能力。

6? 結語

當前數字技術已深入到人們學習生活的方方面面，離開技術就是寸步難行，而在教師專業(yè)知識這個特定領域，技術大多是被當作外在工具，沒有真正被深層“整合”進來。TPACK是教師專業(yè)知識的金字塔，是教師資格認證和培養(yǎng)向度的核心成分，將其進行“解碼”，有助于更好地揭示實踐中的事實原貌。TCP教師知識系統(tǒng)模型使TPACK的系統(tǒng)結構更加可視化，為教師如何將技術有意義地整合到具體學科領域的教學之中提供了方向指引，為教師教育提供了進一步研究的理論支持與啟示。接下來研究的重點應放在整合TPACK的方法策略中，尤其是整合技術與學科知識（TCK），即如何在現代教學環(huán)境中用技術解決教學問題（TPK）。

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