信息技術環境下IDNT模型促進新手數學教師教學設計能力發展的實證研究

[摘 要] IDNT模型專門針對新手教師發展教學設計能力。國外研究表明，該模型在支撐新手教師教學設計能力發展上具有較好的實效性、普及性與推廣性，但在國內尚無IDNT模型的實證研究。鑒于此，作者設計了信息技術環境下IDNT模型促進新手數學教師教學設計能力發展的培訓方案，在54位教齡為1～5年的中學新手數學教師中進行了為期20周的實證研究。研究發現，信息技術環境下IDNT模型對新手數學教師教學設計能力的發展有顯著指導意義。

[關鍵詞] IDNT； 新手教師； 教學設計能力； 信息技術

[中圖分類號] G434 [文獻標志碼] A

[作者簡介] 陳勤（1980—），女，湖北宜昌人。講師，碩士。主要從事數學教育研究。E-mail：eleanort@163.com。

一、研究背景

教學設計能力的發展始終處于教師專業化發展的核心地位。教學設計能力發展的意義在于它不僅決定著教師教學能力的高低，而且直接影響著課堂教學的質量和水平，這些都將影響教師的專業發展。從教學設計能力的研究歷程看，教學設計能力最初是作為教育技術人員的專業能力之一被提出的。[1]20世紀80年代，美國教育技術與傳播協會（AECT）與國際培訓績效與教學標準委員會（IBSTPI）提出了一系列教育技術專業知識、技能與能力標準。[2]1986年，IBSTPI頒布了第一版教學設計能力標準。2000年，IBSTPI在1986版的基礎上提出了新版教學設計能力結構要求，將教學設計能力分為專業化基礎、計劃與分析、設計與開發、執行與管理等四大類23個子類，共122條行為標準，成為迄今最權威的教學設計人員能力標準。在研究教師的專業成長時，“專家—新手”的比較研究范式是最普遍的。Bransford等[3]研究表明，專家教師和新手教師在教學設計能力上有顯著差異，其原因在于專家教師擁有更深刻的學科知識、一般教學知識和學科教學知識。Perez等[4]認為專家教師花費較多的時間在出聲思維和確定外顯的教學策略上，而新手則花費較多的時間在監控設計原則的運用和計劃設計上。國內外學者從比較研究中提出了從新手到專家教學設計能力發展的途徑和方法。Collins等[5]提出了認知學徒制教學設計模型，認為新手教師應該像專家那樣認知并使元認知活動外顯化。Baylor等[6]創建的自我反思工具包括教學規劃的自我反思工具和建構主義規劃的自我反思工具，目的是為了引導新手教師實施監控與自我評估。

對大多數新手教師而言，應用各種教學設計模型進行系統化的設計是提高教學設計能力的必經之路。但大量研究表明，新手教師在應用設計模型的效果上往往并不成功。[7]究其原因，Reigeluth一針見血地指出：“這些模型是對現實教學情境的高度精煉，而新手教師往往在缺乏真實設計經驗的基礎上展開學習，這就導致他們對設計模型的理解常無法通達設計理論的本質及其實踐真諦”。[8]在這種背景下，新手教師急需一種能彌合理想與現實鴻溝、有助于支撐他們教學設計能力發展、更具針對性與實效性的教學設計模型，IDNT[9]（Introducing Design to Novice Teachers）模型便應運而生。

信息技術是進行教學設計不可回避的因素，它與教學設計的各個要素之間有著緊密的聯系。信息技術的發展不僅對教與學的方式和過程有著重大影響，也對教師教學設計能力的發展產生重大的影響。信息技術環境下教學設計能力的發展是信息時代教師專業發展的重要組成部分。國外比較有影響的教師信息技術教育項目包括哈佛大學WideWorld、英特爾·未來教育等，這些項目的實施為信息技術環境下教師教學設計能力的發展提供了經驗。在國內，以唐水明等、[10]朱一軍等[11]為代表的學者提出了通過網上研修或創建信息技術環境下教師學習共同體來支撐教師教學設計能力發展的新思路。

目前，有關信息技術環境下新手教師教學設計能力發展方面，普遍缺乏實踐應用和功效研究，難以推廣應用。國外研究表明IDNT模型在支撐新手教師的設計能力發展上具有較好的實效性、普及性與推廣性，[12]而在國內尚無IDNT模型的實證研究。鑒于此，本文立足于IDNT模型，以中學新手數學教師為實踐對象，展開信息技術環境下IDNT模型促進新手數學教師教學設計能力發展的實證研究。

二、面向新手教師教學設計能力發展的IDNT模型

2007年，Brantley-Dias等創建了以促進新手教師發展教學設計能力并成為教學設計專家的IDNT模型，即“新手教師的導引性設計”[13]模型，如圖1所示。

該模型包括兩個部分，第一部分是設計，包括鑒別、目標闡明、設計、實施等四個階段；第二部分是反思，也即新手教師的元認識階段，旨在幫助新手教師發展教學問題解決能力和教學內容知識。各階段之間是相互交織、往復循環的非線性過程。反思性實踐是IDNT模型的最大亮點，它包裹著教師對情境細節的敏銳感知、對行動績效的審慎洞察以及對個體差異的細微辨析，并幫助教師在有效教學的設計過程中，理解教學的復雜性，逐漸內化與形成專家教師所擁有的“彈性”設計圖式。[14]

與先前提出的應答性教學設計模型、[15]史密斯—雷根模型[16]相比，IDNT模型是專門針對新手教師設計，旨在通過與新手教師探討如何設計、評價和修改教學，向其展示設計的遞歸本質以及作為專家知識特征的“彈性”設計模式。[17]從已有的研究和實踐來看，IDNT模型有利于新手教師在真實經驗的反思性實踐中累積教學設計的智慧與經驗，逐漸生成有效的教與學的心智和策略，而這正是促進新手教師教學設計能力發展的關鍵所在。[18]

三、研究設計與過程

（一）研究對象

本研究參考已有文獻對新手教師的操作性定義，將新手教師界定為具有一定教學實踐經驗、熟悉課堂教學及管理，教齡為1～5年的教師。參與本研究的學校是某市普通初中，采取簡單隨機抽樣的方法，按東、中、西分片，在每個區域各抽取9所學校，共計27所學校形成學校樣本。參與本研究的教師總體是上述27所樣本學校中擔任正常數學教學的新手教師。實驗前，我們對27所樣本學校的校領導和學科主任進行了訪談，并結合說課測試成績，從每所樣本學校中選擇了教學設計能力相當的兩位數學教師，將其中一位教師列入實驗組，另一位教師列入控制組，實驗組和控制組各有27位教師，共計54位教師作為研究對象。兩組教師均按照常規方式進行教學研討，唯一不同的是實驗組開展信息技術環境下IDNT模型促進新手數學教師教學設計能力發展的培訓。該實驗周期為20周，包括實驗前測、信息技術環境下基于IDNT模型的新手數學教師教學設計能力的培訓、課堂教學分析、實驗后測與訪談等一系列程序，控制組不施加任何干預。

（二）實驗程序

1. 實驗前測

基于IDNT模型促進教學設計能力發展的理念以及對新手數學教師特點的分析，本研究設計了如圖2所示的信息技術環境下基于IDNT模型的新手數學教師教學設計能力框架。

該框架以數學觀為統領、以教學設計技能為核心、以知識結構為基礎、以信息技術為媒介，形成一個和諧的共同體。

數學觀是指人們對數學的認識與看法，是對“數學是什么”的回答。對數學本質、數學教學以及數學學習的認識，直接或間接地影響著教師的數學教學行為，并通過教學行為影響著學生對數學的看法以及數學學習成績。新手教師的數學觀對其教學設計能力的發展及其未來數學教育教學工作都將產生重要的影響。在教學設計技能中，作為能力核心的分析技能包括對數學課程及其標準、教學目標以及學習者特征的分析等三個子類；設計技能包括對教學技術與學習資源、教學活動以及教學評價的設計等三個子類；評價技能包括教師對學生學習過程與效果的評價以及對自身教學的反思兩個子類；技術應用技能主要是指教師應用信息技術與數學教學內容進行整合的能力。知識結構中除了數學知識、教學知識和技術知識外，還有由數學知識與教學知識整合形成的“數學教學知識”，以及由數學教學知識與技術知識整合形成的“整合技術的數學教學知識”。

在此能力框架基礎上，我們自行編制了《信息技術環境下IDNT模型促進新手數學教師教學設計能力發展調查問卷》。對實驗組教師，在實驗開始前一周采用上述問卷進行前測，對問卷結果采用量化處理，正向題從完全不符合到完全符合依次賦值為1、2、3、4、5，反向題則反之。

2. 信息技術環境下IDNT模型促進新手數學教師教學設計能力發展的培訓

實驗前利用三周時間對實驗組27位研究對象進行培訓，分為三個階段。第一階段為IDNT模型理念和技術培訓，主要開展了“IDNT模型的思想與方法”、“數學教學設計理論與實踐”、“信息技術環境下中學數學教師教學設計能力的現狀”等專題培訓。第二階段為IDNT模型的教學設計應用培訓。作為新手教師教學設計能力發展的關鍵因素，反思能力的培養也成為此次培訓的重點。在培訓中，我們首先組織實驗教師觀看中學數學特級教師的優秀課例，接著對自己的教學設計進行修改，然后進行課堂教學并錄像，最后對教學錄像進行分析評價。第三階段為信息技術環境下基于IDNT模型的教學設計技能培訓，包括組織實驗教師學習信息技術與數學教學整合的技能、建立中學數學學科的教學資源共享系統等內容。

3. 課堂教學分析

弗蘭德斯認為， 評價一堂課的最佳方法是對課堂內的師生語言行為進行互動分析，把握了課堂教學中師生的語言行為，從某種意義上說也就把握了課堂教學的實質。[19]為了能夠科學考查、評估實驗教師的課堂教學質量，我們采用顧小清、王煒設計的基于信息技術的互動分析系統ITIAS[20]（Information Technology-based Interaction Analysis System）對課堂教學進行分析。我們分別從實驗組和控制組中隨機抽取6位教師，共12名作為分析對象。課堂教學分析在實驗最后一周進行，12位教師就相同教學內容進行新授課教學，利用攝像機對整個課堂教學過程（一節課45分鐘）進行實錄并記錄教學中的關鍵行為，然后以3秒鐘為單位對教學錄像中該時間區間內的行為進行編碼分析。

4. 實驗后測與訪談

在實驗結束后一周，我們采用與前測相同的問卷對參與培訓的教師進行后測，以驗證實驗教師教學設計能力的發展。同時，為了解新手數學教師對IDNT模型的看法，我們還對實驗組16名志愿者進行了半結構訪談。訪談問題主要包括：你認為IDNT模型對你的教學設計能力發展有效嗎？如果有，表現在哪些方面？是什么原因促進了你教學設計能力的發展？你愿意接受IDNT模型嗎？為什么？你對IDNT模型還有其他評價或建議嗎？

四、研究結果及分析

（一）信息技術環境下IDNT模型對新手數學教師教學設計能力發展的影響

1. 新手數學教師的教學設計能力得到顯著提升

從數學觀發展狀況的統計結果可以看出，實驗后新手數學教師更為贊同“數學是研究現實世界中數量關系和空間形式的科學”、“數學問題不僅在教材和考試中出現，生活中也無處不在”、“數學教學應建立在學生先前知識的基礎之上”、“數學學習是一種探索活動”等觀念。為了進一步考查教師數學觀的變化，根據Ernest對數學觀的分類，我們對問卷中關于數學觀的18個小題進行歸類統計，結果表明，前測時教師對工具主義數學觀的認同度最高，其次是問題解決數學觀和柏拉圖主義數學觀，而后測認同度從高到低依次是問題解決數學觀、工具主義數學觀和柏拉圖主義數學觀。實驗教師數學觀的變化，特別是對問題解決數學觀的高度認同，說明基于IDNT模型的能力培訓有利于數學新手教師形成動態的數學觀，如數學是創造與再創造的活動、教師是教學主導而不是主體、學生是問題的提出者和解決者、數學教學要結合個體差異因材施教等觀念，這與數學新課程改革所追求的理念是一致的。

實驗組教師教學設計技能的各個子技能的前后測數據見表1。

數據顯示出實驗組教師在實驗前后教學設計技能發展的變化，主要表現在以下三個方面。一是實驗后教師的教學設計技能有明顯提升，各項子技能的均值都高于實驗前。按發展水平高低排序，位于前四位的依次是對學習者特征的分析技能（均值提高1.37分）、對自身教學的反思技能（均值提高1.37分）、對教學技術與數學學習資源的設計技能（均值提高1.17分）、信息技術與數學教學內容的整合技能（均值提高1.12分）。 二是實驗對象對“能夠主動對自己的教學設計方案進行反思和修改”（實驗后M=3.50，SD=.659）以及“能夠正確分析學習者的一般特征、初始能力和學習風格”（實驗后M=3.79，SD=.721）的認同度最高。三是在信息技術與數學教學內容的整合技能上，實驗組教師的均值雖有較大增長，但實驗后該項技能仍處于較低的水平且個體發展程度差異也較大（實驗后M=3.04，SD=.999）。

Shulman[21]指出，教師的學科教學知識是區分新手教師與學科專家的一種知識體系。本研究進一步支持了這一結論，對實驗組教師知識結構的前后測數據分析發現，前測得分最高的前三位是數學知識、教學知識和技術知識，而由數學知識與教學知識整合形成的“數學教學知識”（實驗前M=1.02）以及由數學教學知識與技術知識整合形成的“整合技術的數學教學知識”（實驗前M=0.86）得分最低。后測表明上述五種知識的排序沒有變化，但數學教學知識和整合技術的數學教學知識分別提高到2.37分和1.94分，增長率分別達到132%和125%，超過其余三種知識。

2. 新手數學教師的課堂教學效果得到優化

從理論上講，教學設計能力的增強會優化教學。課堂教學分析結果顯示，在教師語言、學生語言、課堂沉寂、技術應用等四個方面，實驗組比率分別為50.17%、32.54%、7.35%和9.94%，而控制組比率分別為64.74%、25.41%、4.37%和5.48%。實驗組的教師語言比率低于控制組14.57%，學生語言高于控制組7.13%，說明實驗組課堂的學生行為更為積極主動。實驗組的課堂沉寂比率高于控制組，其中83.26%的沉寂時間是學生在思考教師提出的問題，課堂中的無效語言行為很少，課堂效率較高。實驗組的提問比率達到了41.84%，其中封閉性問題（51.24%）與開放性問題（48.76%）幾乎各占50%，說明實驗組教師更注重利用數學問題引導學生的學習過程，注重提高學生提出問題和解決問題的能力。實驗組的技術應用比率比控制組高4.46%，雖然提高比率不大，但仍能反映出實驗組教師正在嘗試利用信息技術改進數學課堂內教與學的方式。

3. IDNT模型有效促進了新手數學教師教學設計能力的發展

參加實驗后訪談的16名教師一致認為IDNT模型有效促進了自己教學設計能力的發展，其中提高最為顯著的是對自身教學的反思能力、對教學技術與數學學習資源的設計能力以及信息技術與數學教學內容的整合能力。所有訪談對象都表示愿意接受IDNT模型，認為“它對自己的教學產生了較大的影響”，因為“它能提供關于設計與反思的真實模擬情境，能促進新手教師成為有目的的教學設計者和反思性實踐者，成為教學設計專家”。有8位教師建議在今后的發展實踐活動中多提供利用IDNT模型進行數學教學設計的案例和信息化數學教學資源，加強培養新手數學教師對學生特征的分析能力、學習策略的設計能力和解決復雜教學問題的能力，鼓勵新手數學教師進行深層次的教學反思和應用信息技術提高數學教學效率。

（二）信息技術環境下IDNT模型促進新手數學教師教學設計能力發展的原因分析

通過問卷調查和實驗后訪談，可以將IDNT模型促進新手數學教師教學設計能力發展的影響因素歸納為教師的知識結構、教師的反思性實踐（主要由在行動中反思、對行動進行反思、在實踐中獲得知識構成）以及教師的信息技術水平等三個方面。

1.知識結構是新手數學教師教學設計能力發展的基礎

問卷調查結果顯示，新手數學教師的教學設計能力發展與知識結構有關，特別是數學教學知識對教學設計能力的發展影響程度較大。數學教學知識是數學知識與教學知識的整合，更是教師對數學內容、教學法、學生特征和教學情境等知識的綜合。關于教師是怎樣獲得他們的學科教學知識這個問題，研究認為教師可以通過不同的渠道來發展學科教學知識，最重要的來源是“自身的教學經驗和反思”和“和同事的日常交流”，“在職培訓”和“有組織的專業活動”也是比較重要的來源。[22]正是因為基于IDNT模型的培訓活動為數學新手教師提供了上述獲得數學教學知識的途徑，他們的教學設計能力才得以發展。同時，數學知識對教師教學設計能力發展也會產生影響。專家教師擁有更多的數學知識，對數學知識有更深的理解，更能揭示出知識之間的內在聯系，更傾向于用問題解決的觀念看待數學學習，因此相比新手數學教師，專家教師在教學設計思想、教學策略運用以及教學行為表現上更具教學專長。

2.反思性實踐是新手數學教師教學設計能力發展的動力

反思性實踐的教師教育觀源于杜威和肖恩關于反思的理論。趙昌木[23]曾對94名優秀教師進行調查發現，他們都具有“經常反思自己的教學觀念和教學實踐”和“在講完課后，根據教學效果不斷審視、修正自己的教案”的良好習慣和品質。IDNT模型的反思階段是指對教學的一種回顧、審思、辨析與重新決策的思維過程，[24]強調對新手教師反思能力的培養是它區別于其他教學設計模型的重要特點。本研究的調查結果顯示，經過培訓的新手數學教師會經常對自己和學生的教學行為表現進行批判性分析，而未經培訓的教師其教學反思則多集中在自己身上，且較少回憶起教學中的關鍵事件。反思性實踐是影響新手數學教師教學設計能力發展的動力因素，主動、客觀、深刻的反思性實踐能有效地促進教學設計能力的發展。

3.信息技術水平是新手數學教師教學設計能力發展的效率保障

近年來，信息技術對數學教學產生了深刻影響，也在數學教師專業化發展中發揮著越來越重要的作用，特別是對數學教師教學設計能力的影響日益凸顯。例如，它可以作為輔助工具支持數學教師進行教學資源設計、教學活動設計和教學評價設計，也可以作為學生進行自主學習、合作學習、探究學習的工具，還可以對教師的反思性實踐、在線學習、合作備課提供支持。本研究調查數據顯示，教師應用信息技術的能力對教學設計能力的發展有顯著的影響，是新手數學教師教學設計能力發展的效率保障。

五、結 語

信息技術環境下IDNT模型促進新手數學教師教學設計能力發展的實證研究從設計到實施再到結束歷時近半年。研究發現，IDNT模型對新手數學教師教學設計能力的發展產生了顯著影響，它確實有助于提高新手數學教師教學設計的能力。研究結果表明，當前在國內新手數學教師的培訓中實施IDNT模型是可行的，它能很好地促進新手數學教師獲得專業發展并較快成長為教學設計專家。通過對中學新手數學教師教學設計能力發展的探討，為IDNT模型在其他學科領域、不同層次教師中的應用提供了參考借鑒。然而，由于本研究的樣本不夠大、實驗周期不夠長，所得的結論在更大的范圍內、更長期的實踐中是否有效？除了這個模型是否還有其他模型能促進新手數學教師教學設計能力發展？這些問題都值得我們進行更多的思考與嘗試。

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