蔡慧英 李 欣 孫佳悅
提升職前教師跨學科教學設計能力的課程設計及其實證研究*
蔡慧英 李 欣 孫佳悅
(江南大學 教育技術系,江蘇無錫 214122)
為了培養符合時代發展需要的優秀人才,義務教育課程改革方案倡導教師進行跨學科教學,促進學習者核心素養的培養和達成,這對教師的跨學科教學設計能力提出了新的要求。在這一背景下,探究促進職前教師跨學科教學設計能力的干預方案顯得尤為必要。因此,文章在梳理職前教師跨學科教學設計能力基本內涵和影響因素的基礎上,提出了專長視角下跨學科教學設計能力課程的設計思路。然后,文章運用學習分析的基本思想,從實證的角度探究了專長視角下跨學科教學設計能力課程在提升職前教師跨學科教學設計能力上的有效性和作用機制。研究發現,在課程學習后,職前教師的跨學科教學設計能力處于中等以上水平。其中,信念和知識是職前教師跨學科教學設計能力發展的基礎,專長是激活信念和知識作用的關鍵。文章不僅論證了基于教師專長視角提出的課程設計思路在提升職前教師跨學科教學設計能力上的合理性,還形成了提升職前教師跨學科教學設計能力的優化策略,旨在為培養勝任跨學科主題教學的未來教師提供實踐指導。
職前教師;跨學科教學設計能力;教學信念;教學知識;學習設計
為了培養符合時代發展需要的優秀人才,教育部在印發的《義務教育課程方案(2022年版)》中明確規定,各學科要以不少于10%的課時開展以本學科為載體的跨學科主題學習,用以激發學習者活力、發展學習者高階思維能力[1],這對教師的跨學科教學設計能力提出了新的要求。作為未來教師隊伍的主力軍,職前教師肩負著在教學中落實跨學科教學實踐的重要使命。因此,在針對未來教師的專業培養環節,我們需要對職前教師的跨學科教學設計能力予以積極回應。然而,當下職前教師的專業培養體系中鮮有針對跨學科教學設計能力培養的課程。針對這一發展需求和培養現狀之間的矛盾,如何科學地研發系統化的課程以助力職前教師跨學科教學設計能力的提升,成為當前需要關注的重要內容。近年來,在循證教育理念的影響下,教師教育研究者越來越意識到:為了提升教師開展創新教學實踐活動的能力,職前教師除了需要具有采納創新教學實踐的信念和知識儲備,還需掌握相應的教學專長[2]。通過對比研究發現,相比于新手型教師,專家型教師具備相應的教學專長,這能幫助其運用系統化教學理論和原則識別并解決復雜的教學問題、協調多項任務、利用環境中的資源幫助學習者完成學習任務;在教學設計思維、實踐和產品創生等方面具有更好的行為表現[3]。因此,本研究基于專長設計和構建相應課程,并開展實證研究論證課程的合理性及其作用機制,旨在針對職前教師跨學科教學設計能力發展形成科學的課程干預方案,為促進職前教師跨學科教學設計能力發展提供優化策略與實踐指導。
職前教師跨學科教學設計能力是指職前教師整合不同學科的知識和技能,在跨學科領域創造有效的教學方案和課程設計,以實現培養學習者優質跨學科知識結構的教育目標的能力[4]。與單一學科教學方式相比,跨學科教學的起點和目標站位更高[5],需要教師在統整并理解跨學科知識的基礎上形成相應的學習目標,建構以問題驅動、以學習活動為載體的學習歷程,引導學習者通過參與高質量、趣味性和啟發性的跨學科學習項目深度理解跨學科知識[6]。因此,跨學科教學對職前教師的跨學科教學設計能力提出了更高的要求[7]。針對這些要求,在課程知識選擇方面,職前教師需要建立跨學科教學知識觀,為學習者創設在特定教學時間內能建構跨學科的知識結構。跨學科教學要求教師突破不同學科知識之間的壁壘,理解不同學科領域之間的聯系,能在不同的教學場景中為學習者建構具有意義且合乎邏輯的跨學科知識結構。而教師只有對來自不同學科的知識進行統整式理解,才能為學習者建立合理的教學內容,從而為學習者創設體現跨學科教學特色的學習情境,確定學習目標,并以此為目標導向設計相應的學習活動和學習評估方式。因此,職前教師需要基于大概念的基本思想,為學習者設計具有統攝性和衍生性的優質跨學科教學內容,服務學習者建構優質跨學科知識結構[8]。在教學方法使用方面,職前教師需要提升應用創新教學模式和策略的能力,為學習者創設高質量的學習內容。教學模式是在一定教育思想、教學理論和學習理論的指導下,指導教師設計和實施教學活動序列的穩定結構形式,也是引導學習者達成既定學習目標的重要手段。跨學科教學所追求的學習目標更加復雜高端,因此,職前教師需要以真實問題為載體,以學習者認知發展規律為依據,應用問題解決學習、探究學習等創新教學模式開展“學習者中心”的教學[9]。在教學過程干預方面,職前教師需要提升設計恰當學習支架的能力,為學習者的學習提供過程性幫扶。跨學科學習需要學習者整合來自不同領域的知識和技能,并通過團隊共同努力解決復雜問題,這對學習者的認知水平及學習能力提出了較高要求。因此,職前教師作為引導者,需要有針對性地選擇和設計對應的學習支架,支持學習者學習活動的順利展開及其對跨學科知識的深入理解[10]。
從結果的角度來看,跨學科教學設計能力是教師運用一定的學習設計理論知識,對跨學科教學內容進行重新組織和編排,從而表現出的創造性教學行為:首先,要求教師能有機整合不同學科知識概念,形成跨學科教學內容、制定明確的跨學科教學目標,以更為合理地管控學習者的固有認知負荷,幫助其在跨學科領域中達到預期的學習結果。其次,教師需要深度思考如何有效地將跨學科的創新教學模式和策略應用到實際教學中,為學習者編排具有跨學科特點的學習活動序列和學習路徑,以降低學習者的額外認知負荷,促進其跨學科思維和能力發展。再次,教師需要在設計過程中整合新興技術,以支持學習者跨學科學習活動的順利完成及對復雜概念的深入理解。最后,教師需要統籌協調教學過程,確保各學科間的教學內容和學習活動能夠有機結合在一起,為學習者創造有意義的跨學科學習體驗。因此,可以從職前教師的跨教學內容整合、跨學科教學目標制定、跨學科教學策略選擇、跨學科學習活動編排、新興技術整合、教學統籌協調六個方面的表現來判斷職前教師跨學科教學設計能力的表現情況[11]。
教師跨學科教學設計能力的形成是一個復雜的、系統性變化的過程。研究發現,跨學科教學信念和教學知識是影響職前教師跨學科教學設計能力發展的兩個基礎因素。
①跨學科教學設計信念是職前教師對于學科融合的教學、復雜的教學設計系統、個人的教學能力和教學實踐之間契合程度的主觀看法和感受,包括價值信念、能力信念和教學法信念等要素[12]。研究表明,跨學科教學設計信念不僅會影響職前教師對跨學科教學設計的態度和價值觀[13],還會影響職前教師構建跨學科融合教學單元的意圖、行為和方式,從而影響職前教師跨學科教學設計能力的發展[14]。
②跨學科教學設計知識是職前教師在面向充滿動態復雜關系的教學系統時,為實現有效的跨學科融合分析、設計和執行所需的知識合集。技術整合的學科教學知識(Technological Pedagogical Content Knowledge,TPACK)理論框架是理解和評估教師跨學科教學設計知識的重要抓手[15],認為職前教師除了需要掌握學科內容知識、教學法知識和技術知識,還需要掌握基于三種核心知識要素組合生成的復合性知識和綜合性知識。這種跨學科教學設計知識是職前教師建立扎實的學科基礎、了解學科之間的聯系和相互作用、掌握有效的教學策略和培育跨學科思維的重要支撐和依據,對職前教師跨學科教學設計能力發展具有一定的影響。
專長(Expertise)是指在特定領域表現出色的專家擁有的綜合性技能,是專家處理復雜問題并形成解決方案的主要依據。映射到教師教育領域,跨學科教學設計專長是教師所擁有的識別和探索復雜的跨學科教學問題,并提供詳細規劃的解決方案以改善教學效果的綜合性技能,也是用以指導教師“將自身所擁有的跨學科知識轉換成易于學習者理解的表征形式”的具有科學原理屬性的能力[16]。與其他專長類似,教師跨學科教學設計專長是基于特定領域的概念性、程序性和條件性等三類知識而形成的復雜知識結構[17]。其中,概念性知識是教師所擁有的教學設計相關事實、理論和關鍵術語知識;程序性知識是教師所擁有的完成復雜教學設計任務的一系列步驟和規則知識;條件性知識是教師所擁有的如何在既定條件的教學設計過程中應用概念性知識和程序性知識的知識。
研究表明,跨學科教學設計專長是職前教師跨學科教學設計能力發展的強力預測因素,有利于識別和發展自身跨學科教學設計者身份[18]。與跨學科教學設計知識關注“是什么”相比,跨學科教學設計專長更加關注“為什么”“如何”等指向原理性和情景性的綜合技能。跨學科教學設計專長所涉的知識是職前教師在理解跨學科教學設計中所涉基本知識的基礎之上,形成的一種具有實踐指向性的整合性知識,能夠幫助職前教師創造出具有科學理論支撐的學習項目,支持學習者在跨學科學習中達成既定的學習目標[19]。跨學科教學設計專長在引導職前教師做出科學跨學科教學設計決策,幫助職前教師以結構化思維“拓撲式”關聯和規劃各教學設計要素,促使職前教師及時發現問題并靈活調整教學策略和優化教學資源等方面具有關鍵作用。由上可見,跨學科教學設計專長是促進職前教師跨學科教學設計能力發展的關鍵因素。
綜上,本研究試圖基于專長視角,設計和開發培養職前教師跨學科教學設計能力的課程,并驗證課程的有效性。此外,本研究希望從職前教師的跨學科教學信念、知識和專長三個角度,探究設計的課程對教師跨學科教學設計能力產生的作用機制,進一步挖掘提升職前教師跨學科教學設計能力的優化策略。
為了建構跨學科教學設計能力發展目標導向的職前教師教育課程,本研究基于職前教師跨學科教學設計能力發展要求,明確了課程的四個專題學習模塊[20]:①專題一是認識人的認知架構,帶領職前教師理解學習發生的原理和規律,幫助職前教師建立對學習的直觀認識;②專題二是設計大概念,帶領職前教師理解大概念對跨學科教學內容整合提綱挈領的作用及設計方法,幫助職前教師建立跨學科教學知識觀;③專題三是創新教學模式,對問題解決學習模式進行講解,為職前教師編排高質量的跨學科學習活動提供策略性支持;④專題四是設計學習支架,幫助職前教師掌握學習支架的分類及設計方法,培養職前教師的高水平學習支架設計能力。
在此基礎上,本研究基于專長的基本理念,從概念性知識、程序性知識和條件性知識三個維度出發,對四個專題的內容進行了立體化、連貫性的編排和組織。每個專題下屬的概念性知識學習旨在幫助職前教師理解關鍵性的科學原理,為其進行跨學科教學設計提供理論支撐;程序性知識學習旨在幫助職前教師理解和掌握教學內容整合、學習活動編排和學習支架設計等方法策略,為職前教師進行跨學科教學設計提供方法指導;條件性知識學習旨在以案例研討為抓手,帶動職前教師剖析概念性知識和程序性知識如何應用于具體的跨學科教學設計過程,從而促進職前教師對概念性知識和程序性知識的綜合性理解。由此,本研究總結了專長視角下跨學科教學設計能力課程的設計思路,如圖1所示。

圖1 專長視角下跨學科教學設計能力課程的設計思路
為了判斷教師專長視角下跨學科教學設計能力課程是否以及如何提升教師的跨學科教學設計能力,本研究在華東地區某高校招募了47名教育技術學專業的大三學生參與了課程實驗,其中,男生14名、女生33名。參與實驗的學生具有相同的教師教育經歷,之前均未系統接受過跨學科教學設計培訓。
在研究準備階段,按照專長視角下跨學科教學設計能力課程的設計思路,本研究研發了相應的課程教學資源,其中包括章節教學PPT、微視頻、教學設計案例、拓展閱讀材料及學習任務單等。隨后,本研究將課程教學資源上傳至慕課平臺,搭建了支持學生在線學習的課程學習環境。在研究實施階段,本研究首先組織職前教師完成了跨學科教學設計信念和知識調查問卷,以了解職前教師的跨學科教學設計信念和知識水平。然后,本研究組織職前教師參加為期14周的線上和線下混合式課程學習實踐活動,其中每周學習時長為1.5小時。基于對慕課平臺記錄的職前教師學習行為數據的學習分析,以測量職前教師跨學科教學設計專長水平。在研究收尾階段,本研究為每位職前教師提供了一份跨學科教學設計經典案例,并預設了13道提示性問題,要求職前教師按照提示性問題的要求,分析和點評案例,以測量職前教師跨學科教學設計能力發展的基本情況,從而驗證課程的有效性和作用機制。
(1)測量職前教師跨學科教學設計信念的調查問卷
借用教育心理學中評估教師信念的評估框架[21],本研究從價值、能力及教學法信念三個維度編制了教師跨學科教學設計信念調查問卷。問卷共計30個題項,均采用李克特5點量表計分。其中,“1”表示非常不同意,“5”表示非常同意。每個題項的平均分用以評估職前教師教學信念。檢驗問卷整體信度,結果顯示Cronbach’s α系數值為0.82,表明問卷具有良好的信度。
(2)測量職前教師跨學科教學設計知識的調查問卷
借用基于TPACK理論編制的調查問卷,本研究從技術應用、教學內容組織等七個維度改編了教師跨學科教學設計知識調查問卷[22]。問卷共計22個題項,均采用李克特5點量表計分。其中,“1”表示非常不同意,“5”表示非常同意。每個題項的平均值用以評估職前教師TPACK水平。檢驗問卷整體信度,結果顯示Cronbach’s α系數值為0.93,表明問卷具有良好的信度。
(3)測量職前教師跨學科教學設計專長的學習分析方法
為了評估職前教師跨學科教學設計專長,本研究主要運用學習分析的思想,對學習者在慕課平臺上的學習行為數據進行了綜合分析,以預測職前教師課程學習后的跨學科教學設計專長水平[23]。對于課程學習,職前教師登錄慕課平臺預習、學習和復習課程內容。平臺會記錄職前教師對于專長視角下跨學科教學設計能力相關課程內容的學習行為數據,如任務點完成情況、視頻學習進度、視頻觀看時長、閱讀時長、章節學習次數及討論次數等。在分析數據時,研究團隊首先對抓取的在線學習行為數據進行歸一化預處理,以統一各項行為數據衡量標準;然后,利用SPSS 26.0軟件進行主成分分析,提取整體任務完成度、資源學習活躍度和行為動作三個主成分,各主成分載荷為57.95%、15.96%、12.23%,初始特征值為3.48、0.96、0.73;最后,計算主成分聚合值,分別將其乘以各主成分初始特征值進行加權平均,得到職前教師跨學科教學設計專長掌握情況的綜合指標取值。
(4)評估職前教師跨學科教學設計能力的量規
為了評估課程學習結束后職前教師跨學科教學設計發展的基本情況,本研究要求每位職前教師首先對一份主題為“氣候變暖”的跨學科教學設計教案進行文本點評,然后根據每位教師點評的文本質量來判斷其跨學科教學設計能力。具體而言,本研究從跨學科教學內容整合、活動編排、支架設計等方面預設了13道提示性問題,如“你認為教案中學習活動設計的編排思路是什么樣的?”“能否幫助學習者達到規定的學習目標?”“具體是如何體現的?”等,職前教師需要在問題引導下完成對教案的分析和點評。然后,依據IBSTPI教學設計能力標準及Peng等[24]的跨學科教學設計能力評估框架,本研究從跨學科教學內容整合、跨學科教學目標制定、跨學科教學策略選擇等六個維度編制了跨學科教學設計能力評估量規。根據文本點評質量,研究團隊對職前教師的文本點評數據進行了1~5級量化打分。其中,“1”表示完全沒有能力,“5”表示非常有能力。研究團隊評分結果的Cohen’s Kappa值為89.30%,具有較高的一致性。最后,本研究以每個維度量化得分的平均分來分析職前教師的跨學科教學設計能力水平。
為了探究專長視角下跨學科教學設計能力課程學習是否提升了職前教師的跨學科教學設計能力,本研究對評估職前教師跨學科教學設計能力水平的量化數據進行了描述性統計分析。結果顯示,職前教師跨學科教學設計能力水平整體平均分M=3.29,SD=0.56。其中,職前教師在跨學科教學內容整合(M=3.13,SD=0.89)和新興技術整合(M=3.25,SD=0.73)子維度上的得分低于整體平均分,在跨學科教學目標制定(M=3.34,SD=0.86)、跨學科教學策略選擇(M=3.32,SD=0.78)、跨學科學習活動編排(M=3.36,SD=0.89)和統籌協調教學(M=3.30,SD=0.87)子維度的得分均高于整體平均分。這說明,經過課程學習,職前教師的跨學科教學設計能力處于中等偏上水平,這一結果驗證了促進職前教師跨學科教學設計能力發展的課程設計的有效性。
為了探究專長視角下下跨學科教學設計能力課程如何提升職前教師跨學科教學設計能力,本研究對職前教師在課程學習過程中的跨學科教學設計信念、教學知識、專長與教師跨學科教學設計能力的作用關系進行了相關性分析和多元線性回歸分析。
首先,對職前教師的跨學科教學設計能力及其影響因素進行了相關性分析。數據分析結果表明:職前教師的跨學科教學設計能力與三個要素之間存在顯著相關性。其中,職前教師的跨學科教學設計能力(M=0.420,SD=0.213)與其專長水平(M=0.395,SD=0.214)相關性最高(P=0.664,<0.001),與其跨學科教學設計信念(M=0.508,SD=0.249)相關性相對較高(P=0.406,<0.01),與其跨學科教學設計知識(M=0.365,SD=0.180)相關性相對較弱(P=0.355,<0.01)。這為我們進一步探究四者之間的作用機制奠定了基礎。
然后,為了探究職前教師跨學科教學設計能力及其影響因素的作用機制,本研究運用SPSS26.0工具對跨學科教學設計信念、知識、專長三個自變量與跨學科教學設計能力這一因變量進行了多元線性回歸分析,結果如表1所示。其中,模型1是以職前教師跨學科教學設計知識為預測變量,以信念為效標變量的簡單線性回歸模型;模型2是以職前教師跨學科教學設計知識、信念為預測變量,以專長為效標變量的多元線性回歸模型;模型3是以職前教師跨學科教學設計知識、信念和專長為預測變量,以能力為效標變量的多元線性回歸模型。

表1 職前教師跨學科教學設計能力影響因素的多元線性回歸分析
注:*表示值在0.05水平上顯著,**表示值在0.01水平上顯著,***表示值在0.001水平上顯著。
根據多元線性分析結果,本研究構建了職前教師跨學科教學設計能力影響因素的作用機制,如圖2所示。其中,實線表示直接影響作用顯著,虛線則表示直接影響作用不顯著。由圖2可知,在信念、知識和專長三個影響因素中,只有職前教師跨學科教學設計專長直接影響其跨學科教學設計能力(β=0.593,<0.001)。盡管教學信念不能直接影響職前教師跨學科教學設計能力(β=0.104,>0.05),但它可以通過影響職前教師跨學科教學設計專長(β=0.366,<0.05),來間接影響職前教師跨學科教學設計能力。此外,職前教師跨學科教學知識還會通過影響職前教師跨學科教學信念(β=0.628,<0.001),來間接影響職前教師跨學科教學設計專長和職前教師跨學科教學設計能力。

圖2 職前教師跨學科教學設計能力影響因素的作用機制
為促進職前教師跨學科教學設計能力的發展,本研究以專長視角下跨學科教學設計能力課程的設計思路為指導研發了相應的課程教學資源,并通過課程實驗驗證了其有效性。此外,對職前教師跨學科教學設計能力影響因素作用路徑的研究發現:盡管教師的信念和知識是助力教師跨學科教學設計能力發展的基礎,但專長是激活信念和知識對教師跨學科教學設計能力影響作用的關鍵因素。因此,從實踐干預角度來看,需要關注以下三個方面,以助力職前教師跨學科教學設計能力成長:
①建設基于跨學科教學設計專長的培育機制,引導職前教師提升跨學科教學設計能力。本研究發現,提升職前教師跨學科教學設計專長水平是發展其跨學科教學設計能力的重要基礎,是激活其跨學科教學設計知識和信念作用的關鍵。因此,為了提升職前教師跨學科教學設計能力,本研究認為,在原理層面,應運用系統講解的方式呈現跨學科教學設計的本源性解釋,讓職前教師對“為什么”開展跨學科教學設計形成理論性認知;在方法層面,應以范例模擬的方式幫助職前教師理解跨學科教學的設計原則和方法,對“如何”進行跨學科教學設計形成操作性認知;在實踐層面,應以案例研討的方式讓職前教師理解如何將不同的概念性知識和程序性知識應用到具體的跨學科教學設計中,以提升他們對跨學科教學設計知識的整體認知。
②促進職前教師對跨學科教學設計相關基本性知識的積累,服務職前教師跨學科教學設計專長的發展。本研究發現,跨學科教學設計相關的基本性知識是職前教師進行跨學科教學設計不可或缺的先決條件,顯著影響教師跨學科教學設計信念發展。因此,本研究認為應引導職前教師理解學科內容知識、教學法知識、技術知識及其融合知識的基本指向,確保職前教師掌握基于教學內容知識、教學法知識和技術知識等進行基于單一學科的教學設計專長[25]。然后,通過引導職前教師掌握跨學科教學設計的理論邏輯和實操方法,以發展其跨學科教學設計專長。
③關注職前教師跨學科教學設計的信念發展,助力職前教師跨學科教學設計專長的發展。本研究發現,職前教師跨學科教學設計信念顯著影響其專長發展水平,在跨學科教學設計知識作用于跨學科教學設計能力發展時起重要作用,會塑造教師跨學科教學設計的態度和行為傾向,影響跨學科教學設計策略和方法技巧的應用。因此,本研究認為,一方面應引導職前教師認識到進行跨學科教學的時代價值和教育價值,建立促進職前教師進行跨學科教學設計的激勵制度,從內外兩個方面優化其價值信念;另一方面應組織職前教師進行系統化培訓和教學研討,降低職前進行教師跨學科教學設計的壓力感,增強職前教師有能力勝任跨學科教學設計的信念,從而提升職前教師跨學科教學設計的行動力。
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The Curriculum Design and Its Empirical Research of Improving Pre-Service Teachers’ Interdisciplinary Instructional Design Competence
CAI Hui-ying LI Xin SUN Jia-yue
In order to cultivate outstanding talents in line with the development of the times, the compulsory eudcation curriculum reform program advocates teachers to conduct interdisciplinary teachinto promote the cultivation and achievement of learners’ key competencies, which puts forward new requirements for teachers’ interdisciplinary instruction design competence. Under this context, it is particularly necessary to explore the intervention programs to promote pre-service teachers’ interdisciplinary teaching design competence. Therefore, based on sorting out the basic connotation and influencing factors of pre-service teachers’ interdisciplinary instructional design competence, this paper proposed a curriculum design idea to improve pre-service teachers’ interdisciplinary instructional design competence from the perspective of teacher expertise development. Then, using the basic idea of learning analysis, this paper explored the effectiveness and mechanism of curriculum designed from the perspective of teachers’ expertise in improving pre-service teachers’ interdisciplinary instructiondesign competence. It was found that pre-service teachers’ interdisciplinary instruction design competence were was above the medium level after the curriculum learning. Among them, beliefs and knowledge were the foundation for the development of pre-service teachers’ interdisciplinary instruction design competence, and the expertise was the key to activating the effects of beliefs and knowledge. This study not only demonstrated the rationality of the curriculum design ideas based on teachers’ expertise in enhancing pre-service teachers’ interdisciplinary instruction design competence, but also formed optimization strategies for improving pre-service teachers’ interdisciplinary instruction design competence, expecting to provide practical guidance for the cultivation of future teachers who are competent in interdisciplinary subject teaching.
pre-service teacher; interdisciplinary instruction design competence; teaching beliefs; teaching knowledge; learning design

G40-057
A
1009—8097(2023)12—0056—09
10.3969/j.issn.1009-8097.2023.12.006
本文為2022年江蘇高校哲學社會科學重大項目“人工智能賦能中小學教師教研的治理策略研究”(項目編號:2022SJZD037)的階段性研究成果。
蔡慧英,副教授,博士,研究方向為學習科學與技術設計、人工智能教育應用、教師專業發展,郵箱為caihy@jiangnan.edu.cn。
2023年5月15日
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