用技术学技术：教师信息技术能力提升的实证研究

　　信息技术能力提升是近年来教师专业发展培训的必修课程模块之一。集中式的实操培训可以在短时间内让教师学员快速提升技术素养。微课制作能力是技术素养的综合体现，在实际培训中也深受教师学员青睐。由于该专题内容庞杂，要理清各个制作软件的功用需要设计恰当的培训方案，帮助教师学员综合运用所学知识，最终真正做出优秀的微课作品。

　　思维导图工具作为一款学习软件，可以帮助学习者在技术学习的过程中梳理培训内容，构建认知地图，达到知识内化的目的，绘制思维导图是学习者在学习复杂性知识的过程中实现由输入到输出的一个便捷渠道。本研究通过准实验法，采用单盲设计对参加微课制作培训的中小学教师学员进行了同步对比实验，来验证思维导图运用于教师微课培训的有效性。通过分析实验班和对照班教师学员的基本信息，前、后测成绩，问卷调查结果，以及思维导图作品等多种数据，研究者发现引入思维导图工具有助于教师学员内化培训知识以及更加快速地生成高质量作品。

　　【关键词】教育信息技术;教师专业发展;微课;思维导图;技术素养;教师培训

　　一、引言

　　在“互联网+教育”时代，信息技术的快速发展及其在教育教学领域的广泛应用成为常态，从传统的课堂教学到远程在线教育、数字化学习、智慧教育和近年来迅速发展的创客教育，新技术在教育中的融合应用与日俱增。

　　《教育信息化“十三五”规划》提出要应用上台阶，信息技术与教育教学融合进一步深入，教师信息化教学能力、学生信息素养显著提升。对新时代的教师也提出了更高要求，教师需要不断完善自身信息技术应用能力才能适应社会需求，教师培训逐步成为教师提升信息技术应用能力的主要方式和途径。

　　根据《教育部关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程的意见》，到2017年底完成全国1,000多万中小学(含幼儿园)教师新一轮提升培训，提升教师信息技术应用能力、学科教学能力和专业自主发展能力。为此各级教育行政部门联合高校和培训企业为当地中小学教师开展了形式多样的全员培训。《教育部关于大力加强中小学教师培训工作的意见》指出，要“创新教师培训模式方法，提高教师培训质量。

　　丰富和优化培训内容，不断提高教师培训的针对性和实效性”。随着信息技术的迅速发展和在教育教学中的广泛应用，我国教育改革不断推进，教学模式不断创新，同时对于教师自身能力的要求也在提高，相应的教师培训不断推陈出新。微课具备短小精悍的特点，被广泛运用到教学当中，教师微课培训逐渐被重视。

　　笔者所主持的多地区微课专题系列培训就是在这样一个背景下开展起来的。培训内容包括多媒体资源的获取与初步加工、素材的收集与制作、动态课件的制作与呈现、微视频的加工、多类型微课的制作与美化等，其中需要用到十多种大大小小的软件，内容设置虽有条理，但也比较庞杂。要在短短的三五天时间里让教师学员快速掌握和内化所学知识和技能不是一件容易的事。成人学习者尤其是中小学教师本身拥有丰富的学习及教学经验，对于培训的期望和要求较高，强烈的自我学习愿望是其最好的学习动力。

　　另外，成人学习者接受新生事物较慢，学习和记忆方式较为传统，缺乏对于知识结构的组织能力，影响学习效果。思维导图作为一种简单有效的图形思维工具和知识表征工具，是构建知识网络和巩固记忆的有力工具，近年来被广泛研究和应用于各学科教学，被认为有助于教师和学习者在思考过程中，以一种可视化的方式创造性地探索、修正和总结有关某一学习问题的想法(张海森,2011)。

　　通过阅读大量文献发现，有关思维导图运用于教师培训的应用研究很少。对中国期刊网教育类数据库文献进行检索，篇名中同时含有“教师培训”和“思维导图”的论文仅有2篇。一篇是《教师在主题词图式反思中实现专业成长的创新实践》(夏纪梅,2016)，作者在某一中小学英语教师培训项目中将思维导图用于课堂讨论和反思环节，效果很好，但采用的是个案研究法，而不是实验法。

　　另一篇是较早的《思维导图在高校教师教育技术培训中的应用》(王延,等,2005)，作者在对高校教师开展教育技术能力(教学设计)培训时让教师学员使用思维导图绘制教学设计流程图。论文篇幅短，研究方法和研究设计都不够明确。因此，已有研究在教师培训与思维导图使用方面还缺乏严谨的研究设计和研究方法。

　　在研究主题方面，多数研究都是单纯的研究某一方面，比如微课的开发和设计、思维导图在中小学教学中的应用(作为工具)或思维导图工具的培训(作为培训内容)(魏海姣,2017a)、教师信息技术能力培训等。“虽然从2005年开始，每年都有关于思维导图和教师的相关研究，但研究数量不足，而且主要集中在高等教育领域”(魏海姣,2017b)。更少有人去关注将教师培训与思维导图工具二者结合的研究，用技术学技术的思想还没有得到重视。

　　本文通过对广州市某区中小学教师的微课制作培训开展实证研究，将思维导图工具运用其中，让教师学员“学用结合”，即学会使用它并能用来强化培训效果。整个过程采用准实验法，探索在培训中让教师学员用技术学技术，学技术用技术，反复强化，让教师学员既掌握思维导图等知识管理工具的使用方法，又进一步运用它去学习和内化新的信息技术知识。本研究的实践价值在于提升教师自身信息技术素养和增强培训效果，实现工具学习(信息素养提升)与内容学习的良性互动;在理论意义上，将丰富教师培训和思维导图等领域的研究。

　　二、研究的理论基础

　　思维导图是20世纪60年代英国心理学家东尼·博赞发明的一种笔记方法，其理论基础有左右脑分工理论、信息加工理论和格式塔心理学等。“利用大脑求整体的运作倾向(求完整的天然属性)，我们的应用者只是在思维导图上的关键词汇处加了一些空白的线条，诱使大脑自己去‘填充’那些令人无限联想的空白区域。人脑一旦意识到它可以在任何两个事物之间建立联想，它就会几乎自发地找到关联，尤其在有了别的刺激来触发它的时候。”

　　(Buzan,2015,p.58)。博赞(Buzan,2015,p.58)认为思维导图是对发散性思维的表达。思维导图具有发散性、非线性结构化和整体性的特点(赵国庆,等,2004)。本研究的相关理论基础如下：

　　(一)建构主义学习理论

　　建构主义主张学习是学习者在与环境交互作用的过程中主动建构心理表征的过程，知识是学习者通过意义建构而获得的，强调学习者是一个主动的知识建构者。思维导图的绘制可以充分发挥教师学员的自主探究性和创造力，教师学员自主回忆整理，绘制出自己的思维过程，便于培训者进一步了解教师学员的掌握情况并提供支持和帮助。

　　(二)知识表征与思维可视化理论

　　知识表征是指信息在人脑中的存储和组织形式，即外在的实物、事件、观念等在人脑中呈现并为人脑所指的形式。它有两种类型：语义表征和表象表征。表象表征最典型的形式就是图像，图像更接近于客观世界。思维导图兼具语义和表象属性，可以在短时间内整理和加工信息，提高认知效率，又方便快速提取信息，“一图胜千言”。认知加工的过程往往是不可见的，需要用图示的方式将其展示出来。

　　这要求人们运用一系列可视化技术，把看不见的思维过程以可视化的形式清晰地呈现出来，即思维可视化(thinkingvisualization)(赵慧臣,等,2014)。思维导图实际上就是一种思维可视化工具，可以帮助学习者通过回忆、复习和整理所学知识，构建便于存取的网络框架结构。思维导图对应的英文包括mindmapping和mindmap，前者表示构图过程，后者表示构图结果。它不同于“概念图”(conceptmap)，诺瓦克博士将概念图定义为使用节点代表概念、使用连线表示概念间关系的知识组织和表征工具。

　　从可视化这一点上来看，概念图和思维导图有着相同的“非线性图示”的特征，但其核心目的则明显不同，前者在于表征知识，后者在于激发和整理思考。思维导图学习有四个阶段：不用(无意识的低效)、初学(有意识的低效)、中级(有意识的高效)、高级(无意识的高效)。在研究方法上，要朝着规范化的方向努力，特别是实验法、基于设计的研究、个案法等(赵国庆,2012a)。

　　思维导图在教学中可以用于以下环节：作为先行组织者呈现;作为教学进程引导工具;作为讨论交流工具;作为汇报工具;作为反思工具;作为评价工具;作为创作工具;作为复习总结工具;作为联系新旧知识的工具，回顾之前学习的内容;作为对知识进行深层次加工的工具，等等(赵国庆,2012b)。常用的思维导图软件非常多，如Xmind、MindMan⁃ager、MindMap、FreeMind、百度脑图、幕布等。

　　三、研究设计

　　(一)研究方法

　　1.问卷法

　　为了解两个班教师学员自身的信息技术能力基础水平和培训后的知识掌握情况，本研究设计了两份调查问卷，分别对教师学员培训前和培训后的知识掌握情况和主观感受进行了检测。本问卷在该专题以往多期培训中使用过，效度好，能够准确测验学员的水平。前测问卷共设15个题项，前9个题项属于基本信息题，后6个题项属于培训内容检测题，总分6分。

　　后测问卷设25个题项，前两个题项属于基本信息题，中间14个题项为培训内容检测客观题，最后4个题项属于培训内容检测开放题。后测成绩仅统计客观题，总分14分。试卷结果和问卷结果采用EXCEL和SPSS22.0软件进行统计。

　　2.准实验法

　　准实验法是指在无法随机安排被试时，运用原始群体，在较为自然的情况下进行实验处理的研究方法。它有别于实验法对被试群体(实验班)的目的性随机抽样。本研究将依据培训报名生成的两个自然班分别设为实验班(小学科学教师班)和对照班(中学物理教师班)，各50名教师学员。实验为单盲设计，即仅两班授课教师知道此次培训也是一次教育实验，而参加培训的教师学员不知道。

　　两班授课教师均有着十余期微课制作培训主讲经验，授课水平一致。本研究假设思维导图工具有助于提高教师ICT技能学习的效果，自变量为思维导图工具的应用，因变量为教师学员对培训ICT内容的掌握水平。控制变量为两班培训教师的授课水平和教师学员的初始水平，干扰变量为教师学员的出勤情况(如缺席或迟到造成知识学习的遗漏)。本研究采用等组实验。实验班和对照班各有50名教师学员，培训时间为3天。

　　教师学员来自广州市某区，该区有中小学校220所，信息化综合指数达到85%，位列珠三角地区中游水平，智慧城市建设取得显著成效。选用该区教师作为研究样本，具有一定的代表性。本研究采用Xmind软件作为研究工具，它是一款开源免费软件，素材丰富，功能多样，操作简单，学习者可以很快上手。在研究中，让实验班的教师学员在课堂上或家里使用它将培训期间所学知识绘制成图并相互交流学习。

　　(二)研究思路

　　在实验前对两个班的教师学员进行前测。在教学中，对实验班采用绘制思维导图的方式去学习新的软件和资源制作方法，对照班则不采用思维导图工具教学，授课教师仅口头串讲知识点，引导教师学员回顾所学知识。实验后，通过问卷进行后测，比较分析两个班教师学员的微课知识水平、能力提高幅度及对培训的满意度等，全面分析学员的培训效果。

　　四、实验过程

　　(一)培训方案设计

　　本次微课培训于2018年1月11日至13日进行，为期3天，每天培训时长为上、下午各2.5小时。培训课程依据《中小学教师信息技术应用能力标准(试行)》中的“技术素养”维度来设计，以“应用信息技术优化课堂教学”的第四条标准所涵盖的内容(“通过多种途径获取数字教育资源，掌握加工、制作和管理数字教育资源的工具与方法”)为基础，围绕微课专题设计有序衔接的培训内容。

　　培训内容方案已经过十余期微课培训实践，受到教师学员的广泛好评，历次培训中教师学员反馈“非常满意”的比例都在80%以上。本次培训地点设在该区社区学院的电脑教室，方便教师往返于家庭和学校。培训分为两个班，同步进行，每班各自配有一名主讲和一名辅导教师，其中小学科学班作为实验班。

　　(二)思维导图的教学设计

　　在第一天对实验班的授课内容中设计了思维导图工具的使用(1小时)，其他课程内容与对照班保持一致。在思维导图软件的教学中，主要包括图类型的选择，图片、图标、标签、联系、边框、标注的插入，样式以及格式的设置等知识，通过这些工具绘制常用的思维导图(枝干式、层级式、因果式、顺序式等)。运用“做中学”的方法，让教师学员在分析案例的基础上，通过上机实践操作掌握思维导图软件的各个功能。

　　其中气泡图，即发散图，是最常见、最实用的思维导图类型，它将发散性思考过程图形化，绘制者可从一个知识点出发，借助联想与想象，对所学的知识进行总结与归纳(卢璐,等,2013)。对于微课制作学习，气泡图非常适合用于回顾每款软件的主要功能和特点，所以在培训中将气泡图作为教学重点，让教师学员掌握气泡图的绘制方法，用于建构和巩固当天所学知识。

　　(三)干预过程

　　本研究在实验班采用思维导图进行新技术的教学与培训，在对照班采用传统方法进行教学，实验贯穿一轮微课教学培训。

　　1.实验班采用思维导图的模式学习微课制作对实验班采取三次实验干预，在当天的培训课程结束后要求教师学员用思维导图(Xmind)软件回顾并绘制当天所学知识，并上交所绘制的思维导图作业。

　　2.对照班没有采用思维导图工具学习对照班采用传统学习方式，即授课教师在讲授完每天的微课知识后，采用口头串讲知识的方式带领并引导教师学员建构当天所学的知识。

　　(四)实验班思维导图成果

　　在经过有关Xmind软件使用的教学后，实验班的教师学员基本掌握了这款软件的操作方法，在三天的微课培训中每天分别有25位、21位和20位教师学员提交了思维导图。在这三天的实验研究中，实验班的教师学员可以熟练地运用思维导图软件绘制当天所学知识，通过对比教学内容安排表，思维导图中的知识点基本涵盖了当天所学的知识。

　　对以上三个图进行对比分析，可以看出教师学员绘制的思维导图的美观度和对知识的深入程度都在上升。第一天，教师学员绘制的思维导图大多只有一个粗略的知识框架，而到了第二天和第三天大部分教师学员不仅将每个软件的功能都呈现出来，甚至深入到实现每个功能的具体操作步骤，的确经历了赵国庆博士(2012)所划分的前三个阶段，即可以做到有意识地高效使用思维导图工具学习新的技术，并且取得了更好的学习效果，教师学员学习的积极性和认真程度都比对照班要高。

　　五、实验结果

　　(一)干预前教师学员知识水平的测试结果

　　在培训前通过问卷调查了解了两班教师学员的基本特征，结果显示在年龄、教龄和周学时数等方面两班基本一致。

　　(二)干预后教师学员知识水平的测试结果与差异性分析

　　为了检测教师培训效果及主观态度的变化，在培训后又对两个班同时进行了后测，16道客观题，满分16分，两班均有24人作答。实验班的后测平均值为10.208，对照班的后测平均值为10.792，实验班的测试成绩要略低于对照班。通过对两班后测成绩进行独立样本t检验，以检验是否存在显著性差异，显著性水平α=0.246，大于0.05，说明实验班和对照班的后测成绩没有显著性差异。

　　结合前测成绩t检验结果(实验班显著低于对照班，即实验班教师学员基础水平相对较低)来看，培训之后的即时测验成绩对比没有显著性差异，这说明使用思维导图学习新内容的实验班其提升幅度大于对照班，因此可以得出结论：采取思维导图学习能更好地提升教师ICT能力发展(培训)效果。为了解教师学员自身信息技术能力基础水平，在培训前对实验班和对照班同时进行了前测，试题共有6个题项，满分6分。

　　两班均有28人作答，实验班的前测平均值为4.46，对照班的前测平均值为4.75，t检验表明，培训前实验班成绩显著低于对照班，见表3。如果通过实验能够缩小两者的差距，让实验班与对照班水平无显著差异，或者实验班显著高于对照班，就说明实验是成功的，研究假设将得到证实。以上客观题数据分析表明，思维导图干预对教师学员掌握培训内容、提升技术素养有一定的促进作用。

　　(三)教师学员的满意度和技术素养提升幅度(自我感受)对比

　　在后测问卷中，采用李克特五点量表将满意度分为非常满意、比较满意、一般、不太满意和很不满意五个等级，赋值从5到1，统计结果显示两个班教师学员的满意度都非常高，选择“一般”“比较满意”“非常满意”的比例之和均为100%，没有教师学员选择“不太满意”或“很不满意”，实验班教师学员选择“非常满意”的比例略高于对照班。

　　在技术素养提升幅度(自我感受，五点量表题)方面，实验班认为提升幅度非常大的人数比例高于对照班;提升幅度平均值为4.83，略高于对照班的4.75。这与前后测试题测验结果一致。两组技术素养提升幅度比例对照表统计数据表明，两班教师学员经过培训后对培训质量的态度均是满意的，技术素养提升幅度(教师学员自我感受)都很大;更进一步来说，实验班的培训满意度和技术素养提升幅度(自我感受)均高于对照班。这说明使用思维导图工具能够提升教师学员对技术素养培训的满意度和培训效果，用技术学技术是一种行之有效的教师ICT培训与学习策略。

　　六、研究结论

　　(一)思维导图在教师培训中的应用能促进学习者对所学内容的掌握

　　通过对两个班进行知识掌握情况的检测，对比两个班的正确率，实验班的成绩进步程度明显大于对照班。比起授课教师的口头串讲模式，绘制思维导图更有利于教师学员巩固所学内容，加深记忆。思维导图受欢迎的原因之一在于它允许事物之间相互连接，而且无须用任何联系词来说明它们之间的关系(希建华,等,2006)。

　　基于思维导图的学习环境充分运用各种有助于记忆及想象的视觉元素，如图像、数字、颜色和空间感知等，能有效促进学生的记忆，增强其理解力(何赛平,2009)。在培训的过程中，实验班采取的是“每天一图”形式，即学完当天的知识后让教师学员当天绘制思维导图并上交，次日早上展示优秀作品，进行点评并再次总结回顾，这种及时检查的方式有利于教师学员巩固知识，避免遗忘。

　　(二)有关实用性教学软件的培训内容更受学习者青睐

　　有研究指出，“集中培训大多都是‘纯讲授式’，即便偶尔有培训者设计了互动环节，学员的积极性通常很低，不太配合”(陈向明,等,2013)。目前教师培训日益增多，但由于培训时间短、规模大，这种集中式的培训模式难以调动教师学员的积极性和学习兴趣，学员在培训过程中会产生倦怠感，而通过教授实用性工具的使用方法，“使用工具(思维导图)来学习工具(各种微课制作软件)”，可以取得较好的效果。

　　在后测问卷中有一道开放性题目询问实验班教师学员“对于思维导图工具您都有何了解”，有六成教师学员直接提及了思维导图的价值，如“这期学习非常好，我知道了怎样制作思维导图”“思维导图可以罗列笔记，帮助归纳学习内容”“思维导图可以梳理和巩固学习内容”“思维导图工具将思维形象化，提高学习和工作效率”“思维导图可以梳理、归纳和整理知识”。研究者在培训期间与教师学员交谈发现，多数教师学员都表示喜欢这种绘制思维导图的培训模式，比起传统的知识内化方式，即在本子上记笔记，画图的方式更加新颖有趣。

　　通过课上观察教师学员的学习状态，发现他们在绘制思维导图时专注力明显提高，学习兴趣有所增强，学习效果有很大提升。综上所述，本研究通过实验研究进一步验证了应用思维导图有助于提高教师学员对所学内容的掌握程度，能够给教师学员带来更好的培训学习体验，提高培训质量。思维导图在培训中的引入也充分说明在实操类培训中教师学员收获更大，今后需要进一步加强实用性内容的培训及创新培训模式。

　　七、结语

　　有研究者(MacLin&Solso,2017)指出，“每个研究中都存在一个或几个设计问题，从做实验到基于结果得出结论的整个过程都会出现问题”。由于培训时间短，且有些因素不能完全控制，本研究采用准实验法，并验证了实验假设。教育实验具有无法严格控制的特点，但正因为这样的复杂性，才使教育研究具有独特的魅力。

　　今后将进一步综合采用准实验研究、行动研究、质性研究等实证研究方法，研究如何用技术教技术，在教师信息技术能力发展和培训中充分发挥信息技术的作用，增强培训效果，帮助教师应用信息技术开展终身学习进而实现专业发展。

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