نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سید محمد سیدکلان ¹
• نوشین گشمردی ²

¹ گروه آموزش علوم‌تربیتی، دانشگاه فرهنگیان، تهران، ایران

² گروه آموزش زیست‌شناسی، دانشگاه فرهنگیان، تهران، ایران

چکیده

پیشینه و اهداف: یادگیری علوم ­تجربی در کلاس درس که شامل فعالیت­های ذهنی و عملی است؛ نیازمند خلاقیت معلمان در طراحی واحد یادگیری علوم­ تجربی با رویکرد فناورانه است. در این میان، مهارت­های حرفه­ای معلمان نه تنها در مورد تسلط­شان بر موضوع خاص، بلکه توانایی­شان در یکپارچه­سازی فناوری اطلاعات و ارتباطات (فاوا) امری ضروری به­ نظر می­رسد؛ لذا معلمان علوم ­تجربی باید درک مطلوبی از تلفیق فاوا در فرایند تدریس داشته باشند. در این زمینه الگوهای مختلفی پیشنهاد شده که یکی از این الگوها، الگوی دانش پداگوژیکی - علوم­ تجربی فناورانه معلمان علوم­تجربی (Technological Pedagogical Science Knowledge; TPASK) است. بدین­سبب، هدف از این مطالعه؛ طراحی، تدوین و اعتبارسنجی چارچوبی مناسب برای آموزش اثربخش درس علوم­تجربی در دوره اول متوسطه براساس رویکرد TPASK بوده است.
روش‌ها‌: پژوهش حاضر، براساس هدف در زمره پژوهش­های کاربردی- توسعه­ای و از منظر اجرا از نوع پژوهش­های آمیخته اکتشافی (کیفی و کمّی) است. بر این اساس این پژوهش در دو مرحله انجام گرفته است. در بخش کیفی، از رویکرد توصیفی- طبیعت­گرایانه و به­طور خاص از راهبرد مطالعه موردی استفاده شده است. برای شناسایی مؤلفه­های الگو، از روش تحلیل مضمون بر مبنای روش آتراید- استرالینگ استفاده شد. بدین­منظور مصاحبه­های اکتشافی نیمه­ساختاریافته شکل گرفت و برای به­دست آوردن اطلاعات و مقوله­های الگو به واکاوی نظرات و دیدگاه­های کسانی که خود سالیان متمادی در جهت اجرای برنامه درسی علوم­تجربی تلاش نموده و با فضا و شرایط موجود آشنایی لازم را داشته­اند، پرداخته شد؛ لذا جامعۀ هدف متشکل از سرگروه­های آموزشی درس علوم­تجربی دوره اول متوسطه و دبیران برجسته این درس بود. به ­جهت غیرقابل پیش­بینی­بودن تعداد مشارکت­کنندگان در بخش کیفی، برای انتخاب افراد نمونه از روش نمونه­گیری هدفمند به شیوه گلوله برفی استفاده شد و 17 مصاحبه نیمه­ساختاریافته تا اشباع نظری صورت پذیرفت. جهت اطمینان­پذیری اطلاعات کیفی از دو روش کدگذاری مجدد توسط کدگذار دوم و کدگذاری مجدد توسط خودِ کدگذار استفاده شد. مقدار ضریب پایایی بین کدگذاران، 79/0و مقدار پایایی بازکدگذاری، 77/0 به­دست آمد که در سطح توافق مطلوب قرار گرفته است. میزان کارآمدی الگوی به‌دست آمده نیز براساس پرسش و جستجوگری از همکاران و کاوش به­وسیله افراد تحت مطالعه مورد تأیید قرار گرفت. در بخش کمّی نیز که به‌روش پیمایشی انجام شد، برای اعتبارسنجی الگو، پرسش‌نامه پنج گزینه­ای مبتنی بر طیف لیکرت تنظیم و برای اعتبار روایی (صوری و محتوایی) در بین 6 نفر از صاحب‌نظران و اعضای هیأت علمی قرار گرفت. سپس پرسش‌نامه در بین 50 نفر متشکل از صاحب­نظران حوزه برنامه درسی، آموزشگران مرجع آموزش علوم­تجربی، مدرسان فاوا و سرگروه­ها و کارشناسان حوزه آموزش علوم­تجربی توزیع شد. پس از جمع­آوری داده­ها، نتایج با استفاده از نرم­افزار SPSS ویرایش 27 و همچنین معادلات ساختاری (SEM) با رویکرد حداقل مربعات جزیی (PLS₃) تحلیل شد.
یافته‌ها: براساس نتایج به­دست آمده از تحلیل داده­های کیفی پژوهش به‌روش تحلیل مضمون، 169 کد اولیه (مضامین پایه)، 22 زیر مقوله (مضامین سازمان­دهنده) و 5 مضمون فراگیر مربوط به الگوی آموزش علوم­تجربی مدارس دوره اول متوسطه مبتنی بر رویکرد TPASK احصاء شد. یافته­های بخش کمّی پژوهش نیز نشان داد در این الگو، تمامی متغیرهای مشاهده­پذیر دارای بار عاملی بالاتر از 50/0 روی متغیر مکنون متناظر خود بوده­ و بین آنها رابطه معناداری وجود دارد. مقدار آلفای کرونباخ و ضریب پایایی ترکیبی برای کلیه متغیرهای مدل بالاتر از 70/0 به­دست آمد که نشان­دهنده پایایی درونی مناسب است. معیار میانگین واریانس استخراج‌شده در تمامی سازه­های الگو بالاتر از 5/0 به­دست آمده است که بر این اساس، روایی واگرای مدل تأیید شد. ضریب تعیین (R2) برای تمامی سازه­های الگو در حد قابل قبول ارزیابی و مناسب­بودن برازش مدل ساختاری تأیید شد. معیار Q2 نیز نشان­دهنده قدرت پیش­بینی مناسب مدل در خصوص سازه‌‌های درونزای پژوهش بود. مقادیر t تمامی مسیرهای الگو بیشتر از 96/1 گزارش شد و شاخص GOF نیز در سطح قوی به­دست آمد. با توجه به نتایج به­دست آمده از مدل­سازی معادلات ساختاری مبتنی بر روش حداقل مربعات جزئی، یافته­ها رابطه مثبت و معنادار مسیرهای طراحی­ شده میان مضامین الگو را تأیید می­کنند. همچنین آزمون تی­تک­نمونه­ای هم مناسب بودن وضعیت موجود مؤلفه­ ها را نشان داد.
نتیجه‌گیری: مضامین معرفی­شده در این الگو، شامل شناخت عمیق از فناوری‌های آموزشی و پیوند آن با اصول پداگوژیکی، ابزارهایی را در اختیار معلمان علوم­تجربی قرار می‌دهد که می‌توانند با استفاده از آن‌ها به ارائه محتوای علمی جذاب‌تری بپردازند و مهارت‌های علمی- عملی دانش‌آموزان را ارتقا دهند. همچنین می­تواند در درک و کاربرد روابط متقابل بین فناوری، آموزش و محتوا در شیوه­های تدریس به آن­ها کمک کند که در نهایت به بهبود کیفیت آموزشی و ارتقا و توانمندسازی دانش­آموزان در یادگیری علوم­تجربی منجر شود؛ لذا به‌لحاظ کاربردی، چارچوب TPASK به­عنوان یک ابزار راهبردی، می­تواند مد نظر طراحان برنامه‌های درسی در درس علوم­تجربی قرار گیرد. در این رابطه، افزودن درس آزاد جهت آزادی عمل معلم و دانش­آموز به­عنوان تمرینی در به‌کارگیری فناوری در تعیین محتوا و فرآیند یاددهی - یادگیری در درس علوم ­تجربی می­تواند، مؤثر واقع شود.

کلیدواژه‌ها

• آموزش علوم تجربی
• چارچوب تدریس
• مدارس
• دوره اول متوسطه
• TPASK

موضوعات

• فناوری آموزش- آموزش عمومی

عنوان مقاله [English]

TPACK-Based framework for middle school science education

نویسندگان [English]

• S. M. Seyyedkalan ¹
• N. Gashmardi ²

¹ Department of Educational Sciences, Farhangian University, Tehran, Iran

² Department of Biology Education, Farhangian University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Background and Objectives: Science learning in the classroom, which involves cognitive and practical activities, requires teachers’ creativity when designing technology-based science learning units. In this context, teachers' professional skills are crucial concerning both their mastery of subject matter and their ability to integrate Information and Communication Technologies (ICT). Therefore, science teachers should have a solid understanding of integrating ICT into teaching. Various models have been proposed in this area, including the Technological Pedagogical Science Knowledge (TPASK) framework for science teachers. Thus, this study aimed to design, develop and validate a suitable framework for the effective teaching of science in lower secondary schools based on the TPASK approach.
Methods: This study was exploratory in terms of purpose and was applied and developmental. This was a mixed-methods study. The study was conducted in two phases. In the qualitative section, a descriptive-naturalistic approach was adopted, specifically using the case study strategy. To identify the components of the model, a thematic analysis method based on the Attride-Stirling method was employed. Thus, semi-structured exploratory interviews were conducted, and the opinions and viewpoints of individuals who had extensive experience in implementing the science curriculum and were familiar with the existing space and conditions were elicited to obtain information and model categories; therefore, the target population consisted of middle school science instructional leaders and distinguished science teachers, and purposive sampling was used to select them, and 17 semi-structured interviews were conducted until theoretical saturation was reached. The number of participants in this study could not be predicted from the outset. To ensure the reliability of the qualitative data, two methods of re-coding by a second coder and re-coding by the primary coder were used. The inter-coder reliability coefficient was found to be 0.79, while the re-coding reliability coefficient was 0.77, indicating a satisfactory level of agreement. The efficiency of the obtained model was also confirmed through questioning and searching by colleagues and participants involved in the study. In the quantitative phase, which was conducted using a survey method, a five-point Likert scale questionnaire was developed to validate the model, and the instrument’s face and content validity were assessed by six experts and faculty members. Subsequently, the questionnaire was distributed among 50 individuals, including curriculum specialists, reference educators in science education, IT trainers, educational group leaders, and experts in science education, using purposeful sampling. After data collection, the results were analyzed using SPSS version 27 and Structural Equation Modeling (SEM) with a Partial Least Squares approach (PLS3).
Findings: Based on the results obtained from the qualitative data analysis using thematic analysis, 169 primary codes (basic themes), 22 subcategories (organizing themes) and five overarching themes related to the model of science education science in lower secondary schools based on the TPASK approach were identified. The quantitative results also indicated that in this model, all observed variables bear a factor value higher than 0.50 over their corresponding latent variable, with significant relationships among them. Cronbach's alpha and composite reliability coefficients for all variables in the model were over 0.70, indicating that the scale's internal consistency was satisfactory. The average variance extracted was more than 0.5 for all constructs in the model, confirming the model’s convergent validity. The coefficient of determination (R²) was deemed acceptable for all model constructs, and the Goodness-of-Fit (GOF) of the structural model was confirmed. The Q² criterion also indicated adequate predictive power of the model concerning the endogenous constructs of the research. The t-values of all model pathways were reported to be greater than 1.96, and the GOF index was obtained at an intense level. Based on the results of structural equation modeling using the partial least squares method, the findings confirmed the positive and significant relationships among the designed pathways within the model. In addition, the one-sample t-test demonstrated the appropriateness of the current status of the components.
Conclusion: The themes introduced in this model included a deep understanding of educational technologies and their connection with pedagogical principles, providing science teachers with tools to deliver more engaging scientific content and enhancing students’ scientific and practical skills. Furthermore, it could help teachers understand and apply the interrelationships between technology, pedagogy, and content in their teaching methods, which ultimately would lead to improved teaching quality and may empower students to learn science more effectively. From a practical perspective, the TPASK framework can be considered a strategic tool for curriculum designers in science education. Incorporating a free-choice lesson to allow flexibility for teachers and students can be a practical approach to apply technology in order to determine content and the teaching-learning process in science education.

کلیدواژه‌ها [English]

• Science Education
• Teaching Framework
• lower secondary
• Schools
• TPASK

COPYRIGHTS 
© 2025 The Author(s).  This is an open-access article distributed under the terms and conditions of the Creative Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/)