technological content knowledge

Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) is essential for effective technology integration in mathematics teaching. Despite the recognised importance of TPACK, initial teacher education (ITE) programmes consistently struggle to equip pre-service teachers (PSTs) with the knowledge necessary for this complex task, highlighting a critical gap in ITE programmes' preparedness. Through mixed-methods analysis of problem-solving logbooks and focus group interviews with 35 fourth-year PSTs at a Norwegian university, this study investigates how PSTs reflect on technology use in mathematical problem solving, and how these reflections reveal aspects of their TPACK, including the opportunities and challenges they perceive for integrating digital tools into their future teaching. Furthermore, this study identifies the opportunities and challenges they encounter when integrating technology into mathematical problem solving. The findings reveal that PSTs highlight technological knowledge as a foundational element of TPACK. They also highlight technological pedagogical knowledge and technological content knowledge for improving understanding of mathematical concepts through technology. However, the challenges they encountered, such as lack of experience, insufficient knowledge, limited motivation and poor access to reliable digital tools, show the need for ITE programmes to adopt more structured and comprehensive approaches to technology integration, aimed at enhancing PSTs' ability to incorporate technology into mathematics teaching effectively.

دانش محتوایی فناورانه-آموزشی (TPACK) برای ادغام مؤثر فناوری در آموزش ریاضیات ضروری است. با وجود اهمیت شناخته‌شده TPACK، برنامه‌های آموزش معلم اولیه (ITE) همواره در تجهیز معلمان پیش‌خدمت (PSTs) به دانش لازم برای این وظیفه پیچیده با مشکل مواجه هستند و این امر نشان‌دهنده یک شکاف اساسی در آمادگی برنامه‌های ITE است. این پژوهش با استفاده از تحلیل روش‌های ترکیبی بر دفترچه‌های حل مسئله و مصاحبه‌های گروهی متمرکز با ۳۵ معلم پیش‌خدمت سال چهارم در یک دانشگاه نروژی، بررسی می‌کند که چگونه PSTs درباره استفاده از فناوری در حل مسائل ریاضی تأمل می‌کنند و این تأملات چگونه جنبه‌هایی از TPACK آن‌ها را آشکار می‌سازد، از جمله فرصت‌ها و چالش‌هایی که برای ادغام ابزارهای دیجیتال در آموزش آینده خود درک می‌کنند. افزون بر این، این مطالعه فرصت‌ها و چالش‌هایی را که آن‌ها هنگام ادغام فناوری در حل مسائل ریاضی با آن مواجه می‌شوند، شناسایی می‌کند. یافته‌ها نشان می‌دهد که PSTs دانش فناورانه را به عنوان عنصر بنیادی TPACK برجسته می‌کنند. آن‌ها همچنین دانش فناورانه-آموزشی و دانش فناورانه-محتوایی را برای بهبود درک مفاهیم ریاضی از طریق فناوری مورد تأکید قرار می‌دهند. با این حال، چالش‌هایی که با آن مواجه شدند، مانند کمبود تجربه، دانش ناکافی، انگیزه محدود و دسترسی ضعیف به ابزارهای دیجیتال قابل اعتماد، نشان‌دهنده نیاز برنامه‌های ITE به اتخاذ رویکردهای ساختاریافته‌تر و جامع‌تر برای ادغام فناوری است تا توانایی PSTs را در ادغام مؤثر فناوری در آموزش ریاضیات ارتقا دهد.

Introduction When TPACK is first proposed, it is believed to consist of 7 components, and 3 of them are core components: TK, PK and CK; another 4 components are compound ones overlapping the 3 core components, which are: TPK, TCK, PCK and TPACK. Many subsequent empirical studies find validity of the TPACK framework has not always been supported. This study adopts structural equation modeling to accurately measure and construct the TPACK structure perceived by preservice mathematics teachers, and based on this, proposes several strategies of promoting the formation and development of preservice teachers’ TPACK structure. Methods To investigate the internal structure and developmental pathways of their TPACK, this study surveyed 368 preservice mathematics teachers from a local comprehensive university in China by using an adapted PMT-TPACK questionnaire. By employing exploratory factor analysis (EFA) and confirmatory factor analysis (CFA), a four-dimensional TPACK model was constructed and validated. Results and conclusions The model consists of content knowledge (CK), technological knowledge (TK), technological content knowledge (TCK), and integrated TPACK. The results reveal that preservice mathematics teachers can’t distinguish the boundaries among technological pedagogical knowledge (TPK), pedagogical content knowledge (PCK) and synthesized TPACK. This study has also found that preservice teachers have the strongest confidence in TCK. The confidence in TK is significantly low, especially in terms of self-evaluation in learning new technologies and using professional software. The findings indicate that TCK demonstrates a significant mediating effect between CK and integrated TPACK, the level of participation in technical courses and educational practice courses has a significant weak positive impact on all dimensions of TPACK. This suggests that the development of TPACK is an integrative process driven by both coursework and practical experience, with TCK acting as a critical mediator. Based on these conclusions, it is recommended that teacher education programs should systematically develop a curriculum that deeply integrates technology, content, and pedagogy, reinforce the central role of integrative knowledge, and enhance preservice teachers’ ability of integrating technology into effective teaching practice through progressive, hands-on experiences.

مقدمه: زمانی که چارچوب TPACK برای نخستین بار مطرح شد، تصور می‌شد که این چارچوب شامل ۷ مؤلفه است که ۳ مؤلفه آن مؤلفه‌های اصلی هستند: TK، PK و CK؛ و ۴ مؤلفه دیگر، مؤلفه‌های ترکیبی هستند که بر سه مؤلفه اصلی همپوشانی دارند و عبارت‌اند از: TPK، TCK، PCK و TPACK. بسیاری از پژوهش‌های تجربی بعدی نشان داده‌اند که روایی چارچوب TPACK همواره تأیید نشده است. این پژوهش با استفاده از مدل‌سازی معادلات ساختاری به سنجش و ساخت دقیق ساختار TPACK ادراک‌شده توسط معلمان ریاضی پیش‌خدمت می‌پردازد و بر این اساس، راهبردهایی برای ارتقاء شکل‌گیری و توسعه ساختار TPACK معلمان پیش‌خدمت ارائه می‌دهد. روش‌ها: به‌منظور بررسی ساختار درونی و مسیرهای توسعه‌ای TPACK، این پژوهش با استفاده از پرسشنامه تعدیل‌شده PMT-TPACK، ۳۶۸ معلم ریاضی پیش‌خدمت از یک دانشگاه جامع محلی در چین را مورد بررسی قرار داد. با به‌کارگیری تحلیل عاملی اکتشافی (EFA) و تحلیل عاملی تأییدی (CFA)، یک مدل چهاربعدی TPACK ساخته و روایی آن تأیید شد. یافته‌ها و نتیجه‌گیری: مدل به‌دست‌آمده شامل دانش محتوایی (CK)، دانش فناورانه (TK)، دانش محتوایی فناورانه (TCK) و TPACK تلفیقی است. نتایج نشان می‌دهد که معلمان ریاضی پیش‌خدمت قادر به تمایز مرزهای میان دانش فناورانه-آموزشی (TPK)، دانش محتوایی-آموزشی (PCK) و TPACK تلفیقی نیستند. همچنین، این پژوهش نشان داد که معلمان پیش‌خدمت بیشترین اعتمادبه‌نفس را در TCK دارند. اعتمادبه‌نفس در TK به‌طور معناداری پایین است، به‌ویژه در زمینه خودارزیابی یادگیری فناوری‌های جدید و استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی. یافته‌ها نشان می‌دهد که TCK نقش میانجی معناداری بین CK و TPACK تلفیقی ایفا می‌کند و میزان مشارکت در دوره‌های فنی و دوره‌های عملی آموزشی تأثیر مثبت ضعیف اما معناداری بر همه ابعاد TPACK دارد. این امر نشان می‌دهد که توسعه TPACK فرایندی تلفیقی است که هم توسط دوره‌های آموزشی و هم تجربه عملی هدایت می‌شود و TCK به‌عنوان یک میانجی کلیدی عمل می‌کند. بر اساس این نتایج، توصیه می‌شود که برنامه‌های تربیت معلم باید برنامه درسی منسجمی را طراحی کنند که فناوری، محتوا و آموزش را به‌طور عمیق ادغام کند، نقش مرکزی دانش تلفیقی را تقویت نماید و توانایی معلمان پیش‌خدمت را در ادغام فناوری در آموزش مؤثر از طریق تجربیات عملی و تدریجی افزایش دهد.