一、技术整合矩阵概述
技术整合矩阵（TIM：Technology Integration Matrix）源于美国于2001年开始实施的“利用技术提升教育”（EETT：Enhancing Education Through Technology Program）项目，依据此议案，在佛罗里达教育部门的资助下，美国佛罗里达教育技术中心（FCIT）的研究人员开始着手开发相关工具，以帮助教师在课堂中对技术进行无缝整合。2005年完成了第一代技术整合矩阵（TIM 1.0）的开发，第一代技术整合矩阵的开发宗旨是作为教师技术整合专业发展的基础、用通俗易懂的语言来讨论教学中技术高效应用的策略并提供了视频案例。2007年，结合“技术整合连续性概念”和“有意义学习环境的特征”两个维度，美国佛罗里达教育技术中心（FCIT）启动了对第一代技术整合矩阵的升级（TIM2.0）；到2010年，佛罗里达教育部又开发了第三代技术整合矩阵（TIM3.0）。新的技术整合矩阵增加了以下内容：（1）增加100个视频课程；（2）为四个核心课程（包括数学、科学、社会学、语言艺术学）相应的提供25个视频课程；（3）对每一个技术整合矩阵单元提供对学生活动、教师活动和教学设计的详细描述；（4）关注矩阵中的任何一个水平和特征；（5）提供专业发展资源；（6）明晰评价水平和数字化工具。
技术整合矩阵实质上是一个融合了有意义学习环境特质和创新技术应用水平两个维度的教学改进及评价框架，是为课堂中复杂任务的技术整合评估而开发的，用以指导和测量教师教学中技术的有效使用。通过技术整合矩阵可以让教师掌握关于基本的技术技能和技术整合的课程，使教师形成技术素养；同时鼓励所有课程领域中使用无缝技术的使用，并促进教师技术素养的提升。这一工具自开发后得到广泛的应用，对于推进数字技术与课程教学全面深度融合具有极大的参考价值。
二、有意义学习环境：技术整合矩阵的理论基石
为适应数字时代以学为中心的学习环境构建，满足学生“用技术进行学习”的教学技术诉求，TIM开发者将建构主义指导下的有意义学习环境作为技术整合矩阵建构的理论来源。建构主义学习理论强调以学为中心的、重视知识与意义的自我建构，这已然成为国际教育教学改革的新动向。实践中的教学技术观也发生了深刻转变，各种数字信息技术从教师教学的辅助手段转变为学生学习与探究的认知工具，成为建构主义学习环境的重要构件。技术整合矩阵是为优化教师应用技术进行教学而设计的新框架，其设计遵循建构主义学习理论的基本理念，可以说，建构主义学习理论为技术整合矩阵建构提供了理论养分，而乔纳森提出的有意义学习环境（Meaningful Learning Environments）则是技术整合矩阵形成的理论基石。
建构主义学习理论认为，学习内容对每个孩子来说是不同的，因为没有任何两个孩子以往的人生经验是相同的。即使以相同的方式学习，但是因为学生的经验不同、学生的学习风格不同，学习效果也不同。根据学习者的不同认知与智力水平，乔纳森等建议要构建有意义学习环境，帮助学习者利用不同的技术来进行有意义学习，并根据建构主义原则定义了有意义学习环境的五个属性，主动性、建构性、合作性、真实性、意图性，这五个属性彼此关联、相互作用、相互依赖构成了对有意义学习的完整描述。课堂中技术化的学习和教学活动应该支撑包含这五种属性的学习综合体，这也是技术整合矩阵构建的目的所在。
“主动性”表明了学习者参与操控和观察在环境中学习的方法，在这种环境中学习者操纵环境中的变量然后观察随后学习的结果。学习者通过反复的实验来形成自己的理解。最重要的是，学习者并不是被动的吸收知识，而是积极地参与探索他们学习的世界。技术丰富的课堂可以通过这种积极的活动参与促进学习，这种积极性对教师来说也是一个正面的反馈。
“建构性”是指学习者能够回顾新知识并能够以某种方式清晰地表达出新知识时，有意义学习才可能发生。当学习者在反思新的经验与原有的经验存在差距时，他们就会想办法消除这些差距。消除差距的方法有两种：一是将新的学习吸收或合并到已有的认知图式中；二是当新的知识与原有的知识相冲突时就要修改或重写学习者原有的认知图式以适应新的学习。正是这种差异的解决和认知模式的更替导致了思想和意义更大的复杂性。
“意图性”要求学习者通过目标建立来实现的。学习者可以有意向地形成目标并追踪执行，可以通过网络、软件硬件应用程序等技术工具管理和实现学习过程。例如通过电子日历来记录学习的目标，使目标可及化。如果自我制定的计划没有形成预期的效果，学习者也可以重新地审视和修订。
“真实性”强调学习者学会如何解决现实生活中的真实问题。乔纳森认为，大部分课堂里要解决的问题是不自然的、人为的，这种学习的结果是，学习者会习惯于一些与真实世界几乎没有联系的问题，并且当他们面对真实世界的复杂问题时会变得不知所措。在真实世界的场景中学习让学生参与解决非良构的问题，因为非良构问题是复杂的，非良构问题往往反映的是真实世界的情况。
“合作性”强调的是学习者参与合作性的活动时有意义学习就有可能发生。乔纳森认为，人们在与另外一个人或者在一个社区中一起寻求问题解决方法和对世界进行意义建构时往往会遵循自己的自然的想法和倾向。建构主义强调社会层面因素对有意义学习的促进。通过合作性的活动，学习者能够构建出知识共同体。
在乔纳森等看来，有意义学习就是学习者如何在以往或当前对世界的经验架构的基础上与新的经验联系建构意义，有意义学习发生的条件在于这些属性之间存在着强关系，即各个属性之间关系紧密。为了正确引导和评估课堂中的技术应用，技术整合矩阵强调技术在有意义学习环境构建中的积极作用，因此将有意义学习环境的五个属性作为技术整合矩阵构建的理论基石。
三、技术应用层次模型：技术整合矩阵的现实依据
现代信息技术的交互性和生成性，开启了对“技术应用如何影响教育实践”的纵向研究，乔纳森认为，传统观点将技术作为传递信息的工具的观念是错误的，技术不应该被视为学习者被动的传输设计者信息的工具，而应该作为学习者学习的工具，让学生参与有意义的学习。但技术如何整合于教学实践确是一个棘手的问题。在这个方面，苹果公司做了前瞻性、持续性的探索。早在1985年，苹果公司发起并资助了明日苹果教室项目（ACOT：Apple Classroom of Tomorrow），该项目支持研究各种方法以帮助教师在课堂上有效的使刚技术，以此探索技术和教育之间的关系，该项目的直接成果便是从教师专业发展视角下提出了技术应用于教学的技术应用层次模型，从而为技术整合与教学的实践及评估提供了指导框架。
在ACOT项目中，研究者观察到教师在课堂上运用技术一般会经历以下几个过程：入门（Entry）、采用（Adoption）、适应（Adaptation）、灵活应用（Appropriation）和创造性应用（Invention），这个过程能够解释教师将技术整合到日常教学实践中时教师的进化过程。基于ACOT的研究，为与当前数字技术在学习过程中应用的新趋势，TIM人员保留了前3个水平，同时用融合（Infusion）和创新（Transformation）分别代替了灵活应用和创造性应用。这样，TIM中将这5个层次定义为“教师在课堂上应用技术水平连续统”，分别是：入门、采纳、适应、融合、创新。入门阶段是一个初始而尴尬的阶段，在这一阶段中教师花费大量的精力接受新的技术，认知技术的教学功效，并初步尝试教学技术的应用：在接受阶段，教师利用传统的教学手段将技术融入课堂设计中，逐步改进教学；在适应阶段，虽然教师还是使用直接教学法，但是从学生使用计算机应用程序的视角下看，学生对计算机应用程序的使用已经多样化，比如文字处理软件和电子表格等；在应用阶段中，教师在教学设计和课堂教学中已经超越了传统的教学模式并且能够轻松的使用技术：在创新阶段，教师形成新的技术整合模式，并将它灵活应用到跨学科课程单元的教学中。可以说，ACOT从技术使用者的角度分类整合活动，简要概括了教学技术创新的水平和层次，具有重要的参考价值。
四、技术整合矩阵的框架体系
由此，技术整合矩阵以有意义学习环境为理论基石，以改进的ACOT技术水平为应用依据，整合有意义学习环境的五个属性（主动性、建构性、合作性、真实性、意图性）以及技术整合的五种应用水平（入门、采纳、适应、应用、创新），形成了具有连续统特征的数字技术与教学整合新框架。技术整合矩阵中，有意义学习环境的特征维与技术应用水平层次维构成的二维矩阵构成了25个连续统单元，每一个单元交叉集合了一个技术整合水平和一个有意义学习环境属性，形成了25个独一无二的测量标准，这些标准可以用来指导和测量教师技术使用水平。每个单元的指标包括两个方面，一个与课堂中一对一网络课程资源获取相联系，另一个与课堂共享资源的获取相联系。每个单元为评价教师教学实践中技术水平的应用提供了可信的参照，有助于教师改进数字化教学，对于推进数字技术与课堂教育教学深度融合具有重要参考价值。技术整合矩阵框架如图1所示。
需要指出的是，为了准确描述每个连续统单元的学习活动，开发者显然借鉴了布鲁姆教学目标分类体系。在运用技术的教学活动中，布鲁姆的目标分类学为技术整合矩阵的评价提供了工具性的指导。基于布鲁姆的目标分类学，TIM将技术基础的对象从简单的认知过程向复杂的认知过程转变，运用技术的学习称为学习连续体，学习连续体包含了三个系列的活动：发起活动，引导学习以及最终表现。将布鲁姆的目标分类学与应用技术的学习连续体中，使布鲁姆的目标分类学可以贯穿连续体的整个过程。例如，在初始活动阶段，联系建立在先验知识与当前要学习知识之间，学习者必须使用布鲁姆的目标分类学的知识分类来促进学习，所有的分类都可能在连续体中指导学习。技术整合矩阵连续统如表1。
这25个连续统单元所描述的技术支持的学习活动中，使用了不同版本的布鲁姆目标分类学中的描述符。在认知目标分类部分，描述了学生沿着同样的过程从简单认知向复杂的认知转换（低水平的思维向高水平的思维转换），课堂从左到右变化，经历了入门到创新的变化，同时增加了复杂性。例如，在入门水平中，确定五个属性的学习环境的目标时，可能会看到在修订目标分类学中出现的关于记忆和理解分类的行为动词（即命名、对应、意识、评论、理解、描述），研究采纳水平的目标分类学中涉及的行为动词包括记忆、理解或者应用分类（即认同、比较、对比、应用、讨论）。因此，目标分类的方式中与技术整合水平有一些重叠的部分。尽管如此，整合的水平代表了一种层次性，在这种层次性中，高水平的整合要建立在之前水平的基础上，同样的道理，在向高水平的思维方式转化之前，必须掌握低水平的思维方式。因而，TIM模型实际上还提供一个技术支持的学习活动分类系统，基于在这一分类系统，教师可以不断改进以学生为中心和技术支持的学习活动，从而提高数字技术与课堂教育教学融合的实效。
五、应用技术整合矩阵促进数字技术与课堂教学的深度融合
2012年颁布的《教育信息化十年发展规划（2010-2020年）》提出未来教育信息化工作的重要任务是“探索现代信息技术与教育的全面深度融合，以信息化引领教育理念和教育模式的创新，充分发挥教育信息化在教育改革和发展中的支撑与引领作用”，研究者认为，“融合是两者相互靠近，相互优势互补，寻求共同点与连接点，产生实质的、有意义的联系，最终成为一体的过程”，全面深度融合的目的就是“想要找到一种真正有效地实现教育信息化的途径方法，‘深度融合’要在运用技术改善‘教与学环境’和‘教与学方式’的基础上，进一步去实现教育系统的结构性变革”。课堂教学系统的结构性变革不是抽象和空洞的，要实实在在体现在课堂教学系统四个要素即教师、学生、教学内容和教学媒体的变革与转型上。结合技术整合矩阵的内涵与框架，本文认为可以把技术整合矩阵看作促进技术与教学的深度融合的工具性框架，带动学习环境、教师、学生以及教学法与评估方法在技术整合教学过程中的创新应用，以此改进和评估数字技术与课堂教育教学的有效应用。
1.构建数字技术工具表，形成基于数字化学习工具的课堂学习环境，这是数字技术与教学深度融合的基础保障
技术的介入总是首先从物质层面开始，通过先进的数字化手段、设备扩展教师本质力量中的“物化”成分，然后才是技术规则、程序等潜移默化教师和学生的行为规范、活动程序。在技术整合矩阵——学习环境的每个单元中，除了给出该环境、该集成水平下的具体指标外，该附带了K-12中课堂技术整合的具体案例，每个案例中包括：一堂课的视频片段和该堂课中技术整合的具体情况简要，主要包括目标、过程和所用技术。因此，可以对技术整合矩阵中每个单元所用到的技术（硬件、软件）进行分析。在实践汇总，还可以结合祝智庭教授2011年中国版数字布鲁姆中的各种技术工具，以及王佑镁等人在数字布鲁姆映射下的数字能力发展路径中所提及的每种知识与技能发展所用到的各种技术工具，来完善和建构本地化的技术工具表。
基于技术整合矩阵构建技术工具表，可以让决策者通过对技术工具的比对，清楚的获知当前该地区、该校的技术整合在教学环境方面的状况，从而更好地制定教学设备、工具购置计划。或者在进行数字化校园或者数字化学习环境的构建时，可以先对该数字化校园或者数字化学习环境在技术工具表矩阵单元中所处的位置进行定位，然后依照定位去采购和技术工具表中相类似的设备。同时，教师也可以通过技术工具表，评估该校或者该班级的技术环境，为自己的教学做好技术准备。
2.开发教师技术整合能力标准，提升教师教育技术应用水平，这是数字技术与教学深度融合的关键所在
只有技术融合到教师的教学活动中，并成为他们教师知识体系的一部分时，技术才能常规性的发挥作用，才能有效地支持教学。在技术整合矩阵——教师的每个单元中，除了对教师在该环境、该技术整合水平下应该怎么做给出了具体描述外，也附带了一些课堂教学视频片段和该堂课中教师是如何将技术整合到教学过程中的简要说明。因此，通过分析每个矩阵单元中教师的教学行为，结合TPACK（整合技术的学科教学知识），来形成技术整合矩阵视野下的教师技术整合能力标准。
教师技术整合能力标准的作用在于，①指导教师在课堂教学实践中的技术整合操作。在技术整合矩阵中将技术整合到课程或者教学中的水平从低到高分别是：入门、接受、适应、融合和创新。依照教师技术整合能力标准的相关指标，教师可以对照发现自己所处的阶段，针对目标阶段所需的知识和技能，获知自己所需的知识和技能；②促进教师自身的专业发展。随着Web 2.0等多样化工具越来越多出现在课堂中，“教师必须掌握不同于以往的关于技术的知识”，教师不仅要学习新技术知识和技能，而且要形成新的结合了技术的教学方法和教学理论，并对自己的教学实践产生新的认识、探究对课程内容和资源的新的更深入的理解，才能将专业发展的成果反馈到教学中，进而促进学生在深度融合技术的环境中有效学习。
3.养成良好的数字学习行为，培养新一代数字化学习者，这是数字技术与教学深度融合的核心主体
当前的学习者都可划为“数字土著”一代，数字化已经深入融合于其生活与学习的过程之中。数字技术与教学深度融合要关注学生，让学习者能够主动控制自己的学习，根据自己的学习进度和适合自己的方式灵活的展开学习。另一方面，技术也有助于激励学生增加学习动力，提升学生的学习能力和知识水准，获得更高的学业成就。技术与教学深度融合的最终目标是要培养学生的数字能力——为了工作、休闲和交流，自信和批判的运用信息社会技术的能力。数字能力是一个完善的能力体系，而且不同层次的数字能力都有其相对应的学习目标，因此，通过构建学生数字学习行为量表，学习者可以评判自己目前的技术使用能力、技术掌握能力以及技术对学习的促进程度。
在技术整合矩阵——学生的每个单元中，除了对学生在技术整合的课堂教学中所应具有的学习行为进行描述之外，还包括了K-12课堂教学的视频片段以及该课堂教学过程的简要说明，通过这些，可以清楚地看到课堂中学生是如何在教师的指导下，熟练地使用技术来完成自己的学习。因此，通过分析每个矩阵单元中的学生行为指标，结合国内外关于“数字布鲁姆”学生学习目标行为的描述以及数字能力发展路径之学生关键外显行为，可以构建技术整合视野下的学生数字化学习行为量表。
4.创新数字化教学法，革新教学评估体系，这是数字技术与教学深度融合的重要保证
教学法革新是当前数字化教学的重要内容，也是影响数字化学习成效的关键因素。在技术整合矩阵中，每个矩阵单元中附带的视频案例均来自美国K-12语言艺术、数学、科学和社会研究这4门课程，这些案例中呈现的教学方式是非常新颖的，教师可以学习掌握这样的教学方法来促进自己将技术与教学深度融合的能力。在此基础上，教师还可以结合当今风起云涌的新型教学方式——翻转课堂、逆向设计以及以微视频为核心教学资源的可汗学院和TED模式等，发展技术与教学深度融合下的新型教学方法、教学模式。当以成体系的教学方法、教学模式为依托时，技术与教学深度融合的进程也会大大加快。
此外，技术整合矩阵的初始目的就是为了评估教师将技术整合到课堂教学实践中的水平。因此，在以技术整合矩阵为依托来促进技术与教学的深度融合时，评价作用是不能忽略的。评价最重要的意图不是为了证明，而是为了改进。显而易见，技术整合矩阵本身就是一种评价工具，学校领导和教师以及学生可以针对矩阵单元中的指标描述来确定自己的技术整合水平。同时，笔者提出的技术整合矩阵视野下的技术工具表、教师技术整合能力标准和学生技术行为量表都可以作为评价工具。这些评价工具的使用，可以发现技术整合过程中的问题并改进，改进后的教学反过来又可以完善评价工具，这样螺旋上升的改进过程就会促进技术与教学深度融合。
六、结论
数字技术与教学的深度融合是一个长期的、牵涉到多种元素和多方力量的系统工程，需要持续、系统、专业、专注的研究与实践。技术整合矩阵可以为不同的用户和组织提供了不同的技术整合提供参考选择。本文系统阐述了TIM的发展背景、理论脉络及内涵框架，并结合我国的信息化教育实践，从教学系统的学习环境、教师、学生和教学法创新等四个要素着手，探讨应用技术整合矩阵实现数字技术与教学的深度融合。在具体实践中，使用者还可将为技术整合矩阵进一步开发系列补充性工具和量表，以帮助寻找适合自己的教学点或教学区域，如更完善的教师技术整合表、数字化教学资源应用表、数字化教学工具选择表、技术整合评估表单等，以快速改进数字化教学，促进教师专业成长，提高数字技术与教学深度融合的实效性。
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