教学设计能力是教学能力的核心,也是职前教师能力培养的重点,但是现有研究显示:目前我国师范生的教学设计能力水平较低。在此背景下,关注职前教师教学设计能力发展,研究职前教师的教学设计能力发展过程,既有助于增进对职前教师学习的理解,也能对职前教师培养中的现实问题有所启示。知识整合框架最初是作为科学学科教与学的理论框架而提出的,国际上已有大量研究表明,使用知识整合框架(即KI框架)能有效促进学生的科学学习,同时也有多项研究表明,KI框架可以用于指导教师专业发展活动的设计。基于此,本研究以KI框架为理论指导,开发了旨在提升职前科学教师教学设计能力的系列课程,并以职前科学(生物)教师为参与者进行了两轮教学实验研究,尝试探索知识整合课程(即KI课程)是如何用于促进职前科学教师教学设计能力发展的?为此需要回答两个问题:问题1:KI课程是否能促进职前科学教师教学设计能力的发展?问题1又可以分为两个子问题:(1)KI课程能否有效促进职前科学教师教学设计能力的发展?(2)有效性主要体现在哪些方面?问题2:KI课程促进职前科学教师教学设计能力发展的过程是怎样的?对研究问题的探索需要有理论的支持。在社会建构主义宏观理论的指引和情境学习理论的启发下,本研究考察了教师专业发展的互联模型,并在此基础上构建了职前科学教师教学设计能力发展的螺旋模型,用以解释职前科学教师教学设计能力发展的过程。由此可见,本研究使用了两个理论模型用于指导不同维度的研究工作:KI框架是职前科学教师培训课程的理论框架,用于指导教师培训实践,产生实践成果——KI课程;而螺旋模型是基于文献研究和实证数据而构建和发展出来的理论模型,用于解释职前科学教师教学设计能力的发展过程,是本研究生成的理论成果。在基于设计的研究方法论的指导下,本研究中采用了迭代设计:为了回答问题1,子研究一在准实验研究过程中采用了混合研究方法,使用KI课程对职前科学教师进行了两轮教学实验,内容主题分别是光合作用和动物体内的热传递;笔者采用量化数据和质性数据证明了KI课程能有效促进职前科学教师教学设计能力的发展,同时通过这两轮教学实验的迭代使得KI课程得到了改进和完善。为了回答问题2,子研究二采用了质性研究方法,对两轮教学实验中的质性数据进行分析,验证和迭代精制了螺旋模型,进而构建出能阐释职前科学教师教学设计能力发展过程的理论模型。本研究发现:职前科学教师参加KI课程的学习,析出、添加、辨分和反思这四个知识整合(KI)步骤能有效促进他们的教学设计能力发展,这种发展主要表现在教学设计作品——教案的改进上;螺旋模型展示了KI课程推动个人领域、实践领域和结果领域发展的动态过程,对从这三个维度来考察的教学设计能力的发展过程具有良好的解释力,为科学教师教育领域增补了一个关于教师学习的微观模型。本研究的成果对教师专业发展实践具有一定的启示意义:KI框架可以作为教师个人的思维框架,有助于结合实践情境,整合不同的知识,产生教学设计能力发展的整合性观念;KI框架可以作为教师培训的课程设计框架,指导教师培训课程的设计,同时本研究迭代生成的KI课程可作为教师培训课程的模板;螺旋模型提示,教师成长是个复杂的过程,在解释教师成长的过程中,需要从个人、实践和结果三个维度进行交叉考查。