信息技術教師TPITK研究：從理論框架到案例剖析

☆ 徐卓鈺

（南京師范大學教育科學學院，江蘇南京 210046）

信息技術教師TPITK研究：從理論框架到案例剖析

☆ 徐卓鈺

（南京師范大學教育科學學院，江蘇南京 210046）

信息技術教師所擁有的知識直接影響信息技術教學的質量，因此，分析其知識結構尤為必要。文章首先介紹TPACK模型，然后在此基礎上提出信息技術教師的知識結構模型——TPITK理論框架，最后從實踐微觀角度，深入剖析優秀教學案例中教師的TPITK構成及應用特征，以期為信息技術教師的工作實踐和專業發展提供一定的借鑒。

信息技術教師；知識結構；TPITK；案例剖析

引言

教師知識結構對教師的教學行為和學生的學習效果具有重要影響。信息技術教師作為信息技術教育的實施者，其知識和知識結構直接影響著信息技術教學的質量。TPACK框架自2005年首次提出以來，對信息化教育環境下教師的知識建構及知識結構梳理具有重要指導意義。國內對于信息技術教師的TPACK研究還處于初步階段，尤其是基于案例的信息技術教師TPACK特征分析還不多見。因此，本文在TPACK基礎上提出針對信息技術教師的知識結構模型——TPITK，并對其做出基于案例的深入剖析。

一、TPACK簡介

（一）TPACK 內涵

2005年，美國學者Koehler和Mishra從教師知識角度出發，在學科教學知識的基礎上，首次提出TPACK（Technological Pedagogical and Content Knowledge，國內將其翻譯為“整合技術的學科教學知識”）這一教師知識新框架。[1][2]

TPACK框架在Shulman[3][4]教授提出的“學科教學知識”基礎上加入了技術知識，并突出在技術使用中學科內容和教學法的角色，以及技術對它們產生的反作用。它是學科內容知識、一般教學法知識和技術知識三者的復雜互動，是整合了這三種知識而形成的新知識。[5]它強調其中的三種知識元素都是有效技術整合必不可少的成分，并且這三種知識領域不能分離，應形成一個整體。[6]

（二）TPACK構成要素[7]

TPACK模型有三個單一的知識要素：學科內容知識（Content Knowledge，CK）、 一 般 教 學 法 知 識（Pedagogical Knowledge，PK）和技術知識（Technological Knowledge，TK），以及這些知識要素交互所形成的學科教學知識（Pedagogical Content Knowledge，PCK）、整合技術的學科內容知識（Technological Content knowledge，TCK）、整合技術的教學知識（Technological Pedagogical Knowledge，TPK）、整合技術的學科教學知識（Technological Pedagogical and Content Knowledge，TPACK）。

二、TPITK理論框架分析

TPACK框架應用于信息技術教師可進一步衍化為TPITK（Technological Pedagogical Information Technology Knowledge）框架（如圖1）。TPITK框架由七種知識要素構成，即信息技術知識（ITK）、一般教學法知識（PK）、技術知識（TK）、信息技術教學知識（PITK）、整合技術的信息技術知識（TITK）、整合技術的教學知識（TPK）和整合技術的信息技術教學知識（TPITK）。

圖1 TPITK框架及其構成要素

TPITK框架是TPACK框架的子集，是特定適用于信息技術教師的知識結構模型。框架中的三個基礎知識要素——ITK、PK和TK代表了信息技術教師需具有的三個專業特性——學術性、師范性和技術性。當然，技術性能否成為與學術性、師范性并列的第三向度尚有疑問，但是，無可否認的是，技術在今天的教師職業養成和職業發展中占有十分重要的地位。[8]基礎知識經由互動整合和動態平衡形成的核心知識——TPITK正是信息技術教師專業綜合素養的體現。

核心知識TPITK指在不同境脈下重建信息技術知識、一般教學法、技術三者之間動態平衡的意識和能力。TPITK是一種策略性的思維方式[7]，它的形成（如圖2）不是各知識要素的簡單組合或拼湊，而是經由陳述性知識（信息技術學科內容、教學法和技術的定義、術語、事實和描述），通過在相同或不同情境中的練習和運用，轉化為程序性知識（完成一項或多項信息技術教學任務所涉及的步驟），最后形成策略性知識（在技術環境下對信息技術課程、學習者、課堂境脈的計劃、組織、評價與概括）。

圖2 TPITK的形成

三、基于教學案例的教師TPITK剖析

對教師知識框架的分析不能脫離特定的課堂境脈。為此，下文結合2011年“永中杯”全國普通高中信息技術優質課特等獎案例，挖掘特定情境下優秀教師TPITK框架中的具體知識構成，并分析教師在實踐中運用TPITK的特征表現。

（一）教學過程

本案例涉及內容是廣東教育出版社出版的《人工智能初步》信息技術（選修5）中的第1章第2節，主要任務是讓學生了解人工智能的基本內容，激發學生對人工智能技術進一步探索求知的欲望。整個教學過程分為課題引入、實例分析、分組實踐、課堂延伸四個部分。

1.課題引入

首先，教師通過圖片和視頻展示校機器人隊訓練和比賽場景，吸引學生注意，提出人工智能概念。然后，教師引入限時還原魔方環節，并提問學生：你在解魔方時用到了身體的哪些器官？學生通過現場體驗回答出眼睛、大腦、手三個必不可少的器官。最后，在教師的啟發誘導下，學生由這三個器官歸納出人類智能的三大要素：感覺要素、思考要素、運動要素。

2.實例分析

教師展示自制教具——魔方機器人，并提出問題：機器人解魔方需要哪些器官？學生通過觀察實物及類比人類智能，思考后得出答案。

教師通過實物結合PPT介紹機器人各器官，使學生對機器人有一個整體印象。然后教師操作機器人，使之分階段演示解魔方。通過電腦攝像頭，學生能清楚地觀察到機器人的局部特征。在此過程中，教師步步遞進，引導學生歸納出人工智能三大要素：感覺要素、思考要素、行為要素。

教師播放機器人解魔方完整視頻，讓學生思考導致視頻中機器人與現場機器人智能差異的原因，為后續探究作鋪墊。

3.分組實踐

教師用實物及PPT展示“百變飛碟”機器人，使學生對該機器人的結構及功能有一個整體了解，激起學生探究欲望。然后教師介紹圖形化編程軟件——能力風暴，讓學生大致了解編程的思想及流程。

教師按小組分發“百變飛碟”，布置任務，讓學生通過圖形化編程實現機器人行動。在學生探索過程中，教師巡回指導，并通過電腦攝像頭展示學生探索過程及學生作品。最后，各小組匯報成果，教師層層設問，幫助學生總結影響機器人智能差異的因素。

4.課堂延伸

教師通過提問：你還想讓機器人做哪些事情？未來的機器人又會是怎樣的呢？引導學生暢談現在，憧憬未來。最后，教師與學生一同總結課程。

（二）具體知識

通過對上述教學過程的整理分析，筆者總結出該教師的TPITK具體知識構成及能力體現，如表1所示：

表1

（三）特征表現

通過深入剖析本案例，以及對2011年“永中杯”全國普通高中信息技術優質課30個案例的梳理分析，筆者總結出具有良好TPITK的教師會呈現出以下特征：

第一，擁有扎實的教學主題知識和良好的課程整合能力。從本案例可以看出，教師深刻理解人工智能的相關概念、理論及發展脈絡，熟練掌握機器人工作原理和實踐操作，正確把握知識點間的聯結與層次遞進關系。在授課過程中，教師還整合進通用技術“簡易機器人制作”模塊相關內容，使學生對技術的思想有所領悟，技術的方法得以運用。在其他案例中還體現了信息技術教學主題與數學、美術等學科的整合。

第二，具有清晰系統的教學策略。在本案例中，教師設計的教學主線、教學互動和任務都緊密圍繞“人工智能基礎知識”進行，教學中每一步驟都以前一步為基礎，著眼于學生的最近發展區逐層深入。并且，教師通過不斷提問，促使學生將“思考”貫穿于“看聽做”整個過程中。從另一些優質課案例也可看出，教師能根據學生情況進行教學推理，以適合學生理解的方式授課。

第三，勇于設計基于技術支持的課，樂于將技術交到學生手上。“人工智能初步”是有關基礎性知識的純理論課，但在本案例中，教師精心設計，使各個理論知識點都具有技術實踐的支撐，并使用觸手可及且不斷變化的技術手段，如電腦攝像頭、簡易計時器軟件等優化知識表征、加強師生互動。教師不僅通過演示機器人使學生對人工智能有整體直觀的把握，而且將機器人交到學生手中，讓學生在探索中直接體驗人工智能。在此，技術不僅是教師呈現內容的工具，更是學生獲取知識的手段。在另一些優質理論課案例中，教師均通過技術使理論先落實到實踐，待學生有經驗性的感知后，再將實踐上升到理論。

第四，敢于將即興的創作融入精心的教學計劃中。教學是一個復雜和結構不良的問題，很少有——也許沒有一般的原理可適用于任何情境。[7]同樣，也很難有一成不變的教學計劃能框定整個教學過程。本案例中，教師并不忽視或排斥學生在探索機器人過程中的失敗，而是即興于學生的失敗中挖掘共性，臨時增設內容，幫助學生解決問題，促進學生思考。在其他案例中也能看到多處此種超越教學計劃的即興創作。

四、結束語

TPITK框架將信息技術教師復雜的知識結構梳理為信息技術知識、一般教學法知識、技術知識三個單一知識要素，以及這三個知識要素相互整合形成的綜合知識。信息技術教師在發展自身知識結構的過程中，應通過關注、學習和思考優秀教師TPITK的具體知識構成及應用特征表現，有針對性地獲取各個知識要素、積極整合各種知識、靈活運用核心知識，從而使自身知識結構得到改進和完善。

[1]Koehler,M.J.,＆ Mishra,P.Teachers learning by design[J].Journal of Computing in Teacher Education,2005,21(3):94－102.

[2]Koehler，M.J.,＆ Mishra,P.What happens when teachers design educationaltechnology芽Thedevelopmentoftechnological pedagogical content knowledge[J].Journal of Educational Computing Research,2005,32(2):131－152.

[3]Shulman,L.S.Those who understand:Knowledge growth in teaching[J].Educational Researcher,1986,15(2):4－14.

[4]Shulman,L.S.Knowledge and teaching:Foundations of the new reform[J].Harvard Educational Review,1987,57(1):1－22.

[5]詹藝,任友群.整合技術的學科教學法知識的內涵及其研究現狀簡述[J].遠程教育雜志,2010,(4):78－87.

[6]Thompson A D,Mishra P.Breaking News:TPCK Becomes TPACK選[J].Journal of Computing in Teacher Education,2007,24(2):38.

[7][9][11]任友群,詹藝主譯.全美教師教育學院協會創新與技術委員會.整合技術的學科教學知識:教育者手冊[M].北京:教育科學出版社,2011.

[8]李美鳳.技術視野下的教師發展理論[M].北京:教育科學出版社,2011.

[10]Cox,S.,＆ Graham,C.R.Diagramming TPACK in practice:Usingan elaborated modeloftheTPACK frameworkto analyze and depict teacher knowledge[J].TechTrends,2009,53(5):60－69.

G40－057

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1671－7503(2013)05－0038－03

[編輯：鄭方林]