TPACK框架培養對工程教育認證的支撐研究

劉美玲 李艷娟 高心丹

摘要：工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。本文提出將TPACK教育教學框架引入高等專業建設和學科發展及課程的建設中，從“教師主導-學生主體”的教學結構出發，以支撐認證標準對于具體課程建設的要求。

關鍵詞：TPACK;專業認證;信息化

一、研究背景和意義

工程教育認證兩個標準的結合，一是工程專業教育標準，二是工程師職業能力標準，這是國際工程界對工科畢業生和工程師職業能力公認的權威要求。其認證的要求是確認工科專業畢業生達到行業認可的既定質量標準要求，這是一種以培養目標和畢業水平達成度為導向的準則型評估。其水準高于國內各大高校相繼進行的本科教育教學質量評估。

從宏觀來看，各大高校相繼提出專業教育改革也是對接工程教育認證體系[1]。增強國際認同感和競爭力。

黨的十九大提出，[2]加快一流大學和一流學科建設，提升我國高等教育整體水平，制定了《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》正是專業改革和教學改革的指揮棒。

由以上研究現狀可知，在雙一流建設下，如何體現教育特色，如何創新辦學理念，如何激發人才主動性，如何統籌學校和學科建設，是習近平新時代中國特色社會主義教育的重要建設戰略。其中的基本元素即學科的建設，一個學科如何自立自強，擴展國際影響力，加強自身競爭力，比較有效可行的手段之一就是通過工程教育專業認證的方式，與國際教育接軌，保障我國教育制度的改革和可持續發展。

以學生為本的教育，要有強有力的教育資源，教育環境，教育理念的支持。這對于專業提出了更進一步的要求，而專業的人本主體是教師，所以現階段如何首先提高教師的能力和水平，進而使學科專業的實力持續增強，是教育學生的堅定基石。而TPACK框架的研究正是面向對教育本質和痛點所提出的解決方案。

二、TPACK框架

TPACK框架提出在教學解決方案中，要求在教學中運用技術主要涉學科內容知識（Content Knowledge）、教學法知識（Pedagogical Knowledge）和技術知識（Technological Knowledge）;這三個知識要素緊密交互，構成了一個有機整體。

三種知識核心互相疊加，就會產生了不同的融合效果，內容和教學法的體系，教學法和技術的體系等。產生了四個衍生體系。

新的時代對于教師的能力提出了更高的要求，如何提高教師掌握和運用新技術的能力，是能否增強教師自信，更好啟發學生能力提升的基礎和關鍵。即每一門課的教學依賴于每位教師的多種知識結構的設計和組織，只有將核心要素有機的結合與交叉，才能尋找教學提升的有效解決方案。

三、TPACK框架下的解決方案

從工程教育認證的角度，針對每一個學科內容領域的“技術整合”起著非常關鍵的作用，它還將改變教師的培養方式。以計算機科學與技術，專業核心必修課《算法設計與分析》為例，本文研究了從課程本身入手，實現三個核心要素和四個復合要素的設想。

（一）現代化信息手段、工具的應用

在專業核心課程教學過程中，引入信息技術，會對整體的教學產生積極的影響。在課程設計上，可以依托信息化，表現方式上可以依托信息化，組織形式可以依托信息化。在信息化手段走入課堂以后，教學方式隨之更新，互動的增強，新設備的使用，都將對課堂產生重大影響。

隨著信息技術的發展，處于信息技術核心專業地位的高校計算機科學與技術專業，不論是從技術引領，更新的角度，還是雙一流學科專業建設的角度，都應走在新技術應用的前沿。

例如，無線投屏錄播系統的使用，在線課程的使用，慕課的推廣。人工智能大潮下，智慧課堂系統的開發和使用等都應走在前列。專業特性決定了我們有更多的優勢和資源最早接觸新技術，使用新設備。因為相應信息技術的革新，與專業領域的發展密切相關，高質量的環境設施數字化，都是技術融入的體現。因此要研究和設計何處使用技術，在何情景下使用技術，如何借助技術的手段解決教學難點。

（二）從教學法的角度出發，以學生為本的設計

在TPACK理念指導下進行學科教學，教師不再是讀讀書，講解一下講稿，而是更多的選擇為學生示范和講解真實案例的算法原理等。整個教學過程是學生為主體元素的，他們的學習狀態比以往更積極和有趣，從被動聽取講解，做筆記，如何變換為與技術工具深度互動需要關注的重點。

本研究設計通過大量學案自主性學習，和小組分工合作等學習活動模式來完成，獲得對知識的主動意義建構。幫助建立學生的知識體系和架構。

《算法設計與分析》課程在TPACK框架的要素下，經過大量調研，設計了適合課程特色和學生特色的教學法改革方案。例如：學案式教學法設計。課前學案的設計與發布，讓學生更了解課程本身涉及的方法，有針對性的預習和調研，通過學案指導，開拓眼界和思路，做好課前調研。分組教學設計，以小組為單位，有利于激發團隊合作熱情，組間競爭有助于頭腦風暴的開展。隨堂互動的設計，有利于學情的即時反饋，更好的自我展示，在投屏設備下，對學習情況有第一手的掌握，得到學習反饋的課堂，有利于隨時調整節奏和方式。

（三）內容知識的深度研究

專業教育對高校教師提出了很大的挑戰。不僅要求教師會使用信息技術發展的成果，也要懂教育，真心以教書育人為己任。只有深度的知識啟迪，才能調動學生的積極性，激發學生學習興趣。

從教學內容本身出發，《算法設計與分析》課程是熟練使用編程語言和計算思維解決復雜工程問題的一種檢驗。是數據結構、離散數學等課程的延伸和深度研究，也是研究生科學研究的基礎所在。通過對課程定位的分析，本文課程設計通過項目啟發式教學，使學生在真實項目中活學活用。真正提高工程實踐能力和解決復雜工程問題的思路和方法。在內容設計上，用現有比賽試題或現存行業痛點問題，或學校學院的科研項目，讓學生在課堂就接觸到在企業實習或研究生實驗中才能遇到的實際狀況。這極大激發學生的求知欲和上進心，在實際項目中運用算法理論達到真正的案例結合教學效果，以達到專業工程認證的畢業要求，提高學生解決復雜工程問題的能力。

四、結語

本研究將TPACK的概念融合盡量雙一流學科建設中，促進了工程教育認證的順利開展，以課程建設支撐認證工作，在工程認證系統下，取得了較好的效果，通過專業教育的工程認證。教師更加靈活有效的將信息技術與學科教學相融合，將有助于教師把教學中大量的復雜性問題簡單化、實用化，以達到師生共同發展，促進從技術中心的視點轉向真正的、針對每一個學科內容領域的技術整合。

參考文獻：

[1]朱偉文，謝雙媛.英國工程專業能力標準及啟示[J].繼續教育，2016，30（4）：7-10.

[2]寧濱.以專業認證為抓手，推動“雙一流”建設[J].中國高等教育，2017（Z1）：26-27.