TPACK視域下的高中物理新授課教學設計
——以“簡諧運動”為例

胡洋洋 戴 瑞 于海波 李金環

(東北師范大學物理學院 物理學師范專業國家級實驗教學示范中心，吉林 長春 130024)

當今社會，高速發展的信息技術已經滲透到人們日常生活的各個領域，教育領域也不例外.我國于2010年7月正式頒布的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020)》中指出：“信息技術對教育發展具有革命性影響，必須予以高度重視”.[1]信息技術走進課堂，給傳統的課堂教學帶來了新的挑戰.教師是課堂教學的首席參與者，也是教學活動的設計者，教師整合適當的技術進行教學設計，能大大提高教學效率，改善教學質量，促進學生的發展.

1 TPACK框架簡介

1986年，美國著名教育心理學家，斯坦福大學教授舒爾曼(Shulman)通過對美國當時教師資格認證制度進行考察及其相關文獻的梳理和回顧，指出在教師知識考核和培養中，學科知識與教學知識存在巨大鴻溝，他稱這是一種“缺失的范式”.針對這種“缺失的范式”，舒爾曼教授提出了PCK(Pedagogical Content Knowledge)理論，[2]他認為PCK就是以別人可以理解的方式表達和形成學科知識的知識形式.

隨著信息技術的快速發展，美國密歇根州立大學馬修·科勒(Matthew J.Koehler)和龐雅·米什拉(Punya Mishra)兩位學者于2005年在舒爾曼教授的PCK理論的基礎上提出了整合技術的學科教學法知識(Technological Pedagogical Content Knowledge)，簡稱為TPACK.[3]TPACK框架一經提出，就受到各國學者的廣泛討論.研究內容大致分為兩個流派.

其一是以科勒和米什拉為代表的部分學者將TPACK視為一種知識框架，認為TPACK由7種元素構成：3種基本元素學科內容知識(Content Knowledge)、教學法知識(Pedagogical Knowledge)、技術知識(Technological Knowledge)，4種復合元素學科教學知識(Pedagogical Knowledge)、整合技術的學科內容知識(Technological Knowledge)、整合技術的教學法知識(Technological Pedagogical Knowledge)和整合技術的學科教學法知識(Technological Pedagogical Content Knowledge).同時，TPACK框架中還包含教學活動所處的境脈(Context).

其二是以尼斯(Niess)為代表的部分學者只關注由3種元素整合而成的TPACK，將其視為一個整體，認為只有整合技術的學科教學法知識(TPACK)才是對舒爾曼教授的學科教學知識(PCK)的直接推廣.尼斯在格羅斯曼(Grossman)提出的PCK理論的基礎上提出了TPACK的4個成分：(1) 技術與學科教學整合目的的統領性觀念； (2) 技術與學科教學整合的教學策略和教學表征知識；(3) 學生用技術來理解、思考和學習學科主題的知識；(4) 技術與學科教學整合的課程和課程材料知識.[4]

2 傳統課堂下的教學設計分析

前些年，傳統的教學設計以三維目標為導向，重在傳授學生知識.課堂教學多以教師講授為主，而教師講授多以口述和板書為主，偶爾加以PPT課件輔助，但PPT課件大多數用于展示圖片、概念和習題，并沒有有效地發揮其功能.以人教版高中物理教材選修3-4中第11章第1節“簡諧運動”為例，對傳統的教學設計進行分析.

2.1 引課“平鋪直敘”，難以吸引學生的興趣

講授此課時，教師常用的引課方法為開門見山法和演示實驗法，即直接給出簡諧運動的概念和用一個彈簧簡單演示給出簡諧運動的概念.選修3-4教材中的內容在部分地區的高考中為選答內容，所占分值較少，試題難度較淺，所以教師在進行教學設計時，很少精心設計.

2.2 授課內容以考點為主

教師在講授這部分知識時，以高考的常考內容為重點，主要講解高考對這部分知識的考法和解答技巧，對教材上的“做一做”，“思考與討論”等內容一帶而過或是不講，忽略了對學生綜合素質的培養.

2.3 較少整合信息技術

教師在設計這部分知識的教學時，很少使用一些教學技術，即便使用也是簡單的PPT課件，展示一些概念和簡諧振動的動畫等，沒能達到用信息技術輔助教學的效果.

3 TPACK視域下的教學設計

以TPACK框架為理論指導進行教學設計的關鍵并不在于對高科技的使用.為了使用技術而使用只會增加教師備課難度，使課堂教學變得華而不實，甚至影響學生的注意力.TPACK指導下的教學設計的優越性體現在技術知識(TK)、教學法知識(PK)和學科知識(CK)3者的有機融合，針對特定的教學內容選擇恰當的教學方法并以適當的技術手段加以輔助，以達到最好的教學效果.

3.1 設計思路

“簡諧運動”源自人教版高中物理教材3-4第11章第1節，主要介紹了一種最簡單的振動——簡諧運動.同平動和轉動一樣，振動也是機械運動的一種，學生在日常積累了一些關于振動的生活經驗，但對其性質、規律等都不了解，所以本節課的教學重點為掌握簡諧運動的本質、特點及其運動規律即位移—時間圖像，教學難點為簡諧運動位移—時間圖像的描繪.

由于學生已經具有振動的生活經驗，所以本節課以生活中常見的實例引入新課，引出“平衡位置”、“振動”的概念，提煉出“彈簧振子”的模型，用氣墊式水平彈簧振子加深學生對彈簧振子振動特點的掌握，并建立起理想化的彈簧振子的模型.為了突破教學難點，讓學生分組實驗，親自建立彈簧振子振動的位移—時間圖像.為消除學生分組實驗的誤差，教師用nobook虛擬實驗平臺現場模擬彈簧振子的運動情況.讓學生觀察，提出猜想、驗證猜想和得出結論，使結論更具有說服性.

在教學過程中，采用演示法、分組實驗法、小組討論法等多種教學方法，用多種信息技術和設備輔助教學活動的開展，旨在提高教學效率，提升教學質量.參照TPACK框架，確定本節課的TPACK體系(見表1).

表1 “簡諧運動”TPACK體系

3.2 “簡諧運動”教學過程及TPACK分析(表2)

表2 “簡諧運動”教學過程及TPACK分析

續表

4 小結

內容知識、教學法知識、技術是TPACK的核心內容，3者的交叉與相互作用又構成了新的知識.簡而言之，3者融合在一起構成TPACK的目的是讓教師明確在教學內容中什么地方可以使用技術促進教與學，甚至能探索課堂之外的內容.[6]

當前，教師較少使用技術進行教學大致有以下幾種原因： (1) 高考使得教學“時間緊，任務重”，為了留出時間給學生做練習，教師教學的側重點往往是把知識講明白，而不重視如何講；(2) 部分教師缺乏TPACK理論知識，尤其是技術知識(TK)，對技術的使用不熟練；(3) 教學環境的限制，部分學校的課堂還未配備良好的硬件設施，等等.

以TPACK框架為理論基礎進行教學設計，首先可以轉變教師的教學觀念，讓教師在設計一堂課之前就先考慮到了技術，想到了“什么技術可以促進教學，如何使用這一技術進行教學”等問題，而不是只有在課賽和公開課上為了“炫技”而使用教學技術；其次，經常使用技術進行教學可以促進教師自身TPACK的提高，在熟練使用技術的基礎上，創造性地開發技術輔助教學，提升教師的自我效能感；最后，用技術輔助教學并不是“耽誤時間”，反而技術的恰當使用能幫助學生更好的理解知識，提高教學效率和質量.

信息技術與課堂教學的整合是必然趨勢，但是二者的高質量整合并不是一蹴而就的，國家的政策保障，學校的硬件支持和教師的TPACK缺一不可.國家對學校的硬件投資，對在職教師的TPACK培訓，對師范生的TPACK培養等等都是值得深入研究的問題.