TPACK视域下的高中物理新授课教学设计——以“简谐运动”为例

胡洋洋 戴 瑞 于海波 李金环

(东北师范大学物理学院 物理学师范专业国家级实验教学示范中心，吉林 长春 130024)

当今社会，高速发展的信息技术已经渗透到人们日常生活的各个领域，教育领域也不例外.我国于2010年7月正式颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020)》中指出：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”.[1]信息技术走进课堂，给传统的课堂教学带来了新的挑战.教师是课堂教学的首席参与者，也是教学活动的设计者，教师整合适当的技术进行教学设计，能大大提高教学效率，改善教学质量，促进学生的发展.

1 TPACK框架简介

1986年，美国著名教育心理学家，斯坦福大学教授舒尔曼(Shulman)通过对美国当时教师资格认证制度进行考察及其相关文献的梳理和回顾，指出在教师知识考核和培养中，学科知识与教学知识存在巨大鸿沟，他称这是一种“缺失的范式”.针对这种“缺失的范式”，舒尔曼教授提出了PCK(Pedagogical Content Knowledge)理论，[2]他认为PCK就是以别人可以理解的方式表达和形成学科知识的知识形式.

随着信息技术的快速发展，美国密歇根州立大学马修·科勒(Matthew J.Koehler)和庞雅·米什拉(Punya Mishra)两位学者于2005年在舒尔曼教授的PCK理论的基础上提出了整合技术的学科教学法知识(Technological Pedagogical Content Knowledge)，简称为TPACK.[3]TPACK框架一经提出，就受到各国学者的广泛讨论.研究内容大致分为两个流派.

其一是以科勒和米什拉为代表的部分学者将TPACK视为一种知识框架，认为TPACK由7种元素构成：3种基本元素学科内容知识(Content Knowledge)、教学法知识(Pedagogical Knowledge)、技术知识(Technological Knowledge)，4种复合元素学科教学知识(Pedagogical Knowledge)、整合技术的学科内容知识(Technological Knowledge)、整合技术的教学法知识(Technological Pedagogical Knowledge)和整合技术的学科教学法知识(Technological Pedagogical Content Knowledge).同时，TPACK框架中还包含教学活动所处的境脉(Context).

其二是以尼斯(Niess)为代表的部分学者只关注由3种元素整合而成的TPACK，将其视为一个整体，认为只有整合技术的学科教学法知识(TPACK)才是对舒尔曼教授的学科教学知识(PCK)的直接推广.尼斯在格罗斯曼(Grossman)提出的PCK理论的基础上提出了TPACK的4个成分：(1) 技术与学科教学整合目的的统领性观念； (2) 技术与学科教学整合的教学策略和教学表征知识；(3) 学生用技术来理解、思考和学习学科主题的知识；(4) 技术与学科教学整合的课程和课程材料知识.[4]

2 传统课堂下的教学设计分析

前些年，传统的教学设计以三维目标为导向，重在传授学生知识.课堂教学多以教师讲授为主，而教师讲授多以口述和板书为主，偶尔加以PPT课件辅助，但PPT课件大多数用于展示图片、概念和习题，并没有有效地发挥其功能.以人教版高中物理教材选修3-4中第11章第1节“简谐运动”为例，对传统的教学设计进行分析.

2.1 引课“平铺直叙”，难以吸引学生的兴趣

讲授此课时，教师常用的引课方法为开门见山法和演示实验法，即直接给出简谐运动的概念和用一个弹簧简单演示给出简谐运动的概念.选修3-4教材中的内容在部分地区的高考中为选答内容，所占分值较少，试题难度较浅，所以教师在进行教学设计时，很少精心设计.

2.2 授课内容以考点为主

教师在讲授这部分知识时，以高考的常考内容为重点，主要讲解高考对这部分知识的考法和解答技巧，对教材上的“做一做”，“思考与讨论”等内容一带而过或是不讲，忽略了对学生综合素质的培养.

2.3 较少整合信息技术

教师在设计这部分知识的教学时，很少使用一些教学技术，即便使用也是简单的PPT课件，展示一些概念和简谐振动的动画等，没能达到用信息技术辅助教学的效果.

3 TPACK视域下的教学设计

以TPACK框架为理论指导进行教学设计的关键并不在于对高科技的使用.为了使用技术而使用只会增加教师备课难度，使课堂教学变得华而不实，甚至影响学生的注意力.TPACK指导下的教学设计的优越性体现在技术知识(TK)、教学法知识(PK)和学科知识(CK)3者的有机融合，针对特定的教学内容选择恰当的教学方法并以适当的技术手段加以辅助，以达到最好的教学效果.

3.1 设计思路

“简谐运动”源自人教版高中物理教材3-4第11章第1节，主要介绍了一种最简单的振动——简谐运动.同平动和转动一样，振动也是机械运动的一种，学生在日常积累了一些关于振动的生活经验，但对其性质、规律等都不了解，所以本节课的教学重点为掌握简谐运动的本质、特点及其运动规律即位移—时间图像，教学难点为简谐运动位移—时间图像的描绘.

由于学生已经具有振动的生活经验，所以本节课以生活中常见的实例引入新课，引出“平衡位置”、“振动”的概念，提炼出“弹簧振子”的模型，用气垫式水平弹簧振子加深学生对弹簧振子振动特点的掌握，并建立起理想化的弹簧振子的模型.为了突破教学难点，让学生分组实验，亲自建立弹簧振子振动的位移—时间图像.为消除学生分组实验的误差，教师用nobook虚拟实验平台现场模拟弹簧振子的运动情况.让学生观察，提出猜想、验证猜想和得出结论，使结论更具有说服性.

在教学过程中，采用演示法、分组实验法、小组讨论法等多种教学方法，用多种信息技术和设备辅助教学活动的开展，旨在提高教学效率，提升教学质量.参照TPACK框架，确定本节课的TPACK体系(见表1).

表1 “简谐运动”TPACK体系

3.2 “简谐运动”教学过程及TPACK分析(表2)

表2 “简谐运动”教学过程及TPACK分析

续表

4 小结

内容知识、教学法知识、技术是TPACK的核心内容，3者的交叉与相互作用又构成了新的知识.简而言之，3者融合在一起构成TPACK的目的是让教师明确在教学内容中什么地方可以使用技术促进教与学，甚至能探索课堂之外的内容.[6]

当前，教师较少使用技术进行教学大致有以下几种原因： (1) 高考使得教学“时间紧，任务重”，为了留出时间给学生做练习，教师教学的侧重点往往是把知识讲明白，而不重视如何讲；(2) 部分教师缺乏TPACK理论知识，尤其是技术知识(TK)，对技术的使用不熟练；(3) 教学环境的限制，部分学校的课堂还未配备良好的硬件设施，等等.

以TPACK框架为理论基础进行教学设计，首先可以转变教师的教学观念，让教师在设计一堂课之前就先考虑到了技术，想到了“什么技术可以促进教学，如何使用这一技术进行教学”等问题，而不是只有在课赛和公开课上为了“炫技”而使用教学技术；其次，经常使用技术进行教学可以促进教师自身TPACK的提高，在熟练使用技术的基础上，创造性地开发技术辅助教学，提升教师的自我效能感；最后，用技术辅助教学并不是“耽误时间”，反而技术的恰当使用能帮助学生更好的理解知识，提高教学效率和质量.

信息技术与课堂教学的整合是必然趋势，但是二者的高质量整合并不是一蹴而就的，国家的政策保障，学校的硬件支持和教师的TPACK缺一不可.国家对学校的硬件投资，对在职教师的TPACK培训，对师范生的TPACK培养等等都是值得深入研究的问题.