TPACK框架培養(yǎng)對工程教育認(rèn)證的支撐研究

劉美玲 李艷娟 高心丹

摘要：工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。本文提出將TPACK教育教學(xué)框架引入高等專業(yè)建設(shè)和學(xué)科發(fā)展及課程的建設(shè)中，從“教師主導(dǎo)-學(xué)生主體”的教學(xué)結(jié)構(gòu)出發(fā)，以支撐認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對于具體課程建設(shè)的要求。

關(guān)鍵詞：TPACK;專業(yè)認(rèn)證;信息化

一、研究背景和意義

工程教育認(rèn)證兩個標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)合，一是工程專業(yè)教育標(biāo)準(zhǔn)，二是工程師職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)，這是國際工程界對工科畢業(yè)生和工程師職業(yè)能力公認(rèn)的權(quán)威要求。其認(rèn)證的要求是確認(rèn)工科專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，這是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)水平達成度為導(dǎo)向的準(zhǔn)則型評估。其水準(zhǔn)高于國內(nèi)各大高校相繼進行的本科教育教學(xué)質(zhì)量評估。

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

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

由以上研究現(xiàn)狀可知，在雙一流建設(shè)下，如何體現(xiàn)教育特色，如何創(chuàng)新辦學(xué)理念，如何激發(fā)人才主動性，如何統(tǒng)籌學(xué)校和學(xué)科建設(shè)，是習(xí)近平新時代中國特色社會主義教育的重要建設(shè)戰(zhàn)略。其中的基本元素即學(xué)科的建設(shè)，一個學(xué)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(yè)認(rèn)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(xù)發(fā)展。

以學(xué)生為本的教育，要有強有力的教育資源，教育環(huán)境，教育理念的支持。這對于專業(yè)提出了更進一步的要求，而專業(yè)的人本主體是教師，所以現(xiàn)階段如何首先提高教師的能力和水平，進而使學(xué)科專業(yè)的實力持續(xù)增強，是教育學(xué)生的堅定基石。而TPACK框架的研究正是面向?qū)逃举|(zhì)和痛點所提出的解決方案。

二、TPACK框架

TPACK框架提出在教學(xué)解決方案中，要求在教學(xué)中運用技術(shù)主要涉學(xué)科內(nèi)容知識（Content Knowledge）、教學(xué)法知識（Pedagogical Knowledge）和技術(shù)知識（Technological Knowledge）;這三個知識要素緊密交互，構(gòu)成了一個有機整體。

三種知識核心互相疊加，就會產(chǎn)生了不同的融合效果，內(nèi)容和教學(xué)法的體系，教學(xué)法和技術(shù)的體系等。產(chǎn)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(shù)的能力，是能否增強教師自信，更好啟發(fā)學(xué)生能力提升的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。即每一門課的教學(xué)依賴于每位教師的多種知識結(jié)構(gòu)的設(shè)計和組織，只有將核心要素有機的結(jié)合與交叉，才能尋找教學(xué)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(rèn)證的角度，針對每一個學(xué)科內(nèi)容領(lǐng)域的“技術(shù)整合”起著非常關(guān)鍵的作用，它還將改變教師的培養(yǎng)方式。以計算機科學(xué)與技術(shù)，專業(yè)核心必修課《算法設(shè)計與分析》為例，本文研究了從課程本身入手，實現(xiàn)三個核心要素和四個復(fù)合要素的設(shè)想。

（一）現(xiàn)代化信息手段、工具的應(yīng)用

在專業(yè)核心課程教學(xué)過程中，引入信息技術(shù)，會對整體的教學(xué)產(chǎn)生積極的影響。在課程設(shè)計上，可以依托信息化，表現(xiàn)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(xué)方式隨之更新，互動的增強，新設(shè)備的使用，都將對課堂產(chǎn)生重大影響。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，處于信息技術(shù)核心專業(yè)地位的高校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，不論是從技術(shù)引領(lǐng)，更新的角度，還是雙一流學(xué)科專業(yè)建設(shè)的角度，都應(yīng)走在新技術(shù)應(yīng)用的前沿。

例如，無線投屏錄播系統(tǒng)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(tǒng)的開發(fā)和使用等都應(yīng)走在前列。專業(yè)特性決定了我們有更多的優(yōu)勢和資源最早接觸新技術(shù)，使用新設(shè)備。因為相應(yīng)信息技術(shù)的革新，與專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展密切相關(guān)，高質(zhì)量的環(huán)境設(shè)施數(shù)字化，都是技術(shù)融入的體現(xiàn)。因此要研究和設(shè)計何處使用技術(shù)，在何情景下使用技術(shù)，如何借助技術(shù)的手段解決教學(xué)難點。

（二）從教學(xué)法的角度出發(fā)，以學(xué)生為本的設(shè)計

在TPACK理念指導(dǎo)下進行學(xué)科教學(xué)，教師不再是讀讀書，講解一下講稿，而是更多的選擇為學(xué)生示范和講解真實案例的算法原理等。整個教學(xué)過程是學(xué)生為主體元素的，他們的學(xué)習(xí)狀態(tài)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(shù)工具深度互動需要關(guān)注的重點。

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

《算法設(shè)計與分析》課程在TPACK框架的要素下，經(jīng)過大量調(diào)研，設(shè)計了適合課程特色和學(xué)生特色的教學(xué)法改革方案。例如：學(xué)案式教學(xué)法設(shè)計。課前學(xué)案的設(shè)計與發(fā)布，讓學(xué)生更了解課程本身涉及的方法，有針對性的預(yù)習(xí)和調(diào)研，通過學(xué)案指導(dǎo)，開拓眼界和思路，做好課前調(diào)研。分組教學(xué)設(shè)計，以小組為單位，有利于激發(fā)團隊合作熱情，組間競爭有助于頭腦風(fēng)暴的開展。隨堂互動的設(shè)計，有利于學(xué)情的即時反饋，更好的自我展示，在投屏設(shè)備下，對學(xué)習(xí)情況有第一手的掌握，得到學(xué)習(xí)反饋的課堂，有利于隨時調(diào)整節(jié)奏和方式。

（三）內(nèi)容知識的深度研究

專業(yè)教育對高校教師提出了很大的挑戰(zhàn)。不僅要求教師會使用信息技術(shù)發(fā)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(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

從教學(xué)內(nèi)容本身出發(fā)，《算法設(shè)計與分析》課程是熟練使用編程語言和計算思維解決復(fù)雜工程問題的一種檢驗。是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、離散數(shù)學(xué)等課程的延伸和深度研究，也是研究生科學(xué)研究的基礎(chǔ)所在。通過對課程定位的分析，本文課程設(shè)計通過項目啟發(fā)式教學(xué)，使學(xué)生在真實項目中活學(xué)活用。真正提高工程實踐能力和解決復(fù)雜工程問題的思路和方法。在內(nèi)容設(shè)計上，用現(xiàn)有比賽試題或現(xiàn)存行業(yè)痛點問題，或?qū)W校學(xué)院的科研項目，讓學(xué)生在課堂就接觸到在企業(yè)實習(xí)或研究生實驗中才能遇到的實際狀況。這極大激發(fā)學(xué)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(jié)合教學(xué)效果，以達到專業(yè)工程認(rèn)證的畢業(yè)要求，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

四、結(jié)語

本研究將TPACK的概念融合盡量雙一流學(xué)科建設(shè)中，促進了工程教育認(rèn)證的順利開展，以課程建設(shè)支撐認(rèn)證工作，在工程認(rèn)證系統(tǒng)下，取得了較好的效果，通過專業(yè)教育的工程認(rèn)證。教師更加靈活有效的將信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)相融合，將有助于教師把教學(xué)中大量的復(fù)雜性問題簡單化、實用化，以達到師生共同發(fā)展，促進從技術(shù)中心的視點轉(zhuǎn)向真正的、針對每一個學(xué)科內(nèi)容領(lǐng)域的技術(shù)整合。

參考文獻：

[1]朱偉文，謝雙媛.英國工程專業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)及啟示[J].繼續(xù)教育，2016，30（4）：7-10.

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