信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)如何深度融合

周佳偉 王祖浩

[摘? ?要] “信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)深度融合不夠”是教育信息化2.0階段需要解決的問題。目前大多在討論技術(shù)與教育教學(xué)的融合，沒有考慮學(xué)科的特殊性。根據(jù)不同學(xué)科內(nèi)容的特點來設(shè)計信息化的教學(xué)方案，是“深度融合”的關(guān)鍵，教師在這方面仍缺乏相關(guān)的理論指導(dǎo)。為此，受舒爾曼提出的PCK以及教學(xué)推理模型所啟發(fā)，文章以TPACK為理論基礎(chǔ)，構(gòu)建了內(nèi)容表征驅(qū)動、技術(shù)應(yīng)用驅(qū)動和教學(xué)改進驅(qū)動三種類型推理路徑。內(nèi)容表征驅(qū)動是先根據(jù)學(xué)科內(nèi)容的特點選擇技術(shù)表征的方式，再形成教學(xué)方案;技術(shù)應(yīng)用驅(qū)動分為“用技術(shù)教”和“用技術(shù)做”，前者是先根據(jù)技術(shù)特點思考教學(xué)方式，再匹配學(xué)科內(nèi)容，后者是先思考技術(shù)和學(xué)科內(nèi)容的關(guān)系，再將其轉(zhuǎn)化成教學(xué)方案;教學(xué)改進驅(qū)動型是運用技術(shù)替代、增強、改造和重構(gòu)原有的教學(xué)方案的過程。文章分別以具體的教學(xué)例子對上述推理路徑進行闡釋。

[關(guān)鍵詞] 信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)深度融合; TPACK; 教學(xué)推理; 教育信息化2.0

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

[作者簡介] 周佳偉（1992—），男，廣東廣州人。博士研究生，主要從事教育信息化、學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計研究。E-mail：jwzhouallen@foxmail.com。

一、引? ?言

聯(lián)合國教科文組織在其發(fā)布的《促進教育與技術(shù)整合的教師發(fā)展的區(qū)域指南》一書中，將教育信息化概括為四個階段：起步、應(yīng)用、融合和創(chuàng)新[1]。我國已經(jīng)完成了“起步”和“應(yīng)用”，正在邁進“融合”和“創(chuàng)新”的教育信息化2.0時代[2]。新的階段也意味著新的挑戰(zhàn)，以往只是享受技術(shù)為傳統(tǒng)教學(xué)模式帶來的便利，而現(xiàn)在要通過技術(shù)來改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，實現(xiàn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合。不少專家學(xué)者對此表達了觀點和看法：變革傳統(tǒng)的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，將教師主導(dǎo)和學(xué)生主體相結(jié)合[3];重塑學(xué)習(xí)過程與方式，達成認知素材、學(xué)習(xí)環(huán)境和情感體驗的整體優(yōu)化[4];引入新的教學(xué)目標和學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)[5]等等。這些觀點描繪了教育信息化的美好愿景，但似乎還未真正走進課堂教學(xué)。大多數(shù)教師沒有發(fā)揮信息技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的深度融合作用，仍然保持著傳統(tǒng)的教學(xué)模式[6]。

究其原因，面對從技術(shù)應(yīng)用到深度融合的“風(fēng)格切換”，教師不得不更新自己的知識結(jié)構(gòu)，來處理技術(shù)與教學(xué)之間的關(guān)系，既要從教學(xué)的角度看技術(shù)，又要從技術(shù)的角度看教學(xué)。如果沒有考慮教學(xué)中學(xué)科的特殊性，將會落入“缺失的范式”，因為不同學(xué)科的教師會有不同的看法，學(xué)科教學(xué)內(nèi)容、思維方式的差異，將對信息技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用產(chǎn)生影響。如何結(jié)合學(xué)科（內(nèi)容）特點來設(shè)計信息化教學(xué)，是教師所面臨的最直接而棘手的問題，如今還缺乏相關(guān)的系統(tǒng)性理論，這或許是《教育信息化2.0行動計劃》中指出的“教師信息化教學(xué)創(chuàng)新能力尚顯不足，信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)深度融合不夠”[7]的原因之一。

為達到信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深度融合（以下簡稱“深度融合”），教師需要綜合考慮信息技術(shù)、教學(xué)法以及學(xué)科內(nèi)容三者的關(guān)系，將它們進行有機融合，這可以聯(lián)系到整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識（Technological Pedagogical Content Knowledge，TPACK）理論。本研究希望建構(gòu)一套基于TPACK的教學(xué)設(shè)計的理論框架，指導(dǎo)教師開發(fā)“深度融合”的教學(xué)設(shè)計以及開展教學(xué)實踐。

二、PCK與教學(xué)推理的歷史淵源

想要處理現(xiàn)如今的問題，不妨先回顧一段歷史。學(xué)科主體內(nèi)容（Subject Matter）與教學(xué)技巧（Pedagogical Skill）作為教師教學(xué)知識基礎(chǔ)的重要組成，是美國各州、縣教師資格認定的主要考量。有趣的是，在20世紀70年代的教師資格考試中，超過90%的題目都是關(guān)于學(xué)科內(nèi)容，其余才是各學(xué)科通用的教學(xué)知識。其背后的邏輯很明確，教師想要教內(nèi)容首先得懂內(nèi)容。而到了20世紀80年代學(xué)科內(nèi)容的考題在各州的教師考試中幾乎“消失殆盡”，取而代之的是教師的基本素養(yǎng)以及教學(xué)流程、技巧等知識?？梢?，當時的學(xué)科內(nèi)容知識與教學(xué)法知識在教師專業(yè)知識體系中比例失衡且相互獨立，搖擺不定的專業(yè)標準使得教師崗位申請者非常疑惑，急需一套理論來澄清教學(xué)的知識基礎(chǔ)。于是，舒爾曼提出了著名的PCK理論，隨之引發(fā)了一場教師教育的革命[8]。

在《知識與教學(xué)：新革命的基石》一文中，舒爾曼定義了教學(xué)的知識基礎(chǔ)，包括學(xué)科內(nèi)容知識（Content Knowledge，CK）、一般教學(xué)法知識（Pedagogical Knowledge，PK）和學(xué)科教學(xué)知識（Pedagogical Content Knowledge，PCK），然后用“教學(xué)推理（Pedagogical Reasoning）”的方式來解析各類知識在教學(xué)中被調(diào)用、相互作用以及統(tǒng)整的過程。作為一項智力工作，教學(xué)的過程是經(jīng)得起推理的（Reasonable），教學(xué)推理就是從一個緣由開始，按照一定的邏輯推演教學(xué)設(shè)計的過程。其中每個步驟的教學(xué)決策和行動都依據(jù)了各類教學(xué)知識，它們相互關(guān)聯(lián)，從而形成連貫的邏輯鏈條。具體地，舒爾曼提出了這樣一套教學(xué)推理的流程，首先是理解（Comprehension），教學(xué)活動起始于一份學(xué)生需要學(xué)習(xí)的“文本”材料，教師需要調(diào)用其CK來理解該材料的含義;接著是轉(zhuǎn)化（Transformation），審視和解讀文本，將內(nèi)容表征成可教的、易學(xué)的形式，再篩選合適的教學(xué)形式和方法，最后根據(jù)學(xué)生情況和教學(xué)環(huán)境再作調(diào)整，其中用到了PK和PCK;隨后依次是開展實際教學(xué)（Instruction）、評價（Evaluation）和反思（Reflection），各類型的知識都會被用到;最后形成對這些知識的新理解[9]。其中轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)是教學(xué)推理的關(guān)鍵，尤為反映各類知識的融合，如圖1所示[10]。

舒爾曼提出了一種以學(xué)科內(nèi)容驅(qū)動的教學(xué)推理路徑，從內(nèi)容出發(fā)逐步調(diào)用各類教學(xué)知識來推演教學(xué)設(shè)計。他還特別提到，教學(xué)推理不限于以上一種路徑?？偟膩碚f，美國社會在七八十年代的時候?qū)處煂I(yè)能力及培養(yǎng)方向的看法存在分歧，尤其反應(yīng)在學(xué)科知識和教學(xué)方法的主客矛盾上，舒爾曼及其團隊先界定了教學(xué)知識基礎(chǔ)（即PCK理論），再以教學(xué)推理的方式闡釋了各類知識是如何作用于學(xué)科教學(xué)的。

三、TPACK理論框架

歷史會重現(xiàn)，但不會簡單地重復(fù)。信息技術(shù)融入學(xué)科教學(xué)無疑增加了教學(xué)知識結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，因此教師遇到了新的難題。Mishra和Koehler在PCK的基礎(chǔ)上引入技術(shù)知識（Technological Knowledge，TK），構(gòu)建了TPACK理論框架，強調(diào)在信息技術(shù)支持下開展學(xué)科教學(xué)的知識與能力。對于TK、CK和PK三者的關(guān)系，Mishra和Koehler理論上將它們兩兩結(jié)合，分別形成PCK、TCK和TPK二級知識組分（TCK包括用信息技術(shù)表征學(xué)科內(nèi)容以及解決學(xué)科領(lǐng)域問題的知識，但不涉及教學(xué);TPK是指在信息技術(shù)的支持下開展教學(xué)的知識，但不涉及學(xué)科內(nèi)容），再由這三者交叉最終形成TPACK。圖2展示了這種維恩圖式的TPACK知識結(jié)構(gòu)，假定TK、CK和PK是三個可清晰定義的知識集合，通過彼此重疊形成交集的方式建構(gòu)理論框架[11]。不少研究就基于該框架來測量教師TPACK的能力，它包括圖中的CK、PK、TK、PCK、TCK、TPK和TPACK這七個方面。然而調(diào)查結(jié)果顯示有些二級知識組分（TPK、TCK等）沒有能夠通過測量工具區(qū)分出來，表明這些概念存在界定模糊、關(guān)系不清的問題，因為拆分成各個組分的建構(gòu)方式本身就違背了TPACK融合的本質(zhì)屬性。因此Angeli等人建議應(yīng)當把TPACK看作為一個整體的知識體系，識別其中每個知識領(lǐng)域（即TK、CK、PK等）對整體的貢獻，而不是致力于把整個知識體系切分成較小的部分（TPK、TCK等），并逐一驗證其結(jié)構(gòu)效度[12]。

實際上，Mishra和Koehler一定程度上也是支持該觀點的。他們認為，TPACK是TK、CK和PK相互作用而產(chǎn)生的一種涌現(xiàn)性（Emergent）理解，而不是三者的簡單加和。在教學(xué)實踐過程中，這三個組分處于動態(tài)平衡的狀態(tài)，其中任何一方的改變都會引起其他成分作出相應(yīng)的調(diào)整，因為沒有一種技術(shù)能夠適用于每一個知識點、每一種教學(xué)法，反之亦然[13]。因此不能孤立地、靜態(tài)地理解教師的TPACK。對此，我國學(xué)者閆志明和李美鳳提出了“整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識網(wǎng)絡(luò)（TCPNet）”理論框架（如圖3所示），以強調(diào)CK、PK和TK的交互關(guān)系，特別解釋了TK與CK、TK與PK之間的相互作用，例如，TK對CK的作用體現(xiàn)在兩方面，一是技術(shù)能夠?qū)W(xué)科內(nèi)容以一種學(xué)習(xí)者更容易接受的方式表征，二是新的技術(shù)也拓展了學(xué)科的內(nèi)容領(lǐng)域。反之，CK對TK則是根據(jù)學(xué)科內(nèi)容的性質(zhì)選擇、改進甚至創(chuàng)造技術(shù)[14]。TPACK交叉重疊式框架關(guān)注知識整合后所形成的細分單元，而TCPNet則更注重知識之間是如何關(guān)聯(lián)的。

TPACK理論框架的意義不僅在于考察教師教學(xué)的知識基礎(chǔ)，還提供了一個觀察教學(xué)活動現(xiàn)象的概念透鏡，并對其機制作解釋。此時TPACK所指向的對象從教師轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)現(xiàn)象，分析某個學(xué)科教學(xué)現(xiàn)象中的技術(shù)、教學(xué)法和學(xué)科內(nèi)容：在技術(shù)方面，誰用了什么技術(shù)的什么功能;在教學(xué)法方面，以怎樣的形式、活動以及師生關(guān)系來開展教學(xué);在學(xué)科內(nèi)容方面，希望學(xué)生掌握什么知識和思想方法。定義了這些成分以后進行教學(xué)推理。筆者通過查閱文獻、課堂觀察、教師訪談等方式，收集了一些整合信息技術(shù)的學(xué)科教學(xué)的案例，從中總結(jié)出了以下三種基于TPACK的教學(xué)推理路徑。

四、基于TPACK的教學(xué)推理路徑

（一）內(nèi)容表征驅(qū)動型路徑

內(nèi)容驅(qū)動是最常見的推理路徑。舒爾曼的推理路徑中的第一步是理解學(xué)科內(nèi)容，隨后就是考慮知識的表征?！氨碚鳌币辉~意味著把認知對象帶到思維、心智之前[15]，以匹配學(xué)習(xí)者的認知模式。信息技術(shù)能夠提供豐富的表征形式，幫助人們開展認知活動。由此一來，了解不同表征技術(shù)的功能特點就非常重要了。信息技術(shù)的表征功能可分為以下三種：一是表達，通過抽象化的圖形或情境化的圖像，清楚地、直觀地表達內(nèi)容的含義;二是分析，借助分類整理或數(shù)據(jù)統(tǒng)計的工具，開展概念語義分析或數(shù)據(jù)可視化分析的認知操作;三是模擬，應(yīng)用仿真工具模擬事物的形態(tài)、狀態(tài)及其變化過程[16]。根據(jù)學(xué)科內(nèi)容的性質(zhì)從中選擇合適的技術(shù)及其功能來表征知識，再以此技術(shù)表征形式為基礎(chǔ)設(shè)計學(xué)習(xí)者的知識建構(gòu)過程。以英語詞匯教學(xué)為例，路徑如圖4所示。

英語單詞存在一定的構(gòu)詞規(guī)律，也就是單詞的詞根和詞綴。在詞匯學(xué)習(xí)的時候可以根據(jù)構(gòu)詞法規(guī)律對單詞組進行分類與組合，以方便理解和記憶，甚至推測出陌生單詞的含義。為此，應(yīng)當選取具有表達和分析功能的表征技術(shù)，如思維導(dǎo)圖。運用思維導(dǎo)圖軟件能夠?qū)δ骋粏卧~進行相關(guān)詞根、詞綴的樹形拓展，從而構(gòu)建出從簡單到復(fù)雜的系列單詞群組。思維導(dǎo)圖既是教學(xué)的材料也是學(xué)習(xí)的工具。教師先展示一部分詞匯圖譜，再演示如何依據(jù)詞根、詞綴拓展圖譜的過程，然后鼓勵學(xué)生自行拆解新的“同根詞”并繪制成圖，建立其個性化詞匯圖譜。在思維導(dǎo)圖的幫助下，學(xué)生加深了對單詞的理解。此教學(xué)模式在K-12以及大學(xué)的英語教學(xué)中都有所嘗試，研究表明學(xué)生學(xué)習(xí)單詞的效率具有顯著提升[17-18]。

上述英語詞匯教學(xué)的設(shè)計思路是，在內(nèi)容表征的驅(qū)動下，依據(jù)內(nèi)容特點選擇了表征技術(shù)，再由表征技術(shù)決定教學(xué)方式，CK、TK（特指表征技術(shù)的TK）和PK順理成章地依次融合，相互之間緊密關(guān)聯(lián)，這是“深度融合”的典型路徑。另外還可能存在表征技術(shù)與學(xué)科內(nèi)容“自動捆綁”的情況。技術(shù)開發(fā)者可以直接將學(xué)科內(nèi)容知識嵌入表征技術(shù)中，形成一個能夠增強內(nèi)容表征的技術(shù)產(chǎn)品，已有不少這樣的技術(shù)產(chǎn)品。例如，PhET網(wǎng)站提供了一百多個有關(guān)科學(xué)概念、原理、現(xiàn)象和實驗的互動性模擬程序，涉及物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等各個理科學(xué)科。我國國家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心也開發(fā)了一系列學(xué)科教學(xué)工具，這些學(xué)科工具已在中學(xué)推廣應(yīng)用。這些針對學(xué)科教學(xué)的技術(shù)產(chǎn)品往往都集合了表達、分析和模擬這三種表征功能，支持學(xué)習(xí)者完成諸如比較、歸納、預(yù)測等認知操作。教師可以根據(jù)這些認知操作來設(shè)計教與學(xué)的過程，從而實現(xiàn)內(nèi)容、技術(shù)和教學(xué)法的融合。

（二）技術(shù)應(yīng)用驅(qū)動型路徑

技術(shù)應(yīng)用早已驅(qū)動了各行各業(yè)，教學(xué)領(lǐng)域也不例外。技術(shù)應(yīng)用驅(qū)動的教學(xué)推理起始于一個可供使用的技術(shù)，根據(jù)這項技術(shù)的性質(zhì)和用途可將教學(xué)推理路徑分為“用技術(shù)教”和“用技術(shù)做”。

1. “用技術(shù)教”

“用技術(shù)教”中的技術(shù)特指信息通信技術(shù)（Information and Communications Technology，ICT）。ICT是信息技術(shù)與通信技術(shù)的合稱，現(xiàn)如今存在許多專門用于教學(xué)場景的ICT軟硬件，如電子白板、教育云平臺等，它們內(nèi)置了許多已設(shè)計好的教學(xué)功能，支持課前課后、線上線下、教師和學(xué)生的各種教學(xué)活動和學(xué)習(xí)活動。除此之外，還有很多通信場景通用的ICT也被用于教學(xué)中，如騰訊會議。

面對這些可供教學(xué)使用的ICT，理解它們的基本功能及其服務(wù)對象是教學(xué)推理的第一步。無論是否為教育領(lǐng)域所專用，ICT固有的使命是為信息傳輸而服務(wù)，其基本功能包括數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收、加工與分析、多媒體展示等等。教學(xué)場景恰是一個信息傳輸十分密集的領(lǐng)域，容易存在信息分布不對稱、傳輸?shù)托?、形式單調(diào)等問題。首先，思考目前已有的技術(shù)所具備的功能如何增強甚至是顛覆原教學(xué)情境中的信息傳輸，從而改進教師的教以及學(xué)生的學(xué)。然后再追問，這些信息傳輸問題是否直接造成了某些學(xué)科內(nèi)容的教學(xué)困難，從學(xué)科內(nèi)容必要性的角度進行篩選，最后制定教學(xué)計劃。以電子白板這項ICT技術(shù)為例，“用技術(shù)教”的技術(shù)應(yīng)用驅(qū)動的推理路徑如圖5所示。

作為一個多媒體的信息展示與交互的平臺，電子白板兼具了傳統(tǒng)黑板所缺乏的多媒體展示效果，以及普通投影所不具備的互動體驗。在教學(xué)情境中，電子白板可用于向全班學(xué)生展示各種形式的文本，并實時地進行編輯、標記、注釋，以及一些基于屏幕的互動，有助于講解文本類信息。有研究表明，電子白板在不同學(xué)科應(yīng)用中存在差異[19]。文史類學(xué)科教學(xué)非常注重學(xué)生對文本類信息的理解，因此電子白板的這些功能便可匹配這些需求。例如，在講解英語閱讀文章的時候，教師可以一邊講解，一邊對重點詞語、短語和文章中心句進行圈劃和批注，向?qū)W生演示如何一步一步找到關(guān)鍵信息并解構(gòu)全文，幫助學(xué)生掌握閱讀技巧[20]。此外，電子白板中內(nèi)嵌有學(xué)科教學(xué)軟件，進一步增強了學(xué)科內(nèi)容的教學(xué)[21]。例如，電子白板中的“幾何畫板”具有圖形智能編輯功能，可以輕松地畫出基本幾何圖形，大大提高了師生的繪圖效率。這對于低年級數(shù)學(xué)的平面幾何教學(xué)來說無疑是一大利器，可用于圖形的平移、折疊、旋轉(zhuǎn)等內(nèi)容的講解，它的優(yōu)點還在于實現(xiàn)“數(shù)”與“形”的同步變化，提供了教師和學(xué)生一起探索數(shù)學(xué)問題的機會[22]。

電子白板增強了傳統(tǒng)面對面教學(xué)場景中師生之間的信息傳輸效果，還有很多ICT被用于拓寬教育場景，打破了教學(xué)的時空限制，催生出翻轉(zhuǎn)課堂、直播課堂、在線協(xié)作探究、基于計算機的測試等在線教學(xué)模式，一時間甚至被譽為開啟教育信息化的“萬能鑰匙”。但是，這些教學(xué)技術(shù)終究要和學(xué)科內(nèi)容結(jié)合，未必所有學(xué)科的所有內(nèi)容都能夠順利地實施在線教學(xué)。筆者在訪談不同學(xué)科的教師和學(xué)生后發(fā)現(xiàn)，對于信息技術(shù)學(xué)科中的一些流程化的軟件操作學(xué)習(xí)，比較適合以微課的形式供學(xué)生自學(xué)。對于那些有關(guān)批判性思維、創(chuàng)造性思維的內(nèi)容領(lǐng)域，教師沒法也沒必要預(yù)設(shè)既定的學(xué)習(xí)路線，線下的、即時的課堂環(huán)境有利于建造討論的氛圍，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。英語閱讀理解試題大多是選擇題，用計算機作答非常方便，且能夠自動得到正誤的反饋，但是回答數(shù)學(xué)代數(shù)或幾何的主觀題則需要書寫復(fù)雜的公式或繪圖，僅憑鼠標和鍵盤就難以完成輸入。總之，“用技術(shù)教”的路徑就是將技術(shù)功能匹配教學(xué)應(yīng)用，再到整合學(xué)科內(nèi)容的推理路徑。

2. “用技術(shù)做”

隨著信息技術(shù)對各個學(xué)科逐漸滲透，學(xué)科相關(guān)的實踐活動也越來越多地依靠信息技術(shù)來完成。有的技術(shù)能夠幫助研究者或從業(yè)者采集和分析所需的數(shù)據(jù)，如在科學(xué)實驗中用到的檢測儀器及其配套的數(shù)據(jù)處理軟件。其中有不少適合非專業(yè)人士使用產(chǎn)品，像Pasco、Vernier等品牌的實驗儀器。還有各學(xué)科領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站，提供真實的、最新的“一手資料”。例如，“my NASA data”提供了NASA所采集的地球大氣層、生物圈、巖石圈等領(lǐng)域的各類數(shù)據(jù)，“中國大百科全書數(shù)據(jù)庫”保存并整理了中國乃至全世界的歷史重大事件和人物的信息，國家統(tǒng)計局網(wǎng)站公布有我國各類的經(jīng)濟、人口等數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)庫可以快速地檢索到所需的信息，并且支持簡易的可視化處理。“做中學(xué)”、真實情境、項目式學(xué)習(xí)等理念，提倡讓學(xué)生在真實的學(xué)科實踐活動中將知識經(jīng)驗化，將經(jīng)驗知識化。如今技術(shù)應(yīng)用甚至已經(jīng)成為常態(tài)，學(xué)科實踐活動及其內(nèi)容也得到了“更新和升級”，這將對學(xué)科教學(xué)造成影響。當然，在教學(xué)過程中不要求學(xué)生參與學(xué)科實踐活動的全部過程，需要篩選出其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并準備合適的腳手架。以手持技術(shù)在實驗中的應(yīng)用為例，“用技術(shù)做”的技術(shù)應(yīng)用驅(qū)動的推理路徑如圖6所示。

手持技術(shù)（Hand-held Technology）是一種數(shù)字化實驗手段，具有便攜、實時、直觀的特點。手持技術(shù)包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)可視化分析兩部分：根據(jù)所配置的傳感器類型，采集的數(shù)據(jù)可以是溫度、pH、電導(dǎo)率、氣壓等物理量以及某些化學(xué)物質(zhì)的含量（如CO2、O2），然后數(shù)據(jù)經(jīng)計算設(shè)備分析處理而呈現(xiàn)。手持技術(shù)可以支持許多中小學(xué)甚至是大學(xué)本科的科學(xué)實驗，開展一些以傳統(tǒng)方式難以實現(xiàn)的探究，例如，研究太陽光照射對氣體溫度的影響，驗證“溫室效應(yīng)”。課程開發(fā)者據(jù)此設(shè)計探究流程，用溫度傳感器分別測量N2、O2、CO2和空氣在自然光照射下的溫度變化，通過軟件平臺顯示出各自的溫度隨時間變化曲線，從而揭示溫室氣體和溫室效應(yīng)的概念[23]。如果沒有手持技術(shù)，溫室效應(yīng)的講解只能停留在陳述概念的層面。由此可見，技術(shù)豐富了、增強了學(xué)科內(nèi)容的教學(xué)，帶給學(xué)生真實且有深度的體驗。課程開發(fā)者首先需要親自做完這一套實驗流程，再確定所需教授的學(xué)科內(nèi)容，包括技術(shù)的原理和使用方法，然后設(shè)計的支架性學(xué)案和評價工具，最終將一個學(xué)科實踐項目轉(zhuǎn)化為一個學(xué)科實踐導(dǎo)向的教學(xué)項目。

“用技術(shù)教”和“用技術(shù)做”分別是以技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用和學(xué)科實踐應(yīng)用來驅(qū)動“深度融合”的教學(xué)推理，也許會被質(zhì)疑“為了用技術(shù)而用技術(shù)”。對于“用技術(shù)教”而言，“用技術(shù)”是在理解技術(shù)的基礎(chǔ)上，再以“技術(shù)邏輯”對原有的教學(xué)邏輯進行改造[24]。用技術(shù)升級了原本低效的信息傳輸形式，使知識分布于多種多樣的信息平臺上，改變了教學(xué)的時空條件，最終重構(gòu)了教學(xué)的主客關(guān)系。從某種程度上說，技術(shù)“喚醒”了教學(xué)的本質(zhì)——傳遞和啟發(fā)新知。而在“用技術(shù)做”中，技術(shù)不僅作為學(xué)習(xí)的工具，還是學(xué)習(xí)的內(nèi)容目標，學(xué)生需要掌握技術(shù)的使用方法和相關(guān)原理。因此，技術(shù)豐富了學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容和形式。所以即便是由技術(shù)應(yīng)用發(fā)起，最終也能得到教學(xué)的合理性結(jié)果，那么完整的表述應(yīng)該是“為了讓技術(shù)改造學(xué)科教學(xué)而用技術(shù)”。

（三）教學(xué)改進驅(qū)動型路徑

之前介紹的兩種路徑都是從零開始進行教學(xué)設(shè)計，技術(shù)、教學(xué)和學(xué)科可以自由地融合，而實際上大多數(shù)情況是已存在完整的教學(xué)設(shè)計，而需要用技術(shù)進行改進。盡管傳統(tǒng)的教學(xué)計劃已經(jīng)能獨立地完成教學(xué)任務(wù)，但局部仍存在一些效率低下、形式單一或內(nèi)容局限的環(huán)節(jié)，可以通過信息化手段來對其進行改善。因此，教學(xué)改進驅(qū)動型路徑起始于一個不夠滿意的教學(xué)環(huán)節(jié)，問題可能出在學(xué)科內(nèi)容方面，也可能是教學(xué)方面，然后用技術(shù)來改進這些環(huán)節(jié)。根據(jù)技術(shù)對原有教學(xué)計劃所起到的作用，可分為替代、增強、改變和重建四個級別。首先是替代，技術(shù)作為一種直接的替代工具，只是改變了教學(xué)的形式;在此基礎(chǔ)上，增強是指對某項教學(xué)活動進行功能上的改進;改造則是更進一步，憑借技術(shù)重新設(shè)計教學(xué)任務(wù);最后，重建是在技術(shù)的啟發(fā)下設(shè)計出新的教學(xué)任務(wù)[25]。

前兩個級別只是將原有的方式用技術(shù)進行替代，例如用形式上由紙筆或?qū)嶓w改為計算機，線下轉(zhuǎn)為線上。如圖7所示，技術(shù)已經(jīng)觸碰到了學(xué)科或教學(xué)某一方面，但還沒有根本地改變學(xué)科教學(xué)的主體部分。到此也許原本不滿意的地方已經(jīng)基本得到改善，但不代表教學(xué)改進就已經(jīng)結(jié)束了。正如Mishra和Koehler所言，技術(shù)、教學(xué)法和學(xué)科內(nèi)容三者是動態(tài)平衡的關(guān)系，其中一個因素的變化必須由另外兩個因素的變化來“補償”，從而形成新的平衡狀態(tài)[13]。例如，因使用技術(shù)而節(jié)省了任務(wù)時間，那么就會考慮添加新的任務(wù)或重新設(shè)計任務(wù)。還有可能的情況是，技術(shù)解決了原有的問題，同時也帶來了新的教學(xué)改進機會，于是要再結(jié)合教學(xué)法和學(xué)科內(nèi)容，考慮用技術(shù)對原本的教學(xué)主體結(jié)構(gòu)進行改造，甚至重建。

例如，在棋類教學(xué)中往往會復(fù)盤若干回合，甚至是一整局棋，也會在某個回合嘗試不同的下法來推演多種走勢情況。如果采用實體的棋盤和棋子，需要人為地進行“悔棋”操作，這樣也許會耽誤時間，而且有可能出錯。因此可以采用具有“悔棋”功能的下棋軟件，到此已經(jīng)解決了原有的教學(xué)困難，但只是發(fā)揮了技術(shù)的替代功能。我們還可以借助軟件中的統(tǒng)計工具來記錄步數(shù)、棋子數(shù)、時間等等，這些量化指標能夠幫助學(xué)生在復(fù)盤的時候看清局勢，使得原有的教學(xué)環(huán)節(jié)得到增強。如此一來，下棋軟件成了課堂中重要的認知媒介，啟發(fā)了教學(xué)環(huán)節(jié)的改變甚至重構(gòu)。在使用棋類軟件的情況下，由于不用擔(dān)憂人腦回憶出錯以及耗時過長的問題，教師就可以嘗試更多回合、更多落子選擇的推演，于是拓展了棋譜教學(xué)內(nèi)容的范圍與復(fù)雜性。隨著教學(xué)內(nèi)容的增加，學(xué)生的認知負荷或許會成為新的問題，因此需要改進教與學(xué)的方式來降低負荷，例如可以將復(fù)盤的過程通過電腦錄屏保存下來，以便學(xué)生回看、批注、再理解，這就要求在技術(shù)方面添加新的功能?；仡櫧虒W(xué)改進的過程，從實體棋盤到電子棋盤，技術(shù)的使用會引起其他成分先后發(fā)生一連串的變化，每一個成分的改變都將帶來新的驅(qū)動力，各個成分在一次次的“微改造”中磨合，最終得到的是一個全新的教學(xué)設(shè)計。

五、總結(jié)與展望

在信息化1.0的時候，我們所談到的信息技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用、信息技術(shù)與教育教學(xué)融合，似乎都默認地將信息技術(shù)作為一個外部變量來匹配原本的教育教學(xué)。傳統(tǒng)教學(xué)模式的主體不僅沒有受到撼動，甚至在某些方面還得到了加強，如由“人灌”變“機灌”、從“紙質(zhì)題海”到“電子題?！薄Ｈ欢?，2.0時代所強調(diào)的深度融合應(yīng)當是對傳統(tǒng)教學(xué)進行根本性的變革，變量就不應(yīng)只是信息技術(shù)，還有教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容。允許更多選擇的機會、更多組合的可能性是深度融合的前提，只有深度解構(gòu)才能實現(xiàn)深度融合。在此前提下，筆者建議將教學(xué)設(shè)計先分為信息技術(shù)、教學(xué)法和學(xué)科內(nèi)容三大成分，然后提出三種教學(xué)推理路徑來將三者有機融合。這些推理路徑能夠提供邏輯支撐，促進各個成分兩兩之間緊密關(guān)聯(lián)，確保從過程到結(jié)果的“深度融合”。

本研究期望豐富教育信息化的理論與實踐的版圖，未來將著眼于以下幾個方面。首先是推理路徑的實踐運用，在復(fù)雜的現(xiàn)實情境中，讓教師綜合運用不同推理路徑來完成“深度融合”的教學(xué)設(shè)計，同時驗證理論的有效性。另外是教學(xué)案例的評價，創(chuàng)立一套指標來分析某一堂課中的技術(shù)成分、教學(xué)法成分和學(xué)科內(nèi)容成分是否深度融合。除此之外，還可以作為教師培訓(xùn)的依據(jù)，教師可沿著“深度融合”的推理路徑，發(fā)展新的知識，從而逐漸建構(gòu)完整的、穩(wěn)固的TPACK知識體系。

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