TPACK框架下生物學(xué)信息化教學(xué)模式的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

李秋石 劉夢(mèng)琦 劉書(shū)臣

摘要：學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)生物學(xué)應(yīng)當(dāng)能夠構(gòu)建生物學(xué)知識(shí)體系，獲得生物學(xué)能力，培養(yǎng)生物學(xué)思維。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，生物學(xué)教師以TPACK框架為指導(dǎo)進(jìn)行信息化教學(xué)能夠更加有效地引領(lǐng)學(xué)生生物學(xué)綜合素養(yǎng)的提升。圍繞當(dāng)前生物學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀，以教學(xué)設(shè)計(jì)為例，提出生物學(xué)信息化教學(xué)模式應(yīng)當(dāng)用信息技術(shù)承載學(xué)習(xí)進(jìn)程、用活動(dòng)任務(wù)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題解決、用思維導(dǎo)圖管理知識(shí)建構(gòu)、用社會(huì)議題升華學(xué)科素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：TPACK;生物學(xué)教學(xué);信息化教學(xué)

Abstract：Students should be able to construct biological knowledge system，acquire biological ability and cultivate biological thinking by learning biology.With the rapid development of information technology today，The information teaching guided by TPACK framework can more effectively lead the improvement of students' comprehensive biological literacy.Based on the current situation of biology teaching and taking teaching design as an example，this paper puts forward that the teaching mode of biology informatization should use information technology to carry the learning process，use activities and tasks to drive problem solving，use mind mapping to manage knowledge construction，and use social issues to sublimate discipline accomplishment

Key words：TPACK;Biology teaching;information teaching

生物學(xué)類(lèi)學(xué)科作為自然科學(xué)學(xué)科，具有微觀與宏觀相結(jié)合、抽象與具象相統(tǒng)一的特點(diǎn)。旨在使學(xué)生構(gòu)建生物學(xué)知識(shí)體系，獲得一定的生物學(xué)能力，培養(yǎng)一定的生物學(xué)思維。在生物學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師需要多方位多角度呈現(xiàn)生物學(xué)概念、開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)、推進(jìn)教學(xué)環(huán)節(jié)以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。傳統(tǒng)教學(xué)模式中的口頭講述、板書(shū)描繪和掛圖模型等手段，要呈現(xiàn)生物學(xué)知識(shí)中豐富的大、小、虛、實(shí)、遠(yuǎn)、近是存在困難的，廣泛應(yīng)用的講授方式要傳授生物學(xué)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)探究思維也是不夠生動(dòng)的。

生物學(xué)和數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)、信息科學(xué)是相互滲透、共同發(fā)展的。信息技術(shù)應(yīng)用于課堂，學(xué)習(xí)資源無(wú)限擴(kuò)大，學(xué)習(xí)媒介高度多元，需要在師生關(guān)系、課堂時(shí)空、課堂資源和課堂媒介方面進(jìn)行重構(gòu)[1]，以促進(jìn)課程的實(shí)施和課程目標(biāo)的有效達(dá)成。本文圍繞當(dāng)前的教學(xué)現(xiàn)狀，提出具有實(shí)踐性的TPACK框架下生物學(xué)信息化教學(xué)模式的設(shè)計(jì)理念，并以《人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響》一課作為示例。

一、TPACK框架下生物學(xué)信息化教學(xué)模式的設(shè)計(jì)理念

TPACK，即Technological Pedagogical Content Knowledge，整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)法知識(shí)，是兼取“傳遞—接受”和“自主—探究”二者所長(zhǎng)，形成的一種全新觀念[2]，以學(xué)科內(nèi)容知識(shí)、教學(xué)法知識(shí)和技術(shù)為基礎(chǔ)，以它們之間的相互作用為紐帶，設(shè)計(jì)教學(xué)方案，目的是提高教學(xué)質(zhì)量。生物學(xué)信息化教學(xué)，是生物學(xué)教師與學(xué)生以信息技術(shù)為支持、以現(xiàn)代教育理念和思想為指導(dǎo)，獲取生物學(xué)信息化教學(xué)資源并加以利用和學(xué)習(xí)、獲得學(xué)習(xí)情況的實(shí)時(shí)反饋以進(jìn)行評(píng)價(jià)和內(nèi)容調(diào)整，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性和高效性的生物學(xué)自主學(xué)習(xí)、合作探究、師生共進(jìn)的活動(dòng)。生物教師以TPACK知識(shí)為指導(dǎo)進(jìn)行信息化教學(xué)需要秉承設(shè)計(jì)理念，以更加有效地提升教學(xué)質(zhì)量。

（一）用信息技術(shù)承載學(xué)習(xí)進(jìn)程

師生對(duì)話(huà)的雙邊活動(dòng)需要信息化環(huán)境的支撐，學(xué)生活動(dòng)的組織、學(xué)習(xí)成果展示與評(píng)價(jià)，融合信息技術(shù)可以提高直觀性、互動(dòng)性和教學(xué)效率。例如，學(xué)生用計(jì)算機(jī)軟件模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)即就能獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以解決生物學(xué)實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)的問(wèn)題。師生交互即時(shí)性有利于提高學(xué)生的參與感，便于師生交流和評(píng)價(jià)，利于教師判斷學(xué)生是否完成了學(xué)習(xí)任務(wù)。

（二）用活動(dòng)任務(wù)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題解決

活動(dòng)任務(wù)是為了幫助學(xué)生達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)而進(jìn)行的主要途徑，與傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)活動(dòng)相比，TPACK框架下，生物信息化課堂的學(xué)習(xí)活動(dòng)更加靈活。

在設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)先學(xué)后教的課內(nèi)翻轉(zhuǎn)。在教學(xué)過(guò)程中，可以首先由教師將活動(dòng)任務(wù)推送給學(xué)生，之后學(xué)生進(jìn)行小組合作探究學(xué)習(xí)，解決問(wèn)題后交流展示，最后由教師進(jìn)行點(diǎn)撥，師生共同總結(jié)，為活動(dòng)任務(wù)畫(huà)上句號(hào)。以信息技術(shù)為支持，以活動(dòng)任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作探究、解決問(wèn)題，從而達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，提高學(xué)生綜合素養(yǎng)。

（三）用思維導(dǎo)圖管理知識(shí)建構(gòu)

思維導(dǎo)圖是一種圖像式思維的工具以及一種利用圖像式思考輔助工具，將思維導(dǎo)圖納入生物信息化課堂，把學(xué)生的思維過(guò)程和結(jié)果以圖文的方式呈現(xiàn)，思維從不可見(jiàn)變得可見(jiàn)、從抽象變得具象。能夠加深學(xué)生的記憶，利于形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而建構(gòu)知識(shí)體系。幫助學(xué)生快速、準(zhǔn)確地提取關(guān)鍵詞和記錄注釋?zhuān)眉^和圖形標(biāo)注它們之間的相互關(guān)系，利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和發(fā)散思維。

與傳統(tǒng)教學(xué)相比，信息化教學(xué)中的思維導(dǎo)圖更具備生成性。師生可以借助希沃白板的拖曳和填充功能合作繪制思維導(dǎo)圖，也可用X-Mind等軟件自主繪制思維導(dǎo)圖。這些軟件可實(shí)現(xiàn)思維導(dǎo)圖的枝形圖效果，并可以使用枝形圖鏈接來(lái)組織要點(diǎn)、梳理思路，進(jìn)而形成路線(xiàn)圖[3]。電子思維導(dǎo)圖便于梳理思路，便于傳播與分享，能極大地提高教學(xué)效率。

（四）用社會(huì)議題升華學(xué)科素養(yǎng)

在課堂上利用信息化技術(shù)為學(xué)生呈現(xiàn)虛擬情境和實(shí)況模擬，可以引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與到社會(huì)議題的討論中，進(jìn)行探究并在討論交流中自主表述自己的觀點(diǎn)。

在學(xué)習(xí)活動(dòng)中因課制宜地穿插社會(huì)議題，可以為學(xué)生設(shè)置學(xué)習(xí)環(huán)境，給予學(xué)生自由思考、互動(dòng)學(xué)習(xí)、交流合作的情景和機(jī)會(huì)。在生物學(xué)信息化教學(xué)中用社會(huì)議題創(chuàng)設(shè)情境并推動(dòng)教學(xué)，有助于學(xué)生探索新知、建構(gòu)知識(shí)，對(duì)社會(huì)性議題做出科學(xué)的判斷和解釋?zhuān)鸩桨l(fā)展科學(xué)思維，養(yǎng)成獨(dú)立的思維習(xí)慣、培養(yǎng)創(chuàng)造力，形成科學(xué)的自然觀和世界觀，樹(shù)立正確的價(jià)值觀，發(fā)展生物學(xué)思維，解決生物學(xué)問(wèn)題。

二、教學(xué)案例：人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

本課內(nèi)容旨在幫助學(xué)生學(xué)習(xí)人類(lèi)活動(dòng)與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上形成人與自然和諧發(fā)展的觀念，鍛煉學(xué)生的生物學(xué)思維和表達(dá)能力，提高生物學(xué)綜合素養(yǎng)，成為健康中國(guó)的促進(jìn)者和實(shí)踐者。

（一）社會(huì)議題與微信推送相結(jié)合完成課前引導(dǎo)

教師提前向?qū)W生預(yù)告本課將進(jìn)行“模擬聯(lián)合國(guó)氣候行動(dòng)峰會(huì)”，通過(guò)微信推送兩組資料：（1）《巴黎協(xié)定》《京都議定書(shū)》等資料;（2）聯(lián)合國(guó)氣候行動(dòng)峰會(huì)2019相關(guān)資料。學(xué)生以小組為單位擔(dān)任“代表國(guó)”，閱讀資料并進(jìn)行“參會(huì)”準(zhǔn)備，本次活動(dòng)由“代表發(fā)言”“自由磋商”“決議環(huán)節(jié)”三個(gè)環(huán)節(jié)組成。

（二）活動(dòng)任務(wù)與師生交互信息化結(jié)合推進(jìn)課中節(jié)奏

課上，教師用PPT投影帶有聯(lián)合國(guó)氣候行動(dòng)峰會(huì)logo的會(huì)場(chǎng)背景，師生進(jìn)入“模擬聯(lián)合國(guó)氣候行動(dòng)峰會(huì)”現(xiàn)場(chǎng)。教師作為主持人提出本次“峰會(huì)”的核心議題是“直面挑戰(zhàn)，即刻行動(dòng)”，子議題分別是：（1）全球氣候治理的最新進(jìn)展與各國(guó)貢獻(xiàn)。（2）各國(guó)對(duì)氣候治理的建議與即將采取的行動(dòng)。（3）各國(guó)環(huán)保事業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與未來(lái)環(huán)保事業(yè)發(fā)展的走向。各組“代表團(tuán)”進(jìn)行3分鐘代表發(fā)言。以“峰會(huì)”為課堂主體活動(dòng)任務(wù)提高課堂參與度，提高思維生成性?！按戆l(fā)言”過(guò)程中學(xué)生闡述人與環(huán)境的關(guān)系和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。師生進(jìn)行傾聽(tīng)和記錄，通過(guò)這一過(guò)程，學(xué)生能夠全面了解當(dāng)今環(huán)境問(wèn)題，提出治理環(huán)境的有效手段和人與環(huán)境和諧相處的合理化建議。國(guó)家代表全部發(fā)言結(jié)束后，教師用電子白板展示學(xué)生觀點(diǎn)，并做出正向引導(dǎo)。

在自由磋商環(huán)節(jié)，組與組之間可以通過(guò)彈幕軟件進(jìn)行自由磋商，完善原有提議，合并相似提議。根據(jù)教師的點(diǎn)評(píng)和提示，學(xué)生對(duì)提議進(jìn)行完善和補(bǔ)充，更加全面地關(guān)注人類(lèi)活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、氣候變暖、生物資源等方面。

在決議環(huán)節(jié)，教師請(qǐng)各國(guó)利用ipad終端編輯并發(fā)送本國(guó)最終決議至大屏幕。各國(guó)依次闡述提議，對(duì)提議進(jìn)行表決，生成最終決議。學(xué)生之間達(dá)成共識(shí)，以樂(lè)觀向上的態(tài)度共同描繪人類(lèi)未來(lái)的美好愿景。

（三）電子筆記與思維導(dǎo)圖結(jié)合推動(dòng)課后思考

教師作“峰會(huì)”結(jié)語(yǔ)，展示學(xué)生在本課中的收獲，進(jìn)行有針對(duì)性的總結(jié)，在這一過(guò)程中可以請(qǐng)學(xué)生用平板電腦記錄收獲并用思維導(dǎo)圖進(jìn)行內(nèi)容整理，向教師提交本課的電子筆記。這一過(guò)程可幫助學(xué)生回歸生物學(xué)概念，整理思路，達(dá)成課程目標(biāo)。教師將學(xué)生的手寫(xiě)筆記、課堂活動(dòng)照片等收入電子檔案，作為過(guò)程評(píng)價(jià)的參考。

本次教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)都有學(xué)生親身參與社會(huì)性議題的討論和決議，有效提高了學(xué)生對(duì)生命系統(tǒng)與環(huán)境關(guān)系的認(rèn)識(shí)，為學(xué)生樹(shù)立人與自然和諧共處的觀念、形成生態(tài)意識(shí)、環(huán)保意識(shí)和踐行綠色低碳生活方式奠定基礎(chǔ)。

基于TPACK框架進(jìn)行生物學(xué)信息化教學(xué)模式，需要注重信息技術(shù)與課堂環(huán)節(jié)的融合度及有效性。用信息技術(shù)承載學(xué)習(xí)進(jìn)程、用活動(dòng)任務(wù)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題解決、用思維導(dǎo)圖管理知識(shí)建構(gòu)、用社會(huì)議題升華學(xué)科素養(yǎng)四條理念，緊貼TPACK框架能夠切實(shí)提高信息技術(shù)服務(wù)課堂的有效性，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)、生物學(xué)能力和生物學(xué)思維。

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課題：本文系河北省教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃課題“新時(shí)代教育下科學(xué)教師TPASK框架構(gòu)建與發(fā)展研究”成果之一（項(xiàng)目編號(hào)：No.1902040）