基于TPACK的高中地理教學(xué)設(shè)計(jì)模型建構(gòu)

馮志靜 馬燕

[摘要]結(jié)合教育信息化時(shí)代的現(xiàn)實(shí)需求和地理新課程特點(diǎn)，以及信息技術(shù)手段、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法之間存在的不匹配性，需要引入TPACK整合理論指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計(jì)。本文從地理學(xué)科視角，以“地貌”單元為例，研究技術(shù)、內(nèi)容、教法的匹配，通過Google-earth等三維地圖展示不同視角、不同尺度縮放的三維地貌，借助疊加圖層將各類地理事物三維化，利用Arcgis、SmartArt、Photoshop等工具構(gòu)建“五圖”教學(xué)法，精剪視頻增強(qiáng)情感共鳴，培養(yǎng)學(xué)生地理空間素養(yǎng)。以TPACK整合理論，構(gòu)建基于TPACK的高中地理教學(xué)設(shè)計(jì)模型，以期該模型能為當(dāng)前新課程的高中地理教學(xué)設(shè)計(jì)提供一些借鑒，促進(jìn)信息技術(shù)與課堂教學(xué)深度融合，落實(shí)核心素養(yǎng)，達(dá)成有效教學(xué)。

[關(guān)鍵詞]TPACK；地理教學(xué)設(shè)計(jì)；模型

一、問題提出

教育信息化背景下，高中地理新課程要求教師將學(xué)科核心素養(yǎng)作為教學(xué)起點(diǎn)，采用信息技術(shù)手段構(gòu)建真實(shí)情境，采用整合單元設(shè)計(jì)落實(shí)核心素養(yǎng)。地理學(xué)科特有的空間和時(shí)間延展性，學(xué)生認(rèn)知水平的差異，迫切需要信息技術(shù)作為支撐，突破學(xué)生空間思維薄弱的難點(diǎn)。然而，信息技術(shù)的應(yīng)用目前還存在“有形少實(shí)”的現(xiàn)象，內(nèi)容、技術(shù)、教法存在不匹配的問題。

TPACK是Technological Pedagogical Content Knowledge 的縮寫，即整合技術(shù)的教學(xué)法知識，決定教師如何有效整合技術(shù)到課堂教學(xué)中，是數(shù)字化環(huán)境下學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)發(fā)展新的思想架構(gòu)。

TPACK是美國學(xué)者科勒（Koehler）和米什拉（Mishra）于2005年在舒爾曼（Shulman）提出的學(xué)科教學(xué)知識PCK的基礎(chǔ)上提出的，強(qiáng)調(diào)了學(xué)科知識、教學(xué)法知識以及技術(shù)性知識互動(dòng)融合。[1]TPACK框架包含三個(gè)核心要素，即學(xué)科內(nèi)容知識（CK）、教學(xué)法知識（PK）和技術(shù)知識（TK）；四個(gè)復(fù)合要素，即學(xué)科教學(xué)知識（PCK）、整合技術(shù)的學(xué)科內(nèi)容知識（TCK）、整合技術(shù)的教學(xué)法知識（TPK）和整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識（TPACK），以及境脈因素（Context）。[2]境脈是指具體教學(xué)班級中的信息化教學(xué)設(shè)施、學(xué)生情況、班風(fēng)等因素。[1]境脈的復(fù)雜性，讓教師只有在具體課堂教學(xué)實(shí)踐情境中，才能將TPACK各要素有機(jī)融合，設(shè)計(jì)出較優(yōu)的教學(xué)整合方案，因此TPACK更加注重實(shí)踐性。TPACK只有應(yīng)用于教學(xué)設(shè)計(jì)才能充分體現(xiàn)其應(yīng)用的價(jià)值。[3]

從中國知網(wǎng)搜索關(guān)鍵詞“TPACK”，外文學(xué)術(shù)期刊923篇，國內(nèi)學(xué)術(shù)期刊891篇；Cite-Space軟件數(shù)據(jù)分析，聚合率為0.8731；高頻關(guān)鍵詞為整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識、信息技術(shù)、在線教學(xué)、師范生、發(fā)展路徑?？梢钥闯?，“TPACK”關(guān)注領(lǐng)域集中在教師的視角，而對具體應(yīng)用研究較少。

作為一線教師結(jié)合自身教學(xué)，研究TPACK在具體學(xué)科中的應(yīng)用，從整合的角度來考慮將信息技術(shù)與課程教學(xué)深度融合，克服技術(shù)、內(nèi)容和教法的不匹配。本文以高中地理“地貌”教學(xué)單元為例，與“地貌”相匹配的LSV、Google-earth等三維地圖從不同視角、不同尺度縮放三維地貌，疊加圖層將各類地理事物三維化，結(jié)合視頻創(chuàng)設(shè)仿真現(xiàn)實(shí)情境，利用Arcgis、Surfer、Photoshop、SmartArt等信息技術(shù)工具構(gòu)建“五圖”教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生空間素養(yǎng)。整合內(nèi)容、技術(shù)、教法，構(gòu)建基于TPACK的高中地理教學(xué)設(shè)計(jì)模型。

二、基于TPACK的高中地理教學(xué)設(shè)計(jì)原則

為了更好地理解教學(xué)規(guī)律，確保教學(xué)設(shè)計(jì)的科學(xué)化，應(yīng)遵循如下原則：

（一）整合化原則

整合化原則其核心概念是TK、PK和CK的有機(jī)融合，創(chuàng)造出TPACK整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)法知識。在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，從學(xué)科價(jià)值、思想和方法凝練核心概念，結(jié)合境脈（Contexts）中學(xué)生的真實(shí)和具體需求，跨單元、跨教材、跨學(xué)科、跨學(xué)段地整合教學(xué)內(nèi)容、課程資源，突破教材自然單元的限制，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)和任務(wù)、情境和資源、活動(dòng)和評價(jià)、檢測和作業(yè)的全過程調(diào)整和重構(gòu)，賦予了教師更大的發(fā)揮空間。

（二）整體性小步遞進(jìn)原則

整體性原則是將單元視為一個(gè)有機(jī)整體，改變學(xué)科知識點(diǎn)的碎片化。將教學(xué)中的各個(gè)要素看作一個(gè)整體，進(jìn)行有效的整合，建構(gòu)單元知識結(jié)構(gòu)。在具體實(shí)施中，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，堅(jiān)持從簡單到復(fù)雜，從單一到全面，從培養(yǎng)到提升的小步遞進(jìn)教學(xué)原則，以實(shí)現(xiàn)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。

（三）技術(shù)合理性原則

學(xué)校擁有的軟硬件、教學(xué)場所條件，不同學(xué)生主體、教學(xué)內(nèi)容的表征，需要不同的教學(xué)技術(shù)支持。教師有針對性地選擇合適的教學(xué)技術(shù)，以達(dá)到技術(shù)合理性原則。

（四）映射原則

根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)、需求和背景，選擇合適的教學(xué)方法和教學(xué)資源，讓學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識映射到實(shí)際生活中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。相應(yīng)信息技術(shù)支持特定教學(xué)方法的知識，實(shí)質(zhì)是教學(xué)方法的技術(shù)映射。

（五）可接受性原則

最近發(fā)展區(qū)理論要求在教學(xué)內(nèi)容的安排和課時(shí)分配時(shí)考慮學(xué)生的身心發(fā)展，確保學(xué)習(xí)任務(wù)在難度上符合學(xué)生的才能水平，能夠被接受，但又有一定難度，需要努力才能夠完成，這樣可以促進(jìn)學(xué)生的成長。

三、基于TPACK的高中地理教學(xué)設(shè)計(jì)模型

模型是經(jīng)驗(yàn)的抽象集合，其作用在于把一個(gè)抽象的概念具象化?；赥PACK的高中地理教學(xué)設(shè)計(jì)模型，是以TPACK為核心理論，OBE教育理論[4]、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、信息加工理論、反饋提取認(rèn)知理論、SOLO分類理論[5]、最近發(fā)展區(qū)理論等為基礎(chǔ)，并通過教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證，包括前期分析階段、中期設(shè)計(jì)開發(fā)階段、后期實(shí)施和評價(jià)階段。設(shè)計(jì)模型具體分析以“地貌”單元為例（模型如圖1）：

（一）前期分析階段

前期分析主要包括CK教學(xué)內(nèi)容分析、PK學(xué)情分析、物理教學(xué)環(huán)境和TK分析。

教學(xué)內(nèi)容CK分析：依據(jù)高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)、課標(biāo)解讀、人教版教材等進(jìn)行單元內(nèi)容的整合；以O(shè)BE教育理論為依據(jù)，逆向思維，反向設(shè)計(jì)；以核心素養(yǎng)“人地協(xié)調(diào)”為出發(fā)點(diǎn)，確定單元主題：地貌與人類活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注地貌與人類活動(dòng)之間的相互作用。提取大概念：地表形態(tài)的變化。

學(xué)情PK分析：利用問卷星（TPK），對初中地理知識和已有生活經(jīng)驗(yàn)問卷，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)快速得到精準(zhǔn)學(xué)情PK。

物理教學(xué)環(huán)境和具體學(xué)科TK分析：TK是情境創(chuàng)設(shè)的必要條件，需要學(xué)校的信息技術(shù)條件和網(wǎng)絡(luò)支撐。學(xué)校的教學(xué)場地和教學(xué)設(shè)備良好，直接關(guān)系教學(xué)活動(dòng)的正常進(jìn)行。“3S”技術(shù)發(fā)展，讓地理學(xué)科突破空間限制，極大豐富了地理資源。希沃白板的交互性，讓課堂評價(jià)更為及時(shí)，為高效課堂的“教-學(xué)-評”注入活力。利用學(xué)生終端和網(wǎng)絡(luò)平臺，構(gòu)建線上線下混合教學(xué)，利用在線網(wǎng)絡(luò)和地理課程資源，構(gòu)建開放式的地理課堂教學(xué)。

（二）中期設(shè)計(jì)開發(fā)階段

整合課標(biāo)、教材、與內(nèi)容相關(guān)的課程資源，確定單元教學(xué)目標(biāo)、素養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建單元知識結(jié)構(gòu)，結(jié)合學(xué)業(yè)質(zhì)量水平分級、學(xué)科核心素養(yǎng)分層進(jìn)階，遵循整體性小步遞進(jìn)原則，確定課時(shí)分配和課時(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)（即學(xué)習(xí)目標(biāo)）。

針對分課時(shí)特定內(nèi)容CK，進(jìn)行TCK、PCK、TPK分析：

1.設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容CK：教學(xué)目標(biāo)、素養(yǎng)目標(biāo)、重難點(diǎn)。信息時(shí)代，培養(yǎng)核心素養(yǎng)以應(yīng)對未來的不確定性。在選擇整合內(nèi)容時(shí)，以學(xué)科素養(yǎng)為導(dǎo)向，根據(jù)教材和學(xué)習(xí)資源進(jìn)行整合。在教學(xué)設(shè)計(jì)中同時(shí)考慮明線學(xué)科內(nèi)容主線和暗線學(xué)科素養(yǎng)的明暗雙線設(shè)計(jì)策略。

2.設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)內(nèi)容CK：以“學(xué)習(xí)任務(wù)單”形式設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)任務(wù)表單包括四個(gè)要素：學(xué)習(xí)任務(wù)，即問題鏈（PCK）；學(xué)習(xí)資料、活動(dòng)（TPK、TCK）；學(xué)業(yè)質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（PK）；自評（PK）。以TPACK整合理論為依據(jù)，選擇CK、PK、TK的匹配和TPK、TCK、PCK、TPACK的整合。

3.開發(fā)整合

基于前期分析和中期設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，重點(diǎn)在于選擇合適的教學(xué)資源。整合各類資源進(jìn)行二次加工，制作、開發(fā)各種輔助學(xué)習(xí)資源，如微課以及整合各種文本、圖片、動(dòng)畫、視頻的教學(xué)課件。此次開發(fā)充分展示TPACK的整體性，關(guān)注TPACK核心要素的節(jié)點(diǎn)。

利用教師獨(dú)特的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將學(xué)科知識轉(zhuǎn)化成易于學(xué)生理解的表征形式的PCK知識。利用技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)和課程教學(xué)資源二次加工TCK知識，如利用網(wǎng)絡(luò)視頻資源、錄屏、視頻剪輯制作視頻；利用地理數(shù)據(jù)庫、Arcgis等制作地圖；利用網(wǎng)絡(luò)、Photoshop處理圖片；Google-earth時(shí)空轉(zhuǎn)換，高度配置地形剖面圖真實(shí)體驗(yàn)身臨其境地貌特征；利用Google-earth圖層疊加地圖和圖片，實(shí)現(xiàn)地理事物的三維化；包括地貌演變過程動(dòng)畫的制作；用百度識圖功能，尋找最清晰的圖片；統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的可視化圖表。基于學(xué)情分析，培養(yǎng)空間思維“五圖教學(xué)法”的TPK知識。整合各類資源，TPACK知識，制作出PPT課件。

（三）后期實(shí)施和評價(jià)（TPACK）

實(shí)施階段是指充分運(yùn)用各類教學(xué)資源，借助信息技術(shù)手段，結(jié)合境脈，根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)開展教學(xué)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

1.教學(xué)流程：

課前微課：觀看微課視頻→完成自學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)單→問卷星測試。

課中：情境導(dǎo)入→問題鏈→小組合作探究→協(xié)同繪制思維導(dǎo)圖。

情境導(dǎo)入PK分析，建構(gòu)主義認(rèn)為，知識的理解不可能脫離具體的情境。學(xué)習(xí)過程中，情感與認(rèn)知同樣重要，有效的學(xué)習(xí)應(yīng)該“知情意行”結(jié)合，創(chuàng)造一種良好的情感體驗(yàn)，激活情感，提高學(xué)習(xí)效率。

問題鏈PCK分析：提取思維信息加工理論和反饋提取的認(rèn)知理論認(rèn)為，每個(gè)提取過程都能改善記憶、重建認(rèn)知。進(jìn)階式問題鏈，將學(xué)生逐步引向深度思考，促進(jìn)知識的提取。通過提問、歸納、畫思維導(dǎo)圖等方式，引導(dǎo)學(xué)生自主、深入地進(jìn)行知識提取和建構(gòu)。問題串的集成就是對核心素質(zhì)的培育，地理思想的養(yǎng)成?；谡w規(guī)劃，小步遞進(jìn)。問題鏈的設(shè)計(jì)具有層級性和進(jìn)階性特點(diǎn)。

小組合作探究PK分析：維果茨基認(rèn)為，人的高級心理機(jī)能是在活動(dòng)和社交互動(dòng)中發(fā)展起來的，語言對思考與社交影響很大。以“小組學(xué)習(xí)”活動(dòng)為基本單位，構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體。小組成員共同協(xié)作、討論、發(fā)言等方式將思想外顯化；同時(shí)，教師傾聽，了解學(xué)生思維結(jié)構(gòu)層次（SOLO理論），精準(zhǔn)把握學(xué)情。

繪制思維導(dǎo)圖PK分析：知識可視化、結(jié)構(gòu)化。

以認(rèn)知負(fù)荷理論和圖式理論的信息加工理論為依據(jù)，知識可視化可以降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷。運(yùn)用思維導(dǎo)圖工具梳理知識關(guān)系，生成知識可視化、結(jié)構(gòu)化，有效促進(jìn)“組塊化”。

課后：拓展提升。

2.學(xué)習(xí)評價(jià)：

以評促學(xué)。課前，問卷星平臺完成自評。課中，學(xué)習(xí)任務(wù)單中學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)自評和互評；根據(jù)SOLO理論五個(gè)思維結(jié)構(gòu)層次（前結(jié)構(gòu)、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多聯(lián)結(jié)構(gòu)、抽象拓展結(jié)構(gòu)）及時(shí)對學(xué)生的課堂答題和思維導(dǎo)圖作出評價(jià)。評價(jià)體系嵌入學(xué)習(xí)全過程，通過學(xué)習(xí)任務(wù)單，實(shí)現(xiàn)全程導(dǎo)航，構(gòu)建多元評價(jià)體系。

3.教學(xué)反思：

通過課堂實(shí)錄，利用OKC軟件分析，得到課堂TK、CK、PK、PCK、TCK、TPACK分析數(shù)據(jù)，以反思改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)。

教學(xué)設(shè)計(jì)模型最大優(yōu)勢在于其結(jié)構(gòu)化的框架，通過結(jié)構(gòu)化方式確定教學(xué)目標(biāo)并確保所有教學(xué)活動(dòng)都能實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，可以高效實(shí)現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)效果達(dá)成有效教學(xué)。

四、結(jié)語

基于TPACK的高中地理教學(xué)設(shè)計(jì)模型建構(gòu)，從課堂視角看，信息技術(shù)與課堂教學(xué)深度融合，落實(shí)核心素養(yǎng)，達(dá)成有效教學(xué)；從學(xué)生視角看，激發(fā)興趣、提高思維層次和學(xué)業(yè)成績（實(shí)驗(yàn)組與對照組對比）；從教師視角看，在設(shè)計(jì)和實(shí)踐中發(fā)展了教師的TPACK水平。本文主要探索基于TPACK的高中地理教學(xué)設(shè)計(jì)模型，希望對新課程下課堂改革和提高教學(xué)質(zhì)量有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐鵬，張海，王以寧，劉艷華.TPACK國外研究現(xiàn)狀及啟示[J].中國電化教育，2013（9）：112-116.

[2]袁智強(qiáng).數(shù)學(xué)師范生整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識（TPACK）發(fā)展研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2012.

[3]李惠芳，代紅兵，李嘉怡，馮煥華.基于TPACK 框架的教學(xué)設(shè)計(jì)模式研究[J].中國教育信息化，2017（4）：56-59.

[4]姜波.OBE：以結(jié)果為基礎(chǔ)的教育[J].外國教育研究，2003（3）：35-37.

[5]孫瑩.高考生物全國卷科學(xué)思維考查情況分析[D].江蘇：南京師范大學(xué)，2020：7.

作者簡介：

馮志靜（1969.1-），女，漢族，四川成都人，碩士，中學(xué)高級教師，研究方向：教育技術(shù)應(yīng)用研究；

馬燕（1960.10-），男，回族，云南昭通人，博士生導(dǎo)師，教授，研究院院長，研究方向：智慧教育與評價(jià)，社會網(wǎng)絡(luò)分析等。