【化学教师的TPACK结构及建构策略】 建构区指导策略

化学教师的TPACK结构及建构策略

一、化学教师的TPACK结构 1.TPACK结构的相关研究 鉴于将信息技术纳入到学科教学法知识中有助于教师 有效教学的研究，2005年，Mishra和Koehler提出了TPACK， Mishra和Koehler关于TPACK概念的核心要素有2层含义：（1） 强调教学法知识（P）、技术知识（T）与学科内容知识（C）， 这3种知识都是有效技术整合必不可少的成分；
（2）强调为 了帮助教师利用技术改善学生学习，这3种知识领域不能分 离且应形成一个整体[3]。

考克斯（Suzy Cox）认为Mishra和Koehler提出的TPACK 框架存在不足，于2008年构建了一个精致化TPACK框架，在 这个TPACK框架中，Suzy Cox对组成这个框架的知识进行了 详细地分解与解释：TK——技术知识、PK——教学法知识、 CK——学科内容知识、PCK——学科教学知识、TCK——整合 技术的学科内容知识、TPK——整合技术的教学法知识、 TPACK——整合技术的学科教学知识，即指“教师运用涌现 出来的技术综合协调特定学科的教学活动、特定主题的教学 活动和教学表征，从而促进学生学习的知识”[4-5]。可以看出，TPACK不仅仅是在PCK基础上加入了信息技术知识，而 且是PK、TK、CK有效整合且超越3者的整合知识。具体如图1 所示。

玛格丽特·尼斯（Margaret Niess）在格罗斯曼（Grossman， 1989，1990）的基础上，关注的是PK、TK、CK融会贯通后涌 现出的一类知识，提出了一个描述TPACK的知识框架，认为 TPACK有4个核心要素：（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[7]。

2.化学教师的TPACK结构 借鉴TPACK结构已有相关研究成果并结合化学学科特点， 化学教师的TPACK结构框架虽然是在PCK基础上发展起来的， 但并非信息技术与化学教学单一地叠加，而是结合化学学科 的特点将技术部分融入具体的化学教学中。基于此，构建了 化学教师的TPACK结构框架，如图2所示。

对化学教师TPACK的主要成分进行了如下的分析：
（1）扎实科学的化学学科知识 ①化学内容知识，主要包括化学事实性知识、化学理论 性知识和化学技能性知识。化学事实性知识主要包括主族元 素、副族元素及其化合物和各类有机物及其代表物。它是学 生学习其他化学知识的基础。化学理论性知识是指反映物质及其变化的本质属性和内在规律的化学基本概念和基本原 理。其中，概念是原理的前提和基础，而原理是对概念的进 一步发展，2者相辅相成，共同构成了化学理论性知识。化 学技能性知识是指与化学概念、原理以及元素化合物知识相 关的化学用语、化学实验、化学计算等技能形成和发展的知 识内容。化学技能性知识是化学学习的基础。

②化学认识论知识，主要包括对化学学科特征和化学科 学认识的方法论的理解[8]。化学是在分子、原子、离子的 层次上研究物质组成、结构、性质及变化规律的自然科学， 这是化学学科的特征。化学科学认识从方法论来说，要遵循 这样的主线进行教学和学习，即从具体的物质和现象开始， 运用已有的知识，从已知到未知，从感性到理性，认识化学 中复杂的物质及其转化等，最终达到提升能力的目的。

（2）信息技术与化学教学整合目的的统领性观念 信息技术与化学教学整合的统领性观念对于化学教学 起着非常重要的作用。作为教师要实施有效教学，需要以技 术、教学法及学科内容整合的观念进行教学，这样的教学观 念使得在改变自己教学方式的同时也深刻影响着学生的学 习方式，最主要的是学生认识知识的深度和广度发生质的变 化，对知识的认识发生了跃变。化学教学中，在注重最基础 的系统知识的基础上，创设有趣的情境、让学生亲自实验， 引导学生进行积极的讨论活动等，这样的教学信念对于提高学生学习兴趣及能力等方面有积极作用；
而在教学中使用信 息技术对于丰富教学内容、支持化学知识和问题的表征、突 破重难点、支持化学问题的发现和探究有着重要作用，更能 培养学生的学习兴趣，促进学生自主学习，发展学生的探究 能力，使其改变传统的学习方式，扩大信息时空，提高学习 效率，促进学生科学素养的全面提高。

（3）信息技术与化学教学整合的课程资源和课程组织 知识 前教育部部长陈至立曾在全国中小学信息技术教育会 议上指出：“重视在开设信息技术课程的同时，进一步探索 信息技术教育与其他课程的整合，要从传统的课件制作，转 移到在各个学科的学习中应用信息技术和学习信息技术。把 信息技术与学科教学有机地结合起来，从根本上改变传统教 和学的观念以及相应的学习目标、方法和评价手段。[9]” 信息技术与化学教学整合首先需要教师了解、懂得课程知识， 懂得信息技术知识，具有开发课程资源和课程组织的知识。

随着信息技术的快速发展，新的课程资源在不断涌现， 教科书不再是唯一的课程资源。化学教师在教学中借助网络 获取课程信息和资源，借助多媒体系统进行教学，使得传统 的以教师为中心的课堂教学受到了前所未有的挑战。同时化 学教师借助技术将课程与学生生活经验联系起来，极大地提 高了学生的学习兴趣。通过对繁杂的网络资源的检索培养了 学生检索、收集、分析、处理信息的能力，更重要的是提高了学生的科学探究等综合能力。另外，化学教师在教学中具 有了将信息技术作为课程的知识，使得信息技术真正融入化 学教学当中。

（4）关于信息技术与化学教学整合的学生理解和学生 误解知识 化学教师TPACK的基本结构中，很重要的一部分就是掌 握关于学生理解和学生误解的信息技术与化学教学整合知 识。在化学教学过程中，教师要掌握学生学习需求的信息技 术与化学教学整合的知识，及时了解学生的认知需求以及发 展学生的学习能力和学习方法等。

化学是一门以实验为基础的学科，实验是化学教学的重 要手段、是化学学习的重要方式，也是化学教学的重要内容， 因此化学实验在化学教学中的地位是非常重要的。教学过程 中，通常涉及实验的内容，配合精心的演示或学生实验，学 生学习的热情和兴趣就很高，接受知识较容易。若涉及化学 概念或原理，多数较为抽象，仅仅依赖语言和文字表述，学 生理解起来较为困难。这时通过计算机模拟将微观世界生动 地展现在学生面前，变抽象为形象，让学生直观形象地认知 微观世界，更容易接受化学知识的本质，降低了认知难度， 教学效果达到最优化。

另外，学生在学习过程中的错误概念，也是产生学习困 难的一个重要方面。教师在教学过程中若能结合学生的个性 差异、学习能力、学习兴趣等，融入信息技术，通过师生互动，使用不同的教学方法，将有利于学生的概念转变和化学 学习。例如在“原电池”教学中，原电池的构成条件是本节 的重点、难点概念，教师可借助实验启发和帮助学生将抽象 概念具体化、形象化，但是在实验中往往由于学生不能够全 面地观察整个实验现象，忽略了对瞬间反应的分析，致使学 生可能会产生错误概念，这时教师若能合理借助信息技术将 实验现象放大，既增强了学生的学习兴趣，又使学生更容易 理解和接受概念，从而建构了原电池概念体系。

（5）信息技术与化学教学整合的教学策略和教学表征 知识 信息技术背景下的化学教学过程，需要将信息技术和化 学教学相结合，使信息技术融入教学策略中。在课堂教学中， 如果将网络资源、媒体信息等相应的信息技术融入教学策略 中，调动了学生的多种感官，使学生感受到化学知识的趣味 性，能更容易接受知识。如化学教学中，教师使用多媒体技 术将课堂教学中的板书、习题等进行包装组合，采用课件的 形式呈现知识，学生的多种感官得到刺激，教师把更多的精 力投入到引导、启发学生接受知识上，学生就更容易接受知 识。另外，信息技术和化学教学的整合能够有效地表征知识。

教学过程中，通过二维或三维动画形式，进行信息处理和图 像输出，使得微观放大、宏观缩小、瞬时放慢等形象效果呈 现在学生面前，学生有了直观的感性认识，为从感性上升到 理性认识奠定基础，学生的学习也从被动变为主动，学习兴趣得到提高，学习效果达到最佳。

信息技术融入化学教学中，这种教学法在现阶段显得尤 为重要，教师要根据不同内容知识的特点和学生的学情，合 理运用相应的教学策略及表征，将抽象的化学学科知识转化 为学生易于理解的表达方式。

二、化学教师TPACK建构的基本策略 1.形成TPACK的教学意识 优秀教师进行有效教学，需要合理建构TPACK知识，而 TPACK知识的建构受教师自身知识、教学信念和教学意识的 影响。教师的教学意识、自身知识、教学过程之间的这种关 系驱使我们在关注教师自身知识的同时，要在教学意识、信 念上进行剖析、引导，结合具体教学实践形成先进的教学理 念。应用先进的教学理念、扎实的教学知识、娴熟的教学技 能促进教学效果。

TPACK强调的是有意义的建构，而不是单纯为了技术而 技术或为了整合而整合，教师应该把学科内容、教学策略和 信息技术有机地结合为一体，使得3种关键知识整合起来， 形成超越3者的新兴知识形态。教师在教学中通常围绕教学 设计、教学实施、教学反思等几个主要环节开展。（1）教 学设计，教师要分析教材知识内容、学生特征，教学方法的 采用，教学媒体的使用等。作为优秀教师，要有意识地、创 造性地在这一环节中将技术、教学法、学科内容知识整合起 来，以使学生更容易接受知识。（2）教学实施，教师要具备且有意识地使用技术表征概念，以建构主义的方式使用技 术教授内容，借助技术面对学生提出的问题等。（3）教学 反思环节，教师要在课后反思学生对化学知识的理解情况如 何？教学策略和教学方法的使用如何？学生在理解化学知 识方面存在着哪些相异构想等。教师只有有意识地将技术、 教学法、学科内容知识整合起来进行教学，才能构建、发展 TPACK。

2.观摩培训 TPACK强调的不仅仅是对学科知识、教学法知识、信息 技术知识的理解，而更为重要的是使其整合，让教学得到更 好的效果。而教学问题是一个劣构问题，教学问题的解决既 没有确定的途径，也没有明确的答案，案例教学就是解决劣 构问题的一种有效的教学模式。因此化学教师TPACK的建构 可以通过观摩示范课来获取，在观摩专家教师或优秀教师某 节课的示范教学过程中，探测他们在教学中如何处理教材；

如何考虑学习者特征、教学环境；
在教学中渗透了哪些教学 理念、采用了什么信息技术和专业软件等；
观摩专家教师展 示利用技术解决教学问题的方法和步骤等；
化学教学中，特 别是微观粒子的构造，观摩教师采用哪些信息技术使学生突 破模型框架接受知识的方法等。另外，教师也可以通过比较 系统的培训来获取TPACK相关的理论知识及最新研究动态。

通过培训和观摩案例教学等活动，挖掘优秀教师所具备的 TPACK知识，思考在化学教学中如何运用TPACK去进行教学，以促进自身TPACK的发展。

3.亲自参与教学 对于TPACK的构建，最终需要通过实践教学才得以验证， 即需要通过亲自参与教学，利用信息技术解决教学实践问题。

其中参与教学有2个阶段：（1）教学设计，教学设计是教师 根据教学对象和教学目标，在信息技术支持下将教学诸要素 有序、优化地安排，形成教学方案的过程。教学设计需要注 意学科内容、技术等相关要素，并对这些要素形成整体性的 方案。设计的内容有时是教学资源[10]，但更多的是教学方 案[11]。（2）教学实践，教学实践是教师采用不同的教学 方法或借助信息技术等将教学方案活化为教学过程，以解决 教学问题。教学实践一方面可以检验教学设计的可行性和科 学性，另一方面能够获得利用技术解决教学问题的经验。总 之，无论对于职前化学教师还是在职化学教师，积极尝试课 堂教学中信息技术的应用，不懈地探索可提高教学效果、效 率和效益的新技术，能够促进教师TPACK的构建。

4.提升整合转化能力 化学教师TPACK的核心即具备整合的能力，使信息技术、 学科知识、有关学生知识、课程知识等得到整合。在这一过 程中，教师首先要有清晰的学科知识，从培养目标、知识结 构到与生产、生活实践的联系，从章节知识的网络构建到知 识点的处理都要有很好的掌握。另外要了解信息技术知识和 教学论知识，针对具体课题要分析该课题的教材内容组织形式并进行教学加工，分析学生对于该课题已有的知识及已经 具备的思维方式等，分析知识结构体系，分析该课题在教学 中使用的教学媒体，使用何种信息技术能使学生更好地理解 知识。只有掌握这些知识并通过分析这些相关内容才能进行 更好的整合，进行更好的教学。其次是转化，要把整合的知 识和能力转化为学生容易理解的知识，通过信息技术整合化 学知识和教学法知识转化为学生易于理解的表达方式。总之， 教师在整合及转化过程中，一切为了学生学习，以学生为主 体、教师为主导的理念进行。

5.多渠道、多种方式丰富TPACK资源 TPACK的构建方式可以是教师总结自身的教学经验以及 与同事的交流讨论，还可以是通过培训学习和对专业期刊的 研究等。总之，教师要在积极实践建构自身TPACK的基础上， 通过多种渠道、多种方式丰富自己的TPACK资源。（1）交流 讨论学习。由于TPACK具有综合性、实践性等特点，这样教 师通过交流讨论等方式，学习优秀教师的教学经验和教学案 例，从中得到启发，为自己在后续教学中制订有效的教学策 略和教学模式等提供借鉴，同时能够促进教师TPACK的知识 更加全面和完善。（2）研究有关化学教研期刊[8]。化学教 研期刊是教师获取新知识的重要资源之一。教师通过研究期 刊中有关化学科学的理解，整合技术的化学科学内容知识， 整合技术的化学学科的教学策略、教学案例等内容，可以不 断提升对化学科学的理解，提升自己的TPACK知识，寻找出更好的教学策略，更有效地解决化学教学问题。（3）加强 校际合作。教师TPACK的发展不能仅仅局限在本校教师之间 的交流合作，还要加强校际之间的合作与交流，尤其是要到 师资力量相对雄厚的学校，学习他们教师的教育理念、做法， 借鉴其教学资源的开发等。不仅如此，还可以围绕一些课题 进行合作研究，教师要积极参与，通过研究、调查、交流等 合作方式发展教师的TPACK。

化学教师的TPACK结构能够为教师进行更好的有效教学 提供发展方向，其建构策略为化学教师TPACK的构建提供了 思路。化学教师TPACK建构策略与其他学科教师TPACK建构策 略有着必然的联系和区别，其主要区别在于建构过程存在差 异。由于学科差异导致CK、TK、TCK、TPK等有所差异，致使 在具体整合、应用过程中有较大不同，特别是社会科学学科 与自然科学学科之间的不同更大，同样是技术，使用方法、 方式、角度不同，解决的问题也不尽相同。因此，教师在观 摩培训、交流讨论时除了考虑资源等方面的问题外还需要考 虑学科差异。同一学科教师之间的交流学习其效果更显著， 亦更能促进教师TPACK的构建。