TPACK結構下初中幾何微課在課堂教學中的設計與應用

李嘉怡，代紅兵，李惠芳，馮煥華

（云南大學 信息技術中心，云南 昆明650091）

TPACK結構下初中幾何微課在課堂教學中的設計與應用

李嘉怡，代紅兵，李惠芳，馮煥華

（云南大學 信息技術中心，云南 昆明650091）

整合技術的學科教學知識（TPACK）是信息時代對教師提出的全新要求。文章力求結合TPACK知識與微課的契合點，分析微課課堂教學的優勢所在，設計出適合課堂教學的初中幾何微課模式，并對其在課堂中的應用過程進行研究。

TPACK；微課；課堂教學

信息技術日新月異的變化已然演變成推動課堂教學改革的主力，探索普世化的教育規律已成為過去，而今創設情境化的教育場景以提高教學質量已成為教師的共識[1]。教師的TPACK能力要求教師對所教授學科內容知識（CK）的深度進行探索，廣度進行拓展，要求教師將信息技術知識（TK）輔助教學的觀念滲透于課堂教學中，要求教師結合學生的學習特征采用適當的教學法知識（PK）來提高課堂教學效率。微課對教學內容以組塊進行劃分，并根據學習者認知特點進行內容呈現，增強認知負荷正遷移，減小認知負荷負遷移，進而促進學習最大化。TPACK理論本身具有高綜合性與高情境性，它要求教師能綜合并協調好自身知識結構與科學知識體系之間的關系，設計出因“境”制宜的TPACK微課程[2]。

一、教師TPACK能力與微課的關系

TPACK是 2006年由美國密歇根州立大學的Mishra和Koehler在Shulman的PCK的基礎上提出的。TPACK的核心在于技術（TK）、學科內容(CK)和教學法(PK)等各種知識的動態平衡，如若能將這種平衡應用于微課的設計與制作中，不僅可以調動教師參與課程設計的意識和熱情，還可以提高教師在課堂中運用信息技術的水平。在教學中，教師與學生共同總結課堂教學效果，反思微課設計流程，更好平衡教師TPACK各要素之間的關系。

從目前的理論研究與實踐探索來看，TPACK面臨理論發展太快、實踐操作步伐緩慢的不協調局面。教師可以通過設計微課來提高自身的 TPACK能力，而TPACK能力越綜合、越出色的教師也越能設計出優秀的微課。微課是信息時代的產物，是信息技術與課程深度整合的具體表現與全新詮釋，而TPACK是信息技術與課程整合發展的第三階段[3]，TPACK與微課結合定會迸發出新的火花。

二、課堂微課教學的優勢

1.微課形成課堂教學層次

課堂微課教學形成了一種“大課套小課”的課堂教學層次，一定程度上減小了教師的教學壓力，教師有更多的時間與精力觀察學生學習微課時的行為與反應、情感與態度，并能在此過程中對學生的反應給予形成性評價，以達到更好的教學效果。

2.課堂微課與線上微課的區別

線上微課的代表可汗學院的微課設計層次參考了“知識地圖”的理論，以期使碎片化的知識點形成連續性與系統性[4]，而在課堂教學中，教師全程扮演引導者與監控者的角色，可以隨時幫助學生掌控學習步驟。

3.微課教學與傳統教學的比較

課堂微課不僅可以達到傳統課堂知識教授與道德培養的雙重教學效果，而且大大削弱了對學生學習自主性的要求。換個角度來講，微課可以在課堂與課后教學中結合使用，由課堂至課下，不僅是教學的延伸，而且是教學資源的重復循環使用，是學生對所學知識的查缺補漏與知識理解的一種拓展。

三、TPACK結構下的微課設計

美國學者B.Joyce和M.Weil將教學模式概括為四種：信息加工教學模式、個性化教學模式、合作化教學模式、行為控制教學模式[5]。本研究在仔細分析其對各教學模式的定義后，提出了以課堂教學為前提、以教師TPACK能力為基礎、個性化與合作化教學模式相結合的微課模式圖，如圖1所示。

圖1 TPACK框架下的初中幾何課堂微課教學模式圖

如圖1所示，所謂TPACK框架下的初中幾何課堂微課教學模式是指在微課教學的具體設計過程中，首先進行學情分析，然后根據TPACK理論中的TK(技術知識)、PK(教學法知識)、CK（學科內容知識）對微課各設計要素明確分類，再根據學生的課堂反應與反饋評價對微課設計中的PK與TK進行不斷修改（CK涉及學科內容的廣度與深度，與教師的學科專業素養有關，后期只能完善，很難修改），最終建構動態的、以學生為主體、教師為主導的微課教學資源。需要注意的是，此微課模式中CK、PK、TK三個模塊的分析，并不是以線性方式進行，在實際操作過程中，教師可以結合自身情況靈活應用，使其發揮最大效益。

TPACK結構下的微課模式應用主體是學生，因此設計重點不在于教學設計，而在于學習設計。在這短暫的不到十分鐘的時間里，教師將課堂的主動權與掌控權完全交給學生。下面筆者結合教師TPACK能力，就幾何微課設計中的各要素進行一一分析。

1.學情分析

學習者特征分析：微課設計中的學習者特征分析應以學習目標為前提，分析學習者的最高認知水平與最低認知水平，確定適合大多數受眾的認知目標。根據范·希爾思維水平理論，將學生幾何思維水平設定為描述、分析水平，學生需用合適的文字語言描述各幾何要素（如點、線、面）之間的關系，并通過動手實踐對幾何性質進行歸納[6]。通過課堂觀察、課前測驗等方式確定學生的認知結構、學習態度及學習動機。

學習環境分析（境脈因子）：微課設計中的學習環境包括微課開發環境（學校相關政策支持）、微課設計環境（學校使用信息技術輔助教學的氛圍）、微課應用環境（學校硬件條件）達到高度統一，才能保證教學目標的實現，即知識與技能、情感與態度的良好遷移。

2.學科內容知識（CK）分析

學習內容劃分：通過作業分析、教師的課堂觀察及教學經驗，根據學生的認知水平，選擇適合大多數學生特征的粒度（層次）進行學習內容劃分。

知識對象選擇：對學習內容中的重難點部分進行微課設計。通過課前測驗及教學評價找出學生理想知識基礎與現實知識基礎之間的差距，根據課程標準及考試大綱，選擇適合用信息技術進行呈現的微課教學知識點。

內容信息加工：針對微課制作的知識對象，結合要達到的教學目標，將其置于整個初中幾何知識框架中，進行以各科目知識為軸線的橫向與數學知識為主的縱向教學信息加工，使知識對象變得飽滿豐富。

3.教學法知識（PK）分析

內容組織方式：在教學內容以合適粒度劃分的基礎上，進行二度整合，尋求教學內容的最佳組織方式。如講解平行四邊形與長方形的性質時可以通過圖表法列舉其異同點，以利于學生理解。

信息傳遞策略：教學信息傳遞以視頻演示為主，教師講解為輔。利用學習者的行為參與強化學習者的記憶曲線。需要學生記憶的知識內容，應采用手寫方式進行強化。知識的呈現方式應從大到小、從外到內、從頭到尾依次展開。對知識點中晦澀難懂的部分，應適當添加一些個性化鏈接，以促進學習者的理解。

課堂教學梯度：課堂教學由于時間、空間等限制，很難做到個性化教學，而學生的學習基礎與學習能力存在很大差異，因此需要我們對不同的學生提出不同的要求，即課堂教學目標梯度。接受能力較低的學生可以通過課下繼續觀看微課等方式，達到教學目標的縱向統一性，基礎較好的學生則可以通過課外學習資源，拓展教學目標的橫向梯度。

師生交互方式：加強微課設計與課堂教學之間的對話，在呈現微課之前，充分調動學生的情緒，使其積極參與到整個教學活動中；在微課教學之時，應注意觀察學生的表情變化，并以眼神予以鼓勵；在微課教學之后，通過師生、生生問答等環節來進行課堂交互。

4.技術知識（TK）分析

媒體組織策略：教學媒體組織應以能充分調動學生的多種信息器官進行學習為最終目標。需要注意的是，媒體傳遞信息的過程中，應避免過分形象化對學生思維培養的不利影響。

情境開發策略：在進行學習情境開發時，應聯系生活實際，激發學生求知欲。學習情境要支持并使學習者產生認知沖突與情感沖突，使學生的注意力達到最大限度集中。例如設計幾何概念區別性特征時，可在微課視頻中加入文本框進行提示，用加粗、劃線等方式進行重點強調，或者通過局部放大來激發學生的好奇心，通過箭頭符號等的指引形成思維的連貫性。

資源管理策略：理論上來講，學習資源庫是一個龐大的數據庫，包括紙質教材、教案、教輔、幾何模型、教師博客、多媒體素材、有意義的新聞資源等。為了制作微課時更好利用這些資源，需要以幾何知識點為模塊進行分類管理，先搭建框架，再填充內容。例如先按三角形、四邊形等進行一級分類，再按全等三角形、相似三角形等進行二級分類，依次類推。通過不斷優化改進，構建樹狀資源管理庫。

巷道底板拉底到位后，采用預應力全長錨固注漿錨索進行底板加固，防治底鼓。底板注漿錨索“五花”式布置，排距2 000 mm，間距2 000 mm。錨索直徑22 mm，長度6 300 mm。為簡化施工工藝，利用底板注漿孔預埋、安裝錨索。具體工藝為：底板注漿孔打設完畢后，插入錨索，并一次灌入適量水泥漿，使錨索預錨固長度達到2 000 mm。7 d之后、待預埋錨索的錨固端(即孔底水泥漿)凝固以后，對鉆孔進行帶壓注漿，注漿材料仍使用水泥漿。注漿完成8 h后，對錨索進行張拉預緊，預緊力不小于250 kN。一次施工完畢。

四、微課在課堂教學中的應用

微課在課堂教學中的應用流程見圖2。

圖2 微課在課堂中的應用流程

首先，教師應在課前布置學生通過教材及教輔材料完成相關預習任務，并記錄在整個預習過程中所遇到的疑惑與問題。這個環節對學生的自主學習能力有一定要求，也是保證微課課堂教學成功的關鍵所在。

其次，教師必須在課前明確教學目標與評價規則，對最后的學習成果進行預先定義，建立達到學習成功的標志，并依據學習者特征（認知水平、學習能力、性格特征、性別）進行分組，學生需帶著自己的問題與教師提出的教學目標一起學習微課。

再次，將依據TPACK理論設計制作的微課展示給學生，在學生學習過程中，教師要充分觀察記錄各小組的學習行為與反應，并能適時給予評價。

第四，要求學生以教師安排好的小組進行協作學習。小組討論的目的在于補充教學縱向梯度造成的差異，通過群體智慧不僅可以完善和深化學習個體對知識的掌握與理解，還可以鼓勵一些基礎較為薄弱的學生重拾自信。

第五，由學生對所學內容提出問題，教師解答或者生生互答。將傳統教學中的師生單向交流或雙向交流變成師生、生生間的多向交流，有利于調動學生熱情，形成人人參與的課堂氛圍。

第六，教師根據學生的課堂表現結合自身專業知識素養提出問題，通過小組討論、教師引導的方式解決，變“孤軍奮戰”為“群策群力”，更有利于培養學生的集體協作精神與積極態度。

第七，教師與學生共同進行評價與總結。教師運用形成性評價對整個教學過程進行監控指導，學生對微課的教學流程及教學效果等做出評價，以利于微課的完善與修改。

五、結束語

教師擁有的知識結構與科學知識體系存在很大的差異，后者系統性更強，邏輯性更嚴，客觀性更足。TPACK知識的提出，幫助教師將自身知識更系統、更嚴謹地表達出來，充分發揮課堂教學的魅力。TPACK知識與微課設計應用的發展應是相輔相成的，缺少理論支撐的設計乏味單調，缺少實際應用的理論徒有其名。微課對教師而言是教學手段，對學生而言是學習工具，對教育專家而言是多種學科滲透的通道。所以，如果將微課運用在課堂教學中，無論對教師還是學生，都是大有裨益的。

[1]王慧霞.教師專業發展新視閾:基于教育現象學的生活體驗研究[J].淮海工學院學報(社會科學版),2009(2): 127-130.

[2]蔡敬新,鄧峰.“技術-教學-學科知識”(TPACK)研究:最新進展與趨向[J].現代遠程教育研究,2015(3):9-18.

[3]何克抗.TPACK——美國“信息技術與課程整合”途徑與方法研究的新發展（下）[J].中國電化教育,2012(6).

[4]張一川,錢揚義.國內外“微課”資源建設與應用進展[J].遠程教育雜志,2013(6):26-33.

[5]Bruce J.,Weil W.,Calhoun E..教學模式[M].北京:中國輕工業出版社,2004.

[6][美]D.A.格勞斯編,陳昌平等譯.數學教與學研究手冊[M].上海:上海教育出版社，1999:483-498.

（編輯：魯利瑞）

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