TPACK框架下生物學信息化教學模式的設計與實踐

李秋石 劉夢琦 劉書臣

摘要：學生通過學習生物學應當能夠構建生物學知識體系，獲得生物學能力，培養生物學思維。隨著信息技術的迅速發展，生物學教師以TPACK框架為指導進行信息化教學能夠更加有效地引領學生生物學綜合素養的提升。圍繞當前生物學教學的現狀，以教學設計為例，提出生物學信息化教學模式應當用信息技術承載學習進程、用活動任務驅動問題解決、用思維導圖管理知識建構、用社會議題升華學科素養。

關鍵詞：TPACK;生物學教學;信息化教學

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

生物學類學科作為自然科學學科，具有微觀與宏觀相結合、抽象與具象相統一的特點。旨在使學生構建生物學知識體系，獲得一定的生物學能力，培養一定的生物學思維。在生物學學習過程中，教師需要多方位多角度呈現生物學概念、開展教學活動、推進教學環節以達成教學目標。傳統教學模式中的口頭講述、板書描繪和掛圖模型等手段，要呈現生物學知識中豐富的大、小、虛、實、遠、近是存在困難的，廣泛應用的講授方式要傳授生物學學科的實驗探究思維也是不夠生動的。

生物學和數學、技術、工程學、信息科學是相互滲透、共同發展的。信息技術應用于課堂，學習資源無限擴大，學習媒介高度多元，需要在師生關系、課堂時空、課堂資源和課堂媒介方面進行重構[1]，以促進課程的實施和課程目標的有效達成。本文圍繞當前的教學現狀，提出具有實踐性的TPACK框架下生物學信息化教學模式的設計理念，并以《人類活動對生態環境的影響》一課作為示例。

一、TPACK框架下生物學信息化教學模式的設計理念

TPACK，即Technological Pedagogical Content Knowledge，整合技術的學科教學法知識，是兼取“傳遞—接受”和“自主—探究”二者所長，形成的一種全新觀念[2]，以學科內容知識、教學法知識和技術為基礎，以它們之間的相互作用為紐帶，設計教學方案，目的是提高教學質量。生物學信息化教學，是生物學教師與學生以信息技術為支持、以現代教育理念和思想為指導，獲取生物學信息化教學資源并加以利用和學習、獲得學習情況的實時反饋以進行評價和內容調整，實現針對性和高效性的生物學自主學習、合作探究、師生共進的活動。生物教師以TPACK知識為指導進行信息化教學需要秉承設計理念，以更加有效地提升教學質量。

（一）用信息技術承載學習進程

師生對話的雙邊活動需要信息化環境的支撐，學生活動的組織、學習成果展示與評價，融合信息技術可以提高直觀性、互動性和教學效率。例如，學生用計算機軟件模擬真實實驗過程當即就能獲得實驗結果，可以解決生物學實驗周期長的問題。師生交互即時性有利于提高學生的參與感，便于師生交流和評價，利于教師判斷學生是否完成了學習任務。

（二）用活動任務驅動問題解決

活動任務是為了幫助學生達成學習目標而進行的主要途徑，與傳統的學習活動相比，TPACK框架下，生物信息化課堂的學習活動更加靈活。

在設計學習活動時，技術能夠實現先學后教的課內翻轉。在教學過程中，可以首先由教師將活動任務推送給學生，之后學生進行小組合作探究學習，解決問題后交流展示，最后由教師進行點撥，師生共同總結，為活動任務畫上句號。以信息技術為支持，以活動任務驅動學生自主學習、合作探究、解決問題，從而達成學習目標，提高學生綜合素養。

（三）用思維導圖管理知識建構

思維導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，將思維導圖納入生物信息化課堂，把學生的思維過程和結果以圖文的方式呈現，思維從不可見變得可見、從抽象變得具象。能夠加深學生的記憶，利于形成知識網絡，進而建構知識體系。幫助學生快速、準確地提取關鍵詞和記錄注釋，用箭頭和圖形標注它們之間的相互關系，利于培養學生的邏輯思維和發散思維。

與傳統教學相比，信息化教學中的思維導圖更具備生成性。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圖，也可用X-Mind等軟件自主繪制思維導圖。這些軟件可實現思維導圖的枝形圖效果，并可以使用枝形圖鏈接來組織要點、梳理思路，進而形成路線圖[3]。電子思維導圖便于梳理思路，便于傳播與分享，能極大地提高教學效率。

（四）用社會議題升華學科素養

在課堂上利用信息化技術為學生呈現虛擬情境和實況模擬，可以引導學生主動參與到社會議題的討論中，進行探究并在討論交流中自主表述自己的觀點。

在學習活動中因課制宜地穿插社會議題，可以為學生設置學習環境，給予學生自由思考、互動學習、交流合作的情景和機會。在生物學信息化教學中用社會議題創設情境并推動教學，有助于學生探索新知、建構知識，對社會性議題做出科學的判斷和解釋，逐步發展科學思維，養成獨立的思維習慣、培養創造力，形成科學的自然觀和世界觀，樹立正確的價值觀，發展生物學思維，解決生物學問題。

二、教學案例：人類活動對生態環境的影響

本課內容旨在幫助學生學習人類活動與生態系統的關系，在此基礎上形成人與自然和諧發展的觀念，鍛煉學生的生物學思維和表達能力，提高生物學綜合素養，成為健康中國的促進者和實踐者。

（一）社會議題與微信推送相結合完成課前引導

教師提前向學生預告本課將進行“模擬聯合國氣候行動峰會”，通過微信推送兩組資料：（1）《巴黎協定》《京都議定書》等資料;（2）聯合國氣候行動峰會2019相關資料。學生以小組為單位擔任“代表國”，閱讀資料并進行“參會”準備，本次活動由“代表發言”“自由磋商”“決議環節”三個環節組成。

（二）活動任務與師生交互信息化結合推進課中節奏

課上，教師用PPT投影帶有聯合國氣候行動峰會logo的會場背景，師生進入“模擬聯合國氣候行動峰會”現場。教師作為主持人提出本次“峰會”的核心議題是“直面挑戰，即刻行動”，子議題分別是：（1）全球氣候治理的最新進展與各國貢獻。（2）各國對氣候治理的建議與即將采取的行動。（3）各國環保事業面臨的挑戰與未來環保事業發展的走向。各組“代表團”進行3分鐘代表發言。以“峰會”為課堂主體活動任務提高課堂參與度，提高思維生成性。“代表發言”過程中學生闡述人與環境的關系和人類活動對生態系統的影響。師生進行傾聽和記錄，通過這一過程，學生能夠全面了解當今環境問題，提出治理環境的有效手段和人與環境和諧相處的合理化建議。國家代表全部發言結束后，教師用電子白板展示學生觀點，并做出正向引導。

在自由磋商環節，組與組之間可以通過彈幕軟件進行自由磋商，完善原有提議，合并相似提議。根據教師的點評和提示，學生對提議進行完善和補充，更加全面地關注人類活動、經濟發展、氣候變暖、生物資源等方面。

在決議環節，教師請各國利用ipad終端編輯并發送本國最終決議至大屏幕。各國依次闡述提議，對提議進行表決，生成最終決議。學生之間達成共識，以樂觀向上的態度共同描繪人類未來的美好愿景。

（三）電子筆記與思維導圖結合推動課后思考

教師作“峰會”結語，展示學生在本課中的收獲，進行有針對性的總結，在這一過程中可以請學生用平板電腦記錄收獲并用思維導圖進行內容整理，向教師提交本課的電子筆記。這一過程可幫助學生回歸生物學概念，整理思路，達成課程目標。教師將學生的手寫筆記、課堂活動照片等收入電子檔案，作為過程評價的參考。

本次教學的各個環節都有學生親身參與社會性議題的討論和決議，有效提高了學生對生命系統與環境關系的認識，為學生樹立人與自然和諧共處的觀念、形成生態意識、環保意識和踐行綠色低碳生活方式奠定基礎。

基于TPACK框架進行生物學信息化教學模式，需要注重信息技術與課堂環節的融合度及有效性。用信息技術承載學習進程、用活動任務驅動問題解決、用思維導圖管理知識建構、用社會議題升華學科素養四條理念，緊貼TPACK框架能夠切實提高信息技術服務課堂的有效性，發展學生的生物學知識結構、生物學能力和生物學思維。

參考文獻：

[1]陳運超.論在線教學對學校教育的再造[J].重慶高教研究，2020，8（04）：120-128

[2]李建珍，馮利珍，袁玉飛.國內TPACK研究的分析與思考[J].電化教育研究，2015，36（11）：102-108

[3]劉曉寧.我國思維導圖研究綜述[J].四川教育學院學報，2009，25（5）：109-111

課題：本文系河北省教育科學研究“十三五”規劃課題“新時代教育下科學教師TPASK框架構建與發展研究”成果之一（項目編號：No.1902040）