TPACK框架下的化學(xué)教學(xué)常見問題及改進策略

劉顏玉

（吉林師范大學(xué)，吉林四平 136000）

信息技術(shù)的飛速發(fā)展為信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)的整合提供了有力支撐，但在利用信息技術(shù)教學(xué)的熱潮中，教師如何正確利用技術(shù)，選擇何種技術(shù)已成為目前面臨的新問題。

1 TPACK 框架

2006年，Mishra等[1]正式提出“技術(shù)-教學(xué)法-內(nèi)容知識”（簡稱TPACK）的概念。TPACK以內(nèi)容知識（CK）、教學(xué)法知識（PK）、技術(shù)知識（TK）為核心元素，以三者交互產(chǎn)生的技術(shù)-教學(xué)法知識（TPK）、技術(shù)-內(nèi)容知識（TCK）、教學(xué)法-內(nèi)容知識（PCK）以及技術(shù)-教學(xué)法-內(nèi)容知識（TPACK）為復(fù)合元素，如圖1所示。

圖1 TPACK框架及其知識要素

2 TPACK 框架下的化學(xué)教學(xué)存在的問題及改進 措施

2.1 “以不變應(yīng)萬變”的固定模式與化學(xué)“繁雜”特點的矛盾

TPACK框架下的各要素都是固定不變的，但在實際教學(xué)過程中往往要考慮學(xué)科內(nèi)容知識、教學(xué)法知識、技術(shù)知識以及學(xué)生認知水平的差異，做出不同的教學(xué)方案，而一線教師往往選擇固定的策略和技術(shù)，意圖以不變應(yīng)萬變，這種錯誤觀念下的TPACK 教學(xué)往往不盡如人意，尤其是針對化學(xué)這一學(xué)科。化學(xué)的學(xué)科知識點既多又分散，十分瑣碎，如果教師不能根據(jù)學(xué)生和所學(xué)知識的具體情況做出最佳的設(shè)計方案，就可能給學(xué)生造成困惑，難以實現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)目標。

轉(zhuǎn)變這一現(xiàn)狀可采取以下措施：

（1）充分了解學(xué)生。在進行教學(xué)設(shè)計之前，就對學(xué)生學(xué)習(xí)策略和技術(shù)手段的需求進行調(diào)查，從學(xué)生的逆向角度來進行教學(xué)設(shè)計，不同學(xué)生對學(xué)習(xí)策略以及技術(shù)手段的接受程度不盡相同，要具體情況具體分析，做到因材施教。

（2）加強經(jīng)驗型教師的TPK培訓(xùn)，部分處于職業(yè)倦怠期的教師往往習(xí)慣于單一使用板書或偶爾使用多媒體課件的教學(xué)方式，缺乏對新興技術(shù)手段的學(xué)習(xí)動力，導(dǎo)致TPK水平偏低，因此，應(yīng)建立適當(dāng)?shù)募顧C制，激發(fā)教師信息化建設(shè)的熱情。

（3）加強新手型教師的PCK培訓(xùn)，新手型教師在技術(shù)手段的應(yīng)用上要較經(jīng)驗型教師樂觀，但部分新手教師過分依賴多媒體教學(xué)，無論是何種課型，一律采用多媒體，忽視課型特點，使學(xué)生難以深入理解知識點，同時這也是對自身學(xué)科教學(xué)能力培養(yǎng)的不重視，這對教師的專業(yè)發(fā)展是極為不利的，所以在就職初期，就既要掌握技術(shù)的應(yīng)用，也要深入研究學(xué)科內(nèi)容知識與教學(xué)法知識，實現(xiàn)教師全面發(fā)展。

2.2 信息技術(shù)手段使用與教師認知的矛盾

在教學(xué)過程中，一線教師往往存有這樣的疑惑：如何能有效地實現(xiàn)信息技術(shù)的價值？由于不能很好地確定應(yīng)該在何時，何處，何種方式使用信息技術(shù)，故而常出現(xiàn)以下誤區(qū)：

（1）對信息技術(shù)的濫用。部分教師的多媒體教學(xué)只注重形式，而忽略對化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的建構(gòu)，甚至是“為技術(shù)而技術(shù)”，把文本內(nèi)容都轉(zhuǎn)移到課件上，照本宣科，由于缺乏與教師的積極互動，以及對知識的深度認知和思考，學(xué)習(xí)效果也不甚理想。所以教師要把握多媒體教學(xué)與常規(guī)教學(xué)的尺度，例如在進行實驗教學(xué)時，利用信息技術(shù)雖然可以模擬實驗過程，但學(xué)生卻是走馬觀花，所以不論是從科學(xué)性、趣味性，還是對學(xué)生科學(xué)探究能力培養(yǎng)角度分析，常規(guī)實驗的益處是多媒體課件不能比擬的。

（2）不能根據(jù)講解的重難點選取最優(yōu)的策略和技術(shù)。部分教師由于缺乏對學(xué)科知識、教學(xué)方法、教學(xué)工具的歸納整理，導(dǎo)致難以為學(xué)生匹配出最優(yōu)化的方案。教師要對每種技術(shù)的優(yōu)勢做到心中有數(shù)，豐富自己的資源庫，才能實現(xiàn)最佳選擇。例如在進行電化學(xué)的講解，涉及陰陽離子在溶液中的移動時，無論是以口述的方式，還是板書繪圖的形式進行描述，都無法使學(xué)生腦中呈現(xiàn)清晰的情境，而此時如果借TPACK直接呈現(xiàn)Flash動畫，將看不見的微觀粒子直觀地展現(xiàn)出來，學(xué)生的認知困難也便迎刃而解；在講解有機物結(jié)構(gòu)問題、原子共面問題、同分異構(gòu)體問題時，利用圖片或者是球棍模型，呈現(xiàn)的效果也是不盡人意，但利用Chemdraw，ChemSketch也就克服了空間想象困難的問題[2]。

（3）不能根據(jù)學(xué)生困惑的關(guān)鍵時機提供精準的引導(dǎo)。安德烈·焦?fàn)柈?dāng)認為所有學(xué)習(xí)本質(zhì)上都是自學(xué)，教育的關(guān)鍵是喚醒主動性學(xué)習(xí)[3]。所以當(dāng)學(xué)生的已有概念體系無法解釋新的概念時，就會激發(fā)學(xué)生求知的主動性，而此時也就是概念建構(gòu)的最佳契機。例如在講解氧化還原反應(yīng)概念時，可利用鎂燃燒這一反應(yīng)對學(xué)生初中所形成的“得到氧的反應(yīng)為氧化反應(yīng)，失去氧的反應(yīng)為還原反應(yīng)”的概念產(chǎn)生擾亂，利用這一沖突使學(xué)生意識到原有概念的狹義性，在好奇心的推動下，求知就變得愉悅而主動。

葉圣陶先生說過“教學(xué)有法，教無定法，貴在得法”也就是說要將TPACK理論更好地融入化學(xué)教學(xué)中，就需要教師在處理不同課型時，做到因課施教，實現(xiàn)技術(shù)的價值也就是要解決四個W的問題：①why：為什么要使用技術(shù)？②where：在何處使用技術(shù)？③when：在何時使用技術(shù)？④what：使用何種技術(shù)？這四個問題如得到解決，課堂教學(xué)效果將實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

3 基于TPACK的中學(xué)化學(xué)教學(xué)設(shè)計案例《金屬鈉》

金屬鈉為高中階段學(xué)生接觸的第一種金屬元素，只有掌握了金屬鈉的學(xué)習(xí)方法，才能為學(xué)習(xí)后續(xù)的鐵、鋁等金屬元素奠定基礎(chǔ)，并且本節(jié)內(nèi)容也是普通高中化學(xué)課程標準中要求的重要的元素化合物知識。本課時內(nèi)容主要涉及對鈉性質(zhì)的理解和化學(xué)方程式的記憶，并不存在較大難度，但卻需要學(xué)生通過不同感官來協(xié)同學(xué)習(xí)和認知，這樣才能夠調(diào)動學(xué)生對枯燥知識的學(xué)習(xí)興趣，增強參與感，加深學(xué)生對知識的記憶 程度。

教師在講解金屬鈉時，受教學(xué)時間的限制，往往采用演示實驗或播放實驗視頻的形式來進行講解，在教師演示時，后排學(xué)生很難看清楚實驗的全部現(xiàn)象；而采用播放視頻的形式時，由于反應(yīng)進行速率很快，學(xué)生也只是“走馬觀花”，記憶并不深刻。通過基于TPACK理論的教學(xué)模式，學(xué)生可實現(xiàn)在課前自主學(xué)習(xí)、課中合作探究、課后鞏固提升，發(fā)揮TPACK在教學(xué)中的優(yōu)勢，實現(xiàn)學(xué)習(xí)效率最大化。

3.1 教學(xué)設(shè)計與實施

本節(jié)教學(xué)設(shè)計以TPACK 框架為理論基礎(chǔ)，以CK的視角解讀本節(jié)知識內(nèi)容及其在教學(xué)過程中所處地位；以PK的視角綜合考量學(xué)情、選取最優(yōu)教學(xué)方法；以PCK的視角明確核心素養(yǎng)、教學(xué)重點、難點以及如何解決重難點的方案，繼而設(shè)計教學(xué)過程，以TCK的視角分析技術(shù)應(yīng)如何對本節(jié)內(nèi)容的呈現(xiàn)提供新的思路，以TPK的視角分析如何利用技術(shù)靈活地確定相應(yīng)教學(xué)策略，最大程度發(fā)揮技術(shù)的價值。最后協(xié)調(diào)整合PCK、TCK、TPK幾大要素，斟酌取舍，使各要素達到動態(tài)平衡。

3.1.1 課前自主學(xué)習(xí)——觀看微課

利用Camtasia+動畫大師提前錄制了7min左右的微課，簡要介紹鈉的相關(guān)性質(zhì)，由于教學(xué)過程涉及實驗演示，教師采用實驗室錄制和網(wǎng)絡(luò)下載的方式將鈉與氧氣、水反應(yīng)的實驗視頻整合到微課中，將錄制好的微課與自主學(xué)習(xí)任務(wù)單上傳網(wǎng)絡(luò)平臺，使學(xué)生有目的，有條理地學(xué)習(xí)微課。而且教師還可以根據(jù)任務(wù)單的反饋情況指導(dǎo)課堂教學(xué)，實現(xiàn)二次備課。自主學(xué)習(xí)任務(wù)單如表1所示。

表1 自主學(xué)習(xí)任務(wù)單

微課視頻的呈現(xiàn)內(nèi)容以及設(shè)計意圖如下：

（1）為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，開篇引入兩個顛覆學(xué)生認知的問題，從學(xué)生的認知角度出發(fā)：①生活中，金屬給人的印象都是比較堅硬的，會不會有一種金屬讓r體會到削鐵如泥的感覺？②俗話說“水火不容”，是不是水就一定能夠滅火呢？

（2）展示切割鈉的實驗過程，讓學(xué)生自主歸納鈉的物理性質(zhì)。

（3）通過對鈉氧化過程的分析，得出鈉的活潑性質(zhì)，并從微觀原子結(jié)構(gòu)角度進行分析。

（4）探究鈉在加熱條件下與氧氣的反應(yīng)（在坩堝中對鈉進行持續(xù)加熱，觀察鈉的相關(guān)變化）。

（5）引入具體新聞（天津大爆炸事件）探究鈉與水的反應(yīng)，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)精神和社會責(zé)任的核心 素養(yǎng)。

（6）為使枯燥的知識生動直觀，微課中引入視頻，激發(fā)學(xué)生動手實驗的欲望，拉近微課與學(xué)生之間的 距離。

3.1.2 課堂教學(xué)過程——合作探究

教學(xué)過程主要采用探究法、合作法、自主學(xué)習(xí)法等教學(xué)策略，注重以學(xué)生為教學(xué)中心，教學(xué)流程如圖2所示。

圖2 金屬鈉教學(xué)流程

3.1.3 課后提升

教師指導(dǎo)學(xué)生利用幕布，億圖等軟件制作思維導(dǎo)圖，梳理學(xué)習(xí)內(nèi)容，將知識深度內(nèi)化，并且教師可以將課堂教學(xué)使用的教案和PPT資源上傳班級QQ群，實現(xiàn)資源共享，還可以在網(wǎng)絡(luò)交流平臺上對學(xué)生進行課后答疑。

3.2 教師TPACK知識結(jié)構(gòu)運用分析

根據(jù)TPACK理論結(jié)合教學(xué)設(shè)計分析本節(jié)課的教師TPACK知識框架，如表2所示。

表2 教師TPACK知識結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

TPACK理論為化學(xué)課堂教學(xué)注入了新的活力，豐富了化學(xué)教學(xué)的創(chuàng)新性和多樣性，為眾多一線教師的教學(xué)提供了更寬廣的設(shè)計思路，但由于它正處于發(fā)展階段，也會伴隨諸多問題，如何使TPACK理論更好地應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)，還需要廣大師生的不斷探索。