TPACK視域下生物學核心素養的發展策略

摘要：教師的TPACK水平能影響學生生物學核心素養的發展，對TPACK的三個核心要素TK、PK和CK之間的關系進行分析，從適用性和簡便性原則出發，選擇CK、PCK及TPACK三個要素分析如何發展高中生生物學核心素養，形成在課堂教學中，教學內容需“精準”、教學方法需“得當”、教學輔助技術需“適切”的教學策略，并結合教學案例予以說明。

關鍵詞：TPACK高中生物學核心素養發展策略

引言

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出學科核心素養是育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力，生物學學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。構建高中生物學課程內容，應以發展學生生物學學科核心素養為宗旨。在引導和組織學生進行探究性學習時要充分利用信息技術提高課堂教學效率，積極開發和利用信息技術課程資源。

TPACK即整合技術的學科教學知識，2005年，Mishra和Koehler提出了TPACK的概念，并構建了TPACK理論框架（圖1），TPACK理論框架主要包含三個核心要素，即學科內容知識（簡稱CK）、教學法知識（簡稱PK）和技術知識（簡稱TK），以及四個復合要素，即學科教學知識（簡稱PCK）、整合技術的學科內容知識（簡稱TCK）、整合技術的教學法知識（簡稱TPK）和整合技術的學科教學知識（簡稱TPACK）。近年來，國內學者聚焦TPACK視域下的教學實踐研究，取得了較好成就。

一、教師的TPACK水平影響學生生物學核心素養的發展

（一）提高教師的TPACK水平有利于學生形成生命觀念

學科內容知識（CK）本身就包含學生需要構建的生命觀念，因此，教師本身的CK結構、認知水平是學生構建生命觀念的前提。教學法知識（PK）是學生形成生命觀念的必要途徑，合適的教學方法有利于學生理解、掌握學科知識，從而形成長久的生命觀念。教學過程中技術知識（TK）的輔助既可以形成多元化刺激，還可以將抽象的生命觀念具象化，有利于學生理解、掌握及運用生命觀念。

（二）提高教師的TPACK水平有利于學生發展科學思維

學科內容知識（CK）不僅包含學科的知識，還包含該學科獨有的思路、方法，教師只有在領悟這些思路、方法后形成學科思想，才能將其中蘊含的科學思維傳達給學生?？茖W思維的培養還依賴于教師在學科活動中使用的教學方法和技術手段。如模型教學可培養學生類比推理的科學思維，3D打印技術可培養學生的創新思維等。具有較高TPACK水平的教師往往能綜合運用合適的教法和技術促進學生科學思維的發展。

（三）提高教師的TPACK水平有利于學生開展科學探究

新課標提出，學生開展科學探究時，教師應結合具體的教學內容，采用多種不同的教學策略和方法。如提供相關的圖文信息資料、數據，或呈現生物的標本、模型、生活環境的圖片或影像資料，從而為探究性學習創設情境；教師應培養學生通過文字描述、數字表格、示意圖、曲線圖等方式完成報告；教師應充分利用以“互聯網+”為代表的教育技術減少主動學習活動對實驗耗材及相關場地條件的依賴。這些都需要教師將學科知識、教學方法知識和技術手段知識較好地融合，即需要教師有較高的TPACK水平，從而有利于組織學生開展科學探究活動。

（四）提高教師的TPACK水平有利于學生樹立社會責任意識

了解科學、技術、社會的相互關系，關注和參與生物科學技術有關的個人與社會問題的討論和決策，是培養學生社會責任感的重要途徑。教師要引導學生通過圖書、報刊、音像和網絡等了解更多的信息，開展調查、研究、討論和宣傳等活動。教師還應研究學生學習的境脈環境，指導學生利用技術知識（TK）開展相關活動，樹立社會責任意識。

二、TPACK視域下促進高中生生物學核心素養發展的策略

TPACK的要素較多，筆者首先分析了三個核心要素之間的關系，從指導課堂教學的簡便性和實用性出發，精簡核心要素和復合要素種類，以精簡后的要素視角指導教學。

（一）對學科內容知識（CK）、教學法知識（PK）和技術知識（TK）三者關系的分析

課堂教學的核心內容以CK為基石，根據課標、教材、學情選擇確定，往往包含學科核心素養。課堂教學中教師調用的PK和TK都是據其來進行選擇和融合的。教學目標以PK為運載體，它是運輸CK的引擎和驅動，PK的選擇根據CK及學情而定，要找到適合CK及學情的教學方法，防止出現小馬拉大車的情況。教師運用的TK是課堂教學的助推器，是對PK的輔助，與PK結合共同完成CK的教學目標。三者關系如圖2所示，CK是車身，裝載了需要運輸的學科內容知識，PK為前驅，驅動學科內容知識達成教學目標，TK為后驅，輔助前驅更好地達成教學目標。

根據以上分析，PK的選擇需要依據CK，而TK的使用又要考慮與PK和CK的融洽，從三個核心要素的關系以及對課堂教學指導的適用性和簡便性來看，可以選擇TPACK中的CK、PCK、TPACK三個要素為指導課堂教學的視角，發展學生學科核心素養。

（二）CK的視角：教學內容需“精準”

1.教學內容為何需要“精準”

“精”是精煉、精簡。根據新課標要求，新課程的設計和設施追求“少而精”的原則，模塊內容聚焦大概念，精簡容量、突出重點；從課堂教學內容來看，知識需要“少而精”，要聚焦大概念，就要突出重點，這樣才能讓學生在有限的課堂教學時間里深刻理解和掌握重要的生物學概念，發展其生物學學科核心素養；從學生的接受能力來看，“以有涯隨無涯，殆矣”。因此，有限的學習時間應該選擇那些能真正發展學生正確價值觀、關鍵能力和必備品格的“精煉”知識?！皽省笔强茖W、準確，不僅教學中的學科知識需準確無誤，更要注意創設情境、選擇材料等要科學、準確。一方面，科學、準確的情境和材料有利于發展學生嚴謹、科學的理性思維；另一方面，科學、準確的情境和材料有利于樹立學生客觀、求實的科學態度。同時，科學、準確的情境和材料還有利于培養學生解決生活實踐問題的能力。

2.如何實現教學內容的“精準”

首先需從新課標出發，“精確”教學目標。目標是教學的方向，其制定一定要從學科核心素養的達成出發，聚焦核心概念，以形成利于學生終身發展的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。其次需從新教材出發，“精選”教學內容。新教材按照新課標的要求進行編排，其內容基本上實現了“精挑細選”、服務教學，教師可結合地方特色、學科核心素養發展等需求進一步“精選”教學內容，如對教材內容的前后調整、教材素材的適當增減等。最后從學情出發，“精煉”教學知識。學生已知的不用重復教，學生能自學的通過學歷案讓其課前自主學習，課堂中“精煉”教學知識，從而突出教學重點、能力培養和素養發展。

3.如何檢驗教學內容是否“精準”

對教學內容是否“精準”的檢測，最簡潔有效的辦法是看教學重點是否突出。重點內容所占課堂教學的時間往往較多，而突出重點更體現在學生對該內容的理解是否足夠深，學生習得后，能否較好地將其運用于生活實踐。

（三）PCK的視角：教學方法需“得當”

1.如何選擇“得當”的教學方法

首先依據教學內容。雖然現在提倡探究式、啟發式教學，但應根據教學內容選擇恰當的教法，如復習鞏固時，講授法就比較高效，對于淺顯易懂、僅需了解的知識，往往也適合使用講授法或自主學習法。其次要考慮學情。根據維果斯基的“最近發展區”理論，教學方法還應考慮學生的接受能力，促使學生跳一跳，摘桃子。如低幼階段的孩子更適合直觀教學法，而高中生則需要安排思維含量較高的教學活動，不少優質課比賽課堂中，教師讓高中生扮演一些角色，然后說說其扮演角色的結構、功能、特點等，就不適合高中階段的學生。最后要依靠境脈。隨著科學技術的不斷發展，數字實驗室、虛擬教室等相應產生，但對于絕大多數高中學校來說，往往只是實現了班班通和普通實驗室的使用。因此教學方法的選擇也要依靠教學環境，如沒有實驗條件，很多探究性活動便無法開展，教師需要創設一些條件，或者盡可能地完成那些教材中比較簡單但又重要的實驗。

2.如何檢測教學方法是否“得當”

教學方法的選擇是否“得當”，關鍵要看教學難點能否突破，教師能否選擇直觀、易通的方式方法突破教學難點，如類比法、模型建構等，讓學生用較少的時間獲得最大的教學收益。

（四）TPACK的視角：教學輔助技術需“適切”

教學輔助的技術手段不僅包括數字媒體技術，還包括實驗技術、虛擬現實、模型等。

1.教學輔助技術的“適切”性特點

首先，數量要“少”，要堅持可用可不用的堅決不用，教材中出現的圖文盡量不出現在PPT上?！吧佟笨梢宰寣W生集中注意力在教學重點上，而非把目光投入圖片、視頻中去，太多直觀的展示，會分散學生的注意力和思辨力。其次，質量要“高”，一方面輔助內容的外在表現質量要高，如圖片的分辨率、視頻的清晰度等，另一方面其與教學目標達成的匹配度要“高”，如細胞膜等微觀結構，3D立體視頻或VR虛擬結構比圖片展示的效果會更好，因此也更匹配。最后，形式要“多”，多元化的刺激可加深學生的印象，激發其學習興趣。

2.如何判斷教學輔助技術手段是否“適切”

首先，從本質看，教學輔助技術在教學中應發揮“輔助”的功能，不能喧賓奪主，占據教學“主流”；其次，從結果看，教學輔助技術應讓教學達到“如虎添翼”的效果，而不能“畫蛇添足”；最后，從可操作性看，教學輔助技術應遵循“簡約而不簡單”的操作原則。

三、課堂教學案例

以新人教版必修一《細胞膜是系統的邊界》一節為例。

（一）從CK視角精準教學內容，把握教學重點

課程標準對本節課內容的要求是：概述細胞都是由質膜包裹，質膜將細胞與其生活環境分開，能控制物質進出，并參與細胞間的信息交流。教學提示的要求是：利用廢舊物品制作細胞膜模型。學生在初中已初步了解細胞的基本結構包括細胞膜、細胞質和細胞核，細胞膜能控制物質進出等知識。在新人教版教材中，本節內容包括細胞膜的功能、對細胞膜成分和結構的探索以及流動鑲嵌模型。學生在前一章已學習磷脂、蛋白質、糖類等有機物的結構和功能，能根據日常生活常識（如用有機溶劑去除油脂）初步了解相似相容原理，對結構與功能觀已有初步的認識。通過對課標、教材的研讀以及學情的研判，確定本節教學的重點為通過分析科學史，探究細胞膜的組成結構，并根據組成結構深入理解細胞膜的功能。在此過程中可發展學生的結構與功能觀、科學探究能力、科學論證思維以及敢于質疑、不斷探索的科學精神。

（二）從PCK視角精選教學方法，突破教學難點

學生在高一階段已初步養成獨立思考、小組合作的習慣，但對于科學論證、科學探究的認識仍然比較膚淺，也未能形成獨立探究的能力，辯證性思維還有待進一步發展。另外，組成細胞膜的分子及結構在顯微鏡下不可見。因此，本節課的學習難點是，在探究細胞膜的結構過程中培養學生的科學思維和科學探究能力，構建細胞膜的結構。通過對難點的分析，尋找得當的教學方法，從而確定本節內容主要采用模型法。通過提供磷脂、蛋白質、多糖分子的結構模型，讓學生邊探究邊構建細胞膜的流動鑲嵌結構模型（圖3）；通過提供圖爾敏論證模型（圖4），讓學生根據模型結合科學史材料進行科學探究和科學論證。

通過模型建構，突破了細胞膜微觀不可見的教學難點，利于學生根據結構模型深入理解細胞膜的功能，發展學生的建模思維，培養學生動手和小組合作的能力，樹立學生的結構與功能觀。而提供圖爾敏論證模型可以讓學生理解科學論證的思路方法，培養其科學探究的能力，突破高一階段學生在科學思維和科學探究能力上的難點。

（三）從TPACK視角適配技術手段，助力教學達標

教材中關于細胞間的信息交流僅為圖片展示，而利用視頻動畫則有助于學生理解其信息交流的過程。細胞膜的流動鑲嵌模型僅用圖片展示，會缺乏立體感和流動性，學生容易誤解兩層磷脂分子層中間部分即為細胞內部，而通過3D結構視頻展示或者3D打印技術打印等手段可以讓學生更準確地理解并掌握細胞膜的流動鑲嵌結構。

視頻內容或打印產品屬于技術知識（TK），它契合學科內容知識（CK），又體現出直觀的教學法知識（PK），三者融為一體，較好地達成了本節內容的教學目標。

四、結語

基于TPACK的視域，教師能更好地將學科知識與教學方法和技術手段結合起來，精煉核心知識，促進學生核心素養的發展。當然，TPACK的各種要素視角下的教學實踐都能促進學生學科核心素養的發展，值得不斷研究。

參考文獻：

中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）.北京：人民教育出版社，2020.