☆ 徐卓鈺

（南京師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，江蘇南京 210046）

信息技術(shù)教師TPITK研究：從理論框架到案例剖析

☆ 徐卓鈺

（南京師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，江蘇南京 210046）

信息技術(shù)教師所擁有的知識直接影響信息技術(shù)教學(xué)的質(zhì)量，因此，分析其知識結(jié)構(gòu)尤為必要。文章首先介紹TPACK模型，然后在此基礎(chǔ)上提出信息技術(shù)教師的知識結(jié)構(gòu)模型——TPITK理論框架，最后從實踐微觀角度，深入剖析優(yōu)秀教學(xué)案例中教師的TPITK構(gòu)成及應(yīng)用特征，以期為信息技術(shù)教師的工作實踐和專業(yè)發(fā)展提供一定的借鑒。

信息技術(shù)教師；知識結(jié)構(gòu)；TPITK；案例剖析

引言

教師知識結(jié)構(gòu)對教師的教學(xué)行為和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果具有重要影響。信息技術(shù)教師作為信息技術(shù)教育的實施者，其知識和知識結(jié)構(gòu)直接影響著信息技術(shù)教學(xué)的質(zhì)量。TPACK框架自2005年首次提出以來，對信息化教育環(huán)境下教師的知識建構(gòu)及知識結(jié)構(gòu)梳理具有重要指導(dǎo)意義。國內(nèi)對于信息技術(shù)教師的TPACK研究還處于初步階段，尤其是基于案例的信息技術(shù)教師TPACK特征分析還不多見。因此，本文在TPACK基礎(chǔ)上提出針對信息技術(shù)教師的知識結(jié)構(gòu)模型——TPITK，并對其做出基于案例的深入剖析。

一、TPACK簡介

（一）TPACK 內(nèi)涵

2005年，美國學(xué)者Koehler和Mishra從教師知識角度出發(fā)，在學(xué)科教學(xué)知識的基礎(chǔ)上，首次提出TPACK（Technological Pedagogical and Content Knowledge，國內(nèi)將其翻譯為“整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識”）這一教師知識新框架。[1][2]

TPACK框架在Shulman[3][4]教授提出的“學(xué)科教學(xué)知識”基礎(chǔ)上加入了技術(shù)知識，并突出在技術(shù)使用中學(xué)科內(nèi)容和教學(xué)法的角色，以及技術(shù)對它們產(chǎn)生的反作用。它是學(xué)科內(nèi)容知識、一般教學(xué)法知識和技術(shù)知識三者的復(fù)雜互動，是整合了這三種知識而形成的新知識。[5]它強調(diào)其中的三種知識元素都是有效技術(shù)整合必不可少的成分，并且這三種知識領(lǐng)域不能分離，應(yīng)形成一個整體。[6]

（二）TPACK構(gòu)成要素[7]

TPACK模型有三個單一的知識要素：學(xué)科內(nèi)容知識（Content Knowledge，CK）、 一 般 教 學(xué) 法 知 識（Pedagogical Knowledge，PK）和技術(shù)知識（Technological Knowledge，TK），以及這些知識要素交互所形成的學(xué)科教學(xué)知識（Pedagogical Content Knowledge，PCK）、整合技術(shù)的學(xué)科內(nèi)容知識（Technological Content knowledge，TCK）、整合技術(shù)的教學(xué)知識（Technological Pedagogical Knowledge，TPK）、整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識（Technological Pedagogical and Content Knowledge，TPACK）。

二、TPITK理論框架分析

TPACK框架應(yīng)用于信息技術(shù)教師可進一步衍化為TPITK（Technological Pedagogical Information Technology Knowledge）框架（如圖1）。TPITK框架由七種知識要素構(gòu)成，即信息技術(shù)知識（ITK）、一般教學(xué)法知識（PK）、技術(shù)知識（TK）、信息技術(shù)教學(xué)知識（PITK）、整合技術(shù)的信息技術(shù)知識（TITK）、整合技術(shù)的教學(xué)知識（TPK）和整合技術(shù)的信息技術(shù)教學(xué)知識（TPITK）。

圖1 TPITK框架及其構(gòu)成要素

TPITK框架是TPACK框架的子集，是特定適用于信息技術(shù)教師的知識結(jié)構(gòu)模型?？蚣苤械娜齻€基礎(chǔ)知識要素——ITK、PK和TK代表了信息技術(shù)教師需具有的三個專業(yè)特性——學(xué)術(shù)性、師范性和技術(shù)性。當(dāng)然，技術(shù)性能否成為與學(xué)術(shù)性、師范性并列的第三向度尚有疑問，但是，無可否認的是，技術(shù)在今天的教師職業(yè)養(yǎng)成和職業(yè)發(fā)展中占有十分重要的地位。[8]基礎(chǔ)知識經(jīng)由互動整合和動態(tài)平衡形成的核心知識——TPITK正是信息技術(shù)教師專業(yè)綜合素養(yǎng)的體現(xiàn)。

核心知識TPITK指在不同境脈下重建信息技術(shù)知識、一般教學(xué)法、技術(shù)三者之間動態(tài)平衡的意識和能力。TPITK是一種策略性的思維方式[7]，它的形成（如圖2）不是各知識要素的簡單組合或拼湊，而是經(jīng)由陳述性知識（信息技術(shù)學(xué)科內(nèi)容、教學(xué)法和技術(shù)的定義、術(shù)語、事實和描述），通過在相同或不同情境中的練習(xí)和運用，轉(zhuǎn)化為程序性知識（完成一項或多項信息技術(shù)教學(xué)任務(wù)所涉及的步驟），最后形成策略性知識（在技術(shù)環(huán)境下對信息技術(shù)課程、學(xué)習(xí)者、課堂境脈的計劃、組織、評價與概括）。

圖2 TPITK的形成

三、基于教學(xué)案例的教師TPITK剖析

對教師知識框架的分析不能脫離特定的課堂境脈。為此，下文結(jié)合2011年“永中杯”全國普通高中信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課特等獎案例，挖掘特定情境下優(yōu)秀教師TPITK框架中的具體知識構(gòu)成，并分析教師在實踐中運用TPITK的特征表現(xiàn)。

（一）教學(xué)過程

本案例涉及內(nèi)容是廣東教育出版社出版的《人工智能初步》信息技術(shù)（選修5）中的第1章第2節(jié)，主要任務(wù)是讓學(xué)生了解人工智能的基本內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生對人工智能技術(shù)進一步探索求知的欲望。整個教學(xué)過程分為課題引入、實例分析、分組實踐、課堂延伸四個部分。

1.課題引入

首先，教師通過圖片和視頻展示校機器人隊訓(xùn)練和比賽場景，吸引學(xué)生注意，提出人工智能概念。然后，教師引入限時還原魔方環(huán)節(jié)，并提問學(xué)生：你在解魔方時用到了身體的哪些器官？學(xué)生通過現(xiàn)場體驗回答出眼睛、大腦、手三個必不可少的器官。最后，在教師的啟發(fā)誘導(dǎo)下，學(xué)生由這三個器官歸納出人類智能的三大要素：感覺要素、思考要素、運動要素。

2.實例分析

教師展示自制教具——魔方機器人，并提出問題：機器人解魔方需要哪些器官？學(xué)生通過觀察實物及類比人類智能，思考后得出答案。

教師通過實物結(jié)合PPT介紹機器人各器官，使學(xué)生對機器人有一個整體印象。然后教師操作機器人，使之分階段演示解魔方。通過電腦攝像頭，學(xué)生能清楚地觀察到機器人的局部特征。在此過程中，教師步步遞進，引導(dǎo)學(xué)生歸納出人工智能三大要素：感覺要素、思考要素、行為要素。

教師播放機器人解魔方完整視頻，讓學(xué)生思考導(dǎo)致視頻中機器人與現(xiàn)場機器人智能差異的原因，為后續(xù)探究作鋪墊。

3.分組實踐

教師用實物及PPT展示“百變飛碟”機器人，使學(xué)生對該機器人的結(jié)構(gòu)及功能有一個整體了解，激起學(xué)生探究欲望。然后教師介紹圖形化編程軟件——能力風(fēng)暴，讓學(xué)生大致了解編程的思想及流程。

教師按小組分發(fā)“百變飛碟”，布置任務(wù)，讓學(xué)生通過圖形化編程實現(xiàn)機器人行動。在學(xué)生探索過程中，教師巡回指導(dǎo)，并通過電腦攝像頭展示學(xué)生探索過程及學(xué)生作品。最后，各小組匯報成果，教師層層設(shè)問，幫助學(xué)生總結(jié)影響機器人智能差異的因素。

4.課堂延伸

教師通過提問：你還想讓機器人做哪些事情？未來的機器人又會是怎樣的呢？引導(dǎo)學(xué)生暢談現(xiàn)在，憧憬未來。最后，教師與學(xué)生一同總結(jié)課程。

（二）具體知識

通過對上述教學(xué)過程的整理分析，筆者總結(jié)出該教師的TPITK具體知識構(gòu)成及能力體現(xiàn)，如表1所示：

表1

（三）特征表現(xiàn)

通過深入剖析本案例，以及對2011年“永中杯”全國普通高中信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課30個案例的梳理分析，筆者總結(jié)出具有良好TPITK的教師會呈現(xiàn)出以下特征：

第一，擁有扎實的教學(xué)主題知識和良好的課程整合能力。從本案例可以看出，教師深刻理解人工智能的相關(guān)概念、理論及發(fā)展脈絡(luò)，熟練掌握機器人工作原理和實踐操作，正確把握知識點間的聯(lián)結(jié)與層次遞進關(guān)系。在授課過程中，教師還整合進通用技術(shù)“簡易機器人制作”模塊相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生對技術(shù)的思想有所領(lǐng)悟，技術(shù)的方法得以運用。在其他案例中還體現(xiàn)了信息技術(shù)教學(xué)主題與數(shù)學(xué)、美術(shù)等學(xué)科的整合。

第二，具有清晰系統(tǒng)的教學(xué)策略。在本案例中，教師設(shè)計的教學(xué)主線、教學(xué)互動和任務(wù)都緊密圍繞“人工智能基礎(chǔ)知識”進行，教學(xué)中每一步驟都以前一步為基礎(chǔ)，著眼于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)逐層深入。并且，教師通過不斷提問，促使學(xué)生將“思考”貫穿于“看聽做”整個過程中。從另一些優(yōu)質(zhì)課案例也可看出，教師能根據(jù)學(xué)生情況進行教學(xué)推理，以適合學(xué)生理解的方式授課。

第三，勇于設(shè)計基于技術(shù)支持的課，樂于將技術(shù)交到學(xué)生手上?！叭斯ぶ悄艹醪健笔怯嘘P(guān)基礎(chǔ)性知識的純理論課，但在本案例中，教師精心設(shè)計，使各個理論知識點都具有技術(shù)實踐的支撐，并使用觸手可及且不斷變化的技術(shù)手段，如電腦攝像頭、簡易計時器軟件等優(yōu)化知識表征、加強師生互動。教師不僅通過演示機器人使學(xué)生對人工智能有整體直觀的把握，而且將機器人交到學(xué)生手中，讓學(xué)生在探索中直接體驗人工智能。在此，技術(shù)不僅是教師呈現(xiàn)內(nèi)容的工具，更是學(xué)生獲取知識的手段。在另一些優(yōu)質(zhì)理論課案例中，教師均通過技術(shù)使理論先落實到實踐，待學(xué)生有經(jīng)驗性的感知后，再將實踐上升到理論。

第四，敢于將即興的創(chuàng)作融入精心的教學(xué)計劃中。教學(xué)是一個復(fù)雜和結(jié)構(gòu)不良的問題，很少有——也許沒有一般的原理可適用于任何情境。[7]同樣，也很難有一成不變的教學(xué)計劃能框定整個教學(xué)過程。本案例中，教師并不忽視或排斥學(xué)生在探索機器人過程中的失敗，而是即興于學(xué)生的失敗中挖掘共性，臨時增設(shè)內(nèi)容，幫助學(xué)生解決問題，促進學(xué)生思考。在其他案例中也能看到多處此種超越教學(xué)計劃的即興創(chuàng)作。

四、結(jié)束語

TPITK框架將信息技術(shù)教師復(fù)雜的知識結(jié)構(gòu)梳理為信息技術(shù)知識、一般教學(xué)法知識、技術(shù)知識三個單一知識要素，以及這三個知識要素相互整合形成的綜合知識。信息技術(shù)教師在發(fā)展自身知識結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)通過關(guān)注、學(xué)習(xí)和思考優(yōu)秀教師TPITK的具體知識構(gòu)成及應(yīng)用特征表現(xiàn)，有針對性地獲取各個知識要素、積極整合各種知識、靈活運用核心知識，從而使自身知識結(jié)構(gòu)得到改進和完善。

[1]Koehler,M.J.,＆ Mishra,P.Teachers learning by design[J].Journal of Computing in Teacher Education,2005,21(3):94－102.

[2]Koehler，M.J.,＆ Mishra,P.What happens when teachers design educationaltechnology芽Thedevelopmentoftechnological pedagogical content knowledge[J].Journal of Educational Computing Research,2005,32(2):131－152.

[3]Shulman,L.S.Those who understand:Knowledge growth in teaching[J].Educational Researcher,1986,15(2):4－14.

[4]Shulman,L.S.Knowledge and teaching:Foundations of the new reform[J].Harvard Educational Review,1987,57(1):1－22.

[5]詹藝,任友群.整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)法知識的內(nèi)涵及其研究現(xiàn)狀簡述[J].遠程教育雜志,2010,(4):78－87.

[6]Thompson A D,Mishra P.Breaking News:TPCK Becomes TPACK選[J].Journal of Computing in Teacher Education,2007,24(2):38.

[7][9][11]任友群,詹藝主譯.全美教師教育學(xué)院協(xié)會創(chuàng)新與技術(shù)委員會.整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識:教育者手冊[M].北京:教育科學(xué)出版社,2011.

[8]李美鳳.技術(shù)視野下的教師發(fā)展理論[M].北京:教育科學(xué)出版社,2011.

[10]Cox,S.,＆ Graham,C.R.Diagramming TPACK in practice:Usingan elaborated modeloftheTPACK frameworkto analyze and depict teacher knowledge[J].TechTrends,2009,53(5):60－69.

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[編輯：鄭方林]