基于TPACK理論的高校數(shù)學教學模式研究

［摘要］

TPACK理論將教學方法和教學內(nèi)容相融合，實現(xiàn)信息技術(shù)和學科內(nèi)容的整合，為現(xiàn)代化教學模式提供了新思路。TPACK理論以學生為主體，深度挖掘?qū)W生的學習需求，借助現(xiàn)代化技術(shù)改善教學方式，提升高校數(shù)學教學的整體質(zhì)量。鑒于此，對基于TPACK理論的高校數(shù)學教學模式進行研究。［關(guān)鍵詞］

TPACK；數(shù)學；教學模式在大數(shù)據(jù)時代，信息技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展，給人們的日常生活、工作、學習等帶來了極大改變，尤其是在教育領域，信息技術(shù)與課堂教學的整合已經(jīng)進入一個全新的階段，先進的數(shù)字化技術(shù)的應用，不僅加速了教育信息化改革，還帶來了全新的教育模式。在信息化技術(shù)普及的背景下，傳統(tǒng)教學模式顯然已經(jīng)無法滿足時代發(fā)展的需求，需結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)實現(xiàn)傳統(tǒng)教學模式的更新?lián)Q代。TPACK理論是信息化技術(shù)和學科教學相結(jié)合的產(chǎn)物，指導教師應合理應用先進的技術(shù)知識改善教學內(nèi)容，創(chuàng)新教學模式，從而推動高校數(shù)學教學的發(fā)展。TPACK理論強調(diào)學生是學習活動的主體，教師是主導的教學模式。教師對信息技術(shù)的掌握程度直接影響到信息化教學的質(zhì)量。因此，教師需要不斷提升自身的信息化教學能力，改變傳統(tǒng)的教學模式，更新知識，在互聯(lián)網(wǎng)思維中提煉新的教學方法、教學手段，從而提升教學質(zhì)量。一、TPACK理論的基本概念TPACK理論是由美國學者科勒和米什拉提出的整合技術(shù)學科教學框架體系。該理論是在PCK學科教學知識的基礎上，將教學知識（PK）、技術(shù)知識（TK）、學科知識（CK）三者整合在一起，形成互動和關(guān)聯(lián)性，并進一步產(chǎn)生整合技術(shù)的教學法知識（TPK）、學科教學知識（PCK）、整合技術(shù)的學科知識（TCK）以及整合技術(shù)的學科教學知識（TPACK）。TPACK理論是信息技術(shù)與課堂教學的深度融合，其核心要素是教學知識（PK）、技術(shù)知識（TK）以及學科知識（CK）三個部分，在三者互相影響的過程中產(chǎn)生整合技術(shù)的學科教學知識，強調(diào)了技術(shù)知識的重要性。教學知識（PedagogicalKnowledge，PK）是指教師針對學科內(nèi)容采用的教學策略和表征方法，對教學內(nèi)容的陳述方式、教學活動安排以及學生的學習方法，包括講授法、討論法、演示法、引導法和練習法等，教學知識不具備學科內(nèi)容的針對性，而是普遍適用于不同學科，可以和不同學科內(nèi)容產(chǎn)生聯(lián)系。教學知識需要在教師掌握學生的基本情況后，根據(jù)自身的教學經(jīng)驗制訂教學計劃并實施教學活動，評估學生對知識的掌握程度。教學知識是以學生為主體，充分了解學生的個性化特征，幫助學生養(yǎng)成良好的學習習慣和思維模式，提升學習興趣。技術(shù)知識（TechnologyKnowledge，TK）是指教學技術(shù)，既包含傳統(tǒng)的板書、書籍等，又包含計算機、多媒體、數(shù)字技術(shù)等一系列互聯(lián)網(wǎng)教學新興技術(shù)。在信息化技術(shù)的影響下，對教師的計算機技術(shù)有更高的要求，需要精通信息處理、交流和問題解決的能力，在課堂教學中流暢地使用信息技術(shù)。運用技術(shù)知識可以讓教學活動變得更加生動具體，能夠更好地幫助學生掌握抽象的理論知識。伴隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，進一步推動教學手段的更新?lián)Q代，技術(shù)知識也處于不斷更新、變化的過程中。學科知識（ContentKnowledge，CK）是指傳授的學科知識，包含概念、原理、知識的組織框架、解決方法以及實踐操作等，既包括教師要給學生傳授的具體學科知識，又包括教師對學科本身的理解和探究。TPACK理論學科知識不僅僅局限于書本內(nèi)容，學生除了需要掌握相關(guān)的理論知識外，還應該涉獵不同學科領域，深入探究知識的產(chǎn)生和發(fā)展，進一步加強不同學科之間的知識聯(lián)系。學科教學知識（PedagogicalContentKnowledge，PCK）是指學科內(nèi)容知識、教學法知識的整合，用學生易于理解的方式將學科內(nèi)容闡述出來。要求教師以學生為主體，充分了解學生的學習狀況和學習需求，選擇合適的教學方法、課程評價和報告，實現(xiàn)差異化教學的同時提升教學質(zhì)量。整合技術(shù)的學科知識（TechnologicalContentKnow-ledge，TCK）是指學科內(nèi)容知識和技術(shù)知識的整合，從傳統(tǒng)的黑板、粉筆到現(xiàn)在的多媒體計算機，技術(shù)和學科知識一直以來都是相互影響和相互發(fā)展的，技術(shù)知識的發(fā)展能夠豐富學科內(nèi)容的表現(xiàn)方式，創(chuàng)新教學方法，幫助學生更好地理解知識內(nèi)容，提升教學質(zhì)量。同一種技術(shù)知識在不同學科領域中的應用，表現(xiàn)出的效果也有顯著差異，技術(shù)知識在教學活動中不具備學科內(nèi)容的針對性。整合技術(shù)的教學法知識（TechnologicalPedagogicalKnowledge，TPK）是指技術(shù)知識和教學方法知識的整合，教師的傳授和學生的學習通過具體的技術(shù)產(chǎn)生相互作用。教學方法和技術(shù)知識相互對應，兩者共同作用完成具體的教學活動。技術(shù)的選擇需要結(jié)合學科內(nèi)容、教學理念，要求教師需要掌握技術(shù)知識的特點和技術(shù)應用的條件，在具體的教學環(huán)境中結(jié)合教學情境使用教學技術(shù)。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字技術(shù)和計算機技術(shù)的應用讓技術(shù)知識更加多元化，教師需要掌握先進的技術(shù)，具備開放性思維，靈活地選擇有效的技術(shù)工具幫助學生更好地掌握和理解知識，從而取得良好的教學效果。TPACK理論框架如下圖1所示。■圖1TPACK理論框架TPACK以學生為主體，教師為主導建立全新的教學模式，教師的身份從傳統(tǒng)教學活動的主體轉(zhuǎn)變成教學活動的組織者和開拓者，教師自身的信息化技術(shù)也將直接影響教學質(zhì)量。因此，TPACK是信息化教學模式中教師所必備的能力，通過對教學模式的改革，推進教育信息化、現(xiàn)代化發(fā)展。二、高校數(shù)學教學現(xiàn)狀評價高校數(shù)學教學包含函數(shù)與極限、導數(shù)與微分、導數(shù)應用、定積分和不定積分應用、空間解析幾何、多元函數(shù)、常微分方程、無窮級數(shù)等課程，是高等教育必修的基礎課程，通過這門課程的學習可以讓學生了解空間解析幾何、微積分、代數(shù)等基本知識，掌握高等數(shù)學常用的運算方法，培養(yǎng)學生的數(shù)學思維、空間想象能力、邏輯推理能力，能夠讓學生將數(shù)學運用到實際工作和學習中，并且為學習其他課程提供必要的數(shù)學基礎。高等數(shù)學具有廣泛的應用性，并且具備嚴密的邏輯性和高度的抽象性，對學生的學習基礎和思維能力有較高的要求，學好高等數(shù)學對于學生未來的學習和工作有著重要的作用，但是在實際學習中，部分學生對如何學好數(shù)學課程存在較多困惑和難點，數(shù)學教學也成為高校教學活動的核心內(nèi)容。下面就對高校數(shù)學教學現(xiàn)狀進行詳細分析。（一）傳統(tǒng)教學模式影響傳統(tǒng)教學模式下，教師是教學活動的主體，制訂教學計劃、執(zhí)行教學任務，學生則是學習活動的被動接受者，按照安排好的學習進度進行學習，對于理論知識的掌握和理解采用固定的記憶方式，缺少主動探究問題的能力。在應試教育的影響下，學生練習鞏固時間較多，只要是考試涉及的類型，教師基本都會反復強調(diào)，學生大多都是練習考題類型，缺乏對其他題型的大規(guī)模訓練，缺乏對創(chuàng)新能力和自主學習能力的培養(yǎng)。而高等數(shù)學需要學生具有舉一反三的能力，不僅要掌握高等數(shù)學中的基本概念，還要了解概念的定義和性質(zhì)，要求學生有完整的學習計劃，在學習活動中不斷進行總結(jié)，實現(xiàn)知識的掌握、理解和運用。在高校數(shù)學教學活動中，教師需要對學生進行差異化教學，因材施教，將學生作為數(shù)學教學活動的主體，培養(yǎng)學生的學習興趣，深入分析和研究學生學習困難的原因，針對不同程度的學生，執(zhí)行不同的教學計劃，提升數(shù)學教學效果。（二）學習思維能力的偏差高等數(shù)學主要研究的是微積分、空間幾何等抽象概念，要求學生具備較強的空間想象能力和邏輯思維能力，學生學習過程中不僅需要理解數(shù)學概念、掌握數(shù)學定理，還需要運用所學的知識點分析和解決問題，采用不同的解題思路解決問題。由于高等院校的不斷擴招，生源質(zhì)量下降，導致學生的數(shù)學能力參差不齊，一些學生邏輯思維能力較弱，對于高等數(shù)學的理論難以掌握。對一些復雜和抽象的概念性問題，學生會感到無從下手，難以理解。（三）灌輸型教學模式的影響長期以來，灌輸型教學模式讓學生形成了固定的學習思維，被動式的學習導致學生強迫自己學習不擅長的數(shù)學科目，傳統(tǒng)教學模式下教師是學習活動的主體，其在課堂教學活動中對學生進行知識的傳授和灌輸，并且會采取強制性學習的方式，加強學生的記憶和練習，缺乏對創(chuàng)新思維和邏輯推理能力的培養(yǎng)。而進入大學之后，學習環(huán)境有了較大的變化，大學的學習環(huán)境相對自由，對學生自主學習能力有較高的要求，但對于長期在被動學習環(huán)境下成長的學生而言，自控能力和自學能力相對欠缺，許多學生感到不知所措，尤其是對于高等數(shù)學等復雜的學科，產(chǎn)生了較大的厭學心理，學習目標不明確，沒有科學的學習方法，從而造成了他們在學習數(shù)學道路上越走越難。三、TPACK理論在高校數(shù)學教學中的應用基于TPACK理論的高校數(shù)學教學模式提供了信息化教學平臺，將抽象的數(shù)學理論知識以具象的可視化形式表現(xiàn)出來，有利于提升高校數(shù)學課堂教學效率。高校數(shù)學課堂教學活動，教師需要在準備階段進行教學設計，對講授的數(shù)學內(nèi)容進行拆解，一些概念性的定理、復雜公式需要配合相應的技術(shù)支持，讓學生更加輕松自如地理解和掌握。對于問題的產(chǎn)生，則需要學生進行討論、研究，通過思考和實踐完成問題的解答。整個教學活動包括知識點的引入、學生探究、鞏固練習、課后總結(jié)，教師在其中起到了串聯(lián)和引導的作用。下面就對基于TPACK理論的高校數(shù)學教學模式的應用進行詳細分析。（一）學科內(nèi)容知識基于TPACK理論的高校數(shù)學教學模式，可以讓學生在學習過程中體驗豐富多樣的信息技術(shù)，同時，教師需要掌握嫻熟的計算機技術(shù)和現(xiàn)代化信息技術(shù)，具備使用技術(shù)的教學思維，并將其融入數(shù)學課程設計中，從而創(chuàng)造性地使用信息技術(shù)達成特定的教學目標。教師根據(jù)數(shù)學教學課程內(nèi)容進行教學設計，將教學內(nèi)容、教學方法、技術(shù)工具進行有效整合。分析數(shù)學教學的內(nèi)容，掌握高等數(shù)學內(nèi)容之間的相關(guān)聯(lián)系，在制訂教學計劃時，需要關(guān)注知識點的導入以及和技術(shù)工具之間的相互融合，將所傳授的數(shù)學知識和現(xiàn)實生活結(jié)合起來，有計劃地進行教學活動。在準備學科內(nèi)容時需要關(guān)注學科內(nèi)容與現(xiàn)實生活的關(guān)聯(lián)性，創(chuàng)設教學情境。（二）教學法知識高校數(shù)學教學過程中常使用的教學法主要有講授法、討論法、演示法、練習法等。選擇合適的教學法不僅包括教師教的方法，還包含學生學的方法，本文研究的高校數(shù)學教學采用講授法、演示法和問題導入法等多種教授法融合的教學形式，教師在準備課堂教學過程中首先運用問題導入的方式，通過講解與章節(jié)內(nèi)容相關(guān)的問題，從而引出本節(jié)課的知識點，讓學生參與到學習過程中，充分調(diào)動學生學習的積極性。其次，教師通過講授數(shù)學知識概念和定理并進行總結(jié)，讓學生對知識點有簡單的認識。再次，教師通過視頻、實物演示等方式對數(shù)學概念和知識點進行演示說明，利于學生對概念和定理的深入理解。最后，通過任務驅(qū)動法讓學生進行練習，提高學生解決問題和協(xié)同合作的能力，進一步鞏固和加強知識點。（三）技術(shù)知識高校數(shù)學教學使用的技術(shù)知識包括計算機、黑板、投影儀、辦公軟件等。在互聯(lián)網(wǎng)時代，教師需要結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，與學科內(nèi)容進行深度融合，尤其是針對一些抽象的數(shù)學定理和概念，以圖像的形式展現(xiàn)出來，讓課堂教學變得更加生動具體，提高學習效率?；赥PACK理論的高校數(shù)學教學模式，教師在課堂準備過程中對數(shù)學教學內(nèi)容、教學目標、教學方法進行全面分析，然后選擇合適的教學工具呈現(xiàn)出教學內(nèi)容，方便學生在課堂上學習。多媒體技術(shù)的應用可以營造出更加輕松的學習氛圍，教師可以通過多媒體技術(shù)和先進的信息技術(shù)展示預先準備好的教學圖片或視頻，將抽象的數(shù)學概念用更加直觀的圖片進行表現(xiàn)，同時可以將書本上的內(nèi)容和現(xiàn)實生活相結(jié)合，促使知識轉(zhuǎn)化為易于理解的問題，吸引學生的注意力，讓學習不再枯燥乏味，充分調(diào)動學生的學習興趣。在整個教學過程中，對于一些內(nèi)容簡單、易于明白的知識，教師可以使用傳統(tǒng)的板書進行講解；對于一些復雜抽象的內(nèi)容，需要配合信息技術(shù)的使用，讓講授的內(nèi)容更加準確、形象，提升課堂教學效率。（四）整合技術(shù)的學科教學知識點基于TPACK理論的高校數(shù)學教學模式是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高度發(fā)展下的全新教學模式，通過將教學法知識、技術(shù)知識、學科內(nèi)容知識相互整合在一起，充分利用和挖掘互聯(lián)網(wǎng)資源和信息技術(shù)，使其為教育服務。因此，教師的技術(shù)使用能力決定了教學質(zhì)量，借助先進的信息化技術(shù)進行數(shù)學教學改革，增進學生與學生之間、學生與教師之間的互動交流，在此過程中需要以學生為主體，考慮到學生的個性化差異，將課程內(nèi)容、教學中所用到的方法以及技術(shù)工具相互結(jié)合融入數(shù)學教學活動中，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。在TPACK理論下，技術(shù)知識的使用是教師對學科內(nèi)容、學科特點、學生特征等方面因素進行綜合考慮后，選擇適合學科內(nèi)容的軟件和多媒體技術(shù)，還需要關(guān)注何時、以何種方式使用。技術(shù)知識的使用需要結(jié)合課堂教學的實際情況，對于學生難以解決的問題或者抽象復雜的概念，鼓勵學生進行互動式學習，通過討論和探究，將理論和實踐相結(jié)合，讓課堂成為學生自主學習的平臺，帶動學生跟隨教師的指引進行學習。（五）教學評價高校數(shù)學課堂教學活動結(jié)束后，結(jié)合預先設定好的教學目標，判斷教學過程中存在的不足，教學結(jié)果是否達到預期目標。通過教學評價了解學生對課堂內(nèi)容的整體學習情況以及教師在教學方面的表現(xiàn)。一方面可以幫助學生更好地完成學習內(nèi)容；另一方面可以提升教師的課堂教學水平。此外，基于TPACK理論的高校數(shù)學教學模式，能夠有效激發(fā)學生的學習積極性，培養(yǎng)學生學習數(shù)學的興趣。高校數(shù)學是幫助學生獲得數(shù)學知識、培養(yǎng)學生數(shù)學問題解決能力、學習數(shù)學思想方法、形成邏輯思維的一門重要基礎學科，幫助學生更好地學習數(shù)學，將數(shù)學知識應用到現(xiàn)實生活中，也是教育工作者所面臨的主要問題。通過TPACK理論將傳統(tǒng)的數(shù)學課堂教學和現(xiàn)代化的信息技術(shù)融合在一起，創(chuàng)造更適合學生學習的環(huán)境?；赥PACK理論的高校數(shù)學教學模式更加強調(diào)學生的主體地位以及教師的主導作用。教師對教學內(nèi)容進行分析是確定課堂教學目標，加深對學生的理解，包括認知水平、思維風格、學習能力、心理特征等方面。以學生為主體，制訂個性化的學習計劃，與此同時了解學生的個性化差異對數(shù)學教學活動的設計也有著緊密聯(lián)系，基于TPACK理論的高校數(shù)學教學模式是將學生作為教學活動的主體，圍繞學生開展一系列教學活動，通過有效的整合讓數(shù)學學科內(nèi)容與其他學科知識關(guān)聯(lián)起來，借助技術(shù)創(chuàng)設輕松易學的情境，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。TPACK理論在高校數(shù)學教學中的應用主要是以數(shù)學學習理論、教學理論為基礎，通過學生對數(shù)學學習需求和數(shù)學教學問題的分析，確定教學目標，對數(shù)學教學活動各個環(huán)節(jié)進行設計，形成具體的教學方案，幫助學生了解和掌握數(shù)學知識，培養(yǎng)數(shù)學思維，促進學生數(shù)學能力的提升。在信息化教學過程中，需要將