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容相融合，實現(xiàn)信息技術和學科內容的整合，為現(xiàn)代化教學模式提供了新思路。TPACK理論以學生為主體，深度挖掘學生的學習需求，借助現(xiàn)代化技術改善教學方式，提升高校數(shù)學教學的整體質量。鑒于此，對基于TPACK理論的高校數(shù)學教學模式進行研究。［關鍵詞］

TPACK；數(shù)學；教學模式在大數(shù)據(jù)時代，信息技術以及互聯(lián)網(wǎng)技術迅速發(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，需結合現(xiàn)代化技術實現(xiàn)傳統(tǒng)教學模式的更新?lián)Q代。TPACK理論是信息化技術和學科教學相結合的產(chǎn)物，指導教師應合理應用先進的技術知識改善教學內容，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。教師對信息技術的掌握程度直接影響到信息化教學的質量。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）、技術知識（TK）、學科知識（CK）三者整合在一起，形成互動和關聯(lián)性，并進一步產(chǎn)生整合技術的教學法知識（TPK）、學科教學知識（PCK）、整合技術的學科知識（TCK）以及整合技術的學科教學知識（TPACK）。TPACK理論是信息技術與課堂教學的深度融合，其核心要素是教學知識（PK）、技術知識（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)生整合技術的學科教學知識，強調了技術知識的重要性。教學知識（PedagogicalKnowledge，PK）是指教師針對學科內容采用的教學策略和表征方法，對教學內容的陳述方式、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容的針對性，而是普遍適用于不同學科，可以和不同學科內容產(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。技術知識（TechnologyKnowledge，TK）是指教學技術，既包含傳統(tǒng)的板書、書籍等，又包含計算機、多媒體、數(shù)字技術等一系列互聯(lián)網(wǎng)教學新興技術。在信息化技術的影響下，對教師的計算機技術有更高的要求，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。運用技術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)代化技術的不斷發(fā)展，進一步推動教學手段的更新?lián)Q代，技術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容，學生除了需要掌握相關的理論知識外，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量。整合技術的學科知識（TechnologicalContentKnow-ledge，TCK）是指學科內容知識和技術知識的整合，從傳統(tǒng)的黑板、粉筆到現(xiàn)在的多媒體計算機，技術和學科知識一直以來都是相互影響和相互發(fā)展的，技術知識的發(fā)展能夠豐富學科內容的表現(xiàn)方式，創(chuàng)新教學方法，幫助學生更好地理解知識內容，提升教學質量。同一種技術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，技術知識在教學活動中不具備學科內容的針對性。整合技術的教學法知識（TechnologicalPedagogicalKnowledge，TPK）是指技術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產(chǎn)生相互作用。教學方法和技術知識相互對應，兩者共同作用完成具體的教學活動。技術的選擇需要結合學科內容、教學理念，要求教師需要掌握技術知識的特點和技術應用的條件，在具體的教學環(huán)境中結合教學情境使用教學技術。隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，數(shù)字技術和計算機技術的應用讓技術知識更加多元化，教師需要掌握先進的技術，具備開放性思維，靈活地選擇有效的技術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?！鰣D1TPACK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)教學活動的主體轉變成教學活動的組織者和開拓者，教師自身的信息化技術也將直接影響教學質量。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，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，要求學生有完整的學習計劃，在學習活動中不斷進行總結，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，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，同時，教師需要掌握嫻熟的計算機技術和現(xiàn)代化信息技術，具備使用技術的教學思維，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達成特定的教學目標。教師根據(jù)數(shù)學教學課程內容進行教學設計，將教學內容、教學方法、技術工具進行有效整合。分析數(shù)學教學的內容，掌握高等數(shù)學內容之間的相關聯(lián)系，在制訂教學計劃時，需要關注知識點的導入以及和技術工具之間的相互融合，將所傳授的數(shù)學知識和現(xiàn)實生活結合起來，有計劃地進行教學活動。在準備學科內容時需要關注學科內容與現(xiàn)實生活的關聯(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)內容相關的問題，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，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）技術知識高校數(shù)學教學使用的技術知識包括計算機、黑板、投影儀、辦公軟件等。在互聯(lián)網(wǎng)時代，教師需要結合現(xiàn)代信息技術，與學科內容進行深度融合，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)出教學內容，方便學生在課堂上學習。多媒體技術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和先進的信息技術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容和現(xiàn)實生活相結合，促使知識轉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，充分調動學生的學習興趣。在整個教學過程中，對于一些內容簡單、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容，需要配合信息技術的使用，讓講授的內容更加準確、形象，提升課堂教學效率。（四）整合技術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)技術高度發(fā)展下的全新教學模式，通過將教學法知識、技術知識、學科內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，使其為教育服務。因此，教師的技術使用能力決定了教學質量，借助先進的信息化技術進行數(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，將課程內容、教學中所用到的方法以及技術工具相互結合融入數(shù)學教學活動中，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。在TPACK理論下，技術知識的使用是教師對學科內容、學科特點、學生特征等方面因素進行綜合考慮后，選擇適合學科內容的軟件和多媒體技術，還需要關注何時、以何種方式使用。技術知識的使用需要結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)學課堂教學活動結束后，結合預先設定好的教學目標，判斷教學過程中存在的不足，教學結果是否達到預期目標。通過教學評價了解學生對課堂內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)代化的信息技術融合在一起，創(chuàng)造更適合學生學習的環(huán)境。基于TPACK理論的高校數(shù)學教學模式更加強調學生的主體地位以及教師的主導作用。教師對教學內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)學學科內容與其他學科知識關聯(lián)起來，借助技術創(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