“新工科”背景下“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”課程TPACK框架模式研究

朱曉軍 季彥呈 邱恭安 吉曉東 曹娟 金麗 劉敏 段瑋

摘 要：文章探索了在“新工科”背景下，“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”課程的TPACK框架模式，以期通過模型框架的建立，促進TPACK在“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”課程中的應(yīng)用，以解決教學(xué)過程中出現(xiàn)的“教”與“學(xué)”的問題。本框架模式的實行有利于改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，拓寬TPACK理論模式在工科實踐類課程中的應(yīng)用，為相關(guān)應(yīng)用實踐類課程的TPACK模式提供參考和建議。

關(guān)鍵詞：新工科;TPACK框架模式;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);教學(xué)改革

0 引言

2017年以來國家大力推進新工科的建設(shè)。發(fā)布了《關(guān)于推進新工科研究與實踐項目的通知》《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》等通知[1]，全方位的探索具有領(lǐng)跑全球工程教育的教育模式，培養(yǎng)工程化人才，助力教育強國戰(zhàn)略。

課程改革是高等教育改革中的重要環(huán)節(jié)，直接決定了高等教育人才培養(yǎng)方向和培養(yǎng)內(nèi)容。隨著5G技術(shù)的大量普及和應(yīng)用，如何將信息技術(shù)和單一課程相結(jié)合，實現(xiàn)有效的教學(xué)成為一項艱巨的任務(wù)。尋求“新工科”背景下的新型教學(xué)模式和教學(xué)方法成為高校教師迫在眉睫的擔(dān)當(dāng)和任務(wù)。2005年，Koehler等人提出了整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)法知識（Technological Pedagogical Content Knowledge，TPACK）。即將先進技術(shù)融入具體的課程內(nèi)容、教學(xué)知識點以及教學(xué)方法過程中，使得課程具備情境性、動態(tài)性和綜合性等特征。此框架提出后受到了研究國際教育技術(shù)和教師學(xué)者們的高度關(guān)注，是現(xiàn)代高等教育的發(fā)展趨勢。最初TPACK理論主要用于新教師發(fā)展策略研究，TPACK 理論的實踐價值之一在于對教師培訓(xùn)過程中使用信息化知識并對其進行相關(guān)培訓(xùn)。隨著TPACK理論研究的逐漸深入和應(yīng)用領(lǐng)域的逐漸擴大，學(xué)科化的TPACK理論研究也在不斷發(fā)展[2]。

目前TPACK模式的相關(guān)研究文章主要集中在教育技術(shù)類[3]、計算機教育類、教學(xué)和教師發(fā)展類。課程也主要集中于大學(xué)英語、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)理論課程的研究[4]。而在面向普通本科應(yīng)用實踐類課程，尤其如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)這類和現(xiàn)代通信技術(shù)結(jié)合很緊密課程相關(guān)的TPACK模式研究較少。因此，本課題將TPACK模式應(yīng)用于“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”課程中，在“新工科”背景下，將現(xiàn)代信息技術(shù)與“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”課程相整合，研究應(yīng)用實踐課程的TPACK教學(xué)模式。將有助于改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，為“教”與“學(xué)”提供一種新的教學(xué)模式和理念。有利于豐富TPACK理論模式，拓寬在其實踐類課程中的應(yīng)用，為相關(guān)應(yīng)用實踐類課程的TPACK模式提供參考和建議。

1 教學(xué)中存在的問題

信息技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)深刻影響到人們的生活和學(xué)習(xí)，將對教育產(chǎn)生深刻的影響。高等教育也將面臨巨大的機遇和挑戰(zhàn)?！敖獭迸c“學(xué)”的問題也將隨著信息技術(shù)的發(fā)展發(fā)生變革。我們在信息技術(shù)與學(xué)科課程整合方面的研究工作已經(jīng)十余年，但還是主要集中于理論研究方面，結(jié)合到具體的課程教學(xué)的實踐應(yīng)用研究比較少。如何在“新工科”背景下，將學(xué)科課程的整合落到實處，推動教學(xué)模式改革，激發(fā)學(xué)生的主動性、積極性與創(chuàng)造性， 持續(xù)提高課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，培養(yǎng)高校專業(yè)人才的創(chuàng)新精神與實踐能力，是教育工作者需要一直思考的問題。

2 課程教學(xué)改革模式的思考和探索

“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”課程是一門交叉學(xué)科，本身與計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)、電子、半導(dǎo)體等技術(shù)知識密切相關(guān)。而對于信息通信類專業(yè)學(xué)生來說，他們的課程設(shè)置一般過于重視通信類相關(guān)課程，而對于計算機、算法、傳感器等類課程重視度不夠。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)和掌握將會有一定的難度。因此，在“新工科”背景下，針對“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”課程在教學(xué)中遇到的一系列問題，根據(jù)“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”課程相關(guān)內(nèi)容，設(shè)計了TPACK的框架模式，現(xiàn)對其框架內(nèi)容分別進行了說明。

（1）技術(shù)知識（TK），包括關(guān)于技術(shù)本身的專業(yè)知識資源，如專業(yè)研究方向、學(xué)術(shù)背景等。同時包括新型信息技術(shù)的應(yīng)用，如動畫制作、數(shù)據(jù)處理、多媒體平臺的使用等。此外還包括在教學(xué)中如何運用技術(shù)知識資源，如微課、PPT等課件的制作技術(shù)等。

（2）教學(xué)知識（PK），是教學(xué)模式、方法、教學(xué)策略與技巧、課堂的組織與管理等方面的內(nèi)容。包括教學(xué)基本的理論知識和實踐經(jīng)驗。教學(xué)方式現(xiàn)有線上和線下兩種。不管是線上還是線下，相關(guān)活動發(fā)表觀點的生成性資源都是教學(xué)法知識類資源的有效來源。

（3）內(nèi)容知識（CK），主要是關(guān)于“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”課程相關(guān)專業(yè)知識資源。包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)的組成、各部分的特征參數(shù)和原理、通信協(xié)議、通信軟件和硬件、發(fā)展趨勢以及研究前沿等內(nèi)容。需要指出的是，內(nèi)容知識要突出資源的時效性和實踐性。

（4）教學(xué)內(nèi)容知識（PCK），是如何選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)法對課程相關(guān)知識進行合理表現(xiàn)，即具體的學(xué)科內(nèi)容怎么教。對于教學(xué)內(nèi)容資源，可依托課程教研室為主體，以相近學(xué)科專業(yè)內(nèi)容對具有課程教學(xué)法進一步組織提升，通過講課比賽、說課等相關(guān)活動凝練教學(xué)內(nèi)容、打磨課程體系。

（5）技術(shù)內(nèi)容知識（TCK），是技術(shù)如何與課程內(nèi)容知識兩者相互作用、相互影響。包括兩類資源：①以課程內(nèi)容為基礎(chǔ)，技術(shù)如何表現(xiàn)課程內(nèi)容，呈現(xiàn)教學(xué)資源，如相關(guān)教學(xué)軟件的開發(fā)、設(shè)計等。②以技術(shù)為基礎(chǔ)，新興技術(shù)對課程內(nèi)容的影響，如大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)等技術(shù)的涌現(xiàn)，也促成了相關(guān)學(xué)科產(chǎn)生了新的課程內(nèi)容和相關(guān)技術(shù)知識。技術(shù)內(nèi)容知識資源是在了解技術(shù)知識的基礎(chǔ)上，將技術(shù)應(yīng)用于課程教學(xué)的內(nèi)容而引發(fā)教學(xué)內(nèi)容的變化。

（6）技術(shù)教學(xué)知識（TPK），不僅包括技術(shù)用于相關(guān)課堂組織、內(nèi)容、管理等的相關(guān)資源，也包括技術(shù)對教學(xué)策略、教學(xué)方法的改進等。還包括技術(shù)和教學(xué)法相互作用下產(chǎn)生的新的教學(xué)法，如混合式教學(xué)法等。

（7）技術(shù)教學(xué)學(xué)科知識（TPAK），是教師掌握技術(shù)與課程內(nèi)容，進行教學(xué)深度融合的相關(guān)知識資源，是改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，提升學(xué)習(xí)效率的主要體現(xiàn)。

在TPACK框架模式中，PK、TK和CK為三類知識，以及這三者之間相互交叉融合產(chǎn)生的PCK、TCK、TPK、TPACK四類知識。TPACK模式涉及了教學(xué)方法、學(xué)科內(nèi)容以及現(xiàn)代信息化技術(shù)等三要素，其不是將這三種知識進行簡單的疊加或組合，而是要將現(xiàn)代技術(shù)融入具體的學(xué)科教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法之中，根據(jù)課程的要求以及學(xué)生的培養(yǎng)要求對TPACK模型三類知識進行有效的融合。需要強調(diào)的是，TPACK 框架是基于整合的視角，其強調(diào)課程內(nèi)容、教學(xué)法和技術(shù)三方面知識進行動態(tài)的平衡與相互作用，可以根據(jù)實際教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容動態(tài)調(diào)整三方面技術(shù)知識以提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，使得從呆板的教學(xué)模式改變?yōu)殪`活多變、適應(yīng)性更強的教學(xué)模式。

根據(jù)“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”課程所面臨的問題，可以將TPACK模型中學(xué)科內(nèi)容、教學(xué)法和技術(shù)等三種知識要素進行有機融合。根據(jù)學(xué)生班級情況、學(xué)生接受程度、知識背景等不同類型調(diào)整TPACK框架中各知識元素的比例，實現(xiàn)“定制”教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此，TPACK 框架涵蓋了“新工科”背景下，信息化環(huán)境下教學(xué)的全部核心要素，是對教師所應(yīng)具備知識的高度概況，體現(xiàn)著信息化環(huán)境下教師的專業(yè)能力和整體教學(xué)水平。

3 結(jié)語

針對“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”課程在教學(xué)中遇到的一系列問題，本文探索了在“新工科”背景下，“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”課程的TPACK框架模式，以期通過模型框架的建立，促進TPACK在“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”課程中的應(yīng)用，以解決教學(xué)過程中出現(xiàn)的“教”與“學(xué)”的問題。此外，希望這種模式的結(jié)合，能夠促進對于“新工科”新型混合教學(xué)模式的探索，提高工程類相關(guān)課程的教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)新一代的新工科人才做出貢獻。

[參考文獻]

[1]劉吉臻，翟亞軍，荀振芳.新工科和新工科建設(shè)的內(nèi)涵解析—兼論行業(yè)特色型大學(xué)的新工科建設(shè)[J].高等工程教育研究，2019（3）：21-28.

[2]蔡敬新，鄧峰.“技術(shù)-教學(xué)-學(xué)科知識”（TPACK）研究：最新進展與趨向[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2015（3）：9-18.

[3]陳燕，蔡麗莉，鄭青，等.TPACK知識的學(xué)習(xí)對臨床教師教學(xué)能力提高的影響[J].中國高等醫(yī)學(xué)教育，2017（2）：1-2.

[4]陳林林.基于TPACK框架的商務(wù)英語視聽說課程學(xué)生4Cs能力培養(yǎng)[J].文教資料，2020（2）：216-218.

（編輯 傅金睿）