信息技术教师TPITK研究：从理论框架到案例剖析

☆ 徐卓钰

（南京师范大学教育科学学院，江苏南京 210046）

信息技术教师TPITK研究：从理论框架到案例剖析

☆ 徐卓钰

（南京师范大学教育科学学院，江苏南京 210046）

信息技术教师所拥有的知识直接影响信息技术教学的质量，因此，分析其知识结构尤为必要。文章首先介绍TPACK模型，然后在此基础上提出信息技术教师的知识结构模型——TPITK理论框架，最后从实践微观角度，深入剖析优秀教学案例中教师的TPITK构成及应用特征，以期为信息技术教师的工作实践和专业发展提供一定的借鉴。

信息技术教师；知识结构；TPITK；案例剖析

引言

教师知识结构对教师的教学行为和学生的学习效果具有重要影响。信息技术教师作为信息技术教育的实施者，其知识和知识结构直接影响着信息技术教学的质量。TPACK框架自2005年首次提出以来，对信息化教育环境下教师的知识建构及知识结构梳理具有重要指导意义。国内对于信息技术教师的TPACK研究还处于初步阶段，尤其是基于案例的信息技术教师TPACK特征分析还不多见。因此，本文在TPACK基础上提出针对信息技术教师的知识结构模型——TPITK，并对其做出基于案例的深入剖析。

一、TPACK简介

（一）TPACK 内涵

2005年，美国学者Koehler和Mishra从教师知识角度出发，在学科教学知识的基础上，首次提出TPACK（Technological Pedagogical and Content Knowledge，国内将其翻译为“整合技术的学科教学知识”）这一教师知识新框架。[1][2]

TPACK框架在Shulman[3][4]教授提出的“学科教学知识”基础上加入了技术知识，并突出在技术使用中学科内容和教学法的角色，以及技术对它们产生的反作用。它是学科内容知识、一般教学法知识和技术知识三者的复杂互动，是整合了这三种知识而形成的新知识。[5]它强调其中的三种知识元素都是有效技术整合必不可少的成分，并且这三种知识领域不能分离，应形成一个整体。[6]

（二）TPACK构成要素[7]

TPACK模型有三个单一的知识要素：学科内容知识（Content Knowledge，CK）、 一 般 教 学 法 知 识（Pedagogical Knowledge，PK）和技术知识（Technological Knowledge，TK），以及这些知识要素交互所形成的学科教学知识（Pedagogical Content Knowledge，PCK）、整合技术的学科内容知识（Technological Content knowledge，TCK）、整合技术的教学知识（Technological Pedagogical Knowledge，TPK）、整合技术的学科教学知识（Technological Pedagogical and Content Knowledge，TPACK）。

二、TPITK理论框架分析

TPACK框架应用于信息技术教师可进一步衍化为TPITK（Technological Pedagogical Information Technology Knowledge）框架（如图1）。TPITK框架由七种知识要素构成，即信息技术知识（ITK）、一般教学法知识（PK）、技术知识（TK）、信息技术教学知识（PITK）、整合技术的信息技术知识（TITK）、整合技术的教学知识（TPK）和整合技术的信息技术教学知识（TPITK）。

图1 TPITK框架及其构成要素

TPITK框架是TPACK框架的子集，是特定适用于信息技术教师的知识结构模型。框架中的三个基础知识要素——ITK、PK和TK代表了信息技术教师需具有的三个专业特性——学术性、师范性和技术性。当然，技术性能否成为与学术性、师范性并列的第三向度尚有疑问，但是，无可否认的是，技术在今天的教师职业养成和职业发展中占有十分重要的地位。[8]基础知识经由互动整合和动态平衡形成的核心知识——TPITK正是信息技术教师专业综合素养的体现。

核心知识TPITK指在不同境脉下重建信息技术知识、一般教学法、技术三者之间动态平衡的意识和能力。TPITK是一种策略性的思维方式[7]，它的形成（如图2）不是各知识要素的简单组合或拼凑，而是经由陈述性知识（信息技术学科内容、教学法和技术的定义、术语、事实和描述），通过在相同或不同情境中的练习和运用，转化为程序性知识（完成一项或多项信息技术教学任务所涉及的步骤），最后形成策略性知识（在技术环境下对信息技术课程、学习者、课堂境脉的计划、组织、评价与概括）。

图2 TPITK的形成

三、基于教学案例的教师TPITK剖析

对教师知识框架的分析不能脱离特定的课堂境脉。为此，下文结合2011年“永中杯”全国普通高中信息技术优质课特等奖案例，挖掘特定情境下优秀教师TPITK框架中的具体知识构成，并分析教师在实践中运用TPITK的特征表现。

（一）教学过程

本案例涉及内容是广东教育出版社出版的《人工智能初步》信息技术（选修5）中的第1章第2节，主要任务是让学生了解人工智能的基本内容，激发学生对人工智能技术进一步探索求知的欲望。整个教学过程分为课题引入、实例分析、分组实践、课堂延伸四个部分。

1.课题引入

首先，教师通过图片和视频展示校机器人队训练和比赛场景，吸引学生注意，提出人工智能概念。然后，教师引入限时还原魔方环节，并提问学生：你在解魔方时用到了身体的哪些器官？学生通过现场体验回答出眼睛、大脑、手三个必不可少的器官。最后，在教师的启发诱导下，学生由这三个器官归纳出人类智能的三大要素：感觉要素、思考要素、运动要素。

2.实例分析

教师展示自制教具——魔方机器人，并提出问题：机器人解魔方需要哪些器官？学生通过观察实物及类比人类智能，思考后得出答案。

教师通过实物结合PPT介绍机器人各器官，使学生对机器人有一个整体印象。然后教师操作机器人，使之分阶段演示解魔方。通过电脑摄像头，学生能清楚地观察到机器人的局部特征。在此过程中，教师步步递进，引导学生归纳出人工智能三大要素：感觉要素、思考要素、行为要素。

教师播放机器人解魔方完整视频，让学生思考导致视频中机器人与现场机器人智能差异的原因，为后续探究作铺垫。

3.分组实践

教师用实物及PPT展示“百变飞碟”机器人，使学生对该机器人的结构及功能有一个整体了解，激起学生探究欲望。然后教师介绍图形化编程软件——能力风暴，让学生大致了解编程的思想及流程。

教师按小组分发“百变飞碟”，布置任务，让学生通过图形化编程实现机器人行动。在学生探索过程中，教师巡回指导，并通过电脑摄像头展示学生探索过程及学生作品。最后，各小组汇报成果，教师层层设问，帮助学生总结影响机器人智能差异的因素。

4.课堂延伸

教师通过提问：你还想让机器人做哪些事情？未来的机器人又会是怎样的呢？引导学生畅谈现在，憧憬未来。最后，教师与学生一同总结课程。

（二）具体知识

通过对上述教学过程的整理分析，笔者总结出该教师的TPITK具体知识构成及能力体现，如表1所示：

表1

（三）特征表现

通过深入剖析本案例，以及对2011年“永中杯”全国普通高中信息技术优质课30个案例的梳理分析，笔者总结出具有良好TPITK的教师会呈现出以下特征：

第一，拥有扎实的教学主题知识和良好的课程整合能力。从本案例可以看出，教师深刻理解人工智能的相关概念、理论及发展脉络，熟练掌握机器人工作原理和实践操作，正确把握知识点间的联结与层次递进关系。在授课过程中，教师还整合进通用技术“简易机器人制作”模块相关内容，使学生对技术的思想有所领悟，技术的方法得以运用。在其他案例中还体现了信息技术教学主题与数学、美术等学科的整合。

第二，具有清晰系统的教学策略。在本案例中，教师设计的教学主线、教学互动和任务都紧密围绕“人工智能基础知识”进行，教学中每一步骤都以前一步为基础，着眼于学生的最近发展区逐层深入。并且，教师通过不断提问，促使学生将“思考”贯穿于“看听做”整个过程中。从另一些优质课案例也可看出，教师能根据学生情况进行教学推理，以适合学生理解的方式授课。

第三，勇于设计基于技术支持的课，乐于将技术交到学生手上。“人工智能初步”是有关基础性知识的纯理论课，但在本案例中，教师精心设计，使各个理论知识点都具有技术实践的支撑，并使用触手可及且不断变化的技术手段，如电脑摄像头、简易计时器软件等优化知识表征、加强师生互动。教师不仅通过演示机器人使学生对人工智能有整体直观的把握，而且将机器人交到学生手中，让学生在探索中直接体验人工智能。在此，技术不仅是教师呈现内容的工具，更是学生获取知识的手段。在另一些优质理论课案例中，教师均通过技术使理论先落实到实践，待学生有经验性的感知后，再将实践上升到理论。

第四，敢于将即兴的创作融入精心的教学计划中。教学是一个复杂和结构不良的问题，很少有——也许没有一般的原理可适用于任何情境。[7]同样，也很难有一成不变的教学计划能框定整个教学过程。本案例中，教师并不忽视或排斥学生在探索机器人过程中的失败，而是即兴于学生的失败中挖掘共性，临时增设内容，帮助学生解决问题，促进学生思考。在其他案例中也能看到多处此种超越教学计划的即兴创作。

四、结束语

TPITK框架将信息技术教师复杂的知识结构梳理为信息技术知识、一般教学法知识、技术知识三个单一知识要素，以及这三个知识要素相互整合形成的综合知识。信息技术教师在发展自身知识结构的过程中，应通过关注、学习和思考优秀教师TPITK的具体知识构成及应用特征表现，有针对性地获取各个知识要素、积极整合各种知识、灵活运用核心知识，从而使自身知识结构得到改进和完善。

[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]詹艺,任友群.整合技术的学科教学法知识的内涵及其研究现状简述[J].远程教育杂志,2010,(4):78－87.

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

[7][9][11]任友群,詹艺主译.全美教师教育学院协会创新与技术委员会.整合技术的学科教学知识:教育者手册[M].北京:教育科学出版社,2011.

[8]李美凤.技术视野下的教师发展理论[M].北京:教育科学出版社,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.

G40－057

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1671－7503(2013)05－0038－03

[编辑：郑方林]