摘要:TPCK是指班主任在教學過程上將學科知識、教學知識和技術知識深度融合，進而把學科知識有效地內化為中學生的知識，TPCK水平越高，表明班主任借助技術手段進行教學的能力越高。基于TPACK理論的教學設計是指班主任在具體的教學情景中，恰當選擇教學方法、技術手段，建立以生為本的生本課堂，幫助學生理解把握學習內容，達到提升中學生學習興趣、提升教育教學質量的目的。筆者按照TPACK理論以“探究加速度與力、質量的關系”為例進行教學設計，以期為中學數學班主任的課堂教學提供借鑒.
關鍵詞:TPACK；教學設計
《普通中學數學課程標準（2017年版）》中的基本理念提出：通過多元化的教學方法，借助現代信息技術，來引導學生理解數學學的本質，提高中學生的探究能力和解決實際問題的能力[1]。信息技術走入課堂，給傳統的課堂教學注入了新鮮血液的同時，也為其帶來了新的挑戰。班主任是課堂教學的設計者、組織者、參與者物理教學設計模板及案例，是實現信息技術與學科教學深度融合的關鍵，班主任在教學設計中選擇適當的技術，能極大提升課堂教學效率，提高教育教學質量，推動中學生核心素質的發展。
1TPACK理論框架
TPACK稱為整合技術的教學內容知識，是整合教學技術、教學知識和學科知識的理論框架。它由三個核心要素:內容知識(CK)、教學知識(PK)和技術知識(TL），三個復合要素：教學內容知識(PCK)、技術內容知識(TCK)、技術教學知識(TPK)組成，整合技術的教學內容知識(TPACK)是以上六個要素互相作用的結果，如圖1所示。
CK是在課堂上班主任須要傳授給中學生的學科內容知識，主要是一些基本概念、原理、定律、方法等；PK是班主任在課堂教學過程中所使用的技巧知識，主要是將教育學、心理學的應用，以及班主任在教學實踐中積累生成的教學的方法；TK分為傳統技術知識和現代技術知識，傳統技術是指黑板、幻燈等低水平、機械化的技術，現代技術是指以計算機、網絡為核心的多媒體技術；PCK是班主任通過各類方法手段將具體的學科知識內化給中學生的知識；TPK是指在教學過程少將具體的技術與內容知識互相結合，進而達到提升教學療效的知識，如通過智能教學一體機技術迸發中學生學習興趣，促使師生互動、生生互動；TCK是指班主任結合技術手段來講解或學習學科內容知識，以期達到更佳教學療效和學習療效的知識，如化學班主任一般利用動漫來模擬展示微觀世界；TPCK是指班主任在教學過程上將教學技術、教學知識和學科知識深度融合，進而把學科內容知識有效地內化給中學生的知識，TPCK水平越高，表明班主任使用技術進行教學的能力越高。
基于TPACK理論的教學設計是班主任依據具體的教學情況中恰當選擇教學方法、技術手段，因而實現教學內容、方法和技術的有效融合，推動自主學習、合作探究、師生互動活動的針對性、高效性，建立以生為本的生本課堂，提升中學生學習興趣、幫助學生理解、掌握學習內容，進而達到有效地提高教育教學質量的目的。
2基于TPACK理論的課堂教學案例剖析
2.1教學背景剖析
《探究加速度與力、質量的關系》是“人教版”《物理》必修一第四章《運動和力的關系》第2節內容。《普通中學數學課程標準》共同選修模塊“物理1”中涉及本節的內容有：通過實驗，探究加速度與物體質量、物體受力的關系，理解牛頓第二定理[2]。條目要求中學生通過實驗，探究加速度、質量、力兩者的關系，指出讓中學生經歷實驗探究過程。本節內容安排在定性認識“運動與力”關系的《牛頓第一定理》之后，《牛頓第二定理》之前，除了具有承上啟下的作用，彰顯了中學生對知識從易到難、從定性到定量的認知規律。本節是一節實驗探究課，通過探究加速度與力、質量的關系，得到這三個化學量之間的定量關系，為下一節得出牛頓第二定理F=Ma作鋪墊。
中學生上面早已學習了牛頓第一定理，在生活中對加速度與力和質量的定性關系也具有一定的體驗，比較容易引出課題。中學生在第一章《運動的描述》中做過檢測紙帶平均速率和瞬時速率實驗，在第二章《勻速直線運動的研究》中做過探究貨車速率隨時間變化的規律實驗，對于打點計時器的使用有一定的實驗操作能力，會依照紙帶記錄的運動信息進行數據剖析求得加速度，故在本次實驗操作和數據處理等方面中學生具備了一定的基礎。
但這節課中學生在學習過程中會遇見不少困難：實驗方案的設計、消除磨擦力的影響、控制變量法的應用、圖像法處理數據，非常是作完a-M圖象后，為何要再作a-1/M圖象等等。因而本節教學設計中，須要老師利用技術的手段，通過提出序列問題對中學生加以引導，讓中學生在思索討論中設計出嚴謹、可行的實驗探究方案，在團結協作中完成實驗操作，充分調動中學生的積極性，培養中學生的科學探究能力。
2.2教學過程設計
圖2教學設計流程圖
2.3主要教學環節
環節一：課前打算
班主任提早做好資料搜集，建好中學生學習資源包，指導中學生以學習小組為單位構建Q群（或陌陌群）。
班主任提早布置小組學習任務:①測量物體質量的方式有什么？②如何檢測加速度和力的大小？③影響加速度的大小的誘因有什么？④實驗數據的處理的常用的技巧有什么？
學習小組通過網路搜索、查詢資源包等方法找尋答案，合作完成學習任務。
【設計意圖】網絡環境下任務驅動學習模式可以培養中學生自主探究，互教互學，互相影響、相互推動，共同成長。學習小組借助網路、學習資源包進行學習，借助群聊進行交流；有利于中學生獲取信息、處理信息能力的提高，有利于中學生的團隊意識、合作能力、共享精神的培養。
環節二：成果匯報、提出問題
上課前，以小組為單位將課前打算成果以PPT、微視頻、投影等方法進行成果分享，主任做好匯報說明，班主任做好點評、補充。
（質量檢測方式：天平；力的檢測方式：彈簧測力計、力傳感等；加速度的檢測方式：打點計時器、光電門、頻閃拍照、加速度傳感等；實驗數據處理方式：列表法、計算法、圖象法等。）
備考牛頓第一定理，列出生活的例子，得出加速度的大小與力、質量有關。
引導中學生推測：加速度的大小與合外力、物體的質量應當有如何的定性關系？（加速度隨合外力的減小而減小，即加速度可能與合外力成反比；加速度隨物體質量的減小而降低，即加速度可能與合外力成正比）
【設計意圖】小組借助PPT、微視頻、投影等技術進行成果匯報，各小組中學生各抒己見，取長補短，有助于培養中學生合作交流意識。通過列出生活實例，讓中學生有直觀體會加速度與力和質量的定性關系；生產生活中常常須要曉得加速度與力和質量的定量關系，才才能真正解決實際問題，讓中學生明晰本節實驗探究內容的重要性。通過生活實例引導中學生推測，培養中學生基于生活現象剖析問題、提出問題、提出猜測假定，這是科學探究的重要環節，有利于培養中學生的問題意識。
環節三：實驗設計
班主任提出問題：采用哪些方式研究加速度與力、質量的定量關系？（控制變量法。m一定，a與F的關系；F一定，a與m的關系）
小組討論實驗方式并設計實驗方案，畫出實驗裝置；班主任借助投影、平板照相等方法展示小組設計的不同方案（如圖3所示），小組成員做好解釋說明，班主任做好點評、完善。
圖3設計方案
按照各組實驗方案，老師適時提出問題:如何去除磨擦力的影響?小組討論得出較好的解決方案：補償法平衡磨擦力和氣墊滑軌。
【設計意圖】實驗設計是本節內容的重難點，教學設計中須要給與中學生足夠思索時間。老師圍繞中學生“最近發展區”設計出一系列小問題,即“問題串”，中學生進行拓展思索；小組成員共同設計方案，強化小組合作意識；班主任借助投影、平板照相等形式展示方案，加深中學生對實驗方案的認識。在本環節中，班主任引導中學生合作解決問題，提升中學生實驗探究的能力，提高了中學生控制變量等方面的邏輯思維能力。
環節四：實驗探究
結合實驗室實際情況，選出其中1個方案，班主任先演示實驗過程，同時借助希沃傳屏技術實現實時傳輸播放，讓中學生了解實驗探究過程。
各小組動手操作實驗，老師巡視物理教學設計模板及案例，小組操作過程中有較好的方面或比較典型的不足之處借助平板照相，展示合照，共同討論。
【設計意圖】教師先演示實驗過程，同時借助希沃傳屏技術實現實時傳輸播放，解決了可視性不好的問題，讓中學生充分了解實驗探究的操作細節和注意事項。中學生動手實驗時，班主任巡視選擇典型問題借助平板照相進行交流討論，借助技術為教學服務。本環節主要通過小組分工、合作、交流的形式進行，培養了中學生的動手能力，增強了中學生的團隊意識和合作精神，同時讓中學生在探究過程中也能獲得成就感和自豪感。
環節五：數據處理
班主任適時提出問題：有哪些方式可以直觀地反映出數學量間的關系？通過中學生討論，明晰圖象法可以直觀地反映出數學量間的關系。
各小組朋友借助座標紙做出a-F、a-m圖象，發覺a-m圖象是一條曲線。提出問題：加速度與質量的圖象應當如何畫才才能更確切直觀地呈現它們之間的關系？讓中學生分組討論得到最佳答案。
班主任取某小組實驗數據，借助excel處理，手動生成圖像，拓展中學生視野。
【設計意圖】采用描點畫圖法進行數據處理，要求中學生會觀察數據分布特征，剖析給出合理的圖象來擬合兩化學量的關系。描點畫圖法其實比較花時間，人為偏差也比較大，而且具有“顯性”的優點，是中學生中學階段必須把握的重要數據處理方式；借助筆記本Excel等軟件進行數據處理，簡單、快捷、準確，而且具有“隱性”的不足。班主任先讓小組朋友借助座標紙做出圖象，之后班主任借助excel軟件處理數據，兼具兩種方式的優點，克服兩種方式的不足。化曲為直的思想提升了中學生的綜合剖析能力，數據剖析處理過程提高了中學生的協作精神。
環節六：歸納總結
借助PPT、投影展示各小組做出的圖象，借助圖象歸納總結得出：m一定，a與F成反比；F一定，a與m成正比。
【設計意圖】利用PPT、投影展示圖象，歸納、總結、交流，培養中學生的共享意識、合作精神。班主任還或以按照教學情景，可引導中學生適當進行偏差剖析，培養中學生尊重實驗事實的科學心態，提升中學生的理解剖析能力。
環節七：課外活動
①開放中學實驗室，中學生借助中學實驗室資源，在課外時間完成實驗課堂上沒有動手操作的實驗方案；②觀看微課《利用DIS探究牛頓第二定理》。
【設計意圖】開放中學實驗室，培養中學生自主學習能力，增強中學生的綜合素養；觀看微課，迸發中學生興趣，開拓中學生視野。
3教學設計思索
本節內容，是基于TPACK理論進行的化學課堂教學設計，設計重視探究性與有效性、主體性與主動性、預設性與生成性，注意學科知識、教學知識和技術的融合，挺好地完成了教學目標任務，提高了中學生的合作意識與問題能力，培養了中學生互相學習交流，共同提升的學習心態。
學科知識、教學知識和技術知識是TPALK的核心內容，兩者的交叉與互相作用融合構成TPALK的目的，是讓班主任明晰在教學內容中的哪些地方可以使用技術，進而達到推動教學目的，甚至能延展到探求課堂之外的內容。目前，化學班主任在整合技術進行教學方面存在較大的不足，主要的緣由是:因為班主任教學任務艱巨，疏于進行各項教學任務、學生管理，應對各項教學工作檢測等，沒有時間和精力去關注技術的發展以及在教學中的應用；部份班主任學習意識狹隘，只是把握計算機基本應用知識，對技術在教學中的整合認識的不夠深刻；隨著課程變革深入施行，好多班主任都有“時間緊，任務重”的覺得，故教學設計的優缺常常只是逗留在怎么把知識講清講透，而在中學生參與與知識重現過程方面注重嚴重不足；另部份中學技術設備水平差別比較大，也同樣阻礙了整合技術進行教學的發展。
基于TPALK框架為理論進行化學課堂教學設計，班主任要先有應用技術推動教學的意識，要按照預設教學情境思索須要哪些技術來推動教學？怎樣使用該技術進行教學？班主任是技術的應用者，更要成為技術的設計者，班主任要明晰用技術輔助教學并不是“可有可無”“耽誤時間”，而是恰當地使用技術能幫助中學生更好的理解學科知識，才能提升課堂教學效率和質量，還能提高中學生的學科核心素質，促使育人目的的最終達成。
參考文獻：
﹝1﹞中華人民共和國教育部.普通中學數學課程標準（2017年版）[M].南京：人民教育出版社，2018:2-3
﹝2﹞人民教育出版社.普通中學教科書化學選修第一冊[M]上海：人民教育出版社，2019:83-87.
﹝3﹞李建珍馮利珍袁玉飛.國外TPACK研究的剖析與思索[J」電化教育研究，2015,36(11):102-108
﹝4﹞雷軍.基于TPACK框架的學院化學實驗教學設計與應用[[J].廣州民族黨員大學學報，2016.