关键词:
TPACK
化学数字化实验
教学案例
应用研究
摘要:
我国教育置身于科技飞速发展的时代,信息技术正重构学科教学知识,化学学科亦是如此。因此,教师应主动提升自身的信息化教学水平,适应人工智能的时代趋势,以更为有效开展教学。TPACK教学全称为整合技术的学科教学知识(Technological Pedagogical Content Knowledge),打破了技术仅作为外在形式帮助呈现化学概念知识的固有观念,尝试以全新的方式来探索整合技术和知识的途径。数字化实验(手持技术)是联合传感器和数字电路来获取实验数据的信息化技术,将该技术引入化学教学中有利于学生更加生动、形象理解化学概念和实验原理。
基于TPACK理论,本文将数字化实验应用于化学教学中,并采用了文献研究法、问卷调查法、访谈法和实验对比法等方法来探究TPACK理论视角下的数字化实验对课堂教学的影响。首先,本研究梳理关于TPACK理论和数字化实验的相关文献,明确研究思路和研究意义;接着,本研究设计相关问卷,对湖北某地区化学教师展开调查,分析数字化实验在化学中学教学中的研究现状,并提出针对性的解决策略;而后,本研究依据TPACK理论对部分教师进行访谈,进一步探究化学教师对TPACK教学和数字化实验结合的观点和态度等;最后,本研究在TPACK理论、调查研究等基础上设计贴合高中化学阶段的TPACK教学设计,以探讨TRACK教学对提升教师素养的可行性。
在基于TPACK视角下的化学数字化实验案例设计环节,本研究选取高中化学《复分解型离子反应》《氧化还原反应的趣味设计》《氢氧化铝的制备探究》等三个知识点。在后续的教学实践中,本研究在高一化学课堂进行,对比分析实验班和对照班的化学成绩,并对实验班部分学生进行访谈,收集学生意见和建议,以对比TPACK理论下的数字化实验教学案例与传统教学之间的优缺点,探究TPACK教学实施的可行性。
本研究得到的具体研究结论如下:(1)在中学教学实践中,当前一线教师的数字化实验水平有待提升:虽然教师对数字化实验持有积极态度,对化学数字化实验开展有较高的意愿,但是自身的理论知识和实验操作熟练度不足,同时教师在实际教学过程中缺乏开展数字化实验的意识,对教材中的传统实验进行创新性改进较为困难。(2)在传统实验中引入数字化实验,创设了基于TPACK理论的化学数字化实验案例,为一线教师提供一定的借鉴。将数字化实验改进方案作为案例的核心内容,通过改变学习方式有助于学生对教学重点知识的内化,提高学习兴趣和提高学生的科学探究能力与创新意识。(3)总结出基于TPACK理论的数字化实验教学案例设计思路。本研究将创设教学设计分为分析阶段、整合阶段、实践阶段和评价阶段,分析阶段教师应梳理学科知识(CK)和教学法知识(PK)从而确定教学主题(PCK),选择在概念判断/本质理解/应用实践等过程中引入技术知识(TK),有机结合三者拟定整合技术的学科教学知识(TPACK)方案,创建TPACK教学案例,将技术、教学法和学科内容知识有机地结合起来。