【摘要】TPACK理論為信息技術(shù)和教學(xué)的深度融合提供了新型的理論框架，其對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有重要的指導(dǎo)意義。文章首先闡述了TPACK理論的內(nèi)涵，其次分析TPACK理論指導(dǎo)下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵，然后以TPACK理論框架為指導(dǎo)提出初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新策略，從技術(shù)的選擇以及使用探討了教學(xué)實(shí)施的具體做法。

【關(guān)鍵詞】初中物理；TPACK理論；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新策略

【中圖分類號(hào)】G633.7【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【文章編號(hào)】1004—0463（2024）16—0066—04

實(shí)驗(yàn)是初中物理教學(xué)的重要內(nèi)容，但是傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在著諸多的限制和挑戰(zhàn)，比如實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、信息化程度不高等，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果不佳。在信息化時(shí)代的背景下，初中物理教師應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，積極探索信息技術(shù)和物理實(shí)驗(yàn)融合教學(xué)的新模式。TPACK理論是在舒曼學(xué)科教學(xué)模型（PCK）理論的基礎(chǔ)上融入信息技術(shù)應(yīng)用知識(shí)構(gòu)成的概念模型理論，能夠指導(dǎo)教師將信息技術(shù)和當(dāng)前的教學(xué)有機(jī)融合。筆者嘗試以TPACK為理論指導(dǎo)開展初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以促進(jìn)信息技術(shù)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合，探索初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新策略。

一、TPACK理論概述

TPACK是Koehler和Mishra在2006年提出的概念框架，是“整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識(shí)（Techno？ logical Pedagogical Content Knowledge）”的英文縮寫。TPACK是在舒爾曼教學(xué)內(nèi)容知識(shí)（PCK）框架的基礎(chǔ)上建立的概念框架，其包含了3個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)，分別為技術(shù)知識(shí)（TK）、教學(xué)知識(shí)（PK）和內(nèi)容知識(shí)（CK），其中內(nèi)容知識(shí)（CK）是指具體學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容；技術(shù)知識(shí)（TK）是指能夠被運(yùn)用到學(xué)科教學(xué)中的各種傳統(tǒng)、新型的技術(shù)知識(shí)；教學(xué)知識(shí)（PK）是指促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)方法、教學(xué)策略方面的知識(shí)。

三個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)彼此之間具有密切的關(guān)聯(lián)，相互影響和作用，形成了四種重疊形式的知識(shí)，分別為技術(shù)內(nèi)容知識(shí)（TCK）、技術(shù)教學(xué)知識(shí)（TPK）、教學(xué)內(nèi)容知識(shí)（PCK）以及將三類基礎(chǔ)知識(shí)融會(huì)貫通形成的知識(shí)（TPACK）。在TPACK理論指導(dǎo)下開展教學(xué)工作，教師應(yīng)同時(shí)關(guān)注并理解技術(shù)、學(xué)科內(nèi)容以及教學(xué)法這三個(gè)要素，同時(shí)把握這三者之間交互形成的新知識(shí)。

二、TPACK理論指導(dǎo)下的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)關(guān)鍵

1.準(zhǔn)確定位，明確技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景?！督逃筷P(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》明確指出要將最新的技術(shù)成果和科技前沿知識(shí)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，這對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)作出了明確的指示，信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用到了初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。但是在這個(gè)過程中，信息技術(shù)的使用存在著濫用、亂用的情況，部分教師只追求信息技術(shù)的應(yīng)用形式，為了使用而使用，雖然看似整節(jié)課的信息化程度更高了，但是信息技術(shù)的使用并沒有達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過程、提升教學(xué)質(zhì)量的目的，甚至還會(huì)適得其反。針對(duì)這一問題，教師應(yīng)對(duì)信息技術(shù)的地位和作用進(jìn)行準(zhǔn)確定位，明確信息技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景[1]。

一是教師應(yīng)在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)難以測(cè)量或者無(wú)法操作時(shí)使用信息技術(shù)。比如，一些理想實(shí)驗(yàn)、宏觀實(shí)驗(yàn)以及微觀實(shí)驗(yàn)等，這些實(shí)驗(yàn)難以在課堂上完成，教師就可以融合信息技術(shù)進(jìn)行動(dòng)畫模擬，將物理過程直觀地展示在學(xué)生面前。

二是耗時(shí)長(zhǎng)、發(fā)生瞬間變化以及存在安全隱患的物理實(shí)驗(yàn)。由于課堂時(shí)間是有限的，而有的物理現(xiàn)象發(fā)生過程極為緩慢，教師則可以利用合適的信息技術(shù)，將耗時(shí)長(zhǎng)的物理實(shí)驗(yàn)過程壓縮，在課堂上呈現(xiàn)經(jīng)過處理的實(shí)驗(yàn)過程影像。此外，有的物理過程是瞬間發(fā)生的，學(xué)生難以觀察到瞬間現(xiàn)象，教師也可以借助信息技術(shù)定格實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，將整個(gè)物理過程的變化清晰地呈現(xiàn)出來(lái)。同時(shí)，還存在一些較大安全隱患的實(shí)驗(yàn)，教師也可以借助信息技術(shù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重難點(diǎn)。比如，人體觸電現(xiàn)象、家庭電路短路實(shí)驗(yàn)等，其存在著較大的安全隱患，教師就可以引入虛擬技術(shù)開展模擬實(shí)驗(yàn)。

三是需要描繪物理圖象和采集大量數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)需要描繪物理圖象、采集大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，采用傳統(tǒng)方法采集的數(shù)據(jù)十分有限，并且會(huì)產(chǎn)生較大的實(shí)驗(yàn)誤差，從而影響最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。對(duì)于這一類實(shí)驗(yàn)，教師也可以使用信息技術(shù)讓實(shí)驗(yàn)便捷開展。比如，數(shù)據(jù)采集器、數(shù)字化傳感器等，將這些技術(shù)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能夠?yàn)閷W(xué)生搭建良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，助力學(xué)生實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效、快速處理，生成實(shí)時(shí)圖象。又如，在晶體熔化與凝固規(guī)律實(shí)驗(yàn)、水沸騰實(shí)驗(yàn)中，教師就可以引入溫度傳感器。

2.審時(shí)度勢(shì)，精心選擇適宜技術(shù)。能夠運(yùn)用到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的技術(shù)種類非常多，不同的技術(shù)有不同的特征和優(yōu)勢(shì)，選擇適宜的技術(shù)才能充分發(fā)揮出技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，否則很有可能會(huì)適得其反。初中物理教師要加強(qiáng)對(duì)各種傳統(tǒng)性技術(shù)和信息技術(shù)的研究，結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)需求，精心選擇適宜技術(shù)，借助相關(guān)的技術(shù)手段來(lái)優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)[2]。在選擇使用何種技術(shù)時(shí)，教師要遵循“適合的就是最好的”原則，凸顯技術(shù)的實(shí)用性，而不是一味地追求先進(jìn)或者時(shí)尚的技術(shù)。TPACK理論框架對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有重要的指導(dǎo)作用，合適的技術(shù)能夠簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)證據(jù)或者將實(shí)驗(yàn)短板補(bǔ)齊，也可以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，或者對(duì)學(xué)生的思維漏洞進(jìn)行填補(bǔ)。教師在選擇相應(yīng)的技術(shù)時(shí)，應(yīng)該明確技術(shù)應(yīng)用的作用和功能，技術(shù)的使用應(yīng)該達(dá)到提高實(shí)驗(yàn)效果的目的，比如讓物理實(shí)驗(yàn)中隱性的規(guī)律顯性化，讓微小的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象放大化，讓難以觀測(cè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可視化等，或者利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)直觀的實(shí)驗(yàn)情境，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，讓物理實(shí)驗(yàn)中的難題迎刃而解。

3.謀定后動(dòng)，嫻熟地使用技術(shù)。TPACK理論要求教師將技術(shù)、教學(xué)法以及學(xué)科內(nèi)容深度融合，強(qiáng)調(diào)了教師在教學(xué)過程中運(yùn)用信息技術(shù)具備的知識(shí)和能力。信息技術(shù)支持下的教學(xué)環(huán)境更加多變，教師在設(shè)計(jì)信息化的教學(xué)方案時(shí)，應(yīng)靈活掌握教學(xué)方式和技巧，讓技術(shù)能夠和學(xué)科內(nèi)容知識(shí)、教學(xué)知識(shí)形成適宜的組合形式[3]。在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師使用技術(shù)時(shí)需要找準(zhǔn)技術(shù)使用的環(huán)節(jié)，并將技術(shù)和物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)知識(shí)、物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容知識(shí)進(jìn)行融合創(chuàng)新，這就要求教師要熟練掌握相關(guān)的技術(shù)。教師使用技術(shù)時(shí)，需要先分析物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容知識(shí)，包括實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)方式等，同時(shí)要考慮實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，比如小組合作、自主探究、教師演示等，然后在此基礎(chǔ)上嫻熟地使用技術(shù)，借助技術(shù)凸顯重難點(diǎn)，順利完成教學(xué)內(nèi)容，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

三、基于TPACK理論的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新策略

1.基于學(xué)科價(jià)值分析內(nèi)容知識(shí)（CK），明確教學(xué)目標(biāo)?；赥PACK理論開展教學(xué)，教師要以TPACK框架為理論指導(dǎo)，促進(jìn)內(nèi)容知識(shí)、技術(shù)知識(shí)和教學(xué)知識(shí)的有機(jī)融合，針對(duì)具體的教學(xué)內(nèi)容選擇合適的教學(xué)方法和技術(shù)手段，以提高教學(xué)效果[4]。在以TPACK框架為理論指導(dǎo)實(shí)施教學(xué)時(shí)，做好學(xué)科內(nèi)容知識(shí)（CK）的分析是基礎(chǔ)，教學(xué)法的選擇以及技術(shù)手段的運(yùn)用，都需要考慮具體的學(xué)科內(nèi)容知識(shí)。在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)從學(xué)科價(jià)值的角度對(duì)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容知識(shí)進(jìn)行分析，明確教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)，為后續(xù)的教學(xué)法選擇以及技術(shù)手段的運(yùn)用奠定基礎(chǔ)。

例如，在“探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)從學(xué)科價(jià)值的視角對(duì)這一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行分析。學(xué)生在學(xué)習(xí)這一內(nèi)容之前，對(duì)磁場(chǎng)、磁感線、電磁場(chǎng)的概念有了初步的了解，在奧斯特實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上知道了電能生磁，教師要在此基礎(chǔ)上帶領(lǐng)學(xué)生動(dòng)手操作，在實(shí)驗(yàn)探究的過程中知道磁也能生電，并感受磁生電的過程。“探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”是“電與磁”章節(jié)的重要內(nèi)容，電磁感應(yīng)現(xiàn)象是發(fā)電機(jī)發(fā)電的基本原理，教師要對(duì)這一物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析，然后選擇與本內(nèi)容體系匹配的教學(xué)組合形式，明確教學(xué)目標(biāo)，并制訂教學(xué)指導(dǎo)方案。

2.基于學(xué)生需求分析技術(shù)知識(shí)（TK）、技術(shù)內(nèi)容知識(shí)（TCK），選定合適技術(shù)?；赥PACK理論開展教學(xué)，教師要解決選擇何種技術(shù)的關(guān)鍵問題，教師可以基于學(xué)生需求分析技術(shù)知識(shí)（TK）和技術(shù)內(nèi)容知識(shí)（TCK），從而選擇適宜技術(shù)。技術(shù)內(nèi)容知識(shí)是關(guān)于如何使用相應(yīng)的技術(shù)來(lái)呈現(xiàn)學(xué)科內(nèi)容的知識(shí)，將技術(shù)運(yùn)用到初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一定要凸顯出技術(shù)的實(shí)用性，以技術(shù)為手段突出教學(xué)重點(diǎn)，幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，不能為了使用技術(shù)而使用技術(shù)[5]。技術(shù)的使用是為了幫助學(xué)生更好地理解物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，因此教師要做好學(xué)情分析，基于學(xué)生的需求分析技術(shù)知識(shí)。教師要熟悉掌握各種能夠運(yùn)用到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的傳統(tǒng)性技術(shù)和信息技術(shù)，從物理實(shí)驗(yàn)的過程、教學(xué)需求出發(fā)，明確技術(shù)運(yùn)用的目的和功能，結(jié)合具體的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容選擇適宜的技術(shù)。

初中生的形象思維非?；钴S，抽象思維水平比較低，而“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”涉及的電流、磁場(chǎng)以及導(dǎo)線切割磁感線等對(duì)于學(xué)生來(lái)說都比較抽象。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)磁生電過程的能量轉(zhuǎn)化進(jìn)行探究，而能量轉(zhuǎn)化的過程是不可視的，這會(huì)讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不知所措，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生畏懼感，同時(shí)也影響了學(xué)生對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和體會(huì)?！半姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)較為抽象，如何將抽象的物理過程、物理現(xiàn)象凸顯出來(lái)，離不開技術(shù)知識(shí)的支撐。在“探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)涉及的物理過程比較抽象，因此教師選擇技術(shù)時(shí)，應(yīng)以“讓抽象的物理過程直觀化”為目的，引入直觀、表象的技術(shù)，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)為學(xué)生建立直觀模型，將抽象的概念以及難以觀察到的物理過程直觀地呈現(xiàn)出來(lái)。為了激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和探究欲望，教師還可以借助多媒體技術(shù)創(chuàng)設(shè)生活化情境，從現(xiàn)實(shí)生活出發(fā)引出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生產(chǎn)生探究的欲望，消除學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的畏難情緒。為了讓學(xué)生更好地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，教師還可以采用同步投屏技術(shù)，將“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)過程投屏到電子屏幕上，以便于學(xué)生觀察。在實(shí)驗(yàn)過程中需要采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師可以選用傳感器采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.基于教學(xué)實(shí)踐分析教學(xué)知識(shí)（PK）、教學(xué)內(nèi)容知識(shí)（PCK）以及技術(shù)教學(xué)知識(shí)（TPK），實(shí)施教學(xué)。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，教師要依托合適的技術(shù)呈現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)探究的過程中，因此教師要從教學(xué)實(shí)踐的角度對(duì)教學(xué)知識(shí)（PK）、內(nèi)容知識(shí)（PCK）以及技術(shù)教學(xué)知識(shí)（TPK）加以分析，確定教學(xué)方案，設(shè)計(jì)教學(xué)流程。教學(xué)內(nèi)容知識(shí)是關(guān)于使用相應(yīng)的教學(xué)方法和策略完成學(xué)科內(nèi)容教授的知識(shí)，而技術(shù)教學(xué)知識(shí)則是關(guān)于使用相關(guān)的技術(shù)來(lái)支持教學(xué)方法或者教學(xué)策略，教師要熟悉掌握各種能夠促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)策略、方法和活動(dòng)方面的知識(shí)，結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，考慮采用哪種教學(xué)方法和策略、開展怎樣的教學(xué)活動(dòng)，然后將相關(guān)的技術(shù)融合進(jìn)來(lái)，在技術(shù)的支持下開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，有效促進(jìn)教學(xué)知識(shí)、內(nèi)容知識(shí)和技術(shù)知識(shí)的融合。

在“探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)貫徹“以生為本”的教育理念，發(fā)揮學(xué)生的主體性，因此可以選擇分組探究的方式開展實(shí)驗(yàn)，以小組為單位開展探究實(shí)驗(yàn)。教師將教學(xué)技術(shù)整合到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為學(xué)生搭建數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝置，可以借助木板、彩紙和硼銣磁體制作平面磁鐵，形成磁場(chǎng)。為了有效推進(jìn)小組探究實(shí)驗(yàn)，教師還可以引入任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、問題導(dǎo)學(xué)法等，圍繞實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)相應(yīng)的任務(wù)或者提出相關(guān)的問題，為學(xué)生的分組探究指引方向，同時(shí)激活學(xué)生的思維。比如，搭建了相互平行的磁場(chǎng)之后，由于磁場(chǎng)是看不見也摸不著的，因此教師可以提出問題“我們?nèi)绾螌⒋艠O之間的磁場(chǎng)空間分布簡(jiǎn)單地顯示出來(lái)呢？”“我們?cè)鯓硬拍苤朗欠癞a(chǎn)生了電流呢？電流的大小和方向怎樣來(lái)判斷？”以問題引發(fā)學(xué)生的思考，鼓勵(lì)學(xué)生以小組為單位探討解決方案。教師提出問題之后，要給予學(xué)生充足的時(shí)間思考、探索。當(dāng)然，這些問題可能對(duì)學(xué)生來(lái)說難度較大，因此，教師應(yīng)該在必要的時(shí)候?qū)W(xué)生進(jìn)行啟發(fā)和引導(dǎo)，適時(shí)出示微電流傳感器、數(shù)據(jù)采集器等，和學(xué)生一起探討如何將它們整合到實(shí)驗(yàn)中，通過這些技術(shù)的使用將感應(yīng)電流的圖象實(shí)時(shí)顯示在電腦屏幕中。教師在這個(gè)過程中，借助信息技術(shù)建立了具體的模型，將電磁感應(yīng)現(xiàn)象可視化，提高了教學(xué)效率。

在教育信息化2.0時(shí)代，如何將信息有機(jī)整合到課堂教學(xué)中是每一位教師都應(yīng)該思考的問題，初中物理教師也應(yīng)以TPACK框架為理論對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新，充分發(fā)揮出TPACK理論對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)作用，打造高效的物理實(shí)驗(yàn)課堂。在實(shí)際的教學(xué)過程中，教師選擇合適的教學(xué)方法和策略，并整合恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，多途徑建立物理模型，確定教學(xué)方案，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，全面提升物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

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編輯：張昀