摘要:TPCK是指班主任在教学过程上将学科知识、教学知识和技术知识深度融合，进而把学科知识有效地内化为中学生的知识，TPCK水平越高，表明班主任借助技术手段进行教学的能力越高。基于TPACK理论的教学设计是指班主任在具体的教学情景中，恰当选择教学方法、技术手段，建立以生为本的生本课堂，帮助学生理解把握学习内容，达到提升中学生学习兴趣、提升教育教学质量的目的。笔者按照TPACK理论以“探究加速度与力、质量的关系”为例进行教学设计，以期为中学数学班主任的课堂教学提供借鉴.
关键词:TPACK；教学设计
《普通中学数学课程标准（2017年版）》中的基本理念提出：通过多元化的教学方法，借助现代信息技术，来引导学生理解数学学的本质，提高中学生的探究能力和解决实际问题的能力[1]。信息技术走入课堂，给传统的课堂教学注入了新鲜血液的同时，也为其带来了新的挑战。班主任是课堂教学的设计者、组织者、参与者物理教学设计模板及案例，是实现信息技术与学科教学深度融合的关键，班主任在教学设计中选择适当的技术，能极大提升课堂教学效率，提高教育教学质量，推动中学生核心素质的发展。
1TPACK理论框架
TPACK称为整合技术的教学内容知识，是整合教学技术、教学知识和学科知识的理论框架。它由三个核心要素:内容知识(CK)、教学知识(PK)和技术知识(TL），三个复合要素：教学内容知识(PCK)、技术内容知识(TCK)、技术教学知识(TPK)组成，整合技术的教学内容知识(TPACK)是以上六个要素互相作用的结果，如图1所示。
CK是在课堂上班主任须要传授给中学生的学科内容知识，主要是一些基本概念、原理、定律、方法等；PK是班主任在课堂教学过程中所使用的技巧知识，主要是将教育学、心理学的应用，以及班主任在教学实践中积累生成的教学的方法；TK分为传统技术知识和现代技术知识，传统技术是指黑板、幻灯等低水平、机械化的技术，现代技术是指以计算机、网络为核心的多媒体技术；PCK是班主任通过各类方法手段将具体的学科知识内化给中学生的知识；TPK是指在教学过程少将具体的技术与内容知识互相结合，进而达到提升教学疗效的知识，如通过智能教学一体机技术迸发中学生学习兴趣，促使师生互动、生生互动；TCK是指班主任结合技术手段来讲解或学习学科内容知识，以期达到更佳教学疗效和学习疗效的知识，如化学班主任一般利用动漫来模拟展示微观世界；TPCK是指班主任在教学过程上将教学技术、教学知识和学科知识深度融合，进而把学科内容知识有效地内化给中学生的知识，TPCK水平越高，表明班主任使用技术进行教学的能力越高。
基于TPACK理论的教学设计是班主任依据具体的教学情况中恰当选择教学方法、技术手段，因而实现教学内容、方法和技术的有效融合，推动自主学习、合作探究、师生互动活动的针对性、高效性，建立以生为本的生本课堂，提升中学生学习兴趣、帮助学生理解、掌握学习内容，进而达到有效地提高教育教学质量的目的。
2基于TPACK理论的课堂教学案例剖析
2.1教学背景剖析
《探究加速度与力、质量的关系》是“人教版”《物理》必修一第四章《运动和力的关系》第2节内容。《普通中学数学课程标准》共同选修模块“物理1”中涉及本节的内容有：通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系，理解牛顿第二定理[2]。条目要求中学生通过实验，探究加速度、质量、力两者的关系，指出让中学生经历实验探究过程。本节内容安排在定性认识“运动与力”关系的《牛顿第一定理》之后，《牛顿第二定理》之前，除了具有承上启下的作用，彰显了中学生对知识从易到难、从定性到定量的认知规律。本节是一节实验探究课，通过探究加速度与力、质量的关系，得到这三个化学量之间的定量关系，为下一节得出牛顿第二定理F=Ma作铺垫。
中学生上面早已学习了牛顿第一定理，在生活中对加速度与力和质量的定性关系也具有一定的体验，比较容易引出课题。中学生在第一章《运动的描述》中做过检测纸带平均速率和瞬时速率实验，在第二章《匀速直线运动的研究》中做过探究货车速率随时间变化的规律实验，对于打点计时器的使用有一定的实验操作能力，会依照纸带记录的运动信息进行数据剖析求得加速度，故在本次实验操作和数据处理等方面中学生具备了一定的基础。
但这节课中学生在学习过程中会遇见不少困难：实验方案的设计、消除磨擦力的影响、控制变量法的应用、图像法处理数据，非常是作完a-M图象后，为何要再作a-1/M图象等等。因而本节教学设计中，须要老师利用技术的手段，通过提出序列问题对中学生加以引导，让中学生在思索讨论中设计出严谨、可行的实验探究方案，在团结协作中完成实验操作，充分调动中学生的积极性，培养中学生的科学探究能力。
2.2教学过程设计
图2教学设计流程图
2.3主要教学环节
环节一：课前打算
班主任提早做好资料搜集，建好中学生学习资源包，指导中学生以学习小组为单位构建Q群（或陌陌群）。
班主任提早布置小组学习任务:①测量物体质量的方式有什么？②如何检测加速度和力的大小？③影响加速度的大小的诱因有什么？④实验数据的处理的常用的技巧有什么？
学习小组通过网路搜索、查询资源包等方法找寻答案，合作完成学习任务。
【设计意图】网络环境下任务驱动学习模式可以培养中学生自主探究，互教互学，互相影响、相互推动，共同成长。学习小组借助网路、学习资源包进行学习，借助群聊进行交流；有利于中学生获取信息、处理信息能力的提高，有利于中学生的团队意识、合作能力、共享精神的培养。
环节二：成果汇报、提出问题
上课前，以小组为单位将课前打算成果以PPT、微视频、投影等方法进行成果分享，主任做好汇报说明，班主任做好点评、补充。
（质量检测方式：天平；力的检测方式：弹簧测力计、力传感等；加速度的检测方式：打点计时器、光电门、频闪拍照、加速度传感等；实验数据处理方式：列表法、计算法、图象法等。）
备考牛顿第一定理，列出生活的例子，得出加速度的大小与力、质量有关。
引导中学生推测：加速度的大小与合外力、物体的质量应当有如何的定性关系？（加速度随合外力的减小而减小，即加速度可能与合外力成反比；加速度随物体质量的减小而降低，即加速度可能与合外力成正比）
【设计意图】小组借助PPT、微视频、投影等技术进行成果汇报，各小组中学生各抒己见，取长补短，有助于培养中学生合作交流意识。通过列出生活实例，让中学生有直观体会加速度与力和质量的定性关系；生产生活中常常须要晓得加速度与力和质量的定量关系，才才能真正解决实际问题，让中学生明晰本节实验探究内容的重要性。通过生活实例引导中学生推测，培养中学生基于生活现象剖析问题、提出问题、提出猜测假定，这是科学探究的重要环节，有利于培养中学生的问题意识。
环节三：实验设计
班主任提出问题：采用哪些方式研究加速度与力、质量的定量关系？（控制变量法。m一定，a与F的关系；F一定，a与m的关系）
小组讨论实验方式并设计实验方案，画出实验装置；班主任借助投影、平板照相等方法展示小组设计的不同方案（如图3所示），小组成员做好解释说明，班主任做好点评、完善。
图3设计方案
按照各组实验方案，老师适时提出问题:如何去除磨擦力的影响?小组讨论得出较好的解决方案：补偿法平衡磨擦力和气垫滑轨。
【设计意图】实验设计是本节内容的重难点，教学设计中须要给与中学生足够思索时间。老师围绕中学生“最近发展区”设计出一系列小问题,即“问题串”，中学生进行拓展思索；小组成员共同设计方案，强化小组合作意识；班主任借助投影、平板照相等形式展示方案，加深中学生对实验方案的认识。在本环节中，班主任引导中学生合作解决问题，提升中学生实验探究的能力，提高了中学生控制变量等方面的逻辑思维能力。
环节四：实验探究
结合实验室实际情况，选出其中1个方案，班主任先演示实验过程，同时借助希沃传屏技术实现实时传输播放，让中学生了解实验探究过程。
各小组动手操作实验，老师巡视物理教学设计模板及案例，小组操作过程中有较好的方面或比较典型的不足之处借助平板照相，展示合照，共同讨论。
【设计意图】教师先演示实验过程，同时借助希沃传屏技术实现实时传输播放，解决了可视性不好的问题，让中学生充分了解实验探究的操作细节和注意事项。中学生动手实验时，班主任巡视选择典型问题借助平板照相进行交流讨论，借助技术为教学服务。本环节主要通过小组分工、合作、交流的形式进行，培养了中学生的动手能力，增强了中学生的团队意识和合作精神，同时让中学生在探究过程中也能获得成就感和自豪感。
环节五：数据处理
班主任适时提出问题：有哪些方式可以直观地反映出数学量间的关系？通过中学生讨论，明晰图象法可以直观地反映出数学量间的关系。
各小组朋友借助座标纸做出a-F、a-m图象，发觉a-m图象是一条曲线。提出问题：加速度与质量的图象应当如何画才才能更确切直观地呈现它们之间的关系？让中学生分组讨论得到最佳答案。
班主任取某小组实验数据，借助excel处理，手动生成图像，拓展中学生视野。
【设计意图】采用描点画图法进行数据处理，要求中学生会观察数据分布特征，剖析给出合理的图象来拟合两化学量的关系。描点画图法其实比较花时间，人为偏差也比较大，而且具有“显性”的优点，是中学生中学阶段必须把握的重要数据处理方式；借助笔记本Excel等软件进行数据处理，简单、快捷、准确，而且具有“隐性”的不足。班主任先让小组朋友借助座标纸做出图象，之后班主任借助excel软件处理数据，兼具两种方式的优点，克服两种方式的不足。化曲为直的思想提升了中学生的综合剖析能力，数据剖析处理过程提高了中学生的协作精神。
环节六：归纳总结
借助PPT、投影展示各小组做出的图象，借助图象归纳总结得出：m一定，a与F成反比；F一定，a与m成正比。
【设计意图】利用PPT、投影展示图象，归纳、总结、交流，培养中学生的共享意识、合作精神。班主任还或以按照教学情景，可引导中学生适当进行偏差剖析，培养中学生尊重实验事实的科学心态，提升中学生的理解剖析能力。
环节七：课外活动
①开放中学实验室，中学生借助中学实验室资源，在课外时间完成实验课堂上没有动手操作的实验方案；②观看微课《利用DIS探究牛顿第二定理》。
【设计意图】开放中学实验室，培养中学生自主学习能力，增强中学生的综合素养；观看微课，迸发中学生兴趣，开拓中学生视野。
3教学设计思索
本节内容，是基于TPACK理论进行的化学课堂教学设计，设计重视探究性与有效性、主体性与主动性、预设性与生成性，注意学科知识、教学知识和技术的融合，挺好地完成了教学目标任务，提高了中学生的合作意识与问题能力，培养了中学生互相学习交流，共同提升的学习心态。
学科知识、教学知识和技术知识是TPALK的核心内容，两者的交叉与互相作用融合构成TPALK的目的，是让班主任明晰在教学内容中的哪些地方可以使用技术，进而达到推动教学目的，甚至能延展到探求课堂之外的内容。目前，化学班主任在整合技术进行教学方面存在较大的不足，主要的缘由是:因为班主任教学任务艰巨，疏于进行各项教学任务、学生管理，应对各项教学工作检测等，没有时间和精力去关注技术的发展以及在教学中的应用；部份班主任学习意识狭隘，只是把握计算机基本应用知识，对技术在教学中的整合认识的不够深刻；随着课程变革深入施行，好多班主任都有“时间紧，任务重”的觉得，故教学设计的优缺常常只是逗留在怎么把知识讲清讲透，而在中学生参与与知识重现过程方面注重严重不足；另部份中学技术设备水平差别比较大，也同样阻碍了整合技术进行教学的发展。
基于TPALK框架为理论进行化学课堂教学设计，班主任要先有应用技术推动教学的意识，要按照预设教学情境思索须要哪些技术来推动教学？怎样使用该技术进行教学？班主任是技术的应用者，更要成为技术的设计者，班主任要明晰用技术辅助教学并不是“可有可无”“耽误时间”，而是恰当地使用技术能帮助中学生更好的理解学科知识，才能提升课堂教学效率和质量，还能提高中学生的学科核心素质，促使育人目的的最终达成。
参考文献：
﹝1﹞中华人民共和国教育部.普通中学数学课程标准（2017年版）[M].南京：人民教育出版社，2018:2-3
﹝2﹞人民教育出版社.普通中学教科书化学选修第一册[M]上海：人民教育出版社，2019:83-87.
﹝3﹞李建珍冯利珍袁玉飞.国外TPACK研究的剖析与思索[J」电化教育研究，2015,36(11):102-108
﹝4﹞雷军.基于TPACK框架的学院化学实验教学设计与应用[[J].广州民族党员大学学报，2016.