基于新型产业工人需求的 TPACK教学模式探索及应用
朱晓琳 高亚涛 亢 勇
(内蒙古广播电视大学，内蒙古 呼和浩特 010011)
[摘 要] TPACK(即整合技术的学科教学知识)是教师设计和改善教学的基本知识体系。本文在开放大学“助力计划”实施的背景下，以综合观点的TPACK理论框架为指导，以新型产业工人学习者为对象，整合教学内容、教学法、教育技术三个核心要素以及远程教育境脉要素对教学模式进行探索，并以“助力计划”中电厂热能动力装置专业的专业课《泵与风机》为例，初步构建TPACK框架在课程教学中的应用模式，以期为其他相关课程的教学设计提供参考和启示。
[关键词] 新型产业工人；需求；TPACK；教学模式；应用
近年来，国家高度重视新型产业工人队伍建设，一方面，中国要从制造业大国走向制造业强国，从低端产业链走向高端产业链，就必须培养一代掌握现代科技知识和劳动技能的新型产业工人队伍；另一方面，新型产业工人对于实现个人价值、对于社会尊重以及融入城市等方面的需求日益迫切，因此对自身素质尤其是职业技能素质的提升需求也更为迫切。
“新型产业工人培养和发展助力计划”(以下简称“助力计划”)是国家开放大学为服务国家经济建设、支持国家重大战略转型而提出的，旨在充分、有效地利用现代信息技术，整合优质教育教学资源，为产业工人提供技能学习和提升的平台。作为现代远程教育工作者，探索适应于新型产业工人群体的教学模式，将技术技能知识有效的传授给产业工人学习者是需要重点考虑的问题。
TPACK(即整合技术的学科教学知识)框架是教师在信息化时代进行有效教学的基础，它能够指导教师将教育技术、学科内容与教学方法三者之间进行相互协调和高度整合，结合教学“境脉”构建系统的远程教学方案，为“现代信息技术”与“课程教学设计”相整合提供新的思路，进而更好地服务于不同的学生群体。本文将在TPACK框架的指导下，以新型产业工人学习者为目标，探索在TPACK框架下各要素在教学设计中的整合和应用，为现代远程教育的课程设计提供新的建设思路。
一、 TPACK(整合技术的学科教学知识)框架及内涵
TPACK是美国学者科勒(Koehler)和米什拉(Mishra)在舒尔曼(Shulman)提出的学科教学知识PCK的基础上提出来的，他们将TPACK定义为：这是一种整合技术的教师知识框架，该框架在学科教学知识PCK的基础上加入了技术知识TK，它是学科内容知识、教学法和教育技术三种知识要素之间的复杂互动。
图 1 TPACK框架构成图
常规的TPACK 框架(见图一)包含三个核心要素和四个复合要素，分别是学科内容知识(CK)、教学知识(PK)、技术知识(TK)、教学内容知识(PCK)、技术内容知识(TCK)、技术教学知识(TPK)、技术教学内容知识(TPACK)。同时TPACK框架还包括一个境脉要素，常规课堂教学的境脉要素主要是指软硬件基础设施、教师的教学素养、学生的个人背景、认知结构和心理素质等诸多因素在一起的协同作用，可以概括为“学情分析”，“学”既包括学习环境，也包括学习对象。
本课程所面临的新型产业工人学习者以电厂产业工人为主，据统计，到2015年各类电力从业人员已达到近2000万，其中，进城就业的农村劳动力成为产业工人的重要组成部分，与成熟产业工人相比，以农民工为主要构成的新型产业工人队伍在自我认知、技能素质等方面存在较大差距。相比于普通的远程教育学生，其特殊性主要体现在他们的技能提升不仅仅是个人的需要，也包含国家电力产业转型升级的需求，具体从学习特性和发展需求两个维度进行说明[4]。
图 2综合观点的 TPACK框架模型
二、 TPACK框架下面向新型产业工人的远程教学模式探索
学习内容是教师要传授给学生的知识体系，是依托具体的课程存在的。通常，专业规则会将课程分为公共基础课、专业课、综合实践课等，对于产业工人来讲，专业课和综合实践课是整个课程体系中的关键部分，它能够培养学生的专业素质并提高学生的创新实践能力。因此，教学内容应该依托教学大纲并结合产业工人个人需求及当前行业发展需求进行设置，要具有前瞻性，同时要注重学科之间的交叉与关联，不仅要提高产业工人的理论基础与原理性知识，也要提高他们的行业应用知识。
图 3 TPACK教学设计流程
(一)分析产业工人学习者特性，作用于 TPACK要素分析
对学习者分析可细化为对产业工人的学习特性分析和对产业工人的发展需求分析，是教学设计的前提和基础。对产业工人学习者的分析直接作用于对 TPACK核心要素(CK，PK，TK)的分析，形成适应于产业工人的教学内容CK1～n、适应于产业工人的教学法PK1～n及适应于产业工人的教育技术 TK1～n。产业工人队伍庞大，通过对共性的分析可以在TPACK教学要素的分析上明确思路，使教学方案的设计更为清晰准确，实际的教学模式需要教师结合课程及选课的学生群体进行识别和改进。
设计一套科学的教学法能够有效调动学生学习的积极性、主动性和创造性，提升学习效果。科学合理的教学方法是在对教学内容、资源建设、教学手段等诸多方面综合考虑而确定的，灵活的运用启发式、问题式等各类教学法可以使抽象的概念具体化、复杂的问题直观化，帮助学生扎实掌握理论基础、提高作业现场问题处理能力，使学生的技术水平和专业素养得到有效提升。常规的教学法有讲授法、讨论法、直观演示法、练习法、读书指导法、任务驱动法、参观教学法、现场教学法、自主学习法等等。
(二)结合学习者特性，分析 TPACK核心要素
1.学科内容CK分析
式中：β为形状参数，η为尺度参数。当β>1时，故障率递增，设备处于老化耗损期，满足本模型的假设要求;当β=2时，故障率可简化为瑞利分布；β=3～4时，故障率近似为正态分布。η影响分布函数的离散度，η增加时，相同时间点的可靠度增大[10]。
探索适应于新型产业工人队伍的教学模式，前提是要对学习者进行分析，通过对群体特性的识别，再基于TPACK知识框架进行教学设计，可以将教学设计的目标明确化、教学内容及方法清晰化[1]。TPACK核心元素是教学模式的基本组成元素，本文将基于TPACK框架下适应于新型产业工人发展需求的远程教学流程设计如图3所示[2]。教学模式的构建以产业工人学习者分析为基础，确定学科教学知识并划分为若干知识点，每一个知识点锁定不同的教学法和教育技术，排列组合形成若干种可能性方案，再根据特定的教育境脉确定最优的教学模式，但是这个教学模式不是一成不变的，它是一个动态平衡的形式，具体还要根据教学实施过程和教学效果评价对其进行不断优化和完善，形成一个循环优化的闭环。
2.教学法PK分析
本研究简单的分析心理行为干预对于鼻出血患者进行护理所取得的效果,从本研究结果中能够看出,本研究常规护理组的护理效果与心理行为干预组进行比较明显更差,证实了心理行为护理干预所取得的价值。综上所述,对于鼻出血患者在进行临床护理的过程当中,为患者选择心理行为干预方法进行护理指导可以有效的提高患者的心理治疗,提升患者的满意度,值得推广。
3.教育技术TK分析
由表1可以看出：由于表面积大小不同，双黄鸡蛋被检出的概率不同。但当S>250时，双黄鸡蛋被检出概率为98.3%，所以就直接判定为双黄蛋；而其它两种情形，双黄鸡蛋被检出的概率低，不能直接判定，还要做进一步分析。
现代远程教育就是依靠先进的信息技术来实现的，作为远程教育的教师，应该将先进的教育技术作为整个教学资源设计的引导，支撑教学设计，因此教育技术TK是TPACK远程教学设计中的重点。传统的远程教学媒介包括电视、广播、计算机、摄像机、一体机、投影仪、网络技术、教学素材制作软件等，随着现代信息技术的飞速发展，越来越多样化的先进的信息技术得以广泛应用，如：MOOC、微课、云课程、微信、论坛等等，这就需要教师持续学习，与时俱进，以先进的教育技术作为依托应用于教学，将教学内容及教学方法以接受度更高的形式呈现，优化教学模式。
(三)以教育境脉作为背景，探究 TPACK教学模式，并通过实践和评价体系不断完善
《泵与风机》是一门实用性非常强的专业课，它能够加深学生对相关专业基础课的理解，将抽象的理论转化为与生产相结合的知识，有效指导产业工人实际生产操作，解决设备运行过程中出现的各类问题。本课程内容(见表1)结合产业工人发展需求进行设定，涵盖核心内容、拓展内容以及衔接内容三部分，再根据实际应用细分为若干知识点，将若干知识点串联起来形成本门课程的主体，并在此基础上进行延伸和扩展。核心内容是课程的主体，衔接内容能够实现学科交叉、辅助核心内容的学习，拓展内容可以帮助学生有效实现“课岗双证融合”，吸收行业先进技术，拓宽视野，提升技术技能水平[5]。衔接课程穿插在课程核心内容资源里，作为辅助课程学习的内容。
在发展需求上：首先，新型产业工人学习目的明确，学习动机强，大部分有评职称需求或有行业技能认定需求；第二，随着中国智造2025的提出，制造业领域发展迅速，要求产业工人不断的吸收前沿的技术知识，以适应企业的快速发展和转型升级；第三，“工匠精神”的提出，为产业工人的发展指明了高精尖的道路，国家制造业要转型，就要求产业工人要热爱自己的行业，立足岗位刻苦钻研，努力成为各行各业的“大国工匠”，因此，产业工人的发展需求不仅是个人的发展需求，也包含了行业的发展需求。
三、以《泵与风机》课程为例，探索 TPACK教学模式应用
《泵与风机》这门课是“新型产业工人培养和发展助力计划”中电厂热能动力装置专业的一门专业必修课，本课程的教材是中国电力出版社出版的普通高等教育“十一五”规划教材，是高职高专专用教材。教材内容简明扼要，实质上涵盖内容繁多类杂，因此需要结合学习者特性合理制定教学策略，提升教学效果[3]。
(一) 电力产业工人特性分析
TPACK 框架是一个系统的知识结构，每个核心元素都包含了庞大的知识内容，具有复杂性、多面性的特征，针对不同的教学背景，TPACK框架的适用度也存在差异，需要在基础框架的基础上进行调整和修正。本文所依据的TPACK知识框架是按照综合的观点考虑的, 这类模型(见图二)只关心整合技术的学科教学知识这种综合的知识形式, 并不关心由部分基本知识相结合形成的知识, 即由学习者知识、教学法知识、信息技术知识、学科知识和境脉知识共同整合而成的知识体系。
在学习特性上：首先，产业工人群体文化程度普遍偏低，大部分只有中小学文化，新知识接受能力较差，倾向于不断学习不断巩固的强化学习模式；第二，电力产业工人从事的是体力劳动，且实行倒班制，平时工作强度大，生产任务繁忙，每天能抽出学习的时间较少且不稳定，倾向于碎片化学习方式；第三，产业工人大部分来自生产一线，操作能力强，理论基础薄弱，因此倾向于采取理论与实践相结合的形式开展教学。
本研究同时也对甘蓝型油菜如何响应BR进行了研究，结果表明合适浓度的外源BR处理可以促进油菜幼苗根的生长，过高浓度的BR反而产生抑制作用，研究结果与拟南芥一致，但甘蓝型油菜的根对BR的敏感性比拟南芥更高。黑暗条件下BRZ处理可使甘蓝型油菜幼苗的下胚轴伸长受到抑制，提示BR信号也参与了幼苗的光/暗形态建成，但是幼苗的子叶并未完全张开，根的生长差异也不明显，说明BR信号介导的甘蓝型油菜幼苗的光形态建成与拟南芥相似，但存在略微差异[33]。
产业工人的学习特性和发展需求会成为教学要素的影响因子，如产业工人的学习特性会影响PK和TK，个人需求会影响CK和PK，而且受影响的三个要素之间也会互相影响，从而影响教学方案设计。
图1显示，对照组小鼠十二指肠绒毛结构完整，排列疏松，但绒毛长度不均等；试验一组的绒毛结构完整、排列紧密、长度增长且均等、隐窝深度降低；试验二组绒毛结构完整、排列紧密，但绒毛长度不均等。
(二)结合产业工人特性，设定教学内容
TPACK是一种结构简明、耦合松散的知识框架，学科内容知识(CK)、教学法知识(PK)和技术知识(TK)三个核心要素之间，既相互作用又彼此独立。即使明确了学科内容、教学法和教育技术，在不同的教育境脉背景下，最终的教学模式也会千差万别。对于现代远程教育来说，教育境脉包括学校的软硬件配备情况、教师的TPACK能力以及学生的学习状态及学习能力等。如何探究最合适的TPACK教学模式，还需要通过实践和评价体系来不断完善和改进，形成一个动态平衡、不断优化的过程。
(1)除了研究的3种障碍人群之外，还存在着知觉障碍、肢体障碍等障碍，但本次实验只关注了听觉、视觉和老年人3种，且听觉和视觉上仅是从失聪和失明方面进行实验。研究还不够广泛和全面。
当地村民告诉我，这两道没有愈合的伤疤，一道始于“文革”期间，另一道是一名买树的商人所赐，如果不是一根树枝压伤了砍树人，一场重病夺走了那个买树的人，这棵千年古樟可能早就不在了。
(三)结合教学内容，针对产业工人群体特性，探索教学方法
对于现代远程教育来讲，主要以互联网及计算机作为媒介开展教学，常规的教学法在适用性上存在一定差异，因此需要结合学习者特性以及远程教育性质选择合适的教学法。对于电厂从业人员来讲，教学法可偏重于理论与实操结合，因此优先考虑的教学法包括案例教学法、讲授法、任务驱动法、操作演示法、模块学习法、问题引导法、合作学习法等，具体如何选择需要依据教学内容CK来确定。根据《泵与风机》课程内容及特点，可采用多层多样的教学方法灵活并用。在实际教学中，以工程实例教学法作为主导，综合运用讲授法、操作演示法、任务驱动法、合作学习法等多种方法，教师需要掌握每种方法的特点、适用性和使用技巧等。
表 1课程学科知识
(四)以细化的教育技术作为依托，确定学科教学法的展现形式
氧化铋是具有6种晶相的多晶型材料,其晶相包括α(单斜相),β(四方相),γ(体心立方相),δ(面心立方相),ε(斜方相)以及ω(三斜相).在通常情况下,α-Bi2O3是在室温到730°C存在的低温稳定相,δ-Bi2O3是在730°C到熔化温度存在的高温稳定相.β与γ相是δ相在降温过程中产生的亚稳相[11].在这些晶相中,δ-Bi2O3由于存在氧空位,具有通畅的离子通道,使其离子传导率远大于其他物相[12],在固态氧化物电池、氧气传感器等[11-15]领域具有潜在的应用价值.
美国心理学家Gibson提出的功能可供性可以将教育技术细化区分，表2将细化的教育技术形式与学科内容呈现方式相呼应，并以《泵与风机》课程的部分内容作为案例说明[6]。
网上教学资源的建设应涵盖教学课件演示、教学素材制作、微课制作、网络资源检索端口、课程交叉链接等，其中微课是最佳的授课形式，它能够将若干知识点以视频等形式串联起来，充分利用学生的碎片化时间完成教学，同时，需要教学课件及文字素材等与微课搭配，可方便学生识记，因此TK的应用需要结合教学内容及教学法进行选择。线下及实训课程可以利用物联网教室、投影仪、一体机、VR技术及虚拟现实操作等，为产业工人营造舒适、智能化的学习环境，也有助于产业工人不受时间和地点限制完成学习和实训。
表 2教育技术呈现及适用案例
(五)有机整合各项核心要素，探索 TPACK教学模式
结合学习者特性，将学科知识和教学法知识进行重组和加工，一种学科知识可以采取多种教学手段组合应用，并搭配合适的现代教育技术，实现教学模式的多元化，充分调动学生积极性[7]。根据产业工人专业水平的不同，将教学内容CK按照模块学习法PK1进行二次重组，划分为基础级CK1、专业级CK2和提升级CK3，三个模块逐层递进并互相独立，可供学生依据自身条件自行选择。接下来，每一个模块都要按照TPACK框架分别进行搭建。最后，模块之间需要利用先进的信息技术TK进行衔接，学生可以完成基础级内容的学习并通过阶段性测试，进入到专业级的学习模块中；专业水平高的学生，通过基础级的测试后，可以直接在专业级模块进行学习，外延级根据学生需求自行选择，不做测试要求。
基础级教学内容包括泵与风机的分类、结构认识等，内容浅显易懂，教学采用讲授法和操作演示法，以教学课件、微课等形式建设课程资源，学生可以根据个人需求进行学习，初步掌握本门课程基础理论。专业级教学内容包括泵与风机的内部流动原理、运行分析等，以管路流动计算和工程问题分析为主，本部门内容需要大量理论公式的计算基础，因此采用工程实例教学法为主导、任务驱动法为辅助的教学法，课程资源的设置也要更为多元化，包括微课、任务程序小游戏、关联知识点对点链接、通关学习微模块等组合搭配，将复杂的课程趣味化。考虑到学生碎片化学习模式的诉求，将泵与风机在作业现场经常出现的各类异常工况作为案例设置若干模块，每个模块涉及不同的知识点，通过案例分析的形式将所有知识点串联起来，同时也满足了学生理论与实践相结合的学习需求。外延级教学内容包括职称评定的知识体系以及行业先进知识等，教学内容在前两个模块有所涵盖，本模块主要以在线测试为主，在网上设计趣味化的测评系统，引导学生逐级测试深入学习，与课程内容互联互通、无缝对接。同时设置教师及行业专家在线咨询台，建立全国电力行业的专家库，为产业工人学习者提供交流和学习的平台。
(六)境脉要素的创设可以实现教学设计的智能化
境脉要素是影响学习者学习效果好坏一个非常关键的因素，因为对于产业工人远程学习者来说，每个人的学习能力、学习状态都是不确定的，固定的教学模式存在局限性，因此对于现代远程教育来讲，可以为境脉学习创造一个更加智能化、个性化的平台，一个可以根据学习者进行动态设定的平台，这个平台所依赖的技术包括互联网、物联网及大数据分析等等，根据学生学习前的状态设置具体的教学策略，合理定位学生的认知结构和学习状态，在此基础上构建适合学生某次学习的教学策略，不断地修正、丰富和完善学习者既有的知识体系。
结 语
TPACK是一种策略性的思维方式，也是一种教学理念。在TPACK理论的指导下，探索基于新型产业工人学习者的教学模式，不仅能够提高“助力计划”相关专业的教学设计水平，提升新型产业工人的学习有效性，也能够优化和完善教师教学设计能力，提升教学质量；更重要的是体现了开放大学以学生为核心的教学理念，随着“一村一”、老年大学及社区大学的不断发展，面临不同的学生群体，构建以学习者为核心的TPACK教学模式，以全局的视角规划课程设计，可大大提升学生的学习积极性和参与度，具有一定的研究意义。
[参考文献]
[1]王剑程,杨荣明,吴自爱.TPACK框架下《企业运营管理综合模拟实训》教学设计与应用创新[J].经济师，2014，(4).
[2]李惠芳,代红兵,李嘉怡,冯焕华. 基于TPACK框架的教学设计模式研究[J].中国教育信息化,2017,(4).
[3]刘 华.信息时代TPACK整合框架下的教学策略——以《组织行为学》课程为例[J].内蒙古财经大学学报,2017,(6).
[4]程 千,刘小飞. 新型产业工人学习者的学习需求及特种研究[J].河北广播电视大学学报,2016,(4).
[5]成 晋,张佳文.新型产业工人培养和发展助力计划教学模式的探索与实践[J].内蒙古电大学刊,2017,(4).
[6]王瑞玲.基于ICT_TPACK理论的技工类微课程的设计策略研究[J].福建电脑,2018,(4).
[7]黄 凡. TPACK应用于中职《计算机应用基础》课程的教学设计研究[D].广西师范学院,2014.
Exploring and Applying in TPACK Teaching Model Based on Demand of New Industrial Workers
ZHU Xiao-lin GAO Ya-tao KANG Yong
(Inner Mongolia Radio &TV University ,Hohhot Inner Mongolia China 010011)
[中图分类号] G 728.8
[文献标识码] A
[文章编号] 1008-0597( 2019) 03-0121-07
DOI: 10.16161/ j.issn.1008-0597.2019.03.020
[收稿日期] 2018-09-20
[基金项目] 2018年度内蒙古自治区高等学校科学研究项目“内蒙古农牧民工学历与能力提升的机制与路径研究”，项目编号：NJSY18178，主持人：林海华。
[作者简介] 朱晓琳，女，内蒙古广播电视大学教学部，中级工程师；高亚涛，女，内蒙古广播电视大学，中级工程师；亢 勇，男，内蒙古广播电视大学，财务处。
[责任编辑：张建荣]