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成果精粹|新工科视域下应用型本科院校公共数学课程教师TPACK现状与发展策略——以宿迁学院为例

来源:宿迁学院作者:吴耀强发布:2021-12-28 10:57分享:

宿迁学院吴耀强主持完成了江苏省高等教育学会2020年江苏高校“大学素质教育与数字化课程建设”专项课题“新工科视域下应用型本科院校公共数学课程教师TPACK现状与发展策略——以宿迁学院为例”(课题编号:2020JDKT154),课题组主要成员:陆海霞、刘文、朱沛雨、李红玲、邵树祥、衡美芹。


一、首次构建了E-TPMK的模式

(论文:吴耀强, 朱沛雨. 新工科背景下应用型本科院校公共数学课程教师E-TPMK模式初探[J]. 教育现代化, 2021, 8(69):154-157, 179.

鉴于新工科建设要求体现出我国工程教育的“新理念、新模式、新途径、新结构”的有机融合,因此,对于工程学科教育而言,将学科教学与信息技术手段、专业学科知识以及其它学科知识(包括工科数学学科知识)的有效融合可以进一步提升教学质量,从而增强学生的数学知识与工程学科之间的联系,拓宽数学知识和工程学科思维的广度,为他们以后解决复杂工程问题提供数学理论新动能。此外,应用型本科院校公共数学课程数学教师尤其要加强培养学生“发现问题→分析问题→解决问题”的能力。美国著名数学家G. Polya曾说过“问题是数学的心脏”,李培根院士也指出“对于一个优秀的工程师或工程技术研究者而言,‘问题视野’比‘知识视野’更重要”。《华盛顿协议》中也同样指出“毕业生素质应由‘必须掌握的知识’和‘问题解决水平’构成”以及“毕业生素质的核心特色是解决复杂问题和处理不确定性问题的能力。”由此可见,基于问题导向的工科学生的能力培养成为实现新工科建设目标中不可或缺的重要指标。

课题组基于工科数学学科特点和TPACK理论框架,在新工科视域下,注重问题导向,构建应用型本科院校公共数学课程教师一种新的知识的模式(E-TPMK)。它是由Engineering-MathematicsKnowledge (基于工程的数学知识,简记为E-MK)Engineering-Pedagogical Knowledge(基于工程的一般教学法知识,简记为E-PK)、Engineering-TechnologicalKnowledge(基于工程的技术知识,简记为E-TK)三个基本部分组成,其知识框架模式如图1所示。

 

E-TPMK理论框架下,我们设置知识(Knowledge)层面与问题(Problem)层面,在知识层面中,有三个主要单元,即数学(Mathematics)知识、教学法(Pedagogical)知识、技术(Technological)知识。可以看到E-TPMK知识层面的结构与Koehler-MishraTPACK结构图基本相仿,同样呈现出TPACK 理论在数学学科教学中的具体应用特征。

此外,鉴于在实际教学中公共数学课程任课教师往往会“主动”略去教材中具有工程背景的例题改为选择不涉及物理、化学等其它学科背景的纯数学例题(原因大多是公共数学课程教师不具备相应的工科知识背景或与之相关的工科专业课程设置为后继课程)。因此,在工程学科(Engineering)类型问题层面,课程组利用MATLAB 等数学工具或者CAD工程软件进一步使教学内容有真实感,让学生真切感受到数学源于实际问题以及数学理论强大的功用性。通过“基于E-TPMK视域下的高等数学教学设计——以曲率为例”的教学设计,可以看到公共数学课程教师与工程学科专业课程教师融通打造E-MKE-PKE-TK。显然,在工程问题背景下,学生通过对研究现象的深入思考,还原问题科学本质,用数学思维去解决问题,这对于学生深刻理解教学内容,提升他们分析问题、解决问题的能力是大有裨益的。因此,通过E-TPMK模式,可以打通知识与问题的转化通道,以期实现“工程学科背景的问题数学化,数学模型工程化”的学科良性互动。此举对于培养工科学生的问题意识,提升他们数学化处理工程学科问题的能力无疑是大有裨益的。我们首先要选择和挖掘出具有数学理论与工程学科应用特点以及符合工科学生认知的契合点,并对这些教学内容进行科学的教学设计,采用有效的教学形式以及多种教学资源,然后完成教学实施及教学评价。显然,教学知识的确定、教学形式(资源)的选择、教学过程和评价等几个方面都需要公共数学课程教师与工程学科专业教师共同研讨后方可确定。因此,在新工科建设中,我们必须要敢于突破专业(学科)壁垒,打造公共数学课程教师与工科专业课程教师的“工科—数学”教学朋友圈,科学设置工科数学中具有工程学科问题背景的例题、习题、数学实验等内容,让公共数学课程教师不再“见‘工’生畏”,工科专业教师不再“望‘数’兴叹”。

(二)关于调查结果分析与对策建议

(论文:吴耀强, 衡美芹,季海波. 宿迁学院公共数学课程教师TPACK现状调查与分析[J]. 科技资讯, 2021, 19(27): 124-128.

课程组通过地方应用型本科院校(以宿迁学院为例)的公共数学课程教师的学科知识结构与TPACK组织构架两个方面进行模型构建,并基于公共数学课程教师的基本情况以及他们的教学技术、学科知识、教学法等七个维度进行量表分析,通过研究结果表明:宿迁学院公共数学课程教师的TPACK均值为3.78,总体处于中等偏上水平,各维度中TK均值最低;男教师的TPACK所有维度中TPK外的其它维度均值都低于女教师、标准差大于女教师;教龄11-15年的教师的TPACK各维度均值最高;博士研究生学历教师各维度均值均大于本科、硕士研究生学历教师;师范专业本科教育背景教师的TPACK所有维度中PCK外的其它均值大于非师范专业本科教育背景教师;副教授职称教TPACK各维度均值大于讲师职称教师。 针对此项研究结果,本课题组对于提升校教师的TPACK 水平提出如下建议。

1)加强职业院校教师的教学能力,建构适应职业教育的教学模式。职业院校教师在教学过程中应积极使用多种教学方法开展与课程相关的案例教学实践活动,如项目教学法、任务驱动教学法等,尝试将教育技术应用到教学过程中去解决教学问题。职业教育不同于中小学、高等教育,所以职业院校教师必须掌握适应于职业教育的教学模式,逐步建立一套职业教育教学体系。

2)加强对职业院校教师的TPACK 培训。针对职业院校教师的信息化培训,应该注重提高教师信息化教学能力,将信息技术和学科知识紧密相融,让信息技术促进教学。应该加强对男教师教学法知识的培训,而对于女教师,则要侧重提升技术的应用水平;对不同年龄段教师的培训内容应有所不同,对46岁及以上年龄段教师要重点加强TK 的培训,对青年教师要注重TCK 的培训。

3)加强技术在职业教育中的应用。从TPACK 各要素对TPACK 知识的影响分析可知,以技术为基础的各因子(TPKTCKTK)对TPACK 均有显著影响(P<0.05),具有决定性作用,因此职业院校教师要提升TPACK 水平,务必要关注技术知识(TK)、整合技术的学科知识、整合技术的教学法知识3 个方面。教师要积极尝试用技术搭建“脚手架”来支持学生的学习,利用技术解决教学问题。

4)加强教学过程的情境设计。职业院校的课程具有其特殊性,大多数课程有特定的实习情境,因此针对不同的课程要开发不同情境的TPACK。为了达到这一目的,教师要不断借助技术来实现复杂教学情境的设计。

 



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