基于TPACK模式高职物联网专业教师信息化能力提升研究
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作者:莫树培 赵大磊 陈明
摘 要：针对高职物联网专业教师信息化能力处于中等水平、教学效果不佳的现状，作者提出了基于TPACK模式教师信息化能力提升研究，首先分析高职物联网专业教师信息化能力存在的問题，其次搜集教师和学生的TPACK能力问卷调查，再次分析和评估教师TPACK能力分值和形成原因，最后构建分级分层信息化培训、完善教师实践制度以及加强教学方法和技术知识等培养方式，提升高职物联网专业教师TPACK能力，提高教学效果。
关键词：TPACK;信息化;高职教师;物联网专业
中图分类号：G451 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2020）12-0071-04
2019年国家出台《国务院关于印发国家职业教育改革实施方案的通知》《加快推进教育现代化实施方案（2018-2022年）》和《中国教育现代化2035》等文件，其中提出大力推进教育信息化，着力构建基于信息技术的新型教育教学模式、教育服务供给方式以及教育治理新模式[1]。促进信息技术与教育教学深度融合，支持学校充分利用信息技术开展人才培养模式和教学方法改革，逐步实现信息化教与学应用师生全覆盖。2019年人力资源和社会保障部发布的13个新职业就包含有“物联网工程技术人员和物联网安装调试员”。同时贵州等地区打造先进装备制造、大数据电子信息和生态特色食品等千亿产业，需要大量的高技能、高素质、高品德的物联网相关技术员[2]。
综合上述问题，高职院校必须培养出适合企业使用的高技能物联网专业学生，为此需要提高教师的教学教法水平，并提升教师信息化能力，激发学生的学习兴趣，从而提高物联网专业的教学质量。本文以TPACK模式探索高职物联网专业教师信息化运用能力的培养方式。
一、高职物联网专业教师信息化能力存在问题
物联网专业[3]是一门交叉学科，涉及计算机、通信、电子和测控等专业基础知识，以及管理学、软件开发、大数据和人工智能等多方面知识，其主要学习信息流、物质流、数据流和能量流彼此作用、相互转换的技术和方法，有着较强的工程实践特点。
高等职业院校物联网专业教师主要来源于以下三类人员：一是高校毕业硕士研究生，这类教师理论知识丰富，但缺乏工程实践经验;二是工作过几年的本科生，这类教师有一定理论知识和工程实践经验;三是校企合作的企业工程师，这类教师工程实践经验丰富，但在传授理论知识上不够系统性和深刻性。上述三类教师大多都是工科毕业，有较强的工科理论知识水平，但都是非师范类专业毕业，没有受过专业授课能力的培训，大多数教师对如何进行课堂教学和实践教学没有理论性和系统性学习，很多是凭借经验进行授课，达不到“双师型”[4]教师要求，因此高职物联网专业教师在教育教学方法和运用信息技术方面的水平相对较低。
二、高职物联网专业教师的TPACK现状分析
1.TPACK理念
整合技术的学科教学知识[5][6]（Technological Pedagogical Content Knowledge，TPACK）是由美国学者科勒（Koehler）和米什拉（Mishra）在2005年总结舒尔曼（Shulman）提出的学科教学知识PCK的基础上延伸出来的。此后，国内外学者对整合学科教学知识、教学方法和技术知识进行全面研究，从而使TPACK成为研究热点;通过研究学者们发现TPACK有助于提升教师运用教育信息技术的能力，从而提高学生动手能力，提升教学质量。TPACK已经成为教师应当且必须具备的全新知识，其结构框架如图1所示。
由图1可以看出，TPACK教师知识结构框架[7][8]包含学科内容知识（CK）、教学法知识（PK）和技术知识（TK）三个核心要素，并由这三个核心要素延伸出学科教学知识（PCK）、整合技术的学科内容知识（TCK）、整合技术的教学法知识（TPK）、整合技术的学科教学知识（TPACK）四个复合要素。TPACK具有学科性、整合性、实践性、情境性和个体性等特点，在TPACK实施过程中，必须强调教师是教学改革的积极参与者，也是课堂教学的设计者、实施者;在教学实施过程中教师利用现代化技术有效地将学科知识、工程实践技术、信息化教学技术和教育教学方法进行整合，引导学生主动学习，提升学生的学习兴趣，增强其动手能力和创新思维能力，培养沟通交往能力，从而提高教学质量。
2.问卷设计
为充分掌握高职物联网专业教师信息化教学能力情况，并能通过物联网专业学生第三视角更加客观地掌握教师的信息化教学能力情况，笔者分别针对贵州工业职业技术学院教师和学生设计了两种不同的问卷[9-12]。
教师问卷主要涵盖两个方面：①基本信息的调查。涵盖年龄、学历、教龄、企业工作年限和经常使用那些现代化技术工具等基本情况。②以阿尚波特问卷为蓝本，并依据高职学校教师教学能力和物联网专业相关标准，对问卷进行修改，得到涵盖TPACK的七个维度评价量表。
学生问卷主要以施密特问卷为蓝本，依据物联网专业教学要求，并重点考察教师态度、责任、技能、课程设计、教学方法、教学创新等多个方面，再结合高职物联网专业学生的特点对学生问卷内容进行修改， 从而得到学生对物联网专业教师TPACK能力的七个维度评价量表。
对教师和学生问卷进行内容效度分析时，采用探索性因素分析，选择取样适当性量数 KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）的方法判断两份问卷七个维度是否适合因素分析。问卷各维度的KMO值表见表1，从中可以看出，高职教师问卷KMO值比高职学生问卷KMO值高，高职教师问卷中七个维度KMO值介于0.61至0.74之间，均值都高于0.6;高职学生问卷中七个维度KMO值介于0.60至0.71之间，均值也都高于0.6。根据以往经验，KMO值在0.6以上则较合适进行因素分析，因此问卷具备较好的效度水平。 3.调查结果分析
调查共收回教师问卷64份，学生问卷256份，其中有效问卷300份，占比回收问卷的93.75%。被调查教师包括学校教师和企业教师，其基本信息如下：男性教师占43.75%，女性教师占56.25%;学历都是本科以上，硕士占65.63%;年龄主要在28—40岁之间占84.38%;教龄5年以下占37.50%，6—15年占46.88%，15年以上占15.62%;教师企业锻炼工作年限3年以下占50%，4—8年占31.25%，8年以上占18.75%。
通过调查发现教师经常使用的现代化技术工具，如图2调查数据可以看出，教师经常使用的现代化技术工具主要有：多媒体教室、手机、电脑、Word、PPT、QQ和微信等设备或软件;但对图像处理软件、视频制作软件、音频处理软件、动画制作软件、虚拟仿真软件、蓝墨云、学习通、网络教学资源库和精品在线资源课使用得相对较少。由此可见，教师对信息技术的应用还在展示和演示层面，并没能将信息技术与学科内容进行相应的结合。
利用SPSS软件对TPACK的七个维度评价量表按照维度进行分析，评价中分值分别用完全不符合为1分、不符合为2分、符合為3分、比较符合为4分、完全符合为5分进行表示，并对各个维度分别进行变量计算，具体计算如下：CK=（CK1+CK2+…+CK5）/5，其 TPACK能力均值如表2所示。
由表2可以看出，各个维度分值都在3分左右，说明教师TPACK能力处在中等水平。其中TK维度的分值最高，说明教师技术知识水平较高，基本能满足物联网专业教学知识要求。
三、现状形成原因分析
通过调查发现，贵州工业职业技术学院物联网专业教师的教育信息化能力整体上不乐观，TPACK各个维度都处于中等水平。教师信息化能力主要表现为：能掌握主流的信息化教学方法，会使用简单的信息化教学软件和设备，但对于信息化教学的内涵理解不够深入，未能掌握中高级信息化软件的使用，信息化教学效率较低，未能将教学内容、教学法和技术知识有效整合。综合起来有以下原因：
1.教师信息化培训不够完善
调查中发现，高职院校每学期都会有一定的信息化培训，但大多数都是传统模式的培训，其培训内容的实用性与针对性也不强，没有根据高职“双师型”教师职业发展的不同阶段开展相对应的教师TPACK能力培训，并且培训往往侧重于技术的操作知识，很少能将信息技术与学科内容知识和教学方法知识进行联系，而教学方法知识、信息技术知识与学科内容知识融合是高职教师迫切需要的知识，从而造成培训效果不佳，并不能满足高职教师对信息化知识获取的需求。
2.优质高职学科教学资源缺乏
调查中发现，高职教师在使用技术进行教学时，教学资源对教学效果会产生较大的影响。网上的教学资源杂乱，质量良莠不齐，适合高职教育的资源很少，真正适合高职物联网专业教学的资源就更难找到。在网络中数字化课程资源有很多，但能够满足高职课堂教学需求的资源很少，且很多资源缺乏实际应用性。高职教学资源“量”已经上去，但“质”还未得到品质的提升，实用性和教学针对性都强的资源少。高职优质的学科教学资源缺乏的情况依然存在，不能满足高职教师实际信息化教学的需要。
3.传统教学观念阻碍信息化教学
调查中发现，教师对于技术的使用停留在演示阶段，课堂教学依旧采取传统的教学形式，导致这些问题出现最根本的原因是高职教师还没有完全抛弃传统的教学观念。传统教学观念使高职教师对信息技术的理解不准确，信息技术仅用于展示教学内容，未能真正将其融合于学科内容和教学法中，从而导致教学效果不佳。
4.教师信息化的应用缺乏深入研究
调查中发现，大多数年轻教师都认识到了教学信息化的重要性，也在主动学习新的信息技术、教学方法以及中高级信息化软件的使用，但对于如何将信息技术应用到课程当中未能深入研究，导致应用效果不佳[13]。
5.高职教师缺乏企业实践经历
调查中发现，高职教师缺乏职业实践知识，大多是从高校毕业直接进入高职教学，他们具备较高的专业水平，理论知识也较丰富，但缺乏企业实践经历，知识应用能力不强，能深入讲解学科知识，但未能将之有效融入系统的企业岗位所需的能力，理论知识讲授未能与专业实践相结合，造成企业生产与教学不能够有效地结合，最终教出来的学生难以适应社会和企业的需求。
四、高职物联网专业教师信息化能力的培养策略
针对现阶段高职物联网专业教师TPACK能力处于中等水平、难以适应物联网技术和职业教育信息化快速发展需求的现状，笔者提出以下培养策略：
1.构建分级分层信息化培训模式，提高物联网专业教师TPACK能力
根据教师年龄进行分级，年轻教师接收新的信息技术较快，中老年教师对信息技术有一定学习能力但不能灵活使用，因此在培训中，应该把年轻教师和中老年教师各分为一级，针对各级采用不同的培训方式。通过培训提升教师TPACK能力，在培训的中后期应加强相关设备和软件的实践操作。同时应根据教师学习程度进行分层教学，将动手能力强的教师分为一个层次进行教学，并指定培训教师进行指导，可以通过QQ、微信和邮件进行教学;动手能力较弱的教师分为一个层次进行教学，定期组织培训，可适当增加远程在线辅导。
教师培训大纲以TPACK能力要求为指导，将教师学科内容知识、教学法知识和技术知识充分结合，设置模块化的学习内容，从易到难，并利用课程实例进行讲解，帮助物联网专业教师快速提高TPACK能力[14][15]。
2.完善教师实践制度，提高物联网专业教师工程实践能力
高职生的培养更注重技能和工程实践能力，因此高职教师的TPACK知识除常规知识外，还应增加企业工程实践知识。高职教师可以利用寒暑假到企业进行顶岗实践，参与企业产品生产、设计、研发和品质监控等工作，从中学习到相关工程实践知识和技术，并能将工程实践知识融合到日常TPACK教学中。教师可以利用信息技术，如图像、视频和动画等方式，将企业的生产过程和工程实践知识融合到课堂教学之中。 3.建立完善的信息化教学环境，鼓励物联网专业教师进行教学改革
TPACK教学必须有硬件条件支撑，学校应尽量打造TPACK教学环境，如校园有线无线一体化网络、多媒体教室、录播室和智慧云课堂等教学场景。学校有完善的硬件环境，才能吸引教师进行信息化教学改革。通过信息技术可将企业生产环境模拟到课堂当中，使学生能在拟定环境中进行学习，提高学生的动手能力。
4.加强教学方法和技术知识培养，提升物联网专业教师信息技术应用能力
高职教师或企业教师都是非师范专业，上岗前进行短暂的教师岗前培训，无法到达高职教师的标准。因此应该建立“老带新”制度，每名年轻教师配备1—2名老教师，从教学方法和技术知识对教师进行培养，引导年轻教师将信息化手段融入到教学设计之中。使教师逐渐学会将CK、TK和PK三个核心要素進行整合，避免三个核心要素之间出现相互脱节，并利用设计的学习方式对PCK、TCK、TPK和TPACK四个复合要素进行深入学习和研究，从而提升物联网专业教师信息技术应用能力。
5.鼓励物联网专业教师进修，开阔教师的眼界与视角，拓宽知识面
鼓励高职物联网专业教师参加访问学者、攻读硕博士和参加正规专业培训等形式的进修，学校应该出台相应政策进行支持。通过进修学习新技能、新知识、新技术和新教法，可申请校级科研课题或省级科研课题，提升教师科研能力，进一步开阔教师的眼界与视角，拓宽知识面。
6.加强培养物联网专业“双师型”教师
物联网专业有着较强的工程实践特点，普通教师无法胜任。因此必须加强培养“双师型”教师，使教师理论与实践并重，不仅能讲授理论知识，还能进行工程实践层面的指导和培训，并能利用教育信息技术整合相关知识，提升教学质量，提高学生学习能力和动手能力，从而培养出高技能的创新型物联网专业人才。
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