TPACK框架培养对工程教育认证的支撑研究

刘美玲 李艳娟 高心丹

摘要：工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。本文提出将TPACK教育教学框架引入高等专业建设和学科发展及课程的建设中，从“教师主导-学生主体”的教学结构出发，以支撑认证标准对于具体课程建设的要求。

关键词：TPACK;专业认证;信息化

一、研究背景和意义

工程教育认证两个标准的结合，一是工程专业教育标准，二是工程师职业能力标准，这是国际工程界对工科毕业生和工程师职业能力公认的权威要求。其认证的要求是确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，这是一种以培养目标和毕业水平达成度为导向的准则型评估。其水准高于国内各大高校相继进行的本科教育教学质量评估。

从宏观来看，各大高校相继提出专业教育改革也是对接工程教育认证体系[1]。增强国际认同感和竞争力。

党的十九大提出，[2]加快一流大学和一流学科建设，提升我国高等教育整体水平，制定了《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》正是专业改革和教学改革的指挥棒。

由以上研究现状可知，在双一流建设下，如何体现教育特色，如何创新办学理念，如何激发人才主动性，如何统筹学校和学科建设，是习近平新时代中国特色社会主义教育的重要建设战略。其中的基本元素即学科的建设，一个学科如何自立自强，扩展国际影响力，加强自身竞争力，比较有效可行的手段之一就是通过工程教育专业认证的方式，与国际教育接轨，保障我国教育制度的改革和可持续发展。

以学生为本的教育，要有强有力的教育资源，教育环境，教育理念的支持。这对于专业提出了更进一步的要求，而专业的人本主体是教师，所以现阶段如何首先提高教师的能力和水平，进而使学科专业的实力持续增强，是教育学生的坚定基石。而TPACK框架的研究正是面向对教育本质和痛点所提出的解决方案。

二、TPACK框架

TPACK框架提出在教学解决方案中，要求在教学中运用技术主要涉学科内容知识（Content Knowledge）、教学法知识（Pedagogical Knowledge）和技术知识（Technological Knowledge）;这三个知识要素紧密交互，构成了一个有机整体。

三种知识核心互相叠加，就会产生了不同的融合效果，内容和教学法的体系，教学法和技术的体系等。产生了四个衍生体系。

新的时代对于教师的能力提出了更高的要求，如何提高教师掌握和运用新技术的能力，是能否增强教师自信，更好启发学生能力提升的基础和关键。即每一门课的教学依赖于每位教师的多种知识结构的设计和组织，只有将核心要素有机的结合与交叉，才能寻找教学提升的有效解决方案。

三、TPACK框架下的解决方案

从工程教育认证的角度，针对每一个学科内容领域的“技术整合”起着非常关键的作用，它还将改变教师的培养方式。以计算机科学与技术，专业核心必修课《算法设计与分析》为例，本文研究了从课程本身入手，实现三个核心要素和四个复合要素的設想。

（一）现代化信息手段、工具的应用

在专业核心课程教学过程中，引入信息技术，会对整体的教学产生积极的影响。在课程设计上，可以依托信息化，表现方式上可以依托信息化，组织形式可以依托信息化。在信息化手段走入课堂以后，教学方式随之更新，互动的增强，新设备的使用，都将对课堂产生重大影响。

随着信息技术的发展，处于信息技术核心专业地位的高校计算机科学与技术专业，不论是从技术引领，更新的角度，还是双一流学科专业建设的角度，都应走在新技术应用的前沿。

例如，无线投屏录播系统的使用，在线课程的使用，慕课的推广。人工智能大潮下，智慧课堂系统的开发和使用等都应走在前列。专业特性决定了我们有更多的优势和资源最早接触新技术，使用新设备。因为相应信息技术的革新，与专业领域的发展密切相关，高质量的环境设施数字化，都是技术融入的体现。因此要研究和设计何处使用技术，在何情景下使用技术，如何借助技术的手段解决教学难点。

（二）从教学法的角度出发，以学生为本的设计

在TPACK理念指导下进行学科教学，教师不再是读读书，讲解一下讲稿，而是更多的选择为学生示范和讲解真实案例的算法原理等。整个教学过程是学生为主体元素的，他们的学习状态比以往更积极和有趣，从被动听取讲解，做笔记，如何变换为与技术工具深度互动需要关注的重点。

本研究设计通过大量学案自主性学习，和小组分工合作等学习活动模式来完成，获得对知识的主动意义建构。帮助建立学生的知识体系和架构。

《算法设计与分析》课程在TPACK框架的要素下，经过大量调研，设计了适合课程特色和学生特色的教学法改革方案。例如：学案式教学法设计。课前学案的设计与发布，让学生更了解课程本身涉及的方法，有针对性的预习和调研，通过学案指导，开拓眼界和思路，做好课前调研。分组教学设计，以小组为单位，有利于激发团队合作热情，组间竞争有助于头脑风暴的开展。随堂互动的设计，有利于学情的即时反馈，更好的自我展示，在投屏设备下，对学习情况有第一手的掌握，得到学习反馈的课堂，有利于随时调整节奏和方式。

（三）内容知识的深度研究

专业教育对高校教师提出了很大的挑战。不仅要求教师会使用信息技术发展的成果，也要懂教育，真心以教书育人为己任。只有深度的知识启迪，才能调动学生的积极性，激发学生学习兴趣。

从教学内容本身出发，《算法设计与分析》课程是熟练使用编程语言和计算思维解决复杂工程问题的一种检验。是数据结构、离散数学等课程的延伸和深度研究，也是研究生科学研究的基础所在。通过对课程定位的分析，本文课程设计通过项目启发式教学，使学生在真实项目中活学活用。真正提高工程实践能力和解决复杂工程问题的思路和方法。在内容设计上，用现有比赛试题或现存行业痛点问题，或学校学院的科研项目，让学生在课堂就接触到在企业实习或研究生实验中才能遇到的实际状况。这极大激发学生的求知欲和上进心，在实际项目中运用算法理论达到真正的案例结合教学效果，以达到专业工程认证的毕业要求，提高学生解决复杂工程问题的能力。

四、结语

本研究将TPACK的概念融合尽量双一流学科建设中，促进了工程教育认证的顺利开展，以课程建设支撑认证工作，在工程认证系统下，取得了较好的效果，通过专业教育的工程认证。教师更加灵活有效的将信息技术与学科教学相融合，将有助于教师把教学中大量的复杂性问题简单化、实用化，以达到师生共同发展，促进从技术中心的视点转向真正的、针对每一个学科内容领域的技术整合。

参考文献：

[1]朱伟文，谢双媛.英国工程专业能力标准及启示[J].继续教育，2016，30（4）：7-10.

[2]宁滨.以专业认证为抓手，推动“双一流”建设[J].中国高等教育，2017（Z1）：26-27.