TPACK视角下技术赋能高中 学生数学核心素养发展的实践研究

一、引言

数学学科核心素养是高中数学育人价值的集中体现，是学生在学习过程中应逐步发展和提升的必备关键数学能力和数学品格[1]。在当今数字化时代，技术为数学教学带来了新的机遇。TPACK框架强调教师应具备整合技术、学科内容和教学法的知识，以实现有效的教学。从TPACK视角研究技术赋能学生数学核心素养发展具有重要的理论和实践意义。

二、TPACK框架概述

1.TPACK的内涵 TPACK即Technological Pedagogical Content Knowledge，是一个框架，包含三个核心要素：学科内容知识（CK）、教学法知识（PK）和技术知识（TK）。它们之间的产生四种复合知识：学科教学知识（PCK）、整合技术的教学法知识（TPK）、整合技术的学科知识（TCK）和整合技术的学科教学知识（TPACK）[2]。

2.TPACK在数学教学中的体现 在数学教学中，CK涉及数学概念、定理、公式等内容知识。例如，在教授函数概念时，教师对函数定义域、值域、对应关系等知识的掌握。PK包括教学策略、方法等，如采用探究式教学法还是讲授式教学法。TK则涵盖了如数学软件（几何画板、Mathematica等）、在线教学平台等技术知识。教师要将这些知识整合，如利用几何画板或Geogebra软件，动态展示函数图像变化来讲解函数性质及函数间相互关系，这就是TPACK在数学教学中的应用。

三、数学学科核心素养的内涵与要素

数学学科核心素养彰显高中数学育人的价值，同时也是高中数学课程育人的基本目标。是学生在思维品质、价值观和关键能力上的综合体现。主要包含数学抽象、逻辑推理、直观想象、数学建模、数学运算和数据分析。这六种核心素养各有其明确内涵、表现、学科价值和育人价值。

四、技术赋能数学核心素养发展的实践案例分析

（一）几何画板助力直观想象和逻辑推理素养发展

1.在初中几何教学中，教师利用几何画板制作动态课件。例如在讲授三角形全等判定定理时，教师可以通过几何画板动态改变三角形的边长和角度，让学生直观地观察在不同条件下三角形是否全等。

2.这一过程中，学生首先通过直观的图形变化，在脑海中形成直观想象，对三角形全等的概念和判定条件有了更深刻的理解。然后，在教师引导下，学生根据观察到的现象进行逻辑推理，如从边边边（SSS）判定定理的动态演示中，推理出三条边对应相等的三角形必然全等的结论。

（二）在线数学学习平台与数学运算和数据分析素养

1.许多在线学习平台提供了大量的数学运算练习资源和数据分析案例。以某在线数学平台为例，它为学生提供了不同难度层次的数学运算练习题，包括整数运算、分式运算等。

2.学生在平台上进行练习时，平台能够即时反馈运算结果和解题步骤，有助于提高学生的数学运算能力。同时，平台上的一些数据分析项目，如让学生分析某地区气温变化数据，学生通过收集、整理数据，绘制图表，进行数据分析，从而提升数据分析素养。

（三）数学建模软件与数学建模素养

1.如Mathematica等数学建模软件，在高中数学建模教学中发挥着重要作用。教师可以引导学生利用Mathematica软件建立数学模型解决实际问题。例如在研究人口增长模型时，学生可以根据已知的人口数据，在Mathematica中构建指数函数模型或者Logistic模型。

2.学生在这个过程中，需要将实际的人口问题转化为数学问题，确定变量和参数，然后利用软件进行模型求解和验证。这一过程极大地锻炼了学生的数学建模能力，同时也涉及到数学运算、逻辑推理等其他素养的发展。

五、技术赋能数学核心素养发展的策略

（一）教师培训与发展

1.开展针对TPACK的教师培训，让教师深入理解技术、学科内容和教学法的整合。例如，组织教师参加数学软件应用培训和基于技术的教学法研讨班。

2.鼓励教师参与教育技术研究项目，提高教师的技术应用能力和教育研究水平。

（二）教学资源整合

1.整合线上线下教学资源，将优质的网络数学课程资源与传统教材内容相结合。如将可汗学院的数学课程资源中的部分内容引入到日常教学中，补充教材内容的不足。

2.开发校本数学教学资源，结合学校的教学特色和学生实际情况，开发包含技术元素的数学教学资源，如校本数学建模案例集。

（三）教学评价创新

1.建立多元化的教学评价体系，除了传统的纸笔测试外，增加对学生技术应用能力和数学核心素养发展的评价。例如，评价学生利用数学软件解决问题的能力，以及在数学建模过程中的表现。

2.采用过程性评价和终结性评价相结合的方式，关注学生在技术赋能数学学习过程中的成长和发展。

六、结论

TPACK视角下，技术为数学核心素养的发展提供了有力的支持。实践案例分析可见，不同的技术工具在促进学生数学核心素养各要素发展方面具有独特的作用[3]。通过实施教师培训、教学资源整合和教学评价创新等策略，可以更好地实现技术赋能学生数学核心素养发展的目标。在技术整合过程中，也需要关注可能出现的问题，如技术应用的适度性、学生对技术的过度依赖等，未来还需要进一步深入研究，以不断优化技术在数学教学中的应用，为学生核心素养的有效发展提供更有力的支撑，把立德树人根本任务真正落实于实处。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准(2017年版)[M].北京:人民教育出版社,2018,1.

[2]闫志明，李美凤.整合技术的学科知识网络———信息时代教师知识新框架[J].中国电化教育，2012（12）：59-65.

[3]冉利敏. 国内TPACK研究的现状、热点与启示 [J].教学研究,2020,43(03):51-59.