实现深度学习课堂的信息化教学

〔摘

要〕

随着人工智能时代的到来，社会对学校教育内容的期望不再仅仅是人类认识经验的传递，更重要的是向学生传授这些经验发现和发展过程中的思维方式、探究方法、精神力量和价值观念。而深度学习教育理念的提出及信息技术的发展，为教师在课堂上将人类认识过程转化为学生能够进行思维操作的教学材料提供了可能性。本研究对当前小学科学课堂的现状及困境进行分析，针对信息技术的特点与可利用环节，从学情分析、延伸课堂空间、个性化分层教学三个方面，实现深度学习課堂的信息化教学。在人工智能和大数据迅速发展的当下，也许某一天，机器将能够完成现在人类正在进行的大部分工作，而学校最容易教授和测试的常规的认知技能，也正是在未来最容易被机器取代和外包的技能。在这样的时代背景下，浅层学习和机械式学习对学生的帮助就越来越小，教育已不能再仅仅是人类认识经验的传递，而是需要学生运用掌握的人类经验进行推断，并在不同的复杂情境中创造性地运用这些经验解决实际问题。一、小学科学课堂教学出现的问题（一）通过泛化的经验进行学情分析课堂时间限制及课堂教师与学生一对多的模式，导致教师教学设计中的学情分析依据往往只能粗略地针对学生以往学习能力进行推测，学情分析的泛化和粗陋，会直接使基于学情分析的教学设计同样忽略对学生以往经验的改造，直接对所有学生无差别地进行新知识重建。（二）通过凭空想象进行知识应用对知识点的实际应用一直是教学的重点部分，但是因为教学空间和时间的限制，部分教师常常会用“应用题”代替“实际应用”，实例展示也常常只能依托于PPT或者书本的二维图片，凭空想象其应用起来的操作。这时候的学生，大多是用记忆答案而非真正运用经验对实例进行理解分析。（三）实验教学记录错漏在传统的科学课堂上，实验记录常常局限于单一的纸质实验记录单，学生上台汇报时，都是对着文字记录回忆式地汇报结果，且因为小组众多，教师难以完整地巡视每个小组，导致部分小组实验过程中遇到的细节问题容易被略过。其次，由于课程进度问题，尽管学生的能力参差不齐，但探究时长都是一样的，容易出现“有人来不及，有人闲得慌”的情况。二、实现深度学习课堂的信息化教学基于小学科学课堂教学现状及问题，笔者尝试结合案例，提出以下几种借助信息技术优化教学的有效整合策略。（一）利用电子书包实现“学生数据可视化”，精准开展学情分析随着信息技术的发展，课堂上教师靠感官了解学生的“围城”正在逐步被推倒，对学生学情的分析更加实时化、数据化和精确化。学生每堂课的数据都能不断被记录并加以分析，予以应用，形成每个学生的数据模型，为教师实现精准学情分析以及大规模的个性化定制提供基础。1.借助思维导图功能摸排学生前概念，精准开展学情分析思维导图不仅可以让教师一目了然地了解到学生对当课学习内容已有知识的建构，还能有效训练学生的思维能力，但是绘制思维导图较其他形式而言需要耗费较多的时间，而电子书包的电子思维导图功能在这方面较纸质绘制有很大的优势。以《我们的食品安全吗》一课的教学为例，教师需了解学生对添加剂的前概念，通过下发“食品添加剂”思维导图任务、学生用子主题的方式，写出他们已知的添加剂，例如“着色剂”“防腐剂”“香精”等。教师点击一键合并，学生提交答案中相似的会被自动合并，不同的答案则被留存。这样，教师只需看总表就可以了解最被大家熟知的添加剂是“着色剂”，且大多数小组都填了它，最少人知道的是“增稠剂”，只有一个小组填了它。教师在省去挨个提问的时间成本的同时，还能对本班学生此知识点的前概念一目了然。2.借助电子问答功能实时了解学生重难点掌握情况在传统课堂上，教师了解学生对新授内容的把握情况，最常用的方法就是提问，并根据学生的作答情况判断本课重难点的掌握程度。但事实上，不论是学生个人回答还是集体一起回答，教师的判断依据依然停留在“感官判断”和“课堂经验”上，这对经验不甚丰富的新教师来说更是难上加难。借助电子书包，学生不再只能通过举手等待被提问，而是每个人都有终端可以进行问题回答，这极大地增强了学生在课堂上的参与感。电子书包提问功能让教师可以实时检测学生的回答情况，并同步进行数据（正确率、用时、个人情况）分析。教师可以根据可视化精确数据对课堂讲解重点进行调整，有针对性地对存在缺漏的地方进行查漏补缺，使学情分析更加实时化、数据化和精确化。（二）利用信息技术打破“教室空间限制”，创设真实学习情境教师对教学内容的处理和组织直接影响着学生学习的结果。深度学习的课堂，不是学生能复述出客观事物概念的文字描述，而是学生主动把握的过程。要使学生与正在学习的内容之间建立一种内在联系，形成对学习对象进行深度加工的意识与能力。1.开发互联网资源，让“变式”生动起来为了让学生更好地理解概念的本质与变式，教师需尽可能多地让学生接触与之相匹配的各种实例。近些年互联网资源的迅速发展，让这些生活中的例子不再停留于让学生凭空想象的二维图片上。近两年大热的“增强现实”（简称AR）和“虚拟现实”已逐渐进入课堂，替代传统二维图像，作为一种动态器件，学生可以通过触屏与这些实例进行互动。以《轮轴》案例的概念辨析为例，在实物展示环节，如果需将生活中的实物全部搬进课堂，显然是不现实的，这时就可以使用AR资源库。以“三轮车”为例，教师通过百度AR库给学生推送3D人力三轮车的AR资源，学生使用平板自由翻转放大其细节，观察它的外形特征，并判断三轮车上属于轮轴的结构，进一步了解这些轮轴哪部分是轴哪部分是轮，它们都有什么作用。2.利用超链接功能，打破课堂的信息获取限制以《我们的食品安全吗》一课为例，该课中的重点活动为“收集一些加工食品的包装袋，看看它们的成分，特别注意它们有哪些添加剂”。在传统课堂上，多数教师有这样的困惑：食品包装袋上的添加剂名称并不是按色素、香料、防腐剂来标注的，而通常是非常复杂的化学名词，比如“乙酰化二淀粉磷酸酯”

“羧甲基纤维素钠”“酪朊酸钠”等，这些名词往往令教师都很生涩，又如何让学生归类它是属于色素、香料还是防腐剂？传统课堂上比较常出现的解决方式有两种，或是教师提前做好对照表，发给学生，但是将2000种添加剂都列出来，根本不现实；或者是由教师发放标签，但是这样似乎又缺少了一点贴近生活的乐趣。电子书包的超链接功能就能很好地解决这一问题。学生可以直接用电子书包的超链接点进教师推送的网页：食品安全信息查询平台（食安通：http：///

），在查找栏内输入要查询的添加剂名称，比如亮蓝，它就会自动给出答案——亮蓝属于着色剂。我们常说，教师要把网络资源充分应用起来，网络资源以其信息的丰富性、生动性和便捷性，能很好地弥补现实教学的一些不足。在科学的课堂上，教授知识不如教授方法，电子书包的存在就像是给课堂提供了一本百科全书，学生在使用电子书包自己寻找答案的过程中，不但加深了对知识点的记忆，同时也培养了自学能力。（三）利用信息技术拓宽“师生深度互动面积”，实现教学任务分层小学科学是一门实践性课程，探究活动是学生学习科学的重要方式，利用信息技术云端共享功能可以有效助力实验过程的优化。在破除大班教学模式、教师难以顾全所有学生实验操作困局的情况下，信息技术云端共享功能能有效扩大学生的深度互动面积，实现任务分层，避免学生互动对象单一、只看到自己组内的样本或者极少几组分享的现象。1.利用作品库功能，打造可回溯的“动态”实验记录作为科学实验必不可少的元素之一的实验记录单，在活动中起着举足轻重的作用。但在传统的科学课堂教学中，常常局限于单一的纸质实验记录单，于是学生上台汇报时，都是对着记录文字回忆式汇报结果。利用电子书包建立云端作品库，每个小组都有自己的上传路径，可以将自己每节课的实验过程、数据拍摄成图片或者视频同步上传到共享云端。学生进行汇报时，不再需要看着文字记录凭空回忆现象，而可有理有据地结合实验照片还原过程，更加真实可靠。学生每次实验过程都是可回溯的，解决了教师当堂课上无法兼顾众多小组的困境。教师可以利用课后再次浏览各组实验照片或视频，发现学生实验过程中存在的疏漏和遇到的困难，并以此为依据调整教学设计。2.利用云端共享功能，扩大学生的深度互动面积，实现任务分层个性化教学首先需要实现课堂任务分层，而云端分享功能恰恰能够满足这一点。传统课堂的学习任务其深度互动大多局限于小组之间，因为课堂时间有限，即使是班级分享，由于时间限制，也没办法让每个小组的作品都得到展现。但是云端共享的“动态”实验记录过程却能很好地打破座位限制的壁垒。综合能力强的学优生往往能在要求时间内提前完成实验探究，剩余的时间也不会无所事事，可以通过云端浏览其他小组的实验记录或者作品。教师在课堂上可以有意识地培养这些学优生成为小助理，让他们在浏览的过程中记录下其他小组实验中存在的不足之处。在团队学习中，差异也是一种学习资源，彼此分享、互相启发，学生在课堂上的参与感越强，参与程度越深，学习收获也就越大。3.利用在线表格功能进行数据处理探究实验中经常需要计算和分析数据，计算等数学能力对学生的探究同样存在影响，比如平均值经常出现无法整除的情况，导致学生虽花费大量时间计算，最后汇报数据却依然有误差甚至错误。虽然计算能力也很重要，但是一节课毕竟只有四十分钟，不同学科的教学侧重点也是不同的，科学课堂上还是以培养学生探究能力和科学素养为主。信息技术的介入，让数据的记录和呈现可以不再局限于纸质报告，学生可以将实验数据填