提升教學診斷效能 構建智慧教育課堂——以物理學科驗證機械能守恒定律實驗為例

趙 潔 暢建保

提升教學診斷效能 構建智慧教育課堂——以物理學科驗證機械能守恒定律實驗為例

趙 潔 暢建保

教學診斷是教育活動的起始環(huán)節(jié)，以高中物理驗證機械能守恒定律實驗為例，詳細分析闡述了基于慧學云智能教育平臺開展“自主+展示”的課堂教學模式對提升教學診斷效能的積極作用。

慧學云平臺；“自主+展示”教學模式；教學診斷

一、問題提出

慧學云智能教育平臺（以下簡稱“慧學云平臺”）采用互聯(lián)網技術，依托云計算、大數據和移動互聯(lián)網等技術，與傳統(tǒng)課堂模式相結合，以診斷與個性化為雙引擎，打造高效云智能課堂。

2015年9月太原市第三十中學作為太原市首批試點學校，應用慧學云平臺，將本?！白灾?展示”的課堂教學模式與云教育相結合，強調學生互動討論和小組合作學習，其突出特點是教師引領學生在自主學習和互動展示中能更便捷有效地對學生學習情況進行診斷，有的放矢地進一步開展課堂教學。

本文結合高中物理必修二驗證機械能守恒定律實驗，詳細分析闡述基于慧學云平臺開展“自主+展示”的課堂教學模式對提升教學診斷效能的積極作用。

二、相關研究

1.教學診斷及其教育價值

美國學者克拉克和斯塔爾曾明確指出：“教師看到學生學習中存在著困難，精確地找到這個困難是什么，并發(fā)現產生這個困難的原因，這就是診斷。診斷之后的教學必須糾正錯誤的東西或補足缺乏的東西，沒有診斷，教學就沒有方向?！?/p>

肖川指出，教學診斷是“為使教學能更好地適合學習者的需要和背景情況，對教師的教學情況和對學生能否達到教學目標所必需的基礎（包括知識、技能、態(tài)度、情感等）所做出的評定。通過診斷，設計出一種改進教師的教和排除學生學習障礙的教學方案”。

綜上所述，教學診斷是教師在其教學過程的前、中、后，都能敏銳發(fā)現學生在學習過程中可能出現的問題以及真實出現的問題，進而分析問題成因，并做出行動改進，最終促進學生的發(fā)展的過程。

具體來說，在學生淺層認知結構中，存在大量不良認知結構，在物理教學中表現為知識儲備量低、組織結構混亂、知識表征不完善等種種現象。教師及時準確的診斷學生問題，發(fā)現不良知識結構，才能夠有效進行教學活動，使學生通過再學習，達到對知識的再記憶、再理解、再整合、再遷移，重新建構新的知識網絡，優(yōu)化知識結構，提高學習效率。

2.慧學云平臺輔助教學的作用

云智能教育是信息化教育的演進?；蹖W云平臺充分利用云存儲、云計算、大數據、人工智能等技術手段，它的核心功能是對學習過程和結果做精確分析和診斷，從而提供個性化解決方案，而且這些數據是互通的，教師、學生、家長都可以講學習行為數據化。

慧學云教學平臺可以支持個性化學習、對話性學習、協(xié)作學習等多種學習方式，在學習過程中不僅重視總結性診斷，更加注重課前、課中、課后的過程性診斷，為師生提高課堂效率奠定基礎。

三、基于慧學云平臺的教學診斷應用

綜合以上研究學習可知，信息化環(huán)境下的有效課堂離不開教學診斷、教學方法、信息技術的深度融合?；诖?，筆者提出基于慧學云平臺的“自主+展示”教學模式，嘗試利用慧學云教學平臺診斷學生自主學習情況，并在展示課中應勢利導，重新搭建學生知識結構網絡。以下著重以驗證機械能守恒定律實驗為例對此模式進行介紹。

1.教學需求

（1）教學內容及要求

機械能守恒定律在物理學理論和應用方面十分重要，是高中物理的重點內容，為今后學習動量守恒、電荷守恒等守恒定律打下基礎，起到了承上啟下的作用。但這種思想和有關的概念、規(guī)律，由于其抽象性強，學生要真正的掌握和靈活運用還是很困難。本節(jié)內容安排在學習機械能守恒定律之后，目的是為了使學生在理論上對機械能守恒定律有所了解的基礎上，通過實驗測量及對實驗數據的分析處理，對機械能守恒定律及條件有深刻的認識。

（2）學情分析

知識層面：學生已經掌握了動能、重力勢能等概念以及動能定理、機械能守恒定律等定理、定律；知道功是能量轉換的量度以及機械能守恒的條件。通過第一課時的自主學習與慧學云平臺預習任務的完成，已經對本實驗有基礎認識。

能力層面：學生已具備一定的實驗操作技能，會用打點計時器以及直尺等實驗儀器。具備一定的數據處理能力。

2.教學模式設計與實施

本節(jié)課包括2個課時，5個環(huán)節(jié)。第一課時即第一環(huán)節(jié)：學生分組自學，完成教師發(fā)布預習任務，形成小組問題卡于課后交給教師，參與教師備課。第二課時包括第二環(huán)節(jié)課堂導入，第三環(huán)節(jié)合作實驗，第四環(huán)節(jié)課堂總結與反饋，第五環(huán)節(jié)課后作業(yè)布置（第二環(huán)節(jié)和第四環(huán)節(jié)內容 ，以慧學云平臺中的教師授課課件展示）。

（1）第一環(huán)節(jié)：課前預習

教師指導學生根據性格、愛好、特長、成績等特征進行分組，在小組中自主預習，利用移動設備（手機、Pad）完成慧學云平臺預習塔中的任務。

每一道預習題完成后，慧學云平臺會給出如圖1所示的結果，教師明確每一位學生的答題情況。所有預習任務完成后，系統(tǒng)會給出預習報告（如圖2所示）。

圖1　

圖2　

慧學云平臺生成的報告清晰反映出學生預習的參與度。便于教師了解自主課學習狀況，把握需要問題所在，有針對性地完成課堂學習任務。

此外，學生還在本環(huán)節(jié)結束時，以小組為單位匯集本節(jié)教學內容的問題卡，學科長將收集好的問題卡反饋給教師。教師結合慧學云報告和問題卡，進行第二課時備課。

（2）第二環(huán)節(jié)：根據復習任務直接導入

預習反饋：利用慧學云平臺預習反饋的功能，顯示在座的43位學生中有38位學生按時完成預習任務，提出表揚。5道預習題中，有2道題正確率為92%，主要考查內容為儀器的選擇與基本使用方法。3道題正確率在60%～70%之間，主要涉及本節(jié)實驗的原理和數據處理，說明學生在上一節(jié)課的自主學習中還存在一些問題。

明確展示任務：基于以上預習反饋本節(jié)課我們集中展示學習幾個問題，并完成本節(jié)實驗。打開慧學云授課課件，展示圖片。學科組長抽簽明確本節(jié)展示任務。

（3）第三環(huán)節(jié)：合作實驗

根據慧學云平臺授課課件投影要求（提示分析），學生分組展示：一人陳述實驗原理，一人板書。

提示分析：①為什么要選擇自由落體運動驗證機械能守恒定律？是否還有其他運動形式可以選擇？②該實驗的原理是什么？③在進行實驗數據處理時，最好選擇哪兩個位置作為開始和終結位置最好？④實驗中，怎樣測量物體重力勢能的減少量呢？⑤應怎樣測出物體的瞬時速度？⑥如何更直觀地呈現數據分析結論？⑦討論v2—h圖像的斜率。

展示討論后全班學生完成分組實驗。

（4）第四環(huán)節(jié)：課堂反饋評價

利用慧學云平臺，使用答題器先簽到后答題。如圖3所示，慧學云課堂習題，每題都能當堂反饋答題率、正確率、各選項的選擇情況，以及每位學生的答題情況。

圖3　

依據慧學云平臺的數據分析，學習情況量化評價。（課代表板書完成當堂計分）

①依據小組展示情況與課中答題情況，給出小組課中得分（例如，有效完成展示內容+2分，提出高質量問題+1分，解答問題+2分）。②依據慧學云平臺預習、復習反饋報告，給出小組課前與課后得分。③第一環(huán)節(jié)和第二環(huán)節(jié)兩項總分為小組本課時總分，計入小組學科成績。

（5）第五環(huán)節(jié)：布置作業(yè)診斷延伸

作業(yè)內容：①思考討論：除了本節(jié)課使用的裝置，還有那些物理模型可以驗證機械能守恒定律，需要哪些儀器？②完成本節(jié)導學案“闖關練習”。③完成慧學云平臺任務塔復習任務（正確率60%以下的學生將被邀請成為下節(jié)習題課主講）。

四、應用效果分析

1.在慧學云平臺下的預習、復習提高了學生學習行為診斷的效能

（1）慧學云平臺教學診斷突破了傳統(tǒng)試卷診斷的結構性不合理

診斷是檢驗學生學情水平的關鍵環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)教學里，最常見的檢驗方式是預習時的導學案和復習時的鞏固練習，即為試卷檢驗模式。這種檢驗模式實現的效果非常有限，每個人的情況是不一樣的，用同一套試卷檢測肯定不科學。而慧學云平臺的診斷則是智能化的，根據學生日常累積的正確率和前序學習效能，系統(tǒng)會向不同的學生推送不同的題目，能夠精準檢測到學生在具體章、節(jié)、知識點中，到底在基本概念、知識應用、能力拓展哪方面有問題，這種檢測比人工閱卷更快、更準。教師能通過智能批閱更便捷地掌握學生預習、復習中的癥結所在。

（2）慧學云平臺教學診斷突破了預習、復習教學診斷的時空限制

慧學云平臺使師生教學突破了面授的局限，讓學生在自主課上，或獨立或和同伴一起，完成課堂學習的部分內容，培養(yǎng)了學生自主學習的能力和交流互助的能力。自主課后期根據慧學云平臺檢測完成的小組問題卡，讓全體學生參與制作問題解決評價的過程，參與教師備課，提高了學生結構性預習的積極性。復習階段學生也可在家中利用移動設備，完成任務塔推送的任務。同時，教師可根據慧學云系統(tǒng)報告單，了解學生答題所用時間、正確率、錯選評估等等情況，診斷學生預習、復習的薄弱點，更有針對性地開展下一步的課堂教學。

2.慧學云平臺下的課堂教學診斷更全面、更及時

以診斷為手段是“自主+展示”教學模式的核心要義。傳統(tǒng)模式下的診斷，需要學生自診、同伴互診、教師診斷等環(huán)節(jié)，診斷實施過程和數據分析過程，都是人工完成，消耗大量的時間和精力，統(tǒng)計數據易錯還時常具有滯后性?；蹖W云平臺的教學診斷可即時生成，評價具有實時性。

例如在課例的第四環(huán)節(jié)中，教師將已經設計的課堂練習通過慧學云平臺發(fā)放給學生，學生用手中的答題器即可完成問題回答。教師可同步通過電子白板展示做題情況進度，結合學生姓名顯示，方便及時地掌握每一位學生的答題速度與正確率；學生也可以通過電子白板展示，在比較中發(fā)現自己的優(yōu)勢與不足，轉化為糾正學習行為的動力。學生完成課堂練習后，系統(tǒng)答題報告可呈現客觀題的得分和正確率，還可再現每位學生的姓名和他回答的選項……這些第一時間的反饋都能讓教師及時診斷學生課堂知識的掌握情況，進而有的放矢地進行講解補充，系統(tǒng)還可將答案和詳細解析發(fā)給學生，幫助學生加強理解。

3.課例反思與不足

慧學云平臺與“自主+展示”模式相結合有利于學生自主學習和教師對學生學習的診斷與糾正。但通過課例探討還可以在以下方面做些改進。

（1）慧學云平臺可增加對小組的診斷。例如課例第五環(huán)節(jié)中小組診斷模式，依然停留課代表計分、教師點評的人工完成階段；如果利用系統(tǒng)對小組成員總分進行匯集，終端通過圖表顯示，則能更省時省力地診斷小組學習狀況，激發(fā)學生的團隊合作，以培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。

（2）慧學云平臺可將課堂學習報告反饋給教師的同時，也把學生個人情況和小組情況發(fā)送給學生本人。讓所有課堂參與者都能及時了解診斷結果，便于下一步學習的部署安排。

五、結束語

教學診斷是教育活動的起始環(huán)節(jié)，通過對教學對象的科學判斷與鑒別，精確找到癥結所在，采取有效教學策略，對“癥”下藥，才能解決學生學習困惑與問題，促進教學相長?？v觀本節(jié)課例，“自主+展示”教學模式與慧學云教學平臺的結合，不僅改變課堂教學模式，優(yōu)化教師診斷方法，還提升了教師備課和學生學習的效率，延伸了課堂便捷，構建了互動、開放的智慧課堂。基于慧學云平臺的教學模式值得我們不斷深入和研究，從而發(fā)揮其更大的教育效能。

［1］ 查有梁.物理教學論［M］.桂林：廣西教育出版社，1996.

［2］ 祝新宇.中學多樣化課堂教學診斷模式研究［D］.上海：華東師范大學，2007.

［3］ 肖川.課程發(fā)展名詞·術語詮釋［J］.教育導刊，2002（7）：15-18.

趙潔，本科，中教一級。山西太原市第三十中學，030002