互動(dòng)新技術(shù)助力學(xué)生邁向深度學(xué)習(xí)

杜姿

摘要：以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的互動(dòng)新技術(shù)在小學(xué)科學(xué)課堂的運(yùn)用，有助于學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生，從而有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析能力，發(fā)展學(xué)生的評(píng)價(jià)能力，提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力，促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：互動(dòng)新技術(shù)；深度學(xué)習(xí)；小學(xué)科學(xué)；高階思維

中圖分類(lèi)號(hào)：G623 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-9094（2018）01A-0068-04

小學(xué)教育的最終目標(biāo)是為成就學(xué)生的美好人生奠定基礎(chǔ)。學(xué)術(shù)性知識(shí)和技能本身并不能夠讓學(xué)生成功地進(jìn)入職場(chǎng)和社會(huì)，學(xué)生必須知道如何分析、評(píng)判、交流、協(xié)作和創(chuàng)造。這就是21世紀(jì)的核心素養(yǎng)，包括批判性思維和解決問(wèn)題的能力、溝通與協(xié)作能力、創(chuàng)造與革新能力等。2016年9月發(fā)布的《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》的整體框架包括文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與三個(gè)方面，其中科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、實(shí)踐創(chuàng)新等素養(yǎng)與21世紀(jì)核心素養(yǎng)不謀而合，可見(jiàn)其重要性。同時(shí)，學(xué)習(xí)者的終身學(xué)習(xí)能力、自主學(xué)習(xí)能力和知識(shí)創(chuàng)新能力都要以深度學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)。[1]深度學(xué)習(xí)研究的興起，是當(dāng)今知識(shí)經(jīng)濟(jì)、終身教育、優(yōu)質(zhì)教育理念對(duì)基礎(chǔ)教育發(fā)展要求的結(jié)果，如何促進(jìn)深度學(xué)習(xí)和培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)能力，將成為未來(lái)教育改革發(fā)展的重要課題。[2]目前，學(xué)生的主要學(xué)習(xí)方式還是基于課堂的，因此在課堂教學(xué)層面如何促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)是值得各個(gè)學(xué)科研究的問(wèn)題。

一、概念解讀

（一）互動(dòng)新技術(shù)

互動(dòng)是一個(gè)從社會(huì)心理學(xué)中引入到教學(xué)領(lǐng)域的概念，“互”是交替、交互、相互，“動(dòng)”是使起作用或影響，在課堂教學(xué)領(lǐng)域的互動(dòng)是指教師與學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)媒體之間的相互作用和影響，強(qiáng)調(diào)信息的多向交流與溝通。本研究提出的互動(dòng)新技術(shù)特指有別于課堂教學(xué)中問(wèn)答、討論、演示等傳統(tǒng)互動(dòng)技術(shù)的，基于交互式電子白板、傳感器、虛擬實(shí)驗(yàn)等課堂互動(dòng)技術(shù)。

（二）深度學(xué)習(xí)

“學(xué)習(xí)科學(xué)”將學(xué)習(xí)分為淺層學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)，大多數(shù)研究者認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)是相對(duì)于淺層學(xué)習(xí)的一種學(xué)習(xí)方式。Biggs認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)包含高水平或者主動(dòng)的認(rèn)知加工[3]；Beattie、Collins和Meinnes認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)方式意味著學(xué)生為了理解而學(xué)習(xí)，表現(xiàn)為對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的批判性理解，注重邏輯關(guān)系和結(jié)論的證據(jù)[4]；國(guó)內(nèi)學(xué)者何玲、黎家厚認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)是指在理解的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判性地學(xué)習(xí)新的思想和知識(shí)，并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，能夠在眾多的思想間進(jìn)行聯(lián)系并能夠?qū)⒁延械闹R(shí)遷移到新的情景中用以決策和解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)[5]。結(jié)合國(guó)內(nèi)外學(xué)者的認(rèn)識(shí)，淺層學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的特征如表1。總的來(lái)說(shuō)，深度學(xué)習(xí)是一種主動(dòng)學(xué)習(xí)，是運(yùn)用高階思維進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)。

二、互動(dòng)新技術(shù)與深度學(xué)習(xí)

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》指出“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性的影響，必須予以高度重視”“要提高教師應(yīng)用信息技術(shù)水平、更新教學(xué)觀念、改進(jìn)教學(xué)方法、提高教學(xué)效果。鼓勵(lì)學(xué)生利用信息手段主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，增強(qiáng)運(yùn)用信息技術(shù)分析解決問(wèn)題能力，加快全民信息普及和應(yīng)用?！?/p>

數(shù)字技術(shù)改變了教育的基本面，它作為深度學(xué)習(xí)的推動(dòng)者和工具，開(kāi)創(chuàng)了深度學(xué)習(xí)的條件，能把學(xué)生投入到深度學(xué)習(xí)體驗(yàn)中，“促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)和概念轉(zhuǎn)變”[6]，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)、創(chuàng)新和全球協(xié)作等新的目標(biāo)。邁克爾·富蘭是加拿大著名的教育學(xué)家，他提出深度學(xué)習(xí)的三大核心要素就包括“使用能加快深度學(xué)習(xí)過(guò)程的數(shù)字化工具和資源”[7]。

小學(xué)科學(xué)課是以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為核心目標(biāo)的一門(mén)基礎(chǔ)課程，在深度學(xué)習(xí)的理論指導(dǎo)下，科學(xué)課堂學(xué)習(xí)過(guò)程在觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，更應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生分析推理、交流評(píng)價(jià)以及問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)，也就是高階思維的培養(yǎng)。適當(dāng)運(yùn)用交互式電子白板、傳感器、iPad等數(shù)字化學(xué)習(xí)工具，可以提供學(xué)習(xí)認(rèn)知工具等技術(shù)支持，有助于小學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

三、互動(dòng)新技術(shù)促進(jìn)學(xué)生高階思維的發(fā)展

高階思維是發(fā)生在較高認(rèn)知水平的心智活動(dòng)或較高層次的認(rèn)知能力，在教育目標(biāo)分類(lèi)中表現(xiàn)為分析、綜合、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等較高認(rèn)知水平的能力。[8]高階思維是實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，在小學(xué)科學(xué)課堂上運(yùn)用各種互動(dòng)新技術(shù)，有利于促進(jìn)學(xué)生高階思維的發(fā)展。

（一）使用傳感器提高實(shí)驗(yàn)效率，培養(yǎng)學(xué)生分析能力

傳統(tǒng)條件下小學(xué)科學(xué)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著比較明顯的缺陷，不少實(shí)驗(yàn)器材操作過(guò)程復(fù)雜，導(dǎo)致學(xué)生的時(shí)間和精力大多都用在操作上，沒(méi)有充足的時(shí)間去分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、思考問(wèn)題和推導(dǎo)結(jié)論；另一方面，由于實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)陋導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差較大，只能勉強(qiáng)得出一些定性、模糊的科學(xué)結(jié)論。長(zhǎng)此以往，這樣的科學(xué)學(xué)習(xí)既限制了學(xué)生實(shí)踐能力的提高，也阻礙了學(xué)生思維的發(fā)展。傳感器以其精確、智能、易于操作等優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生提供了一個(gè)自主探索的平臺(tái)，給他們展示了更直觀、生動(dòng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，大大提高科學(xué)探究過(guò)程的實(shí)效。教師教學(xué)設(shè)計(jì)的重心也就可以從實(shí)驗(yàn)操作轉(zhuǎn)變?yōu)樗季S訓(xùn)練。不少傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)因使用了傳感器提高了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確率，減少了實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)間（見(jiàn)圖1），讓學(xué)生有更多的時(shí)間進(jìn)行觀察、記錄和分析，增加學(xué)習(xí)過(guò)程中思維的參與度，真正做到動(dòng)手能力和思維發(fā)展同步發(fā)展。

傳感器的引入，為定性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)槎繉?shí)驗(yàn)提供了現(xiàn)實(shí)的可能。如小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)“不同物體反射光的能力”在傳統(tǒng)條件下是無(wú)法開(kāi)展定量實(shí)驗(yàn)的，不同顏色、不同材質(zhì)的物體反射光的能力不同，只能憑感覺(jué)的模糊認(rèn)識(shí)。但通過(guò)使用光強(qiáng)傳感器和數(shù)據(jù)收集器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，就將難以觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象數(shù)字化呈現(xiàn)，方便、準(zhǔn)確地測(cè)量出不同物體反射光能力的數(shù)據(jù)。在課堂上，學(xué)生的時(shí)間和精力可以更多地用在記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和得出結(jié)論的環(huán)節(jié)，注重定量研究和統(tǒng)計(jì)分析，在建構(gòu)科學(xué)概念的過(guò)程中強(qiáng)化高階思維的訓(xùn)練，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。在實(shí)際的課堂教學(xué)中，還有學(xué)生因?yàn)闀r(shí)間充裕進(jìn)行了深入的研究，用光強(qiáng)傳感器直接測(cè)量光源的光強(qiáng)高達(dá)5000多Lux，而經(jīng)過(guò)反射光能力最強(qiáng)的金屬片反射后，光源的光強(qiáng)也只是3900多Lux。因此，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他們得出了新的結(jié)論——光并不能全部被反射，在反射的過(guò)程中是有損耗的！這樣的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了教材的要求。不難看出，學(xué)生的科學(xué)實(shí)證意識(shí)逐步建立起來(lái)。此探究過(guò)程培養(yǎng)了他們的分析能力，提高了他們的認(rèn)知水平，如果沒(méi)有傳感器，是難以實(shí)現(xiàn)這樣的深度學(xué)習(xí)的。endprint

（二）交互白板實(shí)時(shí)互動(dòng)，發(fā)展學(xué)生評(píng)價(jià)能力

從學(xué)習(xí)科學(xué)的角度來(lái)看，缺失社會(huì)互動(dòng)的純粹的個(gè)體性學(xué)習(xí)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的、持久的深度學(xué)習(xí)的。學(xué)習(xí)者在教師的支持下，實(shí)現(xiàn)“新老成員”交互、實(shí)質(zhì)性參與相應(yīng)的學(xué)習(xí)共同體，只有當(dāng)其心理機(jī)能從純粹的認(rèn)知發(fā)展走向意義獲得和身份認(rèn)同的雙重發(fā)展時(shí)，深度學(xué)習(xí)才真正發(fā)生。[9]交互式電子白板具有很強(qiáng)的兼容性，能與iPad、投票器等設(shè)備以及各種計(jì)算機(jī)軟件融合應(yīng)用，給學(xué)習(xí)者提供協(xié)作學(xué)習(xí)的環(huán)境和氛圍，在學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)交流，師生、生生之間共同建構(gòu)知識(shí)，推進(jìn)學(xué)習(xí)的深入。

小學(xué)科學(xué)課經(jīng)常會(huì)開(kāi)展觀察、實(shí)驗(yàn)等探究活動(dòng)，隨之而來(lái)的就會(huì)有學(xué)生的觀察、實(shí)驗(yàn)記錄表；有些課堂還會(huì)安排學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)活動(dòng)，那就會(huì)有設(shè)計(jì)圖等。傳統(tǒng)課堂的交流環(huán)節(jié)是小組代表逐個(gè)到臺(tái)前進(jìn)行展示和匯報(bào)，而臺(tái)下的同學(xué)往往耐不住性子認(rèn)真傾聽(tīng)，或者聽(tīng)了后面又忘記前面的，課堂教學(xué)進(jìn)行到了這個(gè)環(huán)節(jié)效果總不太理想。有了交互式電子白板和iPad，這個(gè)問(wèn)題就很容易解決了。電子白板和iPad之間只要安裝一個(gè)接收器，在WiFi網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，學(xué)生的觀察、實(shí)驗(yàn)記錄表或設(shè)計(jì)圖等就可以iPad拍照直接投上屏幕，向其他同學(xué)介紹，相互評(píng)價(jià)，補(bǔ)充完善。而且，技術(shù)上可以做到同時(shí)展示幾個(gè)小組的作業(yè)，方便同學(xué)們進(jìn)行比較、分析和歸納，更好地建構(gòu)知識(shí)。另外，交互式電子白板還可以跟概念圖軟件完美融合，在課堂總結(jié)的環(huán)節(jié)應(yīng)用。師生、生生共同討論，總結(jié)出各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，建構(gòu)出知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。如小學(xué)科學(xué)《光的反射》一課，教師就是讓學(xué)生使用交互式電子白板的移動(dòng)、書(shū)寫(xiě)功能，共同整理出相關(guān)知識(shí)的概念體系，有力地促進(jìn)新舊知識(shí)的聯(lián)結(jié)和知識(shí)構(gòu)建。

交互式電子白板還可以外接投票器，根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容出示練習(xí)題讓學(xué)生使用投票器作答，正確率實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。學(xué)生的學(xué)習(xí)成效通過(guò)交互白板實(shí)時(shí)反饋，教師可根據(jù)情況及時(shí)調(diào)整接下來(lái)的教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)成效；學(xué)生也可以了解自己的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)行自我反思，促進(jìn)元認(rèn)知的形成。同時(shí)由于技術(shù)的引入，學(xué)生注意力更集中，提高了學(xué)習(xí)效率；課堂上的交流變得更及時(shí)，交互性更強(qiáng)。在師生、生生充分的討論交流過(guò)程中，學(xué)生既要傾聽(tīng)他人的意見(jiàn)，同時(shí)也要學(xué)會(huì)準(zhǔn)確地表達(dá)自己的觀點(diǎn)，其批判性思維、評(píng)價(jià)能力會(huì)得到發(fā)展。

（三）虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)境，提高學(xué)生問(wèn)題解決能力

學(xué)習(xí)并不是一個(gè)孤立的過(guò)程，它應(yīng)該被看作是生活實(shí)踐的一部分，深度學(xué)習(xí)往往發(fā)生在復(fù)雜的實(shí)際生活情境中。但在小學(xué)科學(xué)課的實(shí)際教學(xué)中，受到時(shí)間、空間以及小學(xué)生動(dòng)手能力水平的限制，有部分實(shí)驗(yàn)在課堂時(shí)間內(nèi)完成不了，或者干擾實(shí)驗(yàn)的因素太多導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不理想，這些情況都嚴(yán)重制約著學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的興趣以及解決問(wèn)題的能力。蔡少明、趙建華認(rèn)為深度學(xué)習(xí)需要連接真實(shí)世界的、有意義的、面向問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)任務(wù)，教師需要設(shè)計(jì)這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境以支持深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。[10]

虛擬實(shí)驗(yàn)是借助于多媒體、仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)在計(jì)算機(jī)上營(yíng)造可輔助、部分替代，甚至全部替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)各操作環(huán)節(jié)的相關(guān)軟硬件操作環(huán)境，實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣完成各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，取得的實(shí)驗(yàn)效果等價(jià)于甚至優(yōu)于在真實(shí)環(huán)境中所取得的效果。虛擬實(shí)驗(yàn)的這些優(yōu)勢(shì)，對(duì)于動(dòng)手能力不太強(qiáng)的小學(xué)生而言，在解決一些復(fù)雜問(wèn)題的過(guò)程中能發(fā)揮出非常重要的作用。及時(shí)反饋的學(xué)習(xí)效果，也能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，有利于深度學(xué)習(xí)的開(kāi)展。

如學(xué)生在學(xué)習(xí)了“光是直線傳播的”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)后，教師用虛擬實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)出一個(gè)“光線走迷宮”的情景（見(jiàn)圖2），學(xué)生通過(guò)使用交互式白板或iPad移動(dòng)鏡子的位置，讓光線走出迷宮。運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，學(xué)生可以反復(fù)嘗試不同的方法，發(fā)揮創(chuàng)意，體驗(yàn)成功，激發(fā)后繼研究的興趣。這個(gè)實(shí)驗(yàn)如果想在科學(xué)課堂上用實(shí)物操作，受場(chǎng)地條件和學(xué)生動(dòng)手能力的限制，是難以實(shí)現(xiàn)的。

互動(dòng)新技術(shù)運(yùn)用在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力都保持著積極的狀態(tài)，這種高投入度的情感，也體現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)的特征。“問(wèn)渠哪得清如許，為有源頭活水來(lái)?！睂W(xué)會(huì)學(xué)習(xí)是學(xué)生需具備的21世紀(jì)核心素養(yǎng)之一，深度學(xué)習(xí)發(fā)展著學(xué)習(xí)者的核心素養(yǎng)。而互動(dòng)新技術(shù)融入課堂教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，有助于深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。我們期待課堂能真正適應(yīng)學(xué)生終身成長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展需要。

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責(zé)任編輯：石萍

Abstract： The application of digital technology based on interactive technology in primary school science classroom teaching is helpful for students deep learning. Meanwhile， it is conducive to cultivating their analysis ability， developing their ability of assessments， improving their problem-solving competence， and promoting the development of their advanced thinking competence.

Key words： interactive new technology； deep learning； primary school science； advanced thinkingendprint