智慧課堂促進學生個性化學習的實踐*
——以高中物理《氣體的等溫變化》為例

朱碧凡

（廣東省廣州市增城區(qū)鄭中鈞中學，廣東廣州 511300）

在傳統(tǒng)的班級授課制的課堂中，教師只能通過多數(shù)回答問題的學生或者根據(jù)聲量的大小來判斷學生的學習情況，因為沒有精準的數(shù)據(jù)來判斷每個學生的知識掌握情況，從而難以開展分層教學及個性化的輔導。目前，部分的多媒體課堂還停留在通過投影加PPT 的方式開展，呈現(xiàn)的學習資源比較簡單，不夠靈活。智慧課堂在教學中能有效地進行深度應用，不僅能夠涵蓋多媒體輔助教學的功能，還能實現(xiàn)師生高效的交互，可推送個性化資源，支持師生、生生、生機的多維互動，教與學的過程能得到動態(tài)的監(jiān)控。教師需結合新形勢下的教學需求，科學合理地使用信息技術，使先進的教學理念更好地得以落實，讓課堂更生動、直觀、高效。

一、概念界定

（一）智慧課堂

筆者所在學校所提出的“智慧課堂”是利用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術打造的，實現(xiàn)課前、課中、課后全過程應用的智能、高效的課堂。其實質(zhì)是基于動態(tài)學習數(shù)據(jù)分析和“云、網(wǎng)、端”的運用，實現(xiàn)教學決策數(shù)據(jù)化、評價反饋即時化、交流互動立體化、資源推送智能化，創(chuàng)設有利于協(xié)作交流和意義建構、富有智慧的學習環(huán)境，通過智慧高效的教與學，促進全體學生實現(xiàn)個性化的智慧發(fā)展。

（二）個性化教學

用信息技術支撐的平臺和服務環(huán)境，教師和學生可以利用無線網(wǎng)絡和智能終端設備，充分挖掘各種功能為教學服務。在智慧課堂的個性化教學中，依托智慧環(huán)境實施個性化學情精準診斷與分析、推送個性化學習資源、開展個性化研究活動、提供個性化學習輔導、推進個性化鞏固與拓展，以實施個性化的學習評價[1]。學校提出基于智慧課堂的個性化學習就是以學生為中心，學生在由云計算、物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術構建的智能課堂環(huán)境中自主選擇學習課程與內(nèi)容、學習時間與進程、學習空間與環(huán)境、學習伙伴與教師、學習方式與策略等來開展學習。

智慧課堂系統(tǒng)平臺采集關于學生在整個學習活動過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)報告，并對學生智能推送個性化學習知識或習題供其進一步內(nèi)化、鞏固；教師根據(jù)數(shù)據(jù)報告所形成的知識圖譜不僅可以實現(xiàn)人工推送針對性的作業(yè)練習，而且還能夠通過線上或線下的形式對其開展一對一的輔導；學生本人也能夠利用知識圖譜來改進自己的學習行為，提高學習效率。三者結合，實現(xiàn)自己獨特個性的形成與發(fā)展，并獲得能夠適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力的核心素養(yǎng)的過程。

二、智慧課堂促進學生個性化學習的策略

(一）善用平臺，協(xié)助教學

智慧課堂能充分利用信息技術的優(yōu)勢和特點，為學生學習和教師教學創(chuàng)設有效的環(huán)境提供優(yōu)質(zhì)的資源，提供強有力的輔助工具。在課堂里，利用數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室協(xié)助完成實驗數(shù)據(jù)的采集，利用平板的展臺功能把演示實驗實時投影并錄像保存。如在課堂引入演示實驗，在傳統(tǒng)的課堂里，一般只有靠前的學生能看到實驗現(xiàn)象，可視性比較弱。在智慧課堂里，教師可以利用實物展臺、屏幕廣播或錄播功能實時播放實驗過程和分享實驗數(shù)據(jù)，使實驗可視效果最大化，也方便學生處理數(shù)據(jù)和討論實驗結果。

（二）實時統(tǒng)計，高效課堂

智慧課堂課中環(huán)節(jié)主要是在師生交互過程中智能系統(tǒng)平臺能夠即時向師生反饋相關的大數(shù)據(jù)，可以使教師根據(jù)學生反饋進行學情診斷，讓課堂更有針對性，更高效。學生針對答題結果開展互評。教師針對學生理解薄弱的題目進行評講，也可以把答對率低的題目作為課后個性化習題的重點推送內(nèi)容。

（三）精準分析，個性指導

智慧課堂還可以利用智慧平臺高效及時地精準反饋和統(tǒng)計精準學情，生成個性化的學習資源，作為課堂評講和課后個性化習題推送的參考,促進課堂個性化學習。智慧課堂系統(tǒng)平臺同時采集到關于學生在整個學習活動過程中所產(chǎn)生的以及根據(jù)學習需要的、一切用于成長發(fā)展并可創(chuàng)造巨大潛在的數(shù)據(jù)報告，教師根據(jù)數(shù)據(jù)報告所形成的知識圖譜不僅可以實現(xiàn)針對性的作業(yè)練習推送，而且還能夠通過線上或線下的形式對其開展一對一的輔導。

三、案例分析

本文以高中物理《氣體的等溫變化》為例，對智慧課堂中實施個性化教學進行探討。在這節(jié)物理智慧課堂里，教師主要利用智能環(huán)境來促使學生開展協(xié)助學習和個性化學習活動。

（一）新授課導入

教師通過對預學習、測驗等統(tǒng)計分析的反饋情況進行二次備課，提示或精講預學習中存在的主要問題。新課導入時根據(jù)課前檢測，精準化的教學，對已經(jīng)掌握比較好的知識點，可以輕處理，對有疑惑的知識點著重處理，這樣可以對不同的班級或者不同的學生進行有針對性的個性化指導。智能環(huán)境和信息技術提供的支撐平臺和服務環(huán)境，教師和學生可以隨時利用無線網(wǎng)絡和智能終端設備獲取無限豐富的網(wǎng)絡資源和媒體素材，教師還可以創(chuàng)設生動可視化的學習任務情景，激發(fā)學生的學習和探究興趣。

教師在課前發(fā)布微課，利用視頻激發(fā)學生的興趣和求知欲,進一步向?qū)W生提問，并讓學生查閱生活應用：“1.汽車輪胎為什么不能在夏天把氣打得太滿？2.有什么辦法可以使壓癟的乒乓球復原？”教師要求學生就以上問題在班級空間里留言討論。利用平板推送前置性測試，通過預學習讓學生了解本節(jié)課的重點內(nèi)容，利用智能平臺及時反饋的學生答題情況，了解學生的知識掌握程度。布置的預習題中，發(fā)現(xiàn)學生對氣體狀態(tài)參量的認識掌握比較好；而關于氣態(tài)方程的規(guī)律和應用，得分率只有17%。依據(jù)這些數(shù)據(jù)，教師決定減少在氣體狀態(tài)參量上的教學，著重引導學生探究氣體等溫變化的實驗，通過處理實驗數(shù)據(jù)得出實驗規(guī)律，讓學生通過真實的實驗過程來掌握本節(jié)課的重點，突破難點。

（二）新任務布置

以問題為導向，教師在課堂系統(tǒng)平臺向每位學生推送新的探究項目、要求和項目完成后的隨堂檢測題等資料。學生可以按照適合自身的學習方法和學習進度進行學習，學生還可以選擇個性化的學習資源，智能設備提供實時檢測和個性化指導，對學習過程進行動態(tài)監(jiān)控，支持學習成果的積累和共享。

（三）作答與互評

學生把合作探究的學習成果和隨堂測驗練習的結果及時提交，智能系統(tǒng)平臺即時向師生反饋相關的數(shù)據(jù)，學生針對答題結果開展互評，教師針對理解薄弱的題目進行評講，也可以把答對率低的題目作為課后個性化習題的推送內(nèi)容。

在課中的鞏固練習中，教師利用平板向?qū)W生推送了以下題目：

1．（判斷）一定質(zhì)量的某種氣體等溫變化的P-V圖像，是通過原點的傾斜直線。 （ ）

2．在“用DIS研究在溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體壓強與體積的關系”實驗中，下列操作錯誤的是（ ）

A.推拉活塞時，動作要慢

B.推拉活塞時，手不能握住注射器含有氣體的部分

C.壓強傳感器與注射器之間的軟管脫落后，應迅速重新裝上繼續(xù)實驗

D. 活塞與針筒之間要保持氣密性

3.（高考題改編）空氣壓縮機的儲蓄罐中儲有1.0atm 的空氣6.0L，現(xiàn)在再充入1.0atm 的空氣9.0L,充氣過程為等溫過程,空氣可看作理想氣體，則充氣后儲蓄罐中的氣體壓強為________atm.

根據(jù)學生提交后智能系統(tǒng)平板反饋的數(shù)據(jù)分析，前二道關于實驗過程、數(shù)據(jù)處理和實驗結論的題目，學生掌握甚好，最后一題知識遷移和應用問題，答對率只有45%。教師根據(jù)數(shù)據(jù)決定進行下一環(huán)節(jié)的教學活動?；诖髷?shù)據(jù)分析，教師根據(jù)系統(tǒng)平臺反饋出學生對知識點存在的共性問題進行點撥講解，對重點問題進行辨析，通過形式多樣的立體互動交流來解決學生在新任務中碰到的問題。

（四）交流與質(zhì)疑

學生按教師布置的任務在小組中進行交流、探討，針對不同的觀點進行質(zhì)疑、辯證，此過程也是對新知識進行復盤和內(nèi)化。

利用智慧課堂平臺的討論功能，學生討論并分析洗衣機的自動控制水量的原理，進一步理解本節(jié)課的重點。如圖1所示，某種自動洗衣機進水時，與洗衣缸相連的細管中會封閉一定質(zhì)量的空氣，通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而控制進水量。設溫度不變，洗衣缸內(nèi)水位升高，則細管中被封閉的空氣的狀態(tài)如何變化？

圖1 洗衣機自動控制水量原理圖

教師針對應用問題分別做學習的方案，在課堂中應用智能設備創(chuàng)設情景，提出問題。學生分析洗衣機的進水裝置，討論機器運作的原理并提出改進意見。學生利用智能設備，通過交互討論、協(xié)商、辯論等形式，形成學習成果，并通過智能設備進行上傳，實現(xiàn)小組之間學習成果的共享和互評效果。

（五）運用及鞏固

根據(jù)大數(shù)據(jù)分析結果，智能推送個性化的鞏固練習。課后根據(jù)課堂練習答題情況，向不同的學生分別推送兩種類型的題目，一類是基礎鞏固，題型和內(nèi)容和課堂練習相類似；另一類是提高性練習，主要針對課堂掌握程度較好的學生作提升訓練。

四、智慧課堂教學應用效果分析

智慧課堂中，教師運用情境啟發(fā)、協(xié)助學習和個性化學習等方式，利用平板來進行與學生的互動教學活動，利用智慧平臺推送和實時統(tǒng)計精準學情，作為課堂評講和課后個性化習題推送的參考。這節(jié)課的三題課內(nèi)練習的答對率分別為93%、90%和45%（如圖2），教師根據(jù)智慧平臺的數(shù)據(jù)，在課堂上評講第3題，并參考數(shù)據(jù)向這答對45%的學生推送課后作業(yè)第2題作為提升訓練，向余下答錯的學生推送第1題鞏固基礎。通過課后個性化習題的訓練，同類型的易錯題得分率大大提高。以高二（2）班2019學年上學期為例，課堂訓練的32道易錯題，通過課后訓練，從課堂上答對30%以下，到期中考答對率升至64.30%(如圖3）。

圖2 學生課堂練習答題詳情

圖3 課堂訓練32道易錯題得分率統(tǒng)計

智慧課堂教學重視學生真實的實驗活動，很好地應用了信息技術輔助教學，并沒有替代學生的親身經(jīng)歷，堅持學生的主體作用。

借助大數(shù)據(jù)學情診斷分析，教師可以根據(jù)學生的差異性進行施教，鼓勵學有余力的學生自主個性發(fā)展，而一般學生主要關注其知識達標和正向?qū)Ρ鹊倪M步，教師快速了解學生的學習情況，并以此對學生進行分層，針對不同層次的學生推送不同的學習資源，實現(xiàn)教學目標的動態(tài)達成。

五、智慧課堂在課堂中應用的建議

在課堂上要特別注意的是，教師要先精心設計實驗主題，控制好實驗的難度，在學生操作過程中起到充分的引導和釋疑，不能流于分組和形式，要緊緊圍繞教學內(nèi)容和教學大綱要求，解決課堂的重點和難點不能偏離。課堂上的習題設計要有針對性，要有助于解決課堂的重難點，課后的習題對理解能力弱的學生要進一步夯實基礎；對知識掌握較好的學生進行提高訓練，實現(xiàn)個性發(fā)展。

總而言之，智慧課堂能助力高中物理教學，使課堂模式更生動、內(nèi)容更豐富，教師更大地關注學生的個性發(fā)展，并安排針對性的教學活動，真正實施以學生為主體的課堂。教師借助平臺向?qū)W生提供優(yōu)質(zhì)的個性化服務，培養(yǎng)個性化發(fā)展的新時代學生。