基于易加互動平臺的“人體的呼吸”教學(xué)前端分析

顧源媛 （西安交通大學(xué)蘇州附屬初級中學(xué) 江蘇蘇州 215000）

前端分析，是教學(xué)設(shè)計的第1 步。它是教學(xué)設(shè)計過程的基礎(chǔ)，有助于理順問題與方法、目的與手段的關(guān)系，其設(shè)計的好壞直接影響到后面的一系列工作［1］。在不同的教學(xué)設(shè)計過程模式中，前端分析的內(nèi)容略有不同，但主要包括：學(xué)習(xí)需要分析、學(xué)習(xí)者分析、學(xué)習(xí)內(nèi)容分析等。

但有關(guān)教學(xué)前端分析，教師常根據(jù)自己的主觀認知進行判斷，不能關(guān)注到每個班級甚至每個學(xué)習(xí)者個體的真實情況。要真正剖析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需要等，需將其思維過程外顯化。教師可利用學(xué)習(xí)者在大數(shù)據(jù)平臺（例如易加互動平臺）留下的數(shù)據(jù)分析，及時深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，科學(xué)有效地進行前端分析。本文以“人體的呼吸”一節(jié)教學(xué)為例，論述如何利用大數(shù)據(jù)，進行教學(xué)前端分析，深入分析學(xué)生的情況，進行有效教學(xué)。

1 易加互動平臺簡介

“易加”互動學(xué)習(xí)平臺是蘇州工業(yè)園區(qū)智慧教育自主開發(fā)的一個支持全學(xué)程學(xué)習(xí)的平臺，為實現(xiàn)更高效的師生雙向互動，促進學(xué)生主動式、協(xié)作式、研究型的學(xué)習(xí)，滿足“時時學(xué)、處處學(xué)、人人學(xué)”的需求，為探究開放、高效的一對一互動教學(xué)模式提供軟件平臺支持。支持自主選擇、資源推送、同步檢測、多維互動、及時評價等學(xué)習(xí)活動的開展，最終實現(xiàn)“易加互動、教學(xué)聯(lián)動”的創(chuàng)新教學(xué)目標(biāo)。

2 基于易加互動平臺的課前流程

2.1 教師發(fā)布資源 課堂教學(xué)開始前，教師在“易加互動”平臺制作“人體的呼吸”課前學(xué)習(xí)任務(wù)單，包括平臺自帶的達成目標(biāo)、學(xué)習(xí)方法建議、課堂學(xué)習(xí)形式預(yù)告、準(zhǔn)備及學(xué)習(xí)任務(wù)等欄目。其中“學(xué)習(xí)任務(wù)”一欄，教師可上傳各種類型資料，或引用平臺已有資料（初中生物學(xué)科所有知識點，在平臺上均有相應(yīng)微課，微課由全區(qū)一線教師制作后上傳）和添加練習(xí)。教師將學(xué)習(xí)任務(wù)單制作完成后，也可預(yù)覽打印，以方便學(xué)生線下學(xué)習(xí)。打印出的任務(wù)單中“學(xué)習(xí)任務(wù)”一欄，會以二維碼形式生成，學(xué)生掃碼即可學(xué)習(xí)。

2.2 學(xué)生自主學(xué)習(xí) 學(xué)生根據(jù)任務(wù)單提示，自主學(xué)習(xí)，觀看微課視頻或其他相應(yīng)資料，并完成“人體的呼吸”有關(guān)前概念的練習(xí)。若學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)中存在困惑，可反復(fù)觀看微課，或?qū)⒆约捍嬖诘膯栴}及時在平臺上傳，以便教師及時給予幫助和解答。

3 基于“易加互動”平臺的教學(xué)前端分析

3.1 學(xué)習(xí)需要分析，激發(fā)內(nèi)源力量 學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)方面目前的狀況與所期望達到的狀況之間會有差距，通過分析學(xué)習(xí)需要，讓教師與學(xué)生的精力、時間及其他資源被有效地利用，以解決教學(xué)中真正的問題，從而提高整個教學(xué)效益。

在“人體的呼吸”一節(jié)課前，學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成課前的前概念檢測后，教師登錄平臺，在作業(yè)正確率統(tǒng)計區(qū)域，可按班級查看所有作業(yè)平均正確率分布（圖1）；可查看各班級之間的作業(yè)平均正確率對比情況（圖2）；也可查看單題統(tǒng)計情況（圖3），明確教學(xué)需著重解決的問題。

圖1 作業(yè)平均正確率分布

圖2 班級間作業(yè)平均正確率對比

圖3 單題統(tǒng)計

統(tǒng)計顯示，錯誤率較高的部分，有如下前概念：人體用口呼吸比用鼻子呼吸好；人體內(nèi)產(chǎn)生CO2的部位是肺；人體呼出的氣體全是CO2；呼吸和呼吸作用概念一樣；人體的呼氣和吸氣導(dǎo)致了胸廓的擴大與縮小。這些錯誤概念廣泛、自發(fā)、特異、表象，需要教師設(shè)計學(xué)習(xí)活動使學(xué)生產(chǎn)生認知沖突，主動參與學(xué)習(xí)過程以理解概念的內(nèi)涵，再將新概念內(nèi)化到原有的概念體系中。否則,教學(xué)極易陷入盲目、隨意之中。

3.2 學(xué)習(xí)者分析，促進深度學(xué)習(xí)

3.2.1 學(xué)習(xí)者認知發(fā)展分析 皮亞杰認為，每一個認知活動都包括一定的認知發(fā)展結(jié)構(gòu)，認知發(fā)展制約教學(xué)內(nèi)容和方法，制約學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法的選擇，會對個體的學(xué)習(xí)效率產(chǎn)生影響。

易加平臺首頁有“疑難解答”區(qū)，學(xué)生可在此區(qū)域就自己的困惑發(fā)帖交流。例如就“人體的呼氣和吸氣與胸廓的擴大與縮小間的關(guān)系”，學(xué)生在答疑區(qū)進行了熱烈的討論。有的學(xué)生嘗試深呼吸，根據(jù)自己的認知，認為呼吸導(dǎo)致胸廓的擴大、縮??；有的學(xué)生提出反對意見：為什么游泳時水的阻力大，胸廓無法正常擴大、縮小，有憋氣的感覺？教師可掌握學(xué)生的問題，適當(dāng)提醒，并觀察分析學(xué)生的思維特點。

根據(jù)易加平臺的數(shù)據(jù)分析，教師可發(fā)現(xiàn)初中生的認知發(fā)展符合皮亞杰的認知發(fā)展理論。學(xué)生會就某一問題交流討論，試圖利用各種經(jīng)驗或收集材料作為證據(jù)，指向自己所認同的觀點。通過討論區(qū)的數(shù)據(jù)會發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式有所不同：有的學(xué)生很少在討論區(qū)留言，但其前概念作業(yè)完成得不錯，這類學(xué)生喜歡獨立學(xué)習(xí)；有的學(xué)生熱衷于在討論區(qū)討論問題，受益于教師或同伴的指導(dǎo)，從而使自己的知識系統(tǒng)化。教師可對學(xué)生認知發(fā)展進行分析，在此基礎(chǔ)上，按照“組間同質(zhì)，組內(nèi)異質(zhì)”的原則，將學(xué)生在學(xué)習(xí)平臺上進行分組，以便建立課堂互助小組。

3.2.2 學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格分析 學(xué)習(xí)風(fēng)格是指人們在學(xué)習(xí)時所具有的或偏愛的方式，即學(xué)習(xí)者在研究和解決其學(xué)習(xí)任務(wù)時，所表現(xiàn)出來的具有個人特色的方式。初中階段的學(xué)習(xí)以課堂學(xué)習(xí)為主要方式。在整個學(xué)習(xí)過程中，教師的教學(xué)風(fēng)格必須與學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格相匹配，才能取得較好的效果。

教師在易加平臺點擊課程統(tǒng)計欄，即可查看各任務(wù)完成詳細情況和每個資源評價信息。其中視頻和文檔資源可查看完成比例，測驗資源可查看完成比例和答題情況統(tǒng)計。進入班級統(tǒng)計頁面，點擊班級概況中的柱狀圖，展開學(xué)生名單后，選擇某位學(xué)生，可進入學(xué)生統(tǒng)計頁面，頁面以學(xué)生為單位統(tǒng)計該學(xué)生的課程、作業(yè)、自主評測、學(xué)習(xí)行為情況和作業(yè)答題情況。學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，包含遲交作業(yè)、遲交學(xué)習(xí)任務(wù)單、超過23∶00 學(xué)習(xí)情況發(fā)生次數(shù)及全班平均次數(shù)（圖4）。

圖4 學(xué)生提交詳情

根據(jù)易加平臺的數(shù)據(jù)分析，學(xué)生的視頻完成度較文檔資源完成度高很多。教師提前上傳的豬肺實物視頻引起了學(xué)生極大的興趣，不僅觀看完成度為100%，還在討論區(qū)引起了學(xué)生極大的討論熱情。而文字資源則完成度較低。由此可見，學(xué)生對于需要多種知覺系統(tǒng)參與的任務(wù)較感興趣。無論在課前還是課堂，教師可合理利用各種有效技術(shù)手段，盡可能地調(diào)動學(xué)生所有的感官系統(tǒng)，激發(fā)學(xué)生強烈的求知欲和探究熱情。

另一項完成度高的作業(yè)是正方體的制作（模擬肺泡表面積），學(xué)生對動手操作任務(wù)興趣強烈。在生物學(xué)教學(xué)中，教師除了要認真完成規(guī)定實驗教學(xué)外，應(yīng)盡可能開展模型制作等各種動手操作的活動。動手操作是學(xué)生自主探索、合作交流獲取知識的重要途徑，能激勵學(xué)生努力成為發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者。

在平臺的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)中，教師可分析學(xué)生遲交作業(yè)類型，遲交課前學(xué)習(xí)任務(wù)單類型和超過23∶00 學(xué)習(xí)的詳情。與上述學(xué)生感興趣的作業(yè)任務(wù)相反，這些類別的任務(wù)，一般是學(xué)生畏難怕做的。教師可具體問題具體分析，了解學(xué)生已有的學(xué)習(xí)風(fēng)格，找到適合學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，避免過多的無效教學(xué)環(huán)節(jié)，讓所有的學(xué)生學(xué)有所獲、學(xué)有所成。

3.3 教學(xué)內(nèi)容分析，提升活動適切度 根據(jù)前述學(xué)習(xí)需要和學(xué)習(xí)者分析，教師可對“人體的呼吸”一節(jié)教學(xué)內(nèi)容進行分析，選擇符合學(xué)生發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容，通過適切的教學(xué)方法和策略，促進學(xué)生的認知發(fā)展。

3.3.1 適當(dāng)安排各種活動 前述學(xué)習(xí)者分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對于過多文字資料和枯燥知識點的呈現(xiàn)并不感興趣，而多種知覺參與的視頻觀看或動手實踐是學(xué)生較為喜愛的學(xué)習(xí)方式。學(xué)生通過具體和自發(fā)地參與各種活動，才能形成自己的認知。

在“人體的呼吸”一節(jié)的教學(xué)中，教師可在教學(xué)設(shè)計中貫穿多個不同形式的活動，通過豐富的環(huán)境刺激，為學(xué)生提供探索、合作和互動的機會。例如：“觀察豬肺實物視頻”能讓學(xué)生直觀感受肺的結(jié)構(gòu)和功能；“制作防霧霾口罩”能保持學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高社會責(zé)任感；“感受針筒氣壓變化”能讓學(xué)生在尚無物理學(xué)基礎(chǔ)的前提下，直觀了解氣壓與體積的關(guān)系，進而理解肺內(nèi)氣體的變化；“制作胸廓模型”能使學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)活動，學(xué)會合作與交流，幫助理解呼吸運動與胸廓變化的關(guān)系；“探究呼氣吸氣的氣體變化”促進學(xué)生認知的發(fā)展，防止錯誤概念的形成；“噴灑香水”能讓學(xué)生迅速直觀地理解擴散作用的概念。一系列活動的設(shè)計，使師生處于積極良好的教學(xué)互動環(huán)境中，發(fā)揮學(xué)生的主體性，實現(xiàn)核心素養(yǎng)發(fā)展的目標(biāo)。

3.3.2 重視學(xué)生個體差異 前述學(xué)習(xí)需要分析和學(xué)習(xí)者分析發(fā)現(xiàn)，班級間差異和學(xué)生個體差異較大，教學(xué)需重視個別學(xué)生認知發(fā)展的具體情況，因材施教，加強個性化教育。

教師首先可對學(xué)生認知發(fā)展分析，按照“組間同質(zhì)，組內(nèi)異質(zhì)”的原則，將學(xué)生在易加互動平臺上進行分組，建立課堂互助小組。可考慮學(xué)生的性別、學(xué)業(yè)水平、能力傾向、個性特征、認知風(fēng)格等方面的因素，為每位成員分配相應(yīng)合適的角色，共同承擔(dān)小組責(zé)任［2］。在課堂學(xué)習(xí)中，通過小組協(xié)作，組內(nèi)成員優(yōu)勢互補，彌補學(xué)習(xí)個體認識的不足。

在同伴互助學(xué)習(xí)的同時，教師需要關(guān)注個性化差異。易加互動平臺的課堂實時教學(xué)互動，可幫助教師更好地實現(xiàn)個性化教學(xué)。例如，在學(xué)生完成練習(xí)后，平臺可進行實時統(tǒng)計和反饋，學(xué)生個人小題情況、個人總體答題情況、全班各題答題情況、全班總體正確率情況均能得到實時顯現(xiàn)，為教師了解學(xué)情提供科學(xué)依據(jù)。某些知識點，若個別學(xué)生掌握情況不佳，教師可個別指導(dǎo)，或提醒學(xué)生觀看教師上傳的微課等資料，進行針對性學(xué)習(xí)；若大部分學(xué)生均未掌握某些知識點，教師可根據(jù)學(xué)生的練習(xí)完成情況，適時增加學(xué)習(xí)資料，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

3.3.3 建立學(xué)生新的圖式 圖式是人腦中已有的知識經(jīng)驗的網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生的認知發(fā)展是以學(xué)生已有的認知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，圖式對新覺察到的信息會起引導(dǎo)、組合的作用。鑒于此，教師應(yīng)該為學(xué)生提供略微高于他們現(xiàn)有思維水平的教學(xué)，使學(xué)生通過同化和順應(yīng)過程達到平衡，從而幫助學(xué)生發(fā)展已有的圖式，并建立新的圖式。

前述學(xué)習(xí)需要分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的原有認知水平中，極易混淆呼吸、呼吸運動、呼吸作用這幾個概念，而理解了這幾個概念，才能深刻理解本節(jié)所在章“能量的釋放與呼吸”中各重要概念間的邏輯關(guān)系。在針對各概念設(shè)計活動的基礎(chǔ)上，教師可通過補充各種資料或模型，展現(xiàn)各概念間的邏輯關(guān)系?？紤]到初中學(xué)生的認知特點，教師可通過各種可視化模型（圖5）呈現(xiàn)概念間關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生認識模型所反映的人體內(nèi)氣體交換的全過程，理解各個概念間的區(qū)別和聯(lián)系，逐漸形成以下科學(xué)概念：通過呼吸運動，實現(xiàn)了外界和機體的氣體交換；通過擴散作用，實現(xiàn)了血液和肺泡及組織細胞的氣體交換；人體細胞利用O2參與有氧呼吸作用，產(chǎn)生的CO2通過呼氣排出。

圖5 人體內(nèi)氣體交換全過程

4 結(jié)語

利用大數(shù)據(jù)時代下的信息技術(shù)，教師可高效、方便地進行教學(xué)前端分析。教師利用各類數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)作業(yè)的個性化布置，及時對學(xué)生作業(yè)和討論進行批改和點評，收集大量反饋數(shù)據(jù)，實現(xiàn)課前的診斷性評價和個性化輔導(dǎo)。同時，學(xué)生也可根據(jù)

反饋信息，自我監(jiān)測，自主學(xué)習(xí)。