用移動終端助力學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展

章榮華　章玉玲

摘 要 與傳統(tǒng)教學(xué)手段相比，移動終端在促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展上有其獨到的優(yōu)勢。教學(xué)中須立足科學(xué)學(xué)科特點，著眼學(xué)生思維發(fā)展過程，運用智慧診斷、隨堂點學(xué)、同屏反饋、實時交互、鏈接助學(xué)等策略，促進(jìn)學(xué)生的思維在“暴露、追蹤、厘清、深化、拓展”中走向成熟。

關(guān)鍵詞 思維發(fā)展 移動終端 科學(xué)教學(xué)

培育思維是科學(xué)教學(xué)的核心任務(wù)，但思維的發(fā)生、發(fā)展乃至深化并不是一蹴而就的，它需要在教學(xué)中立足學(xué)生思維的起點，把握學(xué)生間思維差異，搭建立體交互平臺，運用可見思維支架等措施。傳統(tǒng)教學(xué)在這些方面表現(xiàn)得比較局促，而以“56教室+平板”組成的移動終端，因其具備智能推送、即時評價、大數(shù)據(jù)分析等功能，常能全方位觸動學(xué)生積極思維。

一、智能診斷，暴露思維

“經(jīng)常地、全面地、系統(tǒng)地研究學(xué)生，是實現(xiàn)教學(xué)過程最優(yōu)化的重要前提?！盵1]當(dāng)下，關(guān)注學(xué)情，基于學(xué)生已知展開科學(xué)教學(xué)已成為常態(tài)。執(zhí)教者常在教學(xué)伊始，用紙質(zhì)的問卷、練習(xí)，通過對話訪談等方式調(diào)查學(xué)生的前概念，并根據(jù)診斷確定教學(xué)重難點、布局教學(xué)策略?！皞鹘y(tǒng)診斷手段因耗時長，滯后性強(qiáng)，關(guān)注面窄，常表現(xiàn)出無能為力，而AI智能診斷能彌補(bǔ)傳統(tǒng)診斷的不足，它以大數(shù)據(jù)智能分析為基礎(chǔ)，具備反饋及時、分析精準(zhǔn)、整體把控等特點”。[2]

例如，在學(xué)習(xí)“土壤中有什么”一課時，對“土壤是什么樣的？土壤中有什么？土壤對于我們?nèi)祟愑惺裁醋饔谩钡雀拍畹恼{(diào)查，傳統(tǒng)診斷在批閱、分析、整理等環(huán)節(jié)需要花費不少時間，而運用“平板”和“56教室”共同組成的移動終端，在前概念診斷上只要將要調(diào)查內(nèi)容以填空、選擇、判斷、繪圖、連線、問答等形式編輯成數(shù)字習(xí)題，導(dǎo)入“56教室”云端，學(xué)生在平板上完成回答，即可同步形成大數(shù)據(jù)。這份診斷不僅能描述每位學(xué)生的思維狀況，還能以雷達(dá)圖、柱狀圖等形式呈現(xiàn)全班學(xué)生的思維分布情況，大大縮短了診斷時間。授課中，教師調(diào)查發(fā)現(xiàn)，80%的學(xué)生質(zhì)疑土壤中含有礦物質(zhì)成分，73.3%的學(xué)生將腐殖質(zhì)等同于黏土。因此，教師在教學(xué)教材原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上，加入了“利用水質(zhì)檢測筆檢測土壤中礦物含量”教學(xué)活動，同時在教學(xué)中插播了“腐殖質(zhì)的演變過程”視頻，更正和拓展了學(xué)生對土壤成分的可見認(rèn)識，培育了他們的實證意識。

二、隨堂點學(xué)，追蹤思維

歷經(jīng)了實驗、觀察活動，學(xué)生在自己的腦海中形成了對事物的初步認(rèn)識，這些認(rèn)識是概念形成的表象，它要么與前概念認(rèn)識形成沖突，要么填補(bǔ)前概念認(rèn)識空白，要么進(jìn)一步深化前概念認(rèn)識。因此，追蹤學(xué)生在探究中形成的粗淺認(rèn)識是推動學(xué)習(xí)向前發(fā)展的關(guān)鍵。

教材在追蹤這些粗淺認(rèn)識時，大多運用一張開放式的“實驗記錄單”。如同“蠟燭能讓空氣流動起來形成風(fēng)”實驗中呈現(xiàn)的那樣（如圖1），學(xué)生在發(fā)現(xiàn)欄中自由表達(dá)自己的認(rèn)識。這種記錄方式在解放學(xué)生大腦上表現(xiàn)出了積極作用，但因觀察點的開放，一些學(xué)生的觀察和描述常不得要領(lǐng)，造成教師難以在短時間內(nèi)對學(xué)生的描述信息做出判斷、分類，從而影響后續(xù)教學(xué)的實效性。

此時，教師若借力移動終端進(jìn)行記錄，則能精準(zhǔn)地追蹤到學(xué)生的思維狀況。風(fēng)的形成是“冷熱空氣交替流動”產(chǎn)生的，其間“冷空氣、熱空氣、交替流動”都需要學(xué)生見到，學(xué)生才能充分理解這一概念。因此，教師可圍繞三個要點設(shè)置一組練習(xí)題輔助學(xué)生的探究與思考。①有風(fēng)形成的實驗是（）A.點燃蠟燭的實驗，B.不點燃蠟燭的實驗，C.兩個實驗中都形成了風(fēng);②用手觸摸實驗1和實驗2的筒外壁，比較發(fā)現(xiàn)（）A.點燃蠟燭的筒外壁熱些，B.不點燃蠟燭的筒外壁熱些，C.冷熱一樣;③如實驗2中的風(fēng)是哪里的空氣流動形成的？（）A.筒里的空氣，B. 筒外的空氣，C. 筒里和筒外的空氣，D.其他。實施中，學(xué)生點擊平板，在參閱習(xí)題中開展實驗，完成選擇記錄。這樣的學(xué)習(xí)，能及時統(tǒng)計出了學(xué)生認(rèn)識上的差異：22%的學(xué)生認(rèn)為風(fēng)的形成是筒內(nèi)外空氣共同參與的結(jié)果，66%的學(xué)生認(rèn)為是筒里的空氣流動形成了風(fēng)，12%的學(xué)生則認(rèn)為是筒外的空氣吹進(jìn)去才形成了風(fēng)。

當(dāng)學(xué)生看到來自同學(xué)間不同的理解，學(xué)習(xí)就變得具有挑戰(zhàn)性。同學(xué)們對個體所持的觀點絕不放松，有的提議用一些輕小的物體來驗證哪里的空氣參與了流動，有的認(rèn)為點燃的蠟燭會燒壞這些物質(zhì)，所以用看得見的煙來驗證空氣流動走向更合適……這一矛盾焦點引發(fā)學(xué)生的持續(xù)探索、研討，為找到新的證據(jù)注入動力。

三、同屏反饋，清晰思維

反饋是教學(xué)中必不可少的要素。傳統(tǒng)課堂反饋形式單一，常局限在“語言敘說”層面，反饋實效低。運用移動終端進(jìn)行同屏反饋，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律。根據(jù)教育心理學(xué)的實驗研究，學(xué)習(xí)效率同人的感官、運用的媒體有關(guān)，其中較其他學(xué)習(xí)器官來說，視覺在學(xué)習(xí)中起的作用最大，且使用視覺媒體比使用聽覺媒體，學(xué)生的注意集中率更高。

移動終端的拍照、攝像功能讓反饋從抽象走向了具象。學(xué)生可以用平板實時記錄實驗操作要點，拍照記錄觀察中的發(fā)現(xiàn)。交流時，學(xué)生可對照攝像或拍照進(jìn)行匯報，引發(fā)其他同學(xué)認(rèn)識上的共鳴和求證。

另外，移動終端在信息收集、呈現(xiàn)、重組上表現(xiàn)出的便利性，有利于幫助學(xué)生厘清一些容易混淆的概念。例如為了幫助學(xué)生區(qū)分通路、短路、斷路等概念，教材要求盡可能讓學(xué)生用畫圖方式記錄下“不能點亮”和“能點亮”的電路圖，然后組織學(xué)生對電路圖做出分類。傳統(tǒng)教學(xué)，一般采用裁剪、粘貼方式完成，教學(xué)耗時長，錯誤分類調(diào)整起來困難。但移動終端同屏技術(shù)的運用，電路圖的分類就很簡單，學(xué)生只要拖動圖片就可以實現(xiàn)。更可喜的是，同屏反饋破解了傳統(tǒng)課堂小黑板、貼貼墻、實物展臺等反饋手段在收集、呈現(xiàn)信息面窄的缺陷，既能同時呈現(xiàn)多個小組的研究成果，又能對比呈現(xiàn)學(xué)生前后學(xué)習(xí)結(jié)果，還能強(qiáng)化個體實操結(jié)果和典型例證的對比，甚至還可根據(jù)概念建構(gòu)的需要靈活調(diào)整例證呈現(xiàn)的順序。

概念認(rèn)識就是在這樣的同屏反饋中一步一步走向清晰的。教師首先在“56教室云端”平臺匯總所有小組能點亮的電路圖，同時呈現(xiàn)在大屏幕上，追問學(xué)生“它們有什么共同點？”觀察中發(fā)現(xiàn)它們都形成了一個閉合回路;接著教師調(diào)集所有“點不亮的電路圖”，讓學(xué)生做出新的分類，找出它們的不同點——短路是能形成閉合回路的，而斷路就不能形成閉合回路。最后讓學(xué)生面對大屏上的通路和短路，比對閉合回路的不同，最終幫助學(xué)生建立了通路概念，認(rèn)識到只有小燈泡的連接點與電池正負(fù)極相互接觸，才能形成流經(jīng)燈絲的閉合回路，小燈泡才能亮。

“正因有了移動終端，內(nèi)容才能以結(jié)構(gòu)化的方式呈現(xiàn)，學(xué)生的思維才能從含糊走向清晰，從知其然走向知其所以然”。[3]

四、實時交互，深化思維

“學(xué)習(xí)，就是改變信息組織水平，幫助學(xué)生建立龐大的信息網(wǎng)絡(luò)?！盵4]學(xué)習(xí)是在知識點之間建立起聯(lián)系的過程中獲得智慧生長的，當(dāng)課堂交往的網(wǎng)格越密集，學(xué)生思維碰撞的頻次就越高，思維的創(chuàng)造性就能得到激發(fā)。

傳統(tǒng)課堂由于受時空限制，交互的主要形式是一對一或者一對多的師生對話活動，交互頻次短、范圍小、層次淺，這樣的交互不僅不利于概念的深度習(xí)得，而且單純師生間的言語交互并不能很好地展現(xiàn)學(xué)習(xí)者的思維結(jié)果，特別不適合“工程與設(shè)計”這類程式性較強(qiáng)的內(nèi)容學(xué)習(xí)。

例如“STEM+新型垃圾填埋場”的課程學(xué)習(xí)要取得實效，就需要在產(chǎn)品設(shè)計前進(jìn)行充分的人機(jī)交互，利用電腦查找各類垃圾填埋場的資料，初步選定所需材料。圖紙設(shè)計環(huán)節(jié)，需要實現(xiàn)師生、生生間深度的思維交互，教師需要將所有同學(xué)的平板聯(lián)入控制，通過屏幕廣播直接在界面上展示自己產(chǎn)品設(shè)計的素材、方案等，交流設(shè)計的理念，接受來自師生的建議，及時修改并不斷保存自己的設(shè)計思路。產(chǎn)品測評環(huán)節(jié)，學(xué)生要借助平板展示自己的成果，并借助平板展示向全體師生闡述該作品制作涉及到的原理，實現(xiàn)個體新舊概念的交互。

怎樣才能保障課堂教學(xué)實現(xiàn)信息立體式互通，從單向的交互場景走向多對多的網(wǎng)狀交互結(jié)構(gòu)呢？移動終端的介入無疑是一種比較好的手段。它能存儲大量信息，實現(xiàn)在線自由訪問，幫助學(xué)生獲取有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計的原理知識;它也能同步呈現(xiàn)個體學(xué)習(xí)結(jié)果，幫助學(xué)生在參閱他人思維中找到新的靈感;它還能實現(xiàn)遠(yuǎn)程求助，促進(jìn)學(xué)生打破小組、班級、學(xué)校壁壘克服學(xué)習(xí)中的困難……大面積實現(xiàn)學(xué)生與媒介、學(xué)生與資源、學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生教老師、學(xué)生自身新舊概念的深度交融，讓學(xué)生的思維從具體走向抽象，從低階走向高階。

五、鏈接助學(xué)，拓展思維

在科學(xué)探究中，“自行車上的簡單機(jī)械”“磚瓦陶瓷的研究”“食品包裝袋上的信息”等內(nèi)容學(xué)習(xí)，往往會因課堂40分鐘局限，無法深入展開探究。為保障學(xué)習(xí)效果，許多教師會讓學(xué)生開展課外拓展探究，彌補(bǔ)課內(nèi)學(xué)習(xí)的不足。但很多學(xué)生會因指導(dǎo)者的缺失，造成探究項目擱淺。

移動終端運用可以突破困境。如圖2，在“自行車上的簡單機(jī)械”學(xué)習(xí)中，教師不僅將一些自行車擺放在室內(nèi)區(qū)角、走廊、校園邊角等開放環(huán)境中，還遵循小步子、進(jìn)階性原則，立足指認(rèn)部件名稱、回憶學(xué)過的簡單機(jī)械、探究并判斷自行車上的簡單機(jī)械、分析各種簡單機(jī)械的作用四部分精心設(shè)計數(shù)字化習(xí)題，針對實驗操作難點、概念學(xué)習(xí)易錯點精心錄制微課內(nèi)嵌移動終端，便于學(xué)生隨時鏈接學(xué)習(xí)。

這樣的架構(gòu)，重構(gòu)了學(xué)生的學(xué)習(xí)時空，幫助學(xué)生建設(shè)一個未來的學(xué)習(xí)場。探究中，學(xué)生既可借助科學(xué)學(xué)習(xí)工具開展線下學(xué)習(xí)，獲得一些感性的認(rèn)識和經(jīng)驗，又可以借助移動終端開展“在線檢測”“資料檢索”等線上學(xué)習(xí)活動。如果初次獨立探究學(xué)習(xí)效果不佳，學(xué)生還可以打開平板中的微課，在“微課解析”的幫助下開展第二次修正學(xué)習(xí)，完成學(xué)習(xí)單的二次修改，促進(jìn)思維的更正與迭代。

移動終端在支撐起學(xué)生思維、促進(jìn)學(xué)生思維深度加工等方面起到了重要的作用。它用大數(shù)據(jù)呈現(xiàn)了學(xué)生的思維過程及其結(jié)果，讓學(xué)生的思維從隱匿走向可見[5]。它借力“56教室云端”實現(xiàn)無縫交流，突破課堂、班級及固定師生群體，讓思維表達(dá)從桎梏有限走向無限;它在摸清學(xué)生起點時設(shè)計探究問題，通過人機(jī)、人人間的交互采集例證，智能化、精準(zhǔn)化分析，獲得結(jié)論，讓科學(xué)思維從膚淺走向深度，乃至成熟。

參考文獻(xiàn)

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[2] 珀金斯.為未知而教，為未來而學(xué)[M].楊彥捷，譯.杭州：浙江人民出版社，2015：16.

[3] 吳樹超.未來學(xué)習(xí)場的變革[M].杭州：浙江工商大學(xué)出版社，2021：22.

[4] 焦?fàn)柈?dāng).學(xué)習(xí)的本質(zhì)[M].杭零，譯.上海：華東師范大學(xué)出版社，2015：86.

[5] 哈蒂.可見的學(xué)習(xí)在行動[M].彭正梅，伍紹楊，鄧?yán)?，等，譯.北京：教育科學(xué)出版社，2018：34.

[責(zé)任編輯：陳國慶]