基于混合式學(xué)習(xí)的實踐應(yīng)用《DNA分子的結(jié)構(gòu)》

汪沅 黃淮

（宜昌市夷陵中學(xué) 湖北宜昌 443000）

利用混合式學(xué)習(xí)方法重構(gòu)師生關(guān)系，優(yōu)化線上線下教學(xué)策略，對不同基礎(chǔ)、不同理解能力的學(xué)生提供多渠道、多方式的學(xué)習(xí)路徑。課前通過UMU平臺，教師在課前把課前復(fù)習(xí)資源套件和自主學(xué)習(xí)資源套件分類整合發(fā)布給學(xué)生，供不同知識水平的學(xué)生自主學(xué)習(xí)。課上結(jié)合掃碼拍照、互動討論、點贊評論等形式，開展基于問題情境的教學(xué)，將自主學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、反思性學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方法，融入合作探究資源套件和難點突破資源套件中，并通過UMU平臺中的模塊進(jìn)行實時、過程性、嵌入式的評價。打破傳統(tǒng)課堂里教師一言堂、學(xué)生交流偏少的短板，解決線上學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)資源過剩、學(xué)習(xí)情境不夠真實的缺憾。課后將文字拓展、微課拓展等材料整合，構(gòu)建復(fù)習(xí)鞏固資源套件，給學(xué)生更多自主復(fù)習(xí)、拓展知識的途徑[1]。

借助智學(xué)網(wǎng)App整合課前基礎(chǔ)知識測評與課后作業(yè)布置，針對不同掌握水平的學(xué)生自動推送個性化學(xué)習(xí)手冊，采集分析學(xué)習(xí)者學(xué)前、學(xué)后產(chǎn)生的共性和個性化的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，整合成學(xué)習(xí)路徑的閉環(huán)，為教師組織學(xué)習(xí)共同體提供精準(zhǔn)判斷。（表1所列）

表1

一、教學(xué)目標(biāo)

在學(xué)生完成課前復(fù)習(xí)資源套件和自主學(xué)習(xí)資源套件后，教師根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，生成教學(xué)目標(biāo)如下：

（1）描述DNA分子的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)特點（生命觀念）；

（2）動手制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（科學(xué)探究）；

（3）計算DNA分子雙鏈的堿基比例，嘗試解決生物遺傳物質(zhì)鑒定中相關(guān)問題（科學(xué)思維、社會責(zé)任）。

二、教學(xué)重點和難點

教學(xué)重點：根據(jù)DNA分子的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)特點，制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型；

教學(xué)難點：計算DNA分子雙鏈的堿基比例。

三、教學(xué)過程

1.課前自主學(xué)習(xí)

（1）基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)、前測分析

（2）自學(xué)微課預(yù)習(xí)

（3）線上互動答疑，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計

2.課上合作探究

（1）創(chuàng)設(shè)情境、反饋預(yù)習(xí)成果

（2）分組合作探究

（3）難點突破

3.課后復(fù)習(xí)鞏固

（1）課后復(fù)習(xí)鞏固

（2）個性復(fù)習(xí)、互動答疑

（3）反思評價

四、教學(xué)反思

1.教師自評

（1）以微課為中心的探究學(xué)習(xí)的使用，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式。從傳統(tǒng)“教師先教，學(xué)生后學(xué)”，變成了“學(xué)生自學(xué)、學(xué)生互學(xué)”與“以學(xué)導(dǎo)教、以教導(dǎo)學(xué)”的雙向互動，真正尊重了學(xué)生的主體地位；

（2）資源套件配合項目式情景的引用，使教學(xué)的邏輯結(jié)構(gòu)更加清晰，更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，也能將課外科學(xué)知識帶到課堂，拓寬學(xué)生視野，增加課堂的深度；

（3）微課教學(xué)、掃碼拍照等信息化教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、信息化學(xué)習(xí)的能力，同時部分消除學(xué)生在傳統(tǒng)課堂上不敢發(fā)言表達(dá)自己觀點和想法的不自信心理現(xiàn)象；

（4）本課程從多角度、多維度組織學(xué)生自主預(yù)習(xí)、分組探究、課后鞏固等，并引導(dǎo)學(xué)生對模型構(gòu)建進(jìn)行討論改進(jìn)；通過反復(fù)實踐，學(xué)生能突破并總結(jié)本節(jié)課的重點和難點；

（5）各環(huán)節(jié)滲透核心素養(yǎng)，彰顯育人價值。

2.教學(xué)評價

（1）生成性評價

通過對本節(jié)課觀看視頻、拍照上傳、閱讀文檔、討論次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計得到圖1結(jié)果，表明混合式學(xué)習(xí)能給學(xué)生提供多元學(xué)習(xí)路徑、提高互動頻次。

圖1 混合式學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖

通過發(fā)放問卷進(jìn)行自評（評分范圍為1-5星）得到圖2數(shù)據(jù)，分析表明80%以上的學(xué)生都認(rèn)為能非常好的完成教學(xué)目標(biāo)。說明教師根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定，很符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

圖2 混合式學(xué)習(xí)教學(xué)目標(biāo)五星自評統(tǒng)計圖

對圖3數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，90%以上的學(xué)生認(rèn)為課前進(jìn)行基礎(chǔ)知識回顧對本節(jié)課的課前預(yù)習(xí)幫助非常大；課前任務(wù)學(xué)習(xí)單的使用讓自學(xué)目標(biāo)更加明確，有助于自查知識盲區(qū)，調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度，改進(jìn)學(xué)習(xí)方法，提高自主學(xué)習(xí)效率；課堂活動和課前自主學(xué)習(xí)銜接好，課堂效率、課堂活躍度相比傳統(tǒng)課堂有所提升，也更愿意通過UMU平臺進(jìn)行質(zhì)疑、點贊評論和回答問題；師生在線互動答疑和個性化學(xué)習(xí)手冊使得學(xué)習(xí)更加有針對性，學(xué)生之間、小組之間的評價方式使得課堂參與感更強(qiáng)[2]。

圖3 混合式學(xué)習(xí)效果五星自評統(tǒng)計圖

圖4的數(shù)據(jù)表明，超過90%的學(xué)生認(rèn)為自主學(xué)習(xí)能力、分析問題能力、語言表達(dá)能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、評價他人能力提升很大，學(xué)生非常認(rèn)可混合式學(xué)習(xí)下的教學(xué)模式。

圖4 混合式學(xué)習(xí)能力提升五星自評統(tǒng)計圖

圖5的數(shù)據(jù)顯示，27.8%的學(xué)生認(rèn)為“課后選擇拓展資源”能深刻體會到學(xué)習(xí)的個性化，18.5%的學(xué)生認(rèn)為是“課前在平臺上進(jìn)行困惑與建議的互動”，16.7%的學(xué)生認(rèn)為是“課上模型構(gòu)建進(jìn)行探究”。為學(xué)生提供充足的學(xué)習(xí)路徑，能充分發(fā)揮學(xué)生的自主性，學(xué)生更能體會到學(xué)習(xí)的樂趣。

圖5 能深刻體會到學(xué)習(xí)個性化的環(huán)節(jié)統(tǒng)計圖

（2）結(jié)果性評價

為了比較混合式學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)教學(xué)在學(xué)習(xí)效果上的差異，筆者選擇同年級同層次的班級作為對照組，教學(xué)不使用混合式學(xué)習(xí)。

通過表2的數(shù)據(jù)可以分析得出，實驗組和對照組的差異不顯著，表明實驗前兩個班成績處于同一起跑線；通過表4的數(shù)據(jù)可以分析得出，實驗組和對照組的差異逐漸明顯，表明實驗后兩個班成績差異較明顯。從均分上看，實驗組成績高于對照組，方差減小，學(xué)生成績更加均勻，兩極分化情況有所改善。

表2 前測數(shù)據(jù)差異性檢驗

表3 前測基本數(shù)據(jù)

表4 課后作業(yè)數(shù)據(jù)差異性檢驗

表5 課后作業(yè)基本數(shù)據(jù)

結(jié)論

從2000年開始教育部就不斷發(fā)文，以切實減輕中小學(xué)生過重學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)。最近，“五育并舉”和“五項管理”的提出，又喚醒了教育工作者的思考：減負(fù)不能簡單地降低課業(yè)難度、減少作業(yè)量，而是優(yōu)化課業(yè)負(fù)擔(dān)，減去強(qiáng)化應(yīng)試、機(jī)械刷題等造成的不必要、不合理的過重負(fù)擔(dān)。同時，注重差異化教學(xué)和個別化指導(dǎo)，解決好學(xué)生學(xué)習(xí)上有的“吃不飽”、有的“消化不了”、需求多樣等問題。如何在一個班內(nèi)，既能面向全體學(xué)生，又能注重個性化差異，一定是在人工智能與大數(shù)據(jù)的支持下，精準(zhǔn)分析學(xué)情后，才能更好地因材施教，這就需要混合式學(xué)習(xí)的方式。

混合式學(xué)習(xí)不單是面對面式學(xué)習(xí)和在線學(xué)習(xí)的簡單混合。混合式學(xué)習(xí)汲取了傳統(tǒng)面對面學(xué)習(xí)和在線學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，混合多種教學(xué)設(shè)備、多種教學(xué)方法、多種學(xué)習(xí)策略與評價方法、同步學(xué)習(xí)與異步學(xué)習(xí)、多種課程和學(xué)習(xí)資源等。由此可見，混合式學(xué)習(xí)既發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性。混合式學(xué)習(xí)具備以下實施路徑及特征。

1.學(xué)習(xí)過程全數(shù)據(jù)鏈的采集

通過對學(xué)習(xí)過程的大數(shù)據(jù)采集，學(xué)校和教師可以分析學(xué)生的學(xué)習(xí)傾向、學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)愛好等，構(gòu)建完整數(shù)據(jù)鏈，能實現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的個性化推送、學(xué)習(xí)過程的精準(zhǔn)化輔助、學(xué)習(xí)目標(biāo)的自主化達(dá)成。

在課前，對學(xué)習(xí)者的基本技能、學(xué)習(xí)能力、原有知識進(jìn)行基本測評，發(fā)放問卷調(diào)查，對不同層次學(xué)生在教學(xué)過程中需要解決的問題進(jìn)行統(tǒng)計分析，充分掌握學(xué)生情況。對學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計有針對性、適合不同群體特征的自主學(xué)習(xí)路徑，如設(shè)置不同難度、不同節(jié)奏；結(jié)合現(xiàn)有的資源條件和制約因素，將學(xué)習(xí)內(nèi)容校本化，優(yōu)化教學(xué)方案以解決實際問題；而要實施個性化的學(xué)習(xí)路徑，就必須給學(xué)習(xí)者提供可選擇的資源套件，如微課膠囊，并支持在線刷題、答疑，推送個性化學(xué)習(xí)手冊進(jìn)行反饋評價。

2.細(xì)顆粒度數(shù)自畫像的描摹

每門學(xué)科都有基于核心素養(yǎng)的學(xué)科圖譜，不僅有知識層面，還有能力和素養(yǎng)層面。以知識圖譜為例，將其中的重要概念和次位概念細(xì)顆?；?、構(gòu)建層級關(guān)系，通過微視頻、配套練習(xí)等資源整合成一個個微課膠囊，通過平臺能追蹤概念環(huán)節(jié)完成度，并記錄每個環(huán)節(jié)完成的時間和配套練習(xí)的正確率。當(dāng)學(xué)科圖譜和學(xué)生的知識畫像聯(lián)結(jié)比對后，就能實現(xiàn)對學(xué)生已有基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力的高精度的特征識別，使具有同一基礎(chǔ)、相同能力的學(xué)生獲得同一學(xué)習(xí)路徑的推送和個性化的反饋。后續(xù)不斷枚舉并迭代補(bǔ)充后，學(xué)生的知識畫像中的各種概念就會生成個性化的聯(lián)結(jié)，就如同人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣。《DNA分子的結(jié)構(gòu)》一課是人教版高中生物必修二《遺傳與進(jìn)化》第三章第二節(jié)的內(nèi)容，承接前面的DNA是主要的遺傳物質(zhì)，為以后DNA的復(fù)制的學(xué)習(xí)作鋪墊，也是后續(xù)學(xué)習(xí)“基因控制蛋白質(zhì)合成”“基因突變”等知識的基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容比較抽象，學(xué)生較難掌握，因而提高教學(xué)有效性的先行條件就必須恰當(dāng)?shù)乩L制學(xué)科圖譜，從而組織教材、運用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，才能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。在學(xué)生完成課前復(fù)習(xí)資源套件和自主學(xué)習(xí)資源套件后，教師根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，繪制生成本節(jié)課的學(xué)科圖譜。

3.主題大數(shù)據(jù)的AI分析

作業(yè)、檢測、考試都是學(xué)習(xí)過程中的環(huán)節(jié)，目的是評價學(xué)生對知識的掌握情況。學(xué)習(xí)過程中會有各種針對學(xué)生共性的測驗，在日常教學(xué)過程中收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、分析學(xué)生的知識畫像，通過AI對標(biāo)到海量資源庫進(jìn)行選擇，推送個性化的練習(xí)作業(yè)。

當(dāng)兩位同學(xué)都得了103分，薄弱點應(yīng)該是不同的。AI不僅進(jìn)行原題的重新推送，還有不同薄弱點的相應(yīng)變式推薦。即使兩位同學(xué)有相同的薄弱點，但達(dá)到的能力要求不同，也應(yīng)該推薦不同的題目變式。

通過大數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)分析和大數(shù)據(jù)應(yīng)用，最終達(dá)到學(xué)校管理有依據(jù)、教師備課有數(shù)據(jù)、學(xué)生學(xué)習(xí)有目標(biāo)的效果。學(xué)校教務(wù)處可以掌握各年級各學(xué)科考試動態(tài)，了解每月考試次數(shù)分布，及時調(diào)整考試安排。針對每次考試試卷情況進(jìn)行反饋評價。而每次的試卷都以電子化的形式永久儲存在校本資源庫中，以方便本校老師以后的組卷出題。每位學(xué)科老師除了可以獲得常規(guī)的均分、達(dá)標(biāo)率等考試分析數(shù)據(jù)外，還能及時把握知識點得分情況、具體錯誤的名單、試卷講評課件、錯題強(qiáng)化訓(xùn)練等精準(zhǔn)教學(xué)資源。

學(xué)生拿到的是專屬定制內(nèi)容，也是其自身的薄弱之處，更是個性化學(xué)習(xí)的法寶。整體來說，這樣可以在減輕教師負(fù)擔(dān)的情況下，學(xué)生能更有效地進(jìn)行作業(yè)，最后達(dá)到學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的閉環(huán)。