技術(shù)與教學(xué)融合，賦能教學(xué)變革

梁燕 熊勁

當(dāng)今信息技術(shù)與教育教學(xué)正在快速融合發(fā)展，運(yùn)用新技術(shù)構(gòu)建新型教學(xué)模式，探索教育教學(xué)改革成為潮流。近年來，我國發(fā)布了多份意義重大、影響深遠(yuǎn)的有關(guān)教育信息化的政策文件。基于理論學(xué)習(xí)和教學(xué)實(shí)踐，筆者研發(fā)了一款輔助教學(xué)的軟件，探究如何利用技術(shù)驅(qū)動教學(xué)變革。

一、用工具“小成果”解決教學(xué)路徑優(yōu)化“大問題”

筆者研發(fā)的輔助運(yùn)算的教學(xué)小程序名為“e起算”，是小學(xué)初中銜接教學(xué)研究的一項小成果。用戶只要打開微信就可以找到它。筆者希望在技術(shù)輔助下，減少練習(xí)量，高效且個性化地培養(yǎng)學(xué)生的運(yùn)算能力。目前，此工具能夠初步幫助教師快速精準(zhǔn)診斷學(xué)情，為學(xué)生推送個性化的精練習(xí)題，及時提示教師給予學(xué)生精準(zhǔn)的指導(dǎo)。

“e起算”是在原創(chuàng)固態(tài)知識圖譜基礎(chǔ)上借助信息技術(shù)整合升級，能動態(tài)生成的小程序?！爸R圖譜”源于對義務(wù)教育階段運(yùn)算教學(xué)脈絡(luò)的整體梳理，基于對教學(xué)中存在的實(shí)際問題的分析，其邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計體現(xiàn)了運(yùn)算的一致性。

筆者完成設(shè)計后，與技術(shù)公司合作，將知識圖譜和功能設(shè)置轉(zhuǎn)化為數(shù)字代碼，生成“e起算”小程序（以下簡稱“小程序”）。團(tuán)隊認(rèn)真梳理知識，在信息技術(shù)加持下，最終開發(fā)出具有專業(yè)性、原創(chuàng)性的教學(xué)工具。2022年2月完成試測，4月開始在全校推廣使用。目前，筆者正在結(jié)合應(yīng)用效果、師生需求，從數(shù)據(jù)生成、互動模式、微課講解等方面做升級設(shè)計，對小程序進(jìn)行更新迭代。

二、用智能化新技術(shù)，助力師生成長

教師團(tuán)隊以學(xué)生專項能力長鏈條培養(yǎng)的視角進(jìn)行整體設(shè)計，將個性化練習(xí)、個體診斷、精準(zhǔn)施策嵌入教學(xué)過程，實(shí)現(xiàn)與教學(xué)的高度融合。小程序的研發(fā)過程也是教師總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗、提煉教學(xué)成果、提升專業(yè)素質(zhì)的過程。筆者認(rèn)為，借助信息技術(shù)將成熟的教學(xué)經(jīng)驗、專業(yè)的研究成果沉淀下來，也就是將人的經(jīng)驗變成系統(tǒng)的經(jīng)驗，并推廣普及，可以更大范圍促進(jìn)教師教學(xué)能力和教學(xué)效果的整體提升，實(shí)現(xiàn)技術(shù)為教學(xué)提質(zhì)賦能。

（一）“全過程智能化”助力學(xué)生核心素養(yǎng)的培育

1.小程序智能化梳理（整合）彌補(bǔ)教材缺憾

數(shù)與運(yùn)算是數(shù)學(xué)教與學(xué)的重中之重。筆者梳理并繪制了基礎(chǔ)教育階段“數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)”圖譜（如圖1），不難看出運(yùn)算占有重要地位。

運(yùn)算是數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)中唯一要求學(xué)生在小學(xué)階段就要具備的關(guān)鍵能力。在數(shù)域不斷擴(kuò)充的過程中學(xué)習(xí)運(yùn)算，在數(shù)的運(yùn)算基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)式、方程、函數(shù)是基礎(chǔ)教育階段代數(shù)學(xué)習(xí)的主要脈絡(luò)。

教師借助工具幫助學(xué)生體會運(yùn)算的一致性，不僅有利于學(xué)生感悟數(shù)學(xué)的本質(zhì)，發(fā)展核心素養(yǎng)，而且有利于減負(fù)增效。

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，數(shù)學(xué)課程內(nèi)容的一大特點(diǎn)就是整體性。在小學(xué)“數(shù)與代數(shù)”領(lǐng)域，教師要讓學(xué)生感悟數(shù)的運(yùn)算以及運(yùn)算之間的關(guān)系，體會數(shù)的運(yùn)算本質(zhì)上的一致性，形成運(yùn)算能力和推理意識。但從當(dāng)前的教材和教學(xué)來看：關(guān)于數(shù)的運(yùn)算，加減乘除有各自的算理，整數(shù)、分?jǐn)?shù)、小數(shù)運(yùn)算有各自的算法。正如史寧中教授等在《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂的新視角：數(shù)的概念與運(yùn)算的一致性》中指出的，這些知識似乎是支離破碎的，缺乏內(nèi)在的一致性。筆者結(jié)合某社2012版教材《義務(wù)教育教科書? 數(shù)學(xué)》（一至七年級）的內(nèi)容進(jìn)行分析（如圖2）。

從圖2中可以看出：小學(xué)階段對于數(shù)的認(rèn)識和運(yùn)算的學(xué)習(xí)時段跨度大，整數(shù)和整數(shù)的運(yùn)算跨越了四個年級；內(nèi)容有交錯，三年級既有整數(shù)的乘除法運(yùn)算，又有分?jǐn)?shù)、小數(shù)的初步認(rèn)識；設(shè)計有交替，比如認(rèn)識分?jǐn)?shù)在認(rèn)識小數(shù)之前，但是學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)運(yùn)算在小數(shù)運(yùn)算之后。

雖然教材設(shè)計的內(nèi)在邏輯是連續(xù)的螺旋式上升的，但時空跨度大、內(nèi)容獨(dú)立呈現(xiàn)，很難讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中體會數(shù)的運(yùn)算的一致性。在教學(xué)中，教師往往會在某一學(xué)段循環(huán)施教，這也會導(dǎo)致教師對教學(xué)內(nèi)容形成碎片化的理解，難以實(shí)現(xiàn)對學(xué)生思維、研究思路的連貫培養(yǎng)。

2.小程序為學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)提升提供全新方案

筆者對小程序練習(xí)模塊進(jìn)行設(shè)定（并非按教材順序）：無論是題目的分類方式，或是為學(xué)生提供的“錯因反饋”，還是在練習(xí)時標(biāo)注的“算法比較”，處處滲透對運(yùn)算一致性的理解，引導(dǎo)學(xué)生在練習(xí)中、在反思時感悟運(yùn)算之間的聯(lián)系。

例如，在知識圖譜的內(nèi)在邏輯中有一條診斷主線，不同數(shù)域的運(yùn)算都可拆解為20以內(nèi)（不）進(jìn)位加、（不）退位減及表內(nèi)乘法（如圖3），它們是運(yùn)算學(xué)習(xí)的核心知識，也是學(xué)習(xí)所有運(yùn)算的基礎(chǔ)。教師借此精準(zhǔn)診斷，從學(xué)生的錯誤結(jié)果溯源知識掌握情況，這在運(yùn)算教學(xué)中是一項創(chuàng)新。學(xué)生在運(yùn)算學(xué)習(xí)中更加聚焦核心問題。再如，知識圖譜中將整數(shù)運(yùn)算與小數(shù)運(yùn)算的學(xué)習(xí)對應(yīng)起來，有利于學(xué)生整體認(rèn)識不同數(shù)域間運(yùn)算的相互聯(lián)系，形成學(xué)習(xí)數(shù)的運(yùn)算的一般思路，逐步建構(gòu)出數(shù)的運(yùn)算學(xué)習(xí)邏輯，進(jìn)而遷移到其他數(shù)域運(yùn)算學(xué)習(xí)中，為思維發(fā)展鋪設(shè)階梯。

3.小程序為建設(shè)高效“雙減性”課堂提供精細(xì)服務(wù)

運(yùn)算能力的培養(yǎng)需要進(jìn)行一定量的練習(xí)，但是這個量是因人而異的。傳統(tǒng)教學(xué)中，在學(xué)生完成練習(xí)后教師批閱，然后對大面積出錯的題目進(jìn)行統(tǒng)一講解，讓學(xué)生再改錯，其后教師再次批閱……在這個過程中，總有一些學(xué)生一次全做對，也總有一部分學(xué)生批后改、改后再批，反復(fù)多次。會的學(xué)生一直在陪練，不會的學(xué)生又在不斷重復(fù)錯誤。借助小程序，如果學(xué)生在練習(xí)中反復(fù)出錯，系統(tǒng)將及時終止，同時將診斷結(jié)果反饋給教師和學(xué)生本人。學(xué)生可以根據(jù)診斷提示進(jìn)行針對性的自主學(xué)習(xí)，也可求助于教師。教師確認(rèn)學(xué)生已解決某問題后，啟動系統(tǒng)，恢復(fù)學(xué)生使用權(quán)限。小程序及時精準(zhǔn)糾錯，避免學(xué)生盲目模仿和機(jī)械練習(xí)，讓學(xué)生少走彎路，降低挫敗感。同樣，如果學(xué)生對于某類運(yùn)算題目的正確作答次數(shù)達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)會判斷學(xué)生對這個點(diǎn)位的問題已掌握，就會減少或終止此類題目的復(fù)現(xiàn)（如圖4）。小程序個性化推送練習(xí)題，讓每個學(xué)生完成自身必需的練習(xí)內(nèi)容和數(shù)量，實(shí)現(xiàn)個體學(xué)習(xí)路徑的最優(yōu)化。

運(yùn)算的學(xué)習(xí)貫穿整個中小學(xué)階段，內(nèi)容間的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，有些問題具有“隱蔽性”。例如，學(xué)生學(xué)習(xí)小數(shù)運(yùn)算時的障礙可能源于對整數(shù)運(yùn)算算理的錯誤認(rèn)知。像這樣的精細(xì)診斷，教師在教學(xué)中難以對班級學(xué)生進(jìn)行精準(zhǔn)追溯。但是這些被表象掩蓋的癥結(jié)得不到及時解決就會形成“頑疾”，甚至?xí)恢崩_學(xué)生整個運(yùn)算學(xué)習(xí)過程。教師使用小程序溯源診斷功能，可將問題診斷細(xì)化到答案的“數(shù)位上”，將不同數(shù)位上出現(xiàn)的錯誤對應(yīng)到具體的算理理解問題。教師借助小程序，對個體問題進(jìn)行溯源和追蹤，使學(xué)生的練習(xí)、數(shù)據(jù)的診斷、教師的指導(dǎo)協(xié)同起來，幫助學(xué)生減負(fù)增效。

教師從大量的重復(fù)性批閱工作中解放出來，可以將精力用在對學(xué)生個體的精準(zhǔn)指導(dǎo)上，還可以根據(jù)系統(tǒng)反饋的共性問題進(jìn)行教學(xué)反思，及時彌補(bǔ)疏漏、改進(jìn)策略。

學(xué)生的練習(xí)、數(shù)據(jù)的診斷和教師的指導(dǎo)的統(tǒng)一協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了個性化的精練習(xí)題推送、溯源式的學(xué)習(xí)問題診斷、及時而精確的教師指導(dǎo)，在學(xué)生個體層面實(shí)現(xiàn)了因材施教、減負(fù)增效等標(biāo)志著教育質(zhì)量提升的具體目標(biāo)。

（二）“全方位智能化”助力教學(xué)效果的提升

1.從知識圖譜躍升到小程序，促進(jìn)學(xué)科教研

知識圖譜是筆者所在學(xué)校教師在文獻(xiàn)研究和實(shí)踐研究的基礎(chǔ)上，融合專家的前沿成果和教師的經(jīng)驗，共同研究出來的成果。團(tuán)隊開展這項研究工作打破了學(xué)段的壁壘，基于對運(yùn)算一致性的深入探討，對學(xué)生運(yùn)算能力的培養(yǎng)建立起統(tǒng)一的認(rèn)知邏輯結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)體系。教師以學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)算全過程的視角，重新審視有關(guān)學(xué)段的運(yùn)算教學(xué)，在一體化的連貫的運(yùn)算能力培養(yǎng)體系中構(gòu)建每節(jié)課程，發(fā)揮縱向邏輯銜接、橫向拓展遷移的作用。

2.有效溯源和診斷掃描，提高教學(xué)針對性

教師借助小程序?qū)W(xué)生個體進(jìn)行溯源診斷，既能彌補(bǔ)經(jīng)驗上的不足，又能打破陳舊觀念的束縛，提升專業(yè)判斷準(zhǔn)確度。教師應(yīng)用小程序后，從面對班級整體轉(zhuǎn)向針對學(xué)生個體，大幅提升了診斷精細(xì)度，同時給學(xué)生及時提供明確且具體的反饋，幫助學(xué)生聚焦問題、解決問題。

小程序掃描診斷功能的應(yīng)用，有利于新接班教師快速了解每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并且快速而準(zhǔn)確地鎖定學(xué)生在運(yùn)算學(xué)習(xí)上的問題源頭，精準(zhǔn)施教。小程序?qū)W(xué)生進(jìn)行全面具體的數(shù)據(jù)追蹤（如圖5），有利于教師發(fā)現(xiàn)影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果的非智力因素。

3.大數(shù)據(jù)整體分析，為高效課堂提供保障和依托

小程序基于對學(xué)校整體的大數(shù)據(jù)分析（如圖6），幫助學(xué)科組及時聚焦教學(xué)薄弱點(diǎn)，以問題為導(dǎo)向開展校本教學(xué)研究，及時做出教學(xué)調(diào)整，提升教師教學(xué)能力和整體教學(xué)質(zhì)量。

（三）“全學(xué)科智能化”引領(lǐng)教師隊伍建設(shè)

小程序的應(yīng)用大幅提升了診斷精準(zhǔn)度。教師使用小程序的數(shù)據(jù)分析功能實(shí)現(xiàn)對學(xué)生運(yùn)算知識學(xué)習(xí)障礙的溯源診斷，能力上的全面掃描，糾錯上的個性化處理（如圖7），推送上的因人適量，將精力集中在個性化指導(dǎo)和教學(xué)改進(jìn)、反思上（如圖8），提升了教學(xué)質(zhì)量，助力學(xué)生減負(fù)增效。

同時，在小程序的開發(fā)過程中，學(xué)科組的凝聚力得以提升，推廣和應(yīng)用效果很好。教師從重復(fù)性的工作中解放出來，這為其他學(xué)科起到了很好的示范與引領(lǐng)作用。

從目前的研究和實(shí)踐來看，小程序的研發(fā)與應(yīng)用，為技術(shù)融合教學(xué)、賦能教學(xué)變革提供了新的路徑和實(shí)踐依據(jù)。小程序的誕生，為依靠經(jīng)驗的傳統(tǒng)教學(xué)向結(jié)合數(shù)據(jù)的智慧教育轉(zhuǎn)型升級，實(shí)現(xiàn)“尊重差異、發(fā)現(xiàn)差異、利用差異、發(fā)展個性”的精準(zhǔn)教學(xué)，加上了時代注腳。

三、立足現(xiàn)有成果和經(jīng)驗，展望技術(shù)驅(qū)動教學(xué)變革的未來

（一）實(shí)現(xiàn)技術(shù)驅(qū)動教學(xué)變革的核心是教研，主體是教師

教師在教學(xué)中如何選擇技術(shù)工具，是否存在最優(yōu)方案？是否一定要選擇最先進(jìn)的技術(shù)工具？美國當(dāng)代著名教育心理學(xué)家邁耶（Richard E. Mayer）關(guān)于多媒體學(xué)習(xí)的認(rèn)知理論指出，復(fù)雜的媒體表現(xiàn)形式無助于學(xué)習(xí)效果的提升，反而可能增加學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷。例如，教師能用簡單的二維動畫講解清楚的內(nèi)容，就不必用視頻或3D仿真技術(shù)呈現(xiàn)；而用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等方式教學(xué)不一定比傳統(tǒng)的圖文講解方式（PPT）效果好。

教育教學(xué)的根本是研究“學(xué)習(xí)”，教師要以學(xué)生為中心設(shè)計教學(xué)方案，恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用技術(shù)做好確有需要且能提升效果的事。對于技術(shù)驅(qū)動教學(xué)變革，教師要始終堅持優(yōu)化教學(xué)的立場用技術(shù)，而不是用技術(shù)主導(dǎo)教學(xué)。

（二）提高學(xué)情診斷精準(zhǔn)性是技術(shù)驅(qū)動教學(xué)變革的切入口，是實(shí)現(xiàn)班級授課與個性化培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合的新路徑

提升教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵是提高學(xué)情分析的精準(zhǔn)性。分析學(xué)情是教師的核心專業(yè)能力之一，是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)的前提。教師只有診斷精細(xì)，才能做到精準(zhǔn)施策，促進(jìn)學(xué)生精準(zhǔn)學(xué)習(xí)。對于學(xué)情診斷而言，用基于數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析取代基于人為經(jīng)驗的籠統(tǒng)判斷，不僅有利于消除因教學(xué)閱歷、專業(yè)水平等造成的教師個體能力差異，普遍提高教學(xué)的有效性，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對學(xué)生個體全面、精準(zhǔn)、追蹤式的診斷，幫助學(xué)生開辟獨(dú)特的個性化學(xué)習(xí)路徑，實(shí)現(xiàn)按需配置練習(xí)和指導(dǎo)，個性問題及時解決，因材施教，減負(fù)增效。

（三）普及技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教師專業(yè)水平的普遍提升，是技術(shù)驅(qū)動教學(xué)變革的重要意義

為實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化，教師應(yīng)該基于新時代的育人目標(biāo)和技術(shù)不斷革新的現(xiàn)實(shí)背景，在優(yōu)化教學(xué)模式和提升教育品質(zhì)等方面發(fā)揮技術(shù)的先進(jìn)性。科學(xué)地推進(jìn)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)專題教學(xué)研究成果的“固化”和“普及化”，這也是普遍提升教師專業(yè)素質(zhì)及專業(yè)水平的有效路徑。

（四）構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新的研發(fā)生態(tài)，是實(shí)現(xiàn)技術(shù)驅(qū)動教學(xué)變革的內(nèi)生力

我們要增強(qiáng)教師的主體意識，改變“只會技術(shù)的人做教育產(chǎn)品”的現(xiàn)狀，構(gòu)建教師與技術(shù)人員協(xié)同創(chuàng)新的新技術(shù)研發(fā)生態(tài)，發(fā)揮各自專長，使技術(shù)更加貼合教學(xué)需求，真正發(fā)揮驅(qū)動作用。小程序的研發(fā)驗證了協(xié)同創(chuàng)新這一路徑的可行性。如果教師能發(fā)出像知識圖譜一樣清晰的指令，借助ChatGPT等生成式人工智能強(qiáng)大的編程功能，可以生成程序代碼，這意味著研發(fā)之路不僅可行而且會越走越寬。人工智能技術(shù)不斷迭代，未來，對程序編碼一竅不通的教師獨(dú)立設(shè)計教學(xué)輔助軟件也未可知。

（五）技術(shù)驅(qū)動教學(xué)變革的潛在價值有待挖掘

小程序的應(yīng)用取得了非常好的成效。學(xué)生口算、計算正確率大幅提升，教師教學(xué)效率顯著提高。更為難得的是，學(xué)生在使用小程序的過程中，開始自發(fā)地對小程序的背景圖案、闖關(guān)情境及對決模式提出建議，甚至親手繪制圖案表達(dá)想法。學(xué)生對小程序喜愛有加，他們從使用者逐漸轉(zhuǎn)換為設(shè)計者。小程序也從輔助教學(xué)的工具化身為學(xué)生親密的學(xué)習(xí)助手。從教師促學(xué)、助學(xué)變?yōu)閷W(xué)生會學(xué)、樂學(xué)，這是教師的根本追求。

先秦時代的荀子就提出“君子生非異也，善假于物也”的觀點(diǎn)。當(dāng)今人們身處信息化時代，這個“物”就是“技術(shù)”。它以潤物無聲的姿態(tài)浸潤在人們生活的每個角落，讓人人身處其中。信息技術(shù)深刻改變著人的思維和行為，也改變著教育教學(xué)。

新時代，教師要服務(wù)國家發(fā)展塑造人，面向未來培養(yǎng)人。筆者將繼續(xù)堅持“以技術(shù)創(chuàng)新為手段，以立德樹人為目標(biāo)”的信念，在教育改革中踏浪前行。

注：本文系北京市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度校本研究專項課題“指向高階思維培養(yǎng)的九年一貫制學(xué)校小初數(shù)學(xué)教學(xué)銜接研究”（編號：CDBA21074）的研究成果。

（作者梁燕系北京市東直門中學(xué)副校長，高級教師；熊勁系北京市東直門中學(xué)校長，正高級教師）

責(zé)任編輯：祝元志