基于“5G+AI”技術(shù)的“浸潤式”課堂實踐設(shè)計《太陽的位置和方向》教學

◇趙一凡 唐婷婷（浙江：杭州市長壽橋小學）

進入新世紀以來，信息技術(shù)的高速發(fā)展遠超我們想象，沖擊著人們生產(chǎn)生活的方方面面，小學科學課堂也面臨著諸多挑戰(zhàn)與變革?；凇?G+AI”技術(shù)的小學科學“浸潤式”課堂，聚焦生動鮮活的學習內(nèi)容、真實可感的學習情境、智能高效的學習方式，圍繞精致建構(gòu)教學過程、精確實現(xiàn)教學干預(yù)、精當實施教學評價，深度構(gòu)建有溫度的精準育人“浸潤式”課堂，用大數(shù)據(jù)驅(qū)動教師精準地教和學生精益地學。

一、小學科學教學中的“窘境”

（一）興趣不濃厚，應(yīng)付了事

小學科學課程是一門實踐性課程，故而學生的科學學習離不開動手實踐和觀察感悟。然而，在常規(guī)課堂當中，受限于觀察周期過長、實驗材料短缺和天氣條件不佳等客觀因素，許多探究活動無法正常進行。這直接影響了教學進度和教學效果。此外，脫離了探究活動的科學課，無法有效激起學生學習科學的內(nèi)在動力和探索自然的興趣，學生對教師布置的“探究”任務(wù)，往往應(yīng)付了事。

（二）情境不真實，云里霧里

南朝文學家劉勰早有“情以物遷”的提法，且小學生的形象思維能力占據(jù)主導地位，因此情境的創(chuàng)設(shè)是小學生科學學習的一大抓手。然而，傳統(tǒng)科學課堂無法突破時空界限，教師利用有限的資源創(chuàng)設(shè)出的情境也不夠真實，導致學生在學習過程中處于云里霧里的狀態(tài)。

（三）難點未突破，不了了之

傳統(tǒng)教學模式下，教師難以及時了解學生個性化的思考、理解，甚至是出現(xiàn)的錯誤。受制于教材的框定、受限于課時的有限，不能接受學生在課堂上的“狀態(tài)百出”。學生的學習情況未能在課堂上及時反饋，而由于科學學科的特殊性，導致教師在課后又沒有精力及時跟進。在這種情況下，對未突破的教學重難點，只能不了了之。

二、“浸潤式”科學課堂的意義

（一）改變教學手段，打破時空界限

相比于傳統(tǒng)科學教學略顯枯燥的授課過程，信息技術(shù)的運用可以為學生提供多樣化的教學可能。筆者所在學校采購了VR 設(shè)備，VR 技術(shù)可以構(gòu)建模型，高度還原真實場景，呈現(xiàn)平時在課堂上難以直觀體驗的學習內(nèi)容。所創(chuàng)設(shè)的虛擬現(xiàn)實空間具有真實性、交互性和沉浸性的特點，與探究式學習的理念相吻合，與小學生的能力水平相適應(yīng)。借助VR眼鏡開展教學，能夠打破時空界限，突破客觀因素的局限，可保障實驗教學順利開展，維持正常教學進度和提升教學效果。

（二）優(yōu)化交互方式，提升反饋效率

師生間的交互包括教師對學生作業(yè)情況的反饋。傳統(tǒng)的交互方式存在著課堂上覆蓋面不廣、課后效率不高等弊端。學校采購了基于點陣技術(shù)的智慧學習筆進行支持學生使用智慧學習筆進行手寫作答，進行原筆跡書寫，將手寫作業(yè)內(nèi)容數(shù)字化提交，保證學生書寫效果，還可以實現(xiàn)部分題目的自動批改，保證教學效果。同時，學生遠離平板，保護了視力。運用智慧學習筆進行課堂教學時，教師可以對教學效果進行實時追蹤、檢測、反饋和引導修正，并根據(jù)學情進行教學內(nèi)容、策略的自適應(yīng)調(diào)整，實現(xiàn)師生間的即時交互。

（三）改進教學模式，實現(xiàn)教學實效

傳統(tǒng)教學模式下，教學效果受限于天氣、資源等客觀因素，學生無法直接體驗課程內(nèi)容，經(jīng)歷真實環(huán)境，故而難以建立起對知識的認知，教師也無法在課堂上精準了解學生的學習狀況。在此種情況下，為使學習更有深度、教學更為精準，結(jié)合學校的教育技術(shù)設(shè)備，筆者設(shè)計了基于“5G+AI”技術(shù)的“浸潤式”教學模式并進行了實踐運用。

三、“浸潤式”科學課堂的實踐應(yīng)用

（一）創(chuàng)設(shè)仿真虛擬空間，環(huán)境浸潤入情激趣

常規(guī)課堂上，受限于觀察周期過長、實驗材料短缺和天氣條件不佳等客觀因素，許多探究活動無法正常進行，直接影響了教學進度和教學效果。以VR 眼鏡為載體的VR 技術(shù)（虛擬現(xiàn)實技術(shù)）所創(chuàng)設(shè)的虛擬現(xiàn)實空間具有真實性、交互性和沉浸性的特點，這與小學科學課程標準中所倡導的探究式學習的理念是高度一致的。在《太陽的位置和方向》一課中，要求學生利用太陽的位置辨別方向，教材中通過“誰最會找方向”的游戲來突破這一難點。教師往往會帶著學生前往操場，根據(jù)實際的太陽位置，提供標有“東”“南”“西”“北”等字樣的圖片支架，然后讓學生面向太陽來判斷前后左右的方向。受限于天氣等客觀因素，學生有時無法直接觀察到太陽，面對教師在室內(nèi)創(chuàng)設(shè)的虛假情境，學生往往會云里霧里，甚至失去學習興趣，難以建立起對知識的認知。而借助VR 技術(shù)，可使學生浸潤于高度還原的真實場景中，以此喚起學生學習興趣，有效解決上述問題。

筆者選取“泰山觀日出”素材作為課程資源，再次展開教學。首先，創(chuàng)設(shè)一個真實的情境：教師頭戴導游帽，拿著定制的導游旗，在希沃顯示屏上呈現(xiàn)中國地圖，帶著學生從杭州出發(fā)，乘坐“飛機”前往山東省有“五岳之首”之稱的泰山“游玩”。到達泰山腳下后，讓學生戴上VR 眼鏡，進入仿真虛擬空間，先讓學生在南天門、中天門等景點自由探索，并約定最后在天街的南面集合。進入仿真虛擬空間后，學生瞬間熱情高漲、歡呼雀躍，相比于沒有太陽的室內(nèi)空間，VR 技術(shù)所創(chuàng)設(shè)的仿真虛擬學習環(huán)境能夠以任務(wù)驅(qū)動的方式有效激起學生學習興趣，學生不再疲于應(yīng)付，這也有利于后續(xù)教學活動的開展。

（二）設(shè)計契合具身體驗，實踐浸潤鮮活生動

具身認知理論是目前心理學的先進理論，其先驅(qū)海德格爾認為，小學生的學習是有“具身性”特征的，當他們處于某種特定的情境中時，會自動地表現(xiàn)出與此種情境相匹配的行為。因此，教師可以結(jié)合具體教學內(nèi)容設(shè)計相應(yīng)的具身體驗活動，讓學生在設(shè)身處地的情況下嘗試思考，在鮮活生動的實踐中內(nèi)化知識。

在一番探索之后，學生已到達天街的位置，師生的約定是：在天街的南面會合。那么學生到達天街后勢必得知道南面到底在哪里，這時，教師讓學生面向太陽，利用學過的知識，用右手指一指南面的位置，而教師則在學生所指的方向提前等候。學生摘下眼鏡后，發(fā)現(xiàn)自己判斷正確，個個欣喜若狂。

在仿真學習環(huán)境中，學生所處的情境是較為真實的，也是他們感興趣的，通過契合、直觀的具身體驗，無論學生判斷得正確與否，這必定是他們深入思考后的結(jié)果。學生在有趣的活動中，解決了真實的問題。這樣的學習是有深度的，有助于實現(xiàn)本課的探究目標。

（三）借助智慧批改系統(tǒng)，心智浸潤循規(guī)引導

教學目標是課堂教學的出發(fā)點，也是最終的歸宿。為確定本節(jié)課教學目標的落實情況，以便教師及時調(diào)整教學內(nèi)容和策略，需要制定相應(yīng)的評價標準，即立“準繩”。在探究活動中，教師能看到的僅僅是學生正確指示方向的表象，然而有多少學生是猜測出來的？或是依靠機械記憶的？真正掌握方法的有多少？

在能力本位的今天，教師不應(yīng)強調(diào)知識的記憶，而應(yīng)關(guān)注學生的思維過程。因此，筆者精心設(shè)計了兩道習題，讓學生在某一情境中判斷方位并說說自己是如何判斷的。依靠學校的“智慧學習筆”系統(tǒng)，及時呈現(xiàn)學生個性化的思考、理解，甚至是出現(xiàn)的錯誤，教師據(jù)此循規(guī)引導，精準干預(yù)。

通過實時生成的智慧批改系統(tǒng)，教師可以及時了解有多少學生第一題是判斷正確的，并在此基礎(chǔ)上通過第二題的答題情況，進一步了解學生的思維過程。筆者請一位學生分享了解題過程，得知該學生是記住了清晨、中午、傍晚分別面向太陽時前后左右的方向。

在本課的學習中，學生面向清晨、中午和傍晚的太陽，前后左右的方向都是不一樣的，倘若讓學生記住三種情況下的方位結(jié)論，對二年級的他們來說是異常困難的。小學科學教學不應(yīng)強調(diào)機械記憶的學習方式，而應(yīng)關(guān)注學生分析、綜合等高階思維能力的培養(yǎng)。對于如何判斷方向，只要學生掌握了正確的方法，比如，用順時針的方法來判斷方位，那么學生在任何情況下，都可通過分析得出答案，而不是努力回憶課堂當中記住的那些結(jié)論。通過技術(shù)手段探查出不同學習狀態(tài)的學生后，教師就可通過再次講解或是同伴指導等方式及時干預(yù)，實現(xiàn)師生間的及時交互，有效地提升課堂反饋效率。

（四）利用信息技術(shù)，個性浸潤精準輔導

將信息技術(shù)與小學科學教學相融合，教師可借助智慧學習筆等現(xiàn)代教育技術(shù)設(shè)備，在課堂上及時了解教學效果，從而調(diào)整教學內(nèi)容和策略，以突破教學難點。每節(jié)課后，系統(tǒng)還可以根據(jù)每位學生的學習情況，有針對性地布置一些小任務(wù)，實現(xiàn)查漏補缺。

四、小學科學教學的反思

（一）關(guān)注學生學習興趣，引發(fā)內(nèi)在學習動機

對于現(xiàn)行教材上的部分活動，學生沒有太大興趣。在這種情況下，學生沒有學習動力，只是按照教師的要求參與活動，那么在教學難點的突破上就會出現(xiàn)困難。教師在備課時，要著力關(guān)注學生學習興趣的培養(yǎng)，設(shè)計一些學生喜聞樂見的活動，讓學生愿意參與、樂于探究，從而在愉悅的教學氛圍中學到知識、得到發(fā)展。在本文所舉案例中，經(jīng)過思考和對活動內(nèi)容的重構(gòu)，教學伊始，筆者就利用VR眼鏡讓學生在真實情境中學習，到“泰山”觀看日出，學生學習興趣格外濃厚。只有學生的好奇心和求知欲被激起，方能更好地參與到后續(xù)的學習活動中去。

（二）立足學生思維能力，設(shè)計直觀學習體驗

或是教材內(nèi)容自身的不足，或是受限于天氣、材料等客觀因素，部分探究活動有時無法很好地開展，學生面臨的就可能是抽象的內(nèi)容。小學1～2年級的學生，抽象思維能力非常薄弱，他們只對自己身臨其境的事物感興趣。因此，真實情境的創(chuàng)設(shè)可以作為探究教學的抓手。教師不能受制于教材，而應(yīng)立足學生的身心特點，充分研讀教材設(shè)計意圖并進行內(nèi)容重構(gòu)。因此，本課筆者利用VR 眼鏡創(chuàng)設(shè)情境后，便設(shè)計了一系列有趣、直觀的活動。學生在這樣的情況下，有身臨其境的感覺，且教師聚焦學習任務(wù)“在指定位置集合”，學生目的明確、方向明確。這樣的直觀學習體驗，極大地促進了學生的學習，有助于教學難點的突破。

（三）巧用現(xiàn)代教育技術(shù)，提升課堂學習成效

利用傳統(tǒng)的教學手段，在現(xiàn)行教材部分課題的重難點處理上可能會存在困難，學生的學習情況未能在課堂上及時反饋。在5G 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的情況下，現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用也將逐步成為教學的主流模式，當代教師要有勇于探索、敢于創(chuàng)新的精神，面對傳統(tǒng)課堂教學模式無法解決的問題時，能夠思考將各種現(xiàn)代先進教育技術(shù)應(yīng)用到課堂教學中。但與此同時，對于形形色色的技術(shù)設(shè)備，如何更好地融合和深度地應(yīng)用，則需要我們進一步探索與實踐。面對教學過程中的難點和隨之產(chǎn)生的困惑，筆者先是利用VR 眼鏡，設(shè)計了學生喜聞樂見的活動主題，提升了學生在課堂上的參與度，并運用具有及時批改功能的智慧學習筆，挖掘了學生的思維過程，提供了個性化的精準輔導，有效提升了學生在課堂上的學習成效。