實現深度學習課堂的信息化教學

梁丹

〔摘? ? 要〕? 隨著人工智能時代的到來，社會對學校教育內容的期望不再僅僅是人類認識經驗的傳遞，更重要的是向學生傳授這些經驗發(fā)現和發(fā)展過程中的思維方式、探究方法、精神力量和價值觀念。而深度學習教育理念的提出及信息技術的發(fā)展，為教師在課堂上將人類認識過程轉化為學生能夠進行思維操作的教學材料提供了可能性。本研究對當前小學科學課堂的現狀及困境進行分析，針對信息技術的特點與可利用環(huán)節(jié)，從學情分析、延伸課堂空間、個性化分層教學三個方面，實現深度學習課堂的信息化教學。

〔關鍵詞〕? 小學科學；深度學習；信息化

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 03? ? 124-126

在人工智能和大數據迅速發(fā)展的當下，也許某一天，機器將能夠完成現在人類正在進行的大部分工作，而學校最容易教授和測試的常規(guī)的認知技能，也正是在未來最容易被機器取代和外包的技能。在這樣的時代背景下，淺層學習和機械式學習對學生的幫助就越來越小，教育已不能再僅僅是人類認識經驗的傳遞，而是需要學生運用掌握的人類經驗進行推斷，并在不同的復雜情境中創(chuàng)造性地運用這些經驗解決實際問題。

一、小學科學課堂教學出現的問題

（一）通過泛化的經驗進行學情分析

課堂時間限制及課堂教師與學生一對多的模式，導致教師教學設計中的學情分析依據往往只能粗略地針對學生以往學習能力進行推測，學情分析的泛化和粗陋，會直接使基于學情分析的教學設計同樣忽略對學生以往經驗的改造，直接對所有學生無差別地進行新知識重建。

（二）通過憑空想象進行知識應用

對知識點的實際應用一直是教學的重點部分，但是因為教學空間和時間的限制，部分教師常常會用“應用題”代替“實際應用”，實例展示也常常只能依托于PPT或者書本的二維圖片，憑空想象其應用起來的操作。這時候的學生，大多是用記憶答案而非真正運用經驗對實例進行理解分析。

（三）實驗教學記錄錯漏

在傳統(tǒng)的科學課堂上，實驗記錄常常局限于單一的紙質實驗記錄單，學生上臺匯報時，都是對著文字記錄回憶式地匯報結果，且因為小組眾多，教師難以完整地巡視每個小組，導致部分小組實驗過程中遇到的細節(jié)問題容易被略過。其次，由于課程進度問題，盡管學生的能力參差不齊，但探究時長都是一樣的，容易出現“有人來不及，有人閑得慌”的情況。

二、實現深度學習課堂的信息化教學

基于小學科學課堂教學現狀及問題，筆者嘗試結合案例，提出以下幾種借助信息技術優(yōu)化教學的有效整合策略。

（一）利用電子書包實現“學生數據可視化”，精準開展學情分析

隨著信息技術的發(fā)展，課堂上教師靠感官了解學生的“圍城”正在逐步被推倒，對學生學情的分析更加實時化、數據化和精確化。學生每堂課的數據都能不斷被記錄并加以分析，予以應用，形成每個學生的數據模型，為教師實現精準學情分析以及大規(guī)模的個性化定制提供基礎。

1.借助思維導圖功能摸排學生前概念，精準開展學情分析

思維導圖不僅可以讓教師一目了然地了解到學生對當課學習內容已有知識的建構，還能有效訓練學生的思維能力，但是繪制思維導圖較其他形式而言需要耗費較多的時間，而電子書包的電子思維導圖功能在這方面較紙質繪制有很大的優(yōu)勢。

以《我們的食品安全嗎》一課的教學為例，教師需了解學生對添加劑的前概念，通過下發(fā)“食品添加劑”思維導圖任務、學生用子主題的方式，寫出他們已知的添加劑，例如“著色劑”“防腐劑”“香精”等。教師點擊一鍵合并，學生提交答案中相似的會被自動合并，不同的答案則被留存。這樣，教師只需看總表就可以了解最被大家熟知的添加劑是“著色劑”，且大多數小組都填了它，最少人知道的是“增稠劑”，只有一個小組填了它。教師在省去挨個提問的時間成本的同時，還能對本班學生此知識點的前概念一目了然。

2.借助電子問答功能實時了解學生重難點掌握情況

在傳統(tǒng)課堂上，教師了解學生對新授內容的把握情況，最常用的方法就是提問，并根據學生的作答情況判斷本課重難點的掌握程度。但事實上，不論是學生個人回答還是集體一起回答，教師的判斷依據依然停留在“感官判斷”和“課堂經驗”上，這對經驗不甚豐富的新教師來說更是難上加難。

借助電子書包，學生不再只能通過舉手等待被提問，而是每個人都有終端可以進行問題回答，這極大地增強了學生在課堂上的參與感。電子書包提問功能讓教師可以實時檢測學生的回答情況，并同步進行數據（正確率、用時、個人情況）分析。教師可以根據可視化精確數據對課堂講解重點進行調整，有針對性地對存在缺漏的地方進行查漏補缺，使學情分析更加實時化、數據化和精確化。

（二）利用信息技術打破“教室空間限制”，創(chuàng)設真實學習情境

教師對教學內容的處理和組織直接影響著學生學習的結果。深度學習的課堂，不是學生能復述出客觀事物概念的文字描述，而是學生主動把握的過程。要使學生與正在學習的內容之間建立一種內在聯(lián)系，形成對學習對象進行深度加工的意識與能力。

1.開發(fā)互聯(lián)網資源，讓“變式”生動起來

為了讓學生更好地理解概念的本質與變式，教師需盡可能多地讓學生接觸與之相匹配的各種實例。近些年互聯(lián)網資源的迅速發(fā)展，讓這些生活中的例子不再停留于讓學生憑空想象的二維圖片上。近兩年大熱的“增強現實”（簡稱AR）和“虛擬現實”已逐漸進入課堂，替代傳統(tǒng)二維圖像，作為一種動態(tài)器件，學生可以通過觸屏與這些實例進行互動。

以《輪軸》案例的概念辨析為例，在實物展示環(huán)節(jié)，如果需將生活中的實物全部搬進課堂，顯然是不現實的，這時就可以使用AR資源庫。以“三輪車”為例，教師通過百度AR庫給學生推送3D人力三輪車的AR資源，學生使用平板自由翻轉放大其細節(jié)，觀察它的外形特征，并判斷三輪車上屬于輪軸的結構，進一步了解這些輪軸哪部分是軸哪部分是輪，它們都有什么作用。

2.利用超鏈接功能，打破課堂的信息獲取限制

以《我們的食品安全嗎》一課為例，該課中的重點活動為“收集一些加工食品的包裝袋，看看它們的成分，特別注意它們有哪些添加劑”。在傳統(tǒng)課堂上，多數教師有這樣的困惑：食品包裝袋上的添加劑名稱并不是按色素、香料、防腐劑來標注的，而通常是非常復雜的化學名詞，比如“乙?；矸哿姿狨ァ?“羧甲基纖維素鈉”“酪朊酸鈉”等，這些名詞往往令教師都很生澀，又如何讓學生歸類它是屬于色素、香料還是防腐劑？

傳統(tǒng)課堂上比較常出現的解決方式有兩種，或是教師提前做好對照表，發(fā)給學生，但是將2000種添加劑都列出來，根本不現實；或者是由教師發(fā)放標簽，但是這樣似乎又缺少了一點貼近生活的樂趣。

電子書包的超鏈接功能就能很好地解決這一問題。學生可以直接用電子書包的超鏈接點進教師推送的網頁：食品安全信息查詢平臺（食安通：http：//www.eshian.com/?），在查找欄內輸入要查詢的添加劑名稱，比如亮藍，它就會自動給出答案——亮藍屬于著色劑。

我們常說，教師要把網絡資源充分應用起來，網絡資源以其信息的豐富性、生動性和便捷性，能很好地彌補現實教學的一些不足。在科學的課堂上，教授知識不如教授方法，電子書包的存在就像是給課堂提供了一本百科全書，學生在使用電子書包自己尋找答案的過程中，不但加深了對知識點的記憶，同時也培養(yǎng)了自學能力。

（三）利用信息技術拓寬“師生深度互動面積”，實現教學任務分層

小學科學是一門實踐性課程，探究活動是學生學習科學的重要方式，利用信息技術云端共享功能可以有效助力實驗過程的優(yōu)化。在破除大班教學模式、教師難以顧全所有學生實驗操作困局的情況下，信息技術云端共享功能能有效擴大學生的深度互動面積，實現任務分層，避免學生互動對象單一、只看到自己組內的樣本或者極少幾組分享的現象。

1.利用作品庫功能，打造可回溯的“動態(tài)”實驗記錄

作為科學實驗必不可少的元素之一的實驗記錄單，在活動中起著舉足輕重的作用。但在傳統(tǒng)的科學課堂教學中，常常局限于單一的紙質實驗記錄單，于是學生上臺匯報時，都是對著記錄文字回憶式匯報結果。

利用電子書包建立云端作品庫，每個小組都有自己的上傳路徑，可以將自己每節(jié)課的實驗過程、數據拍攝成圖片或者視頻同步上傳到共享云端。學生進行匯報時，不再需要看著文字記錄憑空回憶現象，而可有理有據地結合實驗照片還原過程，更加真實可靠。學生每次實驗過程都是可回溯的，解決了教師當堂課上無法兼顧眾多小組的困境。教師可以利用課后再次瀏覽各組實驗照片或視頻，發(fā)現學生實驗過程中存在的疏漏和遇到的困難，并以此為依據調整教學設計。

2.利用云端共享功能，擴大學生的深度互動面積，實現任務分層

個性化教學首先需要實現課堂任務分層，而云端分享功能恰恰能夠滿足這一點。傳統(tǒng)課堂的學習任務其深度互動大多局限于小組之間，因為課堂時間有限，即使是班級分享，由于時間限制，也沒辦法讓每個小組的作品都得到展現。

但是云端共享的“動態(tài)”實驗記錄過程卻能很好地打破座位限制的壁壘。綜合能力強的學優(yōu)生往往能在要求時間內提前完成實驗探究，剩余的時間也不會無所事事，可以通過云端瀏覽其他小組的實驗記錄或者作品。教師在課堂上可以有意識地培養(yǎng)這些學優(yōu)生成為小助理，讓他們在瀏覽的過程中記錄下其他小組實驗中存在的不足之處。在團隊學習中，差異也是一種學習資源，彼此分享、互相啟發(fā)，學生在課堂上的參與感越強，參與程度越深，學習收獲也就越大。

3.利用在線表格功能進行數據處理

探究實驗中經常需要計算和分析數據，計算等數學能力對學生的探究同樣存在影響，比如平均值經常出現無法整除的情況，導致學生雖花費大量時間計算，最后匯報數據卻依然有誤差甚至錯誤。雖然計算能力也很重要，但是一節(jié)課畢竟只有四十分鐘，不同學科的教學側重點也是不同的，科學課堂上還是以培養(yǎng)學生探究能力和科學素養(yǎng)為主。

信息技術的介入，讓數據的記錄和呈現可以不再局限于紙質報告，學生可以將實驗數據填入教師提前設置的在線文檔，精確進行數據處理，并實時將數據轉化為圖表（例如折線圖、柱狀圖等），讓數據變得更加生動形象和一目了然。

三、結語

在深度學習思想的引領下，輔之以信息技術融合，可以有效對科學課堂進行構建與提升，對學生的發(fā)展數據進行動態(tài)記錄與分析，使教師教學行為的優(yōu)化與調整變得有據可依。信息化的深度學習課堂，其空間的開放性，數據的可視性，應用的交互性，有助于進一步發(fā)揮課堂“培根鑄魂、啟智增慧”的作用。

參考文獻

[1]安德烈亞斯·施萊希爾.教育面向學生的未來，而不是我們的過去[J].華東師范大學學報（教育科學版），2020（5）：1-21.

[2]田慧生.深度學習：走向核心素養(yǎng)（理論普及讀本）[M].北京：教育科學出版社，2018