基于微課的初中數學智慧課堂構建及案例研究*

龐敬文，張宇航，王夢雪，樊雅琴，解月光

(東北師范大學 信息與軟件工程學院，吉林 長春 130117)

基于微課的初中數學智慧課堂構建及案例研究*

龐敬文，張宇航，王夢雪，樊雅琴，解月光

(東北師范大學 信息與軟件工程學院，吉林 長春 130117)

隨著時代的發展和教育的進步，智慧教育越來越受到人們的廣泛關注。智慧課堂作為一種物理架構，是智慧教育理念實現的基礎和關鍵。該文立足基于微課的初中數學課堂教學的構建，從實踐出發，通過觀看教學微視頻、參與課堂設計并且觀摩現場課堂等方法，對基于微課的初中數學課堂教學中存在的問題和應用現狀進行了分析與總結。最后以問題為出發點，以智慧教育理念為指導，構建基于微課的初中數學智慧課堂并進行案例設計與分析。

智慧教育；智慧課堂；微課；初中數學

一、引言

信息技術與多媒體的飛速發展，給學生的學習方式帶來了巨大的變化，培養學生智慧的學習也成為我們當前的研究目標。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》明確提出“加強優質教育資源開發與應用”[1]，可以看出我國對優質教育資源促進學生智慧學習問題的重視程度。初中數學課程標準(2014版)提出“信息技術的發展對數學教育的價值、目標、內容以及教學方式產生了很大的影響”，如何使信息技術與教學深度融合，如何能夠推動智慧教育的有效實施，將是我國教育值得深思、關注的問題。隨著信息技術被廣泛的應用，人們開始將信息技術應用到智慧教育中，這就需要通過構建智慧課堂體現出來。目前，在信息技術的大背景下，信息技術與學科教學的融合還存在著許多需要解決的問題。因此，本文將針對基于微課的初中數學學科如何構建智慧課堂為主要研究點，試圖構建基于微課學習方式下的數學智慧課堂，為初中數學課堂學習方式提供借鑒參考。

二、智慧課堂概述

“智慧教育”一詞起源于2008年IBM公司提出的“智慧地球(Smart Planet)”的概念[2]。智慧地球意即，在新型技術力量的支撐下，地球上幾乎所有事物都能得以感知化、互聯化以及智慧化[3]，這一思潮表達了IBM對運用技術來改變世界的美好愿景。之后，國內外教育學者開始了對智慧教育的探索和研究。有研究表明，韓國將智慧教育的發展目標定位在培養具有創造性思維和個性化學習能力的人[4]。這兩點也正是智慧教育的典型特征。國內祝智庭則認為，智慧教育就是為學生創設智慧型的學習環境，并運用靈活智慧的教學策略，為促進學生進行智慧型學習而服務，以此達到提升學生創造性思維能力、培養學生智慧型發展的目的[5]。他認為，培養學生智慧是一切教學活動的起點和最終歸宿。而智慧教育的實現則需要以智慧學習環境的創設作為基礎，以智慧教學策略、管理方式作為依托，從而真正地讓學生智慧地學習。此外，鐘紹春則將智慧教育定位在了學生創造力和決策力的培養上。他認為，智慧教育就是要培養學生洞察事物的能力，并及時做出合理的判斷和抉擇[6]。

智慧課堂是智慧教育應用于學科教學的實踐載體。有學者認為，智慧課堂的生成需要一個信息化的學習環境，而智慧教育的發生就是在這個環境下師生共同作用的結果[7]。智慧來源于生活，又必將回歸于生活。因此，智慧的培養需要結合實踐，需要學生親身體會知識產生的過程。由此可見，智慧課堂是智慧賴以生成的環境和條件。此外，楊福星也有相似的觀點。他認為，智慧課堂要抓住兩點，即要以課堂為抓手和落腳點，在師生互動的學與教過程中展現智慧教育，促進學生智慧學習[8]。

由此，基于以上分析對智慧教育和智慧課堂的不同認識和研究，本文將智慧課堂定位于以下幾點：

(1)智慧課堂是智慧教育、智慧學習賴以發生的條件基礎，旨在培養學生個性化學習，有創造性的學習能力，讓學生能夠進行智慧性的學習。

(2)智慧課堂需要一個能夠引導學生進行智慧型學習的數字化環境。該環境應當能夠支撐學生進行有效的泛在學習、移動學習等新型學習方式，滿足學生隨時隨地學習的需求。

(3)智慧課堂應當將新的信息技術、新的教學媒體以及新的教育、教學資源納入教學中。“新”不只是一種手段，更是一種方向，它能夠激發學生的創新型思維能力。學習不能在一成不變的內容、環境中進行。

三、初中數學課堂中教學現狀存在的問題

數學新課程標準的頒布，為初中數學課堂教學提出了方向和目標。其中課程標準對于教師原有的教學模型提出了新的挑戰，不再是回顧舊知、新知講解、練習鞏固、課堂小結、布置作業這樣的流程去組織課堂教學，雖然在重點問題上教師會選擇信息技術的支撐，也會選擇在關鍵的知識點上錄制微視頻資源給學生使用，但是這樣的一節課，我們發現它仍存在著一些問題。

(一)學習內容不認同

《數學課程標準》提出要以學習為第一目標，在目前的初中數學課堂里，學生對學習缺乏認同感，學生沒有學習的興趣，不知道自己為什么去學習這樣的學習內容，也不知道這樣的學習對自己有什么用，沒有經過一個自己內化的過程，很難真正地理解相關的內容，僅僅是跟著教師在機械地學習、機械地做題，所以解決問題是我們的首要目標，應該讓學生盡可能產生共鳴，盡可能認同所學習的學習內容，應該充分考慮到學生的學習興趣、對知識的理解水平，能夠解決問題讓其認識到學習本節課知識。

(二)教學方式單一

在初中數學課堂教學中，教師忽視了孩子適合什么樣的教學方式，教師將自己的教學方式強加給學生，不考慮學生是否喜歡、是否適合、是否能夠真正接受。真正的學習是在不同的知識點、不同的知識片段上，每個學生都能找到適合自己的學習方式，并在規定的時間內進行有效的學習，而不是學生不喜歡卻仍然強迫自己去做，不適合的學習方式仍然要堅持用，這樣的學習只會事倍功半，學生會浪費大量的時間，同時成績上不來，缺乏個性化的學習。

(三)學習思維難創新

我們目前的教育更多的是以聽講、讀懂為知識的獲取方式，沒有去深度探究問題的本質，沒有發現問題的能力，學生沒有機會經歷發現、歸納、獲取的學習過程，教師教、學生學，學生沒有自己對知識的認知、思考、質疑，只是簡單的接受，所以學生聰明不起來，缺乏思維能力的培養，對學習目的認識不清，沒有學習動機，也沒有對問題的思考，一味地聽教師講課，就更談不到學習思維能力的創新了。

四、微課在教學中的應用思路

(一) 微課的概念及其特征分析

學者們普遍認為，“60秒有機化學課程”是微課的最早雛形。這一課程是由美國北愛荷華大學LeRoy A.McGrew教授于1993年提出，旨在以最短時間讓非專業人士了解專業的化學知識[9]。之后微課的發展又經過了“One Minute Lecture(即一分鐘演講)”[10]的演變，逐漸開始以微視頻的形式發展。2006年，可汗學院的建成標志著微視頻開始作為一種學習資源供學生學習使用。而“微課”這一概念的正式提出則是2008年，由美國學者戴維·彭羅斯(David Penrose)提出。他認為，微課是指針對某一主題所設計的60秒課程。該課程是以音頻或視頻的形式展現的，能夠為學生提供移動學習或在線學習的服務和支持[11]。

此后，微課的發展也逐漸引起國內學者的廣泛關注。在我國，率先推動微課發展的是廣東省佛山市教育局胡鐵生教研員。他認為，微課是教師針對某個特定的知識點或知識環節所設計的學習活動中所涉及到的學習資源的有機組合[12]。焦建利則認為，微課是以解釋說明某一特定知識為目的的，以簡短在線視頻的形式呈現，供學生學習使用的教學視頻[13]。與此觀點有所不同的是，黎加厚是從課程的角度看待微課。他認為，微課程是一門小課程，它由具體的學習目標，且其內容比較簡短、集中[14]。

之后隨著新型學習方式的不斷增多，微課的應用形式、應用目的也不斷呈現出多樣化的態勢。如鄭小軍[15]將微課與混合式學習、碎片化學習以及移動學習等學習形式聯系起來，為微課的應用多樣化發展提供了新的思路和視角。此外，張一春[16]則認為微課是一種教學設計、教學活動。這一觀點為微課的系統發展提供了理論支撐。吳秉健[17]認為微課能夠促進學生的個性化學習。我國學者諸多的學術觀點不僅豐富了微課的概念、內涵，也為微課的長足發展奠定了堅實的理論基礎。

縱觀上述學者對微課的認識和理解，不難總結出微課的幾大特征：(1)在形式上，微課是以短小精悍的微視頻為主要載體；(2)在內容上，微課強調針對某一特定知識點的講解，是各種學習資源的有機整合；(3)在應用方式上，微課應用更加靈活方便，課上、課中、課下都有應用；(4)在學習目標上，微課應用能夠促進多元化學習方式的發展，如個性化學習、移動學習、碎片化學習等。

(二)應用思路

1.講授型微課資源的應用思路

在沒有教師、同學的學習環境里，如果學生遇到學習上的問題時，學生可以根據自己學習的需求，去選擇優秀教師的微課視頻進行有針對性的學習，個性化聽講；當教師在教學上遇到講解的困難時，沒有有效的教學方式時，教師可以通過微資源學習別人的教學方法；當教師問題講解不到位，學生沒有理解教師講解的知識點時，可以根據需要直接選擇微課播放給學生，讓學生更好地理解知識、掌握知識。

2.獲取型微課資源的應用思路

學生通過了解其他學生自主與協作獲取知識的過程，并通過解讀、分析微課，了解如何有效地完成學習活動；教師通過微課，了解優秀教師的教學方法，學習如何組織、引導和指導學生的過程，如何自主、合作獲取知識，然后用最有效的微課資源和教學模型指導學生學習。

3.智慧型微課資源的應用思路

學生通過微課的學習，了解和掌握其他同學的學習流程，然后進行歸納、總結學習知識的有效過程與方法，通過解讀視頻了解如何完成學習活動，結合自己具體的學習情況進行有效的學習；學生可以選擇優秀教師組織、引導和指導智慧學習的微課視頻，開展學習活動；教師通過微課了解優秀教師如何組織、引導和指導學生開展智慧學習活動。

五、基于微課的初中數學智慧課堂構建

(一)課類模型及環境分類

當前初中數學的課程類型分為三種形式：知識新授、知識練習、知識復習。學習方式分為：聽講式、讀懂式、探究式。學習環境分為：多媒體(僅有交互電視、互動白板、投影)，網絡(PC機、Pad等終端)。具體情況如圖1所示。

圖1 數學學科課類模型及環境分類

知識新授就是教師根據教材按照課程標準向學生講授新的知識點。知識練習是學生根據教師對知識點的講解后，對具體知識的梳理，進行知識鞏固的練習。知識復習是學生通過教師講解知識，經過練習鞏固知識后，對之前學過知識進行再一次學習。一節課的學習是要分成許多的知識片段，而不同的知識點講解也是需要不同的學習方式：(1)聽講式：主要是通過教師講、學生聽的方式去獲取知識；(2)讀懂式：教師負責給學生提供一些資料，學生自己閱讀、學習、消化知識的方式；(3)探究式：通過學生自己的學習，教師會根據學生遇到的具體問題給學生一些指導、啟發，學生能自己把知識歸納總結出來的學習方式，這也是最高的學習方式即智慧型學習方式；教師需要針對不同的知識點選擇不同的學習方式，達到最有效的教學效果。

知識環境包括多媒體和網絡兩種環境。多媒體的知識環境僅包括交互電視、互動白板以及投影。網絡的知識環境包括PC機、Pad等終端。

(二)基于微課的初中數學智慧課堂模型構建

1.構建目標

智慧課堂的終極目標是要培養學生的智慧，而智慧的關鍵在于學生創新型思維能力的提高[18]。本文依據智慧教育的核心理念，以微課為依托，并結合小學數學學習的學科特點，提出以下智慧課堂的構建目標：

(1)自主學習能力

自主學習能力是指學生能夠自主、主動的學習，能夠在學習中發現問題，解決問題并歸納總結出知識內容的特點或規律，從而形成自己的學習風格或學習模式。在信息時代的今天，學生不應還是傳統學習模式下的被動接受者，應該具有學習的主動意識，為自己的學習負責。尤其是在初中階段，更應該逐漸培養初中生的主動學習意識。而數學學科又是一門鉆研性的科學，因此數學知識的學習更需要學生逐漸培養自己的自主學習能力。

(2)問題解決能力

問題解決能力是指學生在面對數學中的疑難問題時，能夠通過自己的思考解決問題或者能夠準確地找到解決問題的途徑，諸如書籍、網上資源或求助教師、同學等。它是教育教學的終究性目標，屬于一種高層次素質[19]。由此可見問題解決能力的重要性。因此，在初中數學課程的日常教學中，就要有意識地培養學生進行解決數學教學中的問題能力，讓學生自己去尋求答案，而不是由教師直接告知結果。

(3)創新思維能力

創新思維能力不僅是一種能力，更是一種品質。而品質的培養是一個漫長的過程，因此從初中生抓起特別重要。創新思維能力的養成需要一個開放的、創新的、智慧的數字化學習環境。由此，在初中數學學科的教學中，要注意為學生創設良好的學習環境，不應遏制初中生的自然發展，尤其面對初中生解決數學問題時的創新思維，教師應以鼓勵為主，不能以一個成人的、標準化甚至固化的視角來審視孩子的天性。

(4)自我評價能力

自我評價能力即是學生對學習態度、學習過程以及學習策略的一個自我的評價。對于初中生而言，自我評價似乎顯得不太容易實現，但培養他們認真審視自己的學習情況是一種良好的開端。學生會漸漸地開始關注自我的認知狀態，從而隨著不斷的學習做出調整和進步。

2.構建思路

(1)新授課構建思路

在傳統教育理念指導下，圍繞著新授課的課堂教學，經歷導入、新知講解、練習鞏固、拓展延伸、課堂小結、布置作業的過程，新授課一般教學流程如圖2所示。

圖2 數學新授課一般教學流程

在過去的初中數學課堂教學中，通常教師會采用情境導入、復習導入或者是問題導入的方式引出課題，然后對新知識進行講解，接下來采用題海戰術的形式去練習鞏固新知識，在做題的過程如果遇到復雜的、解決不了的知識再問教師，教師會做出本節課小結，給學生留作業，以此來去檢驗學生對知識的掌握情況。

通過新授課的教學模型我們不難發現，學生只是機械地跟著教師學習，他們不知道為什么學習這些的知識，這些知識會對他們的生活帶來哪些幫助，根據原有的教學模型，本文構建了智慧教育模型，如圖3所示。

圖3 數學新授課智慧教育模型

該模式采用問題驅動的方式。教師應該布置學生熟悉、感興趣的與學生生活、家庭、學習相關的問題/任務，問題的解決能夠應用到生活中，這樣學生才會對這個問題感興趣，才會學習教師講解的知識，而問題/任務的有效提出是最關鍵的環節，接下來根據學生學習面對對象的不同可以采用接受、獲取、探究三種方式中的一種或多種方式進行知識的學習，這就需要教師結合具體的教學內容進行不同方式的選擇；根據學生的個性化水平的不同進行測試與訓練，最后梳理知識體系。

(2)練習課構建思路

初中數學練習課主要是知識梳理、典例講解、練習鞏固、方法梳理、布置作業等流程。學生在練習的過程中，很難做到真正的掌握知識，而教師也很難檢測出所有學生的真實掌握水平，如圖4所示。

圖4 數學練習課一般模型

根據原有練習課模型進行了一下調節，首先是教師布置學生感興趣的任務進行任務驅動，通過題型、知識點綜合來訓練學生，學生進行匯報展示，同學之間互評，梳理總結知識點，然后教師對學生進行分層測試，得出課堂小結，進行分層作業。初步形成如圖5所示的流程圖。

圖5 數學練習課智慧教育模型

(3)復習課構建思路

通常初中數學的復習課都會采用知識梳理的方式，教師會將一個單元或一個階段所學的內容做成一個知識檢測的復習內容單，讓學生總結這段學習的內容并進行梳理，然后選擇典型的問題進行講解，選擇相應的練習進行鞏固，最后再對整個問題的方法進行梳理，對一些典型的內容進行綜合應用，布置作業，如圖6所示。

圖6 數學復習課一般模型

對于學生來說，他們并沒有真正地掌握教師講解的知識，而教師也沒有辦法真實檢測出所有學生對已有知識掌握的水平。針對這些問題，本文將復習課原有模型調整成了智慧教育模型，如圖7所示。

圖7 數學復習課智慧教育模型

首先，借助信息化手段，通過平板電腦，給學生先出一套測試卷，根據學生測試結果反饋的問題分別送到教師和學生手里，對于學生而言，可以知道自己知識掌握的不足，對于教師而言，可以掌握全班學生知識薄弱的知識點；然后有針對性地再進行知識的梳理，對于主要的問題進行驅動，小組進行探究、記憶以及互評；最后再對反饋的問題進行訓練，進行小結，分層作業。

(三)微課資源的設計與支撐

1.微視頻設計層次

首先，微視頻教學設計是教與學過程微視頻。包括任務布置、知識講解、直接或探究獲取知識學習活動的過程，個性化測試與提升活動過程，問題及解決方法體系建立活動過程，拓展閱讀活動過程等的微視頻。然后，學生體會及感悟微視頻。包括學生體驗和感悟的微視頻、學生理解任務、知識學習和活動、個性化測試與提升、問題和解決的方法、擴大閱讀等體驗和感知的視頻。其次，教師解讀微視頻。包括教師解讀任務設計與布置、知識講解、活動過程安排與指導、資源與工具選擇的思路和理由等微視頻。最后，資源與工具操作說明微視頻。在微視頻的講解中，一個知識點的講解或活動的過程展示應該控制在十分鐘以內，五分鐘以內最好，對于復習課來說，微視頻應該控制在三分鐘以內，幾十秒或一分鐘最好。同時，應更充分考慮復習和新知學習的差異而分別制作，如右表1所示。

表1 微視頻設計層次

2.微視頻對課堂的支撐作用

在以上的微視頻設計中，微視頻在教學各環節中發揮的作用如表2所示。

表2 微視頻對教學活動的支撐

六、應用案例

此次微課案例選擇初中數學華東師大版七年級上冊第五章第二節“平行線的判定”作為教學內容，以該節課作為以上智慧課堂的應用案例。

(一)課程分析

1.教學內容分析

本節課的主要內容是平行線的三種判定方法及其演繹推理過程的表達與書寫。平行線的判定對學生來講難度不大，并且從學生熟悉的學校、家庭方面的生活實際問題入手，學習內容讓學生十分感興趣(如下頁圖8所示)。因而本節課會給學生提供相應的探究環境，讓學生利用已經學習過的三線八角和平行線的有關知識去解決任務，同時，讓學生能夠輕松、愉快地學習。

圖8 生活實例

2.學生需求分析

從學生的數學探究思維角度來分析，七年級上學期的學生已經具備對內容的一定認知基礎，本節課與現實生活聯系緊密，息息相關，學生很容易理解、掌握知識。從年齡上看，七年級的學生對信息技術探究環境下的學習很容易接受并且樂于學習。

3.教學工具需求分析

教師通過構建智慧課堂，提供學生個性化學習的機會，同時進一步培養學生的創新性思維能力。為了實現這一目標，構建智慧課堂需要新的教學工具進行支撐。本節課針對不同基礎的學生學習情況，提供相應的微視頻資源，提供相應的探究軟件，學生可以在平板電腦上，借助相關軟件進行學習，在東師理想教學軟件的支撐下，完成教學任務。

4.教學目標分析

(1)知識能力目標：a.能結合圖片和微視頻資源完成教師布置的教學任務；b.將平行線判定的方法應用于解決現實中的生活難題。

(2)學習策略目標：根據學生不同的學習基礎，提供不同類型的微視頻資源進行有針對的教學，做到真正的因材施教。

(3)情感態度目標：通過探究學習，能夠解決生活中的實際問題。

(二)教學實際流程

基于微課的智慧課堂，本堂課的教學實施流程描述如右圖9所示。

1.創設情境，布置任務

教師以任務驅動的形式從學生熟悉的學校、家庭方面的生活實際問題入手，激發學生的學習興趣。以小組為單位布置了三個任務，分別為：怎樣放置班級黑板兩側的宣傳欄不歪不斜；怎樣在家里浴室的墻上已有釘孔處釘一個毛巾架與已有毛巾架平行；怎樣判別英語抄寫紙的橫格是否平行。每個任務給學生充分的思考時間，然后給學生提供相應的探究環境，讓學生利用已經學習過的三線八角和平行線的有關知識嘗試著去解決任務。

圖9 教學實施流程圖

2.軟件應用，學習知識

在知識學習過程中，根據所教學生的實際情況不同而不同。基礎較弱的學生在學習微視頻資源時遇到了困難，可以由學生反復學習使用；針對基礎好善于思考問題的學生提供了探究類微視頻資源，首先為他們提供相應的探究軟件，此時學生可以在平板電腦上，借助相關軟件，調用直尺、三角板在已給出的實際問題圖片上進行畫線、并可對已畫出的線與線之間的夾角度數時時顯示、動態調整、觀察等，最后自己梳理出相應的操作方法，并用自己的語言總結探究出的兩直線平行的判定方法。如有部分學生在獨立探究遇到困難時還可以參考我為他們提供的學生解讀的微視頻資源，以便學生進行參考，完善自己的方法；教師講解類微視頻資源還可以供其他教師直接使用，為便于其他教師更好地按照智慧課堂構建思路調整教學環節，還給其他教師提供了設計思路、軟件選擇與說明的微視頻資源，便于其他教師結合自己所教學生酌情應用。

3.訓練學生，鞏固知識

在鞏固應用環節，同樣給不同層次的學生和其他教師提供上述類型的軟件和微視頻資源，此時還提供了一個稍有難度的題目以及相應的指導分析類微視頻資源，便于基礎較好的學生利用本節課所學習的新知從不同角度解決問題。

4.梳理脈絡，總結知識

教師提供講解類微視頻資源，便于學生對三種判定方法進行梳理。

七、結語

本文論述了智慧課堂的概念與基本特征，并從初中數學課堂教學現狀入手，分析當前初中數學的主要問題和解決方法，結合了微視頻資源，構建了基于微課的初中數學智慧課堂，包括智慧課堂的教學流程、教學形式以及教學目標。改變了原有的教學模式，打破了傳統教學模式教師教、學生學的局面，讓學生不再是僅僅接受知識，而是讓學生根據不同的知識點選擇不同教學方式進行學習，學生通過解決生活中的實際問題，認可了知識，發自內心的愿意學習，真正地做到學生能夠真正理解并掌握三種判定平行線的方法，而不僅僅是機械地做題，讓學生的創新思維能力得到發展，這也是教學改革的本質和目標。

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The Research of Junior High School Mathematics Intelligent Classroom Structure and Case Based on Micro-course

Pang Jingwen, Zhang Yuhang, Wang Mengxue, Fan Yaqin, Xie Yueguang
(School of Information and Software Engineering, Northeast Normal University, Changchun Jilin 130117)

with the development of time and education, intelligent education has

more and more attention. Intelligent classroom, as a physical framework, is the basement and the key point of intelligent education theory. This paper analyzed and summarized problems existed and the application status in junior high school mathematics teaching based on micro-course, through the method of watching teaching micro-vedio and real classes and also participate in the designation, which based on the structure of junior high school mathematics intelligent classroom. At last, it designed and analyzed a junior high school mathematics intelligent classroom based on micro-course, which is instructed by intelligent education theory and took the problem as the starting point.

Intelligent Education; Intelligent Classroom; Micro-course; Junior High Mathematics

G434

：A

龐敬文：在讀博士，研究方向為數字化學習環境(pangjw330@nenu.edu.cn)。

2016年3月2日

責任編輯：趙興龍

1006—9860(2016)05—0065—07

* 本文系2013年度教育部中國移動科研基金“信息技術支持下的基礎教育教學模式研究及試點”(項目編號：MCM20130611)、吉林省教育廳項目“基于翻轉課堂模式的網絡學習空間設計與應用研究”(項目編號：1405078)的研究成果。