基于人機狀態下學科總復習在線“虛擬考場”研究

龍麗輝

[摘 要]

隨著信息時代的發展，信息技術與教育的深度融合已然成為發展趨勢。傳統教學模式，教師難以像醫生一樣，有諸多工具可以精確診斷學習狀態，更多是依靠經驗進行學生個性分析、教學過程診斷；人機交互環境中如何獲得學生學習過程數據、教師教學診斷信息成為難點。基于人機交互環境設計面向教學、認知過程的虛擬考場，映射知識結構，獲得精準過程數據，成像化學習數據，診斷學習狀態，為教師教學提供重要的實證數據支持。

[關鍵詞]

虛擬考場；實證教育；精確

一、問題的提出

當前，基于數字教學環境的教育實證化已經成為英美等國家的教育新潮。《實證教育方法》認為“有效的教育必須使教學適應個性化的需要”。筆者認為“先進的、精密的教學科技是：測量以及與之配套的結構化的目標、能基于測量的促進學生個體持續發展的策略和方法，可以被用可靠方式復制的好教師、有一定教育能力的家長”。傳統教學模式中，教師教學更多是依靠經驗進行學生個性分析、教學過程診斷。小學六年級數學復習課主要圍繞教材進行，它存在幾個教學難點：六年級的總復習涉及知識點較多、范圍較廣；學生差異大；教師講解面面俱到，時間不夠；學生的關注度弱。隨著移動智能終端的迅速普及，基于1∶1數字化環境的教學中，如何對人機學科復習進行有效教學是實證教育重點。

二、基于認知結構的課程重組

（一）基于知識結構的教材重組

瑞士心理學家皮亞杰認為兒童的智慧（智力）是一種認知結構，兒童的思維、認識、智力的發展是認知結構不斷重新組織的過程。“虛擬考場”習題內容源自于教師對教材的重組，教師需對教材的內容要求與學生的學習現狀有深入的了解，設計出符合學生認知水平的習題內容，實現認知耦合性調控。

（二）基于學習成像系統的數據分析

當下教學環境中，對于學習數據的獲得更多是通過學生的語言表述、書面試卷等結果式導向的方式，忽視學生的學習過程。“虛擬考場”平臺基于矢量化技術能采集到學生操作過程、學習結果、上網行為等大量記錄，形成教育（教學、學習）大數據。然而不是所有數據都是有用的，要進行精細化處理，提取有效數據。基于有效的過程數據，進行分析診斷，形成學生學習個性、行為的模型。同時教師從這些數據中分析診斷學生的認知規律及認知過程中的困惑、難點，并以此為課堂教與學的突破點，組織學生共同探討，形成有效互動，實現高效課堂。

（三）教與學的互動反饋

教師根據虛擬考場反饋的實證數據，有針對性地對學生進行引導、點撥、追問和拓展，發揮學生主體作用，發揮學生的學習潛能、集體智慧，相互啟發。正如皮亞杰認為：表達者在教別人時，會梳理自己的知識，使其更加系統化。這正是相互啟發原理的作用。課堂中教師對教材深層挖掘的程度和對學生疑惑的巧妙點撥的水平，學生互動交流，彰顯了教師的智慧，學生的靈動。

三、虛擬考場實例

（一）鉆研教材，設計習題

1.知識分類，形成專項習題

現行小學數學北師大版教材共十二冊，分為數與代數、空間與圖形、統計與概率、解決問題的策略四個部分內容。各部分知識分散在各年級學習，小學生對事物的系統性感覺較弱，對零散的知識缺少分類、概括的能力，同時知識學習時間長容易遺忘，因此通過建立知識間相互聯系的習題，讓學生建立知識鏈，組合知識，達到便于理解與記憶。

“虛擬考場”分數與百分數應用題練習

從分數的三種簡單類型的填空題、標準量已知的分數問題、標準量未知的分數問題看的練習中，讓學生由淺入深地理解知識間的聯系。好生通過一對一的練習，短時間內回憶鞏固舊知，并得到優異的評價，品嘗到學習成功的喜悅。慢生經過多次練習，借助資料，在一種寬松、獨享、自主的學習環境中，獲取數學知識，同樣得到好的評價，獲得學習自信。

2.由易到難，形成梯度習題

現代認知科學認為，“知識并不能簡單地由教師或其他人傳授給學生，而只能由學生依據自身已有的知識和經驗主動地加以建構。”因此，設計梯度練習，讓不同程度的孩子，都能主動參與解決問題，培養學習的主動性。

例如，上圖分數與應用題的復習，它們是小學階段數學知識的難點與重點內容之一，由于其中的數量關系學生難以理解，在設計“虛擬考場”習題時應注意知識的梯度，為學生架起知識間的橋梁，便于發現題中的數量關系，建立數學模型，提高解決問題的能力。

（二）收集數據，系統分析

在線“虛擬考場”練習提交后會自動批改試卷，呈現學生練習結果數據，從這些數據呈現，教師可準確了解學生對某些知識的理解程度和認知發展水平，為教師的教學提供依據，分析學生習題中的主客觀錯誤原因，老師對錯誤原因加以分類，加強薄弱處的引導，使教師的教學具有針對性；同時學生對自己的作品展現時，更加關注，聽課效率高。

以百分數應用為例分析其錯誤原因有以下幾方面：

概念錯誤、計算錯誤、數量關系錯誤。

（三）提出建議，解惑創新

1.再次學習，理清概念

課中學習：課堂上通過提問“什么叫百分數？”“求百分數的關鍵點是什么？”“利息指什么？怎樣計算利息？”

正如陶行知先生所說：發明千千萬，起點在一問。課堂上通過追問引起學生的思考，不再是教師滿堂灌重復講解概念知識，而是通過學生的相互學習中不斷學習，學生在他人的表達中學習，優秀生在自我表述中再次提升。

課后學習：對于未知概念，通過課后觀看相關視頻講解，這種一對一的學習方式有助于再次學會概念。

2.掌握算法，養成習慣

態度決定一切，習慣決定成敗。教師引導學生養成良好的計算習慣，讓學生認真計算。首先認真傾聽：對于一個新的算法知識，必須聽明白其算理，才能不易忘記。其次書寫規范：課堂上老師要有規范、工整的板書，當好榜樣起到示范作用，要求學生書寫規范，作業有統一的規格。最后常舉行優秀作業展：對書寫工整、準確率高的習作進行表揚、宣傳，發揮正能量作用。

3.掌握策略，解惑創新

“授之以魚，不如授之以漁”，教給學生解題策略，提高思維水平，讓學生輕松解決數學問題。小學階段常用的解題策略是畫圖、列表、嘗試與猜想、從特例中尋找規律等。

例如，今年爸爸43歲，女兒11歲，多少年前女兒的年齡是爸爸年齡的20%，習題中爸爸與女兒年齡關系，可選用列表法策略進行分析（如下表）

[爸爸＼&43＼&42＼&41＼&40＼&女兒＼&11＼&10＼&9＼&8＼&關系＼&26%＼&24%＼&22%＼&20%＼&]

也可用方程解法：解設X年前女兒的年齡是爸爸的20%，則

（43-X）·20%=11-X，解得X=3。

再如，原有一堆蘋果，運出30%，再運進160箱，那么現有的蘋果比原有蘋果多1/10，原有蘋果多少箱？這題用畫圖法較直觀：

從圖中發現160箱相當于原有蘋果的（30%+1/10），因此列式為：

第一種：

原來：160÷（30%+1/10）=400（箱）

現在：400×（1-30%）+160=440（箱）

第二種：

160÷（30%+1/10）×（1+1/10）=440（箱）

第三種：30%=3/10，把原有水果看作整體“1”平均分成10份，售出3份，剩下7份，當運來160箱時，比原來多1份，說明160箱對應的是4份。得出：

160÷4×11=440（箱）或160×（11÷4）=440（箱）或160÷（4÷11）=440（箱）

第四種：方程解法

解：設原有蘋果x箱，列方程得（1-30%）x+160-x=1/10x

運用畫圖策略，圖文結合，便于理解數量間的關系。學生出現多種算法，發散思維得到培養，創新意識加強。在解法多樣化的基礎上，選出最優方案，培養學生的優化意識。

四、結論

總之，在線“虛擬考場”由于它突破時空限制，能及時反饋練習結果，形成教育大數據，為教師的教學提供實證化數據，時時調控教學的方向，讓學生學習有價值的內容，從而有效提高課堂教學效率。

從心理學角度，在虛擬考場的人機交互學習情境中，由于學生是一對一（一位學生對一臺電腦等）學習，注意力較集中，同時對失誤或錯誤可重新再來，減少面對老師與同學的心理壓力。

從創新思維角度，從虛擬考場的數據分析后的課堂教學中，教師及時收集到學生認知過程的資料，對已經學會的知識不再重復，直擊難點與易混點知識，讓課堂學習活動引起學生關注，尋求多樣解法，培養發散思維能力，激發創新意識。

從教師素質角度，虛擬考場的習題設計、數據分析、課堂運用，正是教師專業素養提升和對新事物再學習的過程，經過對虛擬考場的演練，再次檢驗教師教學的有效性，彰顯教師的教學智慧。

[參 考 文 獻]

[1]黎加厚.信息時代的教育敘事與教師主體意識的覺醒[J].中國電化教育，2004（10）.

[2]林崇德.積極而科學地開展心理健康教育[J].中小學心理健康教育，2002（1）.

（責任編輯：李雪虹）