互動新技術助力學生邁向深度學習

杜姿

摘要：以數字技術為基礎的互動新技術在小學科學課堂的運用，有助于學生深度學習的發生，從而有利于培養學生的分析能力，發展學生的評價能力，提高學生的問題解決能力，促進學生高階思維能力的發展。

關鍵詞：互動新技術；深度學習；小學科學；高階思維

中圖分類號：G623 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2018）01A-0068-04

小學教育的最終目標是為成就學生的美好人生奠定基礎。學術性知識和技能本身并不能夠讓學生成功地進入職場和社會，學生必須知道如何分析、評判、交流、協作和創造。這就是21世紀的核心素養，包括批判性思維和解決問題的能力、溝通與協作能力、創造與革新能力等。2016年9月發布的《中國學生發展核心素養》的整體框架包括文化基礎、自主發展、社會參與三個方面，其中科學精神、學會學習、實踐創新等素養與21世紀核心素養不謀而合，可見其重要性。同時，學習者的終身學習能力、自主學習能力和知識創新能力都要以深度學習為基礎。[1]深度學習研究的興起，是當今知識經濟、終身教育、優質教育理念對基礎教育發展要求的結果，如何促進深度學習和培養學生深度學習能力，將成為未來教育改革發展的重要課題。[2]目前，學生的主要學習方式還是基于課堂的，因此在課堂教學層面如何促進學生進行深度學習是值得各個學科研究的問題。

一、概念解讀

（一）互動新技術

互動是一個從社會心理學中引入到教學領域的概念，“互”是交替、交互、相互，“動”是使起作用或影響，在課堂教學領域的互動是指教師與學生、教學內容和教學媒體之間的相互作用和影響，強調信息的多向交流與溝通。本研究提出的互動新技術特指有別于課堂教學中問答、討論、演示等傳統互動技術的，基于交互式電子白板、傳感器、虛擬實驗等課堂互動技術。

（二）深度學習

“學習科學”將學習分為淺層學習與深度學習，大多數研究者認為，深度學習是相對于淺層學習的一種學習方式。Biggs認為，深度學習包含高水平或者主動的認知加工[3]；Beattie、Collins和Meinnes認為，深度學習方式意味著學生為了理解而學習，表現為對學習內容的批判性理解，注重邏輯關系和結論的證據[4]；國內學者何玲、黎家厚認為，深度學習是指在理解的基礎上，學習者能夠批判性地學習新的思想和知識，并將它們融入原有的認知結構中，能夠在眾多的思想間進行聯系并能夠將已有的知識遷移到新的情景中用以決策和解決問題的學習[5]。結合國內外學者的認識，淺層學習和深度學習的特征如表1。總的來說，深度學習是一種主動學習，是運用高階思維進行有意義學習。

二、互動新技術與深度學習

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》指出“信息技術對教育發展具有革命性的影響，必須予以高度重視”“要提高教師應用信息技術水平、更新教學觀念、改進教學方法、提高教學效果。鼓勵學生利用信息手段主動學習、自主學習，增強運用信息技術分析解決問題能力，加快全民信息普及和應用?！?/p>

數字技術改變了教育的基本面，它作為深度學習的推動者和工具，開創了深度學習的條件，能把學生投入到深度學習體驗中，“促進有意義學習和概念轉變”[6]，實現學習、創新和全球協作等新的目標。邁克爾·富蘭是加拿大著名的教育學家，他提出深度學習的三大核心要素就包括“使用能加快深度學習過程的數字化工具和資源”[7]。

小學科學課是以培養學生科學素養為核心目標的一門基礎課程，在深度學習的理論指導下，科學課堂學習過程在觀察、實驗的基礎上，更應強化學生分析推理、交流評價以及問題解決能力的培養，也就是高階思維的培養。適當運用交互式電子白板、傳感器、iPad等數字化學習工具，可以提供學習認知工具等技術支持，有助于小學生深度學習的發生。

三、互動新技術促進學生高階思維的發展

高階思維是發生在較高認知水平的心智活動或較高層次的認知能力，在教育目標分類中表現為分析、綜合、評價、創造等較高認知水平的能力。[8]高階思維是實現深度學習的關鍵，在小學科學課堂上運用各種互動新技術，有利于促進學生高階思維的發展。

（一）使用傳感器提高實驗效率，培養學生分析能力

傳統條件下小學科學課的實驗教學中存在著比較明顯的缺陷，不少實驗器材操作過程復雜，導致學生的時間和精力大多都用在操作上，沒有充足的時間去分析實驗現象、思考問題和推導結論；另一方面，由于實驗器材簡陋導致實驗數據誤差較大，只能勉強得出一些定性、模糊的科學結論。長此以往，這樣的科學學習既限制了學生實踐能力的提高，也阻礙了學生思維的發展。傳感器以其精確、智能、易于操作等優勢，為學生提供了一個自主探索的平臺，給他們展示了更直觀、生動的學習內容，大大提高科學探究過程的實效。教師教學設計的重心也就可以從實驗操作轉變為思維訓練。不少傳統的小學科學實驗因使用了傳感器提高了實驗的準確率，減少了實驗操作的時間（見圖1），讓學生有更多的時間進行觀察、記錄和分析，增加學習過程中思維的參與度，真正做到動手能力和思維發展同步發展。

傳感器的引入，為定性實驗轉變為定量實驗提供了現實的可能。如小學科學實驗“不同物體反射光的能力”在傳統條件下是無法開展定量實驗的，不同顏色、不同材質的物體反射光的能力不同，只能憑感覺的模糊認識。但通過使用光強傳感器和數據收集器進行實驗，就將難以觀察的實驗現象數字化呈現，方便、準確地測量出不同物體反射光能力的數據。在課堂上，學生的時間和精力可以更多地用在記錄實驗數據、分析數據和得出結論的環節，注重定量研究和統計分析，在建構科學概念的過程中強化高階思維的訓練，提高學生的科學探究能力。在實際的課堂教學中，還有學生因為時間充裕進行了深入的研究，用光強傳感器直接測量光源的光強高達5000多Lux，而經過反射光能力最強的金屬片反射后，光源的光強也只是3900多Lux。因此，通過分析實驗數據，他們得出了新的結論——光并不能全部被反射，在反射的過程中是有損耗的！這樣的發現已經遠遠超出了教材的要求。不難看出，學生的科學實證意識逐步建立起來。此探究過程培養了他們的分析能力，提高了他們的認知水平，如果沒有傳感器，是難以實現這樣的深度學習的。endprint

（二）交互白板實時互動，發展學生評價能力

從學習科學的角度來看，缺失社會互動的純粹的個體性學習是無法實現真正的、持久的深度學習的。學習者在教師的支持下，實現“新老成員”交互、實質性參與相應的學習共同體，只有當其心理機能從純粹的認知發展走向意義獲得和身份認同的雙重發展時，深度學習才真正發生。[9]交互式電子白板具有很強的兼容性，能與iPad、投票器等設備以及各種計算機軟件融合應用，給學習者提供協作學習的環境和氛圍，在學習過程進行實時互動交流，師生、生生之間共同建構知識，推進學習的深入。

小學科學課經常會開展觀察、實驗等探究活動，隨之而來的就會有學生的觀察、實驗記錄表；有些課堂還會安排學生進行設計活動，那就會有設計圖等。傳統課堂的交流環節是小組代表逐個到臺前進行展示和匯報，而臺下的同學往往耐不住性子認真傾聽，或者聽了后面又忘記前面的，課堂教學進行到了這個環節效果總不太理想。有了交互式電子白板和iPad，這個問題就很容易解決了。電子白板和iPad之間只要安裝一個接收器，在WiFi網絡環境下，學生的觀察、實驗記錄表或設計圖等就可以iPad拍照直接投上屏幕，向其他同學介紹，相互評價，補充完善。而且，技術上可以做到同時展示幾個小組的作業，方便同學們進行比較、分析和歸納，更好地建構知識。另外，交互式電子白板還可以跟概念圖軟件完美融合，在課堂總結的環節應用。師生、生生共同討論，總結出各知識點之間的聯系，建構出知識網絡。如小學科學《光的反射》一課，教師就是讓學生使用交互式電子白板的移動、書寫功能，共同整理出相關知識的概念體系，有力地促進新舊知識的聯結和知識構建。

交互式電子白板還可以外接投票器，根據學習內容出示練習題讓學生使用投票器作答，正確率實時呈現。學生的學習成效通過交互白板實時反饋，教師可根據情況及時調整接下來的教學內容，提高教學成效；學生也可以了解自己的學習情況，進行自我反思，促進元認知的形成。同時由于技術的引入，學生注意力更集中，提高了學習效率；課堂上的交流變得更及時，交互性更強。在師生、生生充分的討論交流過程中，學生既要傾聽他人的意見，同時也要學會準確地表達自己的觀點，其批判性思維、評價能力會得到發展。

（三）虛擬實驗模擬實境，提高學生問題解決能力

學習并不是一個孤立的過程，它應該被看作是生活實踐的一部分，深度學習往往發生在復雜的實際生活情境中。但在小學科學課的實際教學中，受到時間、空間以及小學生動手能力水平的限制，有部分實驗在課堂時間內完成不了，或者干擾實驗的因素太多導致實驗效果不理想，這些情況都嚴重制約著學生進行科學探究的興趣以及解決問題的能力。蔡少明、趙建華認為深度學習需要連接真實世界的、有意義的、面向問題解決的學習任務，教師需要設計這樣的學習環境以支持深度學習的發生。[10]

虛擬實驗是借助于多媒體、仿真和虛擬現實等技術在計算機上營造可輔助、部分替代，甚至全部替代傳統實驗各操作環節的相關軟硬件操作環境，實驗者可以像在真實的環境中一樣完成各種實驗項目，取得的實驗效果等價于甚至優于在真實環境中所取得的效果。虛擬實驗的這些優勢，對于動手能力不太強的小學生而言，在解決一些復雜問題的過程中能發揮出非常重要的作用。及時反饋的學習效果，也能進一步激發學習者的學習動機，有利于深度學習的開展。

如學生在學習了“光是直線傳播的”這個知識點后，教師用虛擬實驗創設出一個“光線走迷宮”的情景（見圖2），學生通過使用交互式白板或iPad移動鏡子的位置，讓光線走出迷宮。運用所學知識，學生可以反復嘗試不同的方法，發揮創意，體驗成功，激發后繼研究的興趣。這個實驗如果想在科學課堂上用實物操作，受場地條件和學生動手能力的限制，是難以實現的。

互動新技術運用在小學科學課堂教學中，學生的學習熱情、學習內驅力都保持著積極的狀態，這種高投入度的情感，也體現了深度學習的特征?！皢柷牡们迦缭S，為有源頭活水來?！睂W會學習是學生需具備的21世紀核心素養之一，深度學習發展著學習者的核心素養。而互動新技術融入課堂教學能培養學生的高階思維，有助于深度學習的發生。我們期待課堂能真正適應學生終身成長和社會發展需要。

參考文獻：

[1]王文靜.創新的教育研究范式：基于設計的研究[M].上海：華東師范大學出版社，2011：25.

[2]張浩，吳秀娟，王靜.深度學習的目標與評價體系構建[J].中國電化教育，2014（7）.

[3]Biggs J.B.Individual differences in the study process and the quality of learning outcomes[J]. Higher Education， 1979（8）.

[4]Beattie V.，Collins，B.&Mc Innes B.Deep and surface learning： A simple or simplistic dichotomy？[J]. Accounting Education， 1997（6）.

[5]何玲，黎加厚.促進學生深度學習[J].計算機教與學，2005（5）.

[6]汪基德.從教育信息化到信息化教育[J].電化教育研究，2011（9）.

[7]詹青龍，陳振宇，劉小兵.新教育時代的深度學習：邁克爾·富蘭的教學觀及啟示[J].中國電化教育， 2017（5）.

[8]鐘志賢.面向知識時代的教學設計框架——促進學習者發展[D].上海：華東師范大學， 2004：85-91.

[9]張靜，陳佑清.學習科學視域中面向深度學習的信息化教學方式變革[J].中國電化教育， 2013（4）.

[10]蔡少明，趙建華.面向知識經濟時代學習科學的關鍵問題研究及對教育改革的影響[J].遠程教育雜志， 2013（4）.

責任編輯：石萍

Abstract： The application of digital technology based on interactive technology in primary school science classroom teaching is helpful for students deep learning. Meanwhile， it is conducive to cultivating their analysis ability， developing their ability of assessments， improving their problem-solving competence， and promoting the development of their advanced thinking competence.

Key words： interactive new technology； deep learning； primary school science； advanced thinkingendprint