PBL模式下小學智慧教育探討

李丹

1 背景和綜述

PBL（problem-based learning，PBL）是由美國的Barrows教授首先提出的基于問題或項目驅動的一整套情景式學習方法。其強調學生的主動學習精神，強調問題的社會實際性，強調學習的情景性，強調自我探究和團隊合作性，強調解決實際問題技能的提升。2016年美國研究所與美國教育不綜合發布了《教育中的創新愿景》，進一步規范和推進STEM教育在美國的發展，其中PBL教育作為STEM教育的主要學習形態教學效果顯著（美國High Tech High教育的大學入學率98%，而當地的平均入學率為50%）。在國內，近5年PBL教育被廣大教育者逐步引入到中國的教育實踐中，得到長足的發展。2018年11月12日首屆“PBL教育在中國”高端學術研討會在上海成功舉辦，就PBL的創新教育方法和內容、切合教育本質和宗旨的教于學的模式及未來教育發展的適應性三方面進行了積極有效的探討，并達成了共識：PBL教學將成為未來教育發展的主要形態而長期存在。

2006年美國Warren Simmons教授提出了智慧、教育和系統相融合的智慧教育系統。2008年IBM在其《智慧地球》的報告中，明確指出先進的現代網絡信息技術（云計算技術、大數據技術、網絡通信技術等）對智慧教育的強大推動作用。智慧教育已經成為未來教育信息化發展的必由之路和方向。國內關于智慧教育的發展提升到前所未有的高度，在中國知網以“智慧教育”為關鍵字檢索，可知2016年至2018年相關研究文獻超過1000余篇。中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《加快推進教育現代化實施方案（2018-2022年）》明確指出要大力推進教育信息化建設，加快推進智慧教育創新發展，建設智能化校園，統籌建設一體化智能化教學、管理與服務平臺。

IBM指出智慧教育的特征之一是以學生為中心的自適應學習項目，這一特征與PBL教育模式在本質上是一致的，也使PBL和智慧教育在教育未來發展中能夠得到統一。基于此，研究在未來教育的展望中進行了PBL模式下小學智慧教育發展研討。

2 研究內容

PBL模式下小學智慧教育是PBL教學模式與信息化教育技術的融合，其目標是更好的完成小學階段的教育任務。現階段綜合現有的研究成果，本文探討的內容主要包括PBL教學環境建設分析和教學設計分析兩個主體部分。

2.1 PBL教學環境建設分析

進行PBL教學環境的建設研究首先要明確PBL教學開展的核心和過程。PBL是以問題為驅動的教學方法，以學生個體為主體的，基于感知的現實世界體驗為主的教學模式。因而智慧教學環境建設的核心是提供智能化的問題或項目的體驗和實踐。其次，PBL的教學思路是：問題提出——學生學習準備（構建資料）——分組討論——總結，因此教學的環境應充分考慮到教學過程中對探究、溝通、協作和創新等多方面的支持。

目前，國內關于智慧教育的研究提出了很多智慧教育環境建設解決方案。如核心素養下智慧教育體系構建，基于個人學習控件的教學軟硬件系統方案，信息化環境中智慧教室解決方案等。現有的基于PBL的智慧化教學發生地主要以教室為主，因此研究在PBL教學環境的設計探討中，關注點在于基于PBL的智慧教室的教學環境生態系統建設。

“iPSMART”智慧教室教學環境建設。研究重點關注了聶風華等的關于智慧教室的研究成果，他們提出了智慧教室的“infrastructure、network Sensor、visual Management、Augmented reality、real-time Recording、ubiquitous Technology，iSMART”的智慧教室模型，

包括：基礎設施、網絡感知、可視管理、實時記錄、增強實現和泛在技術六個系統。研究在此基礎上加入了問題虛擬仿真（Problem Virtual Simulation）構成了“iPSMART”智慧教室環境，增加問題虛擬仿真軟硬件系統，包括問題描述軟硬件系統、問題虛擬系統、問題仿真系統和問題實踐環境三個部分，其目的在于更好的實現PBL教學過程。

2.2 PBL智慧教學設計

教學設計是在給定的智慧教學環境中，將現代化、先進的信息技術應用于具體教學活動中，開展教學活動的過程。包括：教學問題或項目案例庫的建設與設計、教學輔助資源建設、教學過程設計、教學監控及考核設計。

小學階段PBL智慧教育教學問題或項目案例庫的建設。案例庫的建設以小學教育教學大綱為依據，以核心素養培養為目標，以現有的智慧技術為支撐來展開。研究以小學一年級科學為例，依據教育大綱和現有的國家義務教育教材構建了相應的單學科問題庫。問題庫包括：感覺器官是什么樣的，大森林里有什么，自然與人工有什么、石頭與泥土的奧秘、什么是水、空氣在哪里、尋找身邊的動物及人與動物的區別等，共8個問題。在進行問題庫的建設中還應充分考慮跨學科問題的設計與實現。問題設計中可以借鑒美國High Tech High教育的成功案例和STEM教育方式進行問題設計，如將語文中的古詩詞與人文地理相聯系構建問題：古詩中李白去過那里。

教學問題或項目案例庫建設的另一個方面是問題的虛擬、仿真環境或實驗、實踐環境的建設。PBL是探究式的體驗式學習，以小學課外讀物《神奇的校車》系列讀物展示的一樣，每提出一個問題同時還要提供探索實現問題的可操控環境。研究以森林探索為例，可以利用先進VR技術和3D實現技術構建虛擬的大森林的體驗環境，使學生在智慧教室中通過佩戴VR設備，進入到仿真環境完成問題探索，建設過程中應該注意到基于PBL的小學智慧教學中問題案例及環境的開發與設計不是一個教師能輕松完成的工作，相應的需求，應配備完備的開發團隊實現。

教學輔助資源建設。教學輔助資源包括：教材的電子資源，相關學科的知識體系資源，網絡化的圖書館資源，基于網絡共享的可檢索資源，實驗材料及設備資源等多方面，按功能包括三方面：一是為PBL教學提供隨時可用的輔助性資源，二是自學性可利用資源，三是教師可利用輔助教學及管理資源。

PBL模式下小學智慧教育的教學過程設計，是完成教學的具體過程，是以教師指導，學生為主體、師生共同參與的社會性活動過程，其設計基于PBL教學思路。研究以小學一年級感覺器官是什么樣的問題為例進行了教學過程的設計。第一步：課前準備，老師布置問題作業：觀察學生自己眼耳鼻舌手，并說出各自的作用是什么。第二步：利用智慧教室提供的實驗設備進行分子式蠟燭觀察實驗，并做討論：通過感覺器官都感覺到了什么。第三步：教師總結，提出問題：為什么眼、耳、鼻、舌、手作為感覺器官能感受到這么多信息？第四步：學生分組利用智慧教室提供的教學輔助資源進行小組式自主學習。第五步：利用智慧教室的3D虛擬成像技術和VR技術，由老師指導分別對眼、耳、鼻、舌、手的結構和感知原理進行虛擬體驗和探究。第六步：智慧的虛擬仿真學習后，教師指導進行小組和全班的關于感覺器官的討論，并完成考核式學習報告。感覺器官的PBL教學過程案例遵循了PBL教學的主旨思想，并充分利用了智慧教室提供的環境支持，實現了技術、教育和人的有機融合。

教學監控及考核設計。教育監控的智能化實施主要由“iPSMART”環境系統中的可視管理（visual Management）模塊來完成包含中央控制管理、實時監控管理等。教學考核設計依據PBL教學展開，PBL教學是情景式、過程化的教學過程，因此教學效果考核應基于核心素養培養的目標，基于智能化的實時記錄（real-time Recording）模塊開展過程化考核與能力考核及智能的多樣化（學習報告、作品等）終結性考核相結合的考核模式。

3 討論

現今主流的PBL教育模式，依托于智慧教育技術進行的關于小學教育教學開展與實施過程的研究。重點關注了PBL教育與智慧教育的融合點及融合形式，提出了融合PBL教學模式的“iPSMART”智慧教室系統環境。同時，基于智慧教室系統環境，探討了PBL智慧教育的多個方面，并給出探究式解決案例。研究對信息時代、智能時代未來的小學教育發展具有指導和借鑒意義。

（作者單位： 錦州市實驗學校）