利用全息技術促進學生深度學習

高俊

智能技術在科學教學中的應用為深度學習的發展提供了可能，它可以有效提高學生學習的質量、廣度和深度。全息交互協作學習終端（如圖1）是智能技術的一種，它采用全息成像技術，四面均有觸控顯示屏幕，可滿足4—8人一組的分組協作學習，其數據及影像回傳系統可成為授課評價的依據。這樣的數字化工具與資源促使師生之間形成新型學習伙伴關系，加速了深度學習的進程。

說明：360°全息成像系統是一種新興的3D技術，也可簡單稱為全息或360°全息。其根據光的反射原理，配合人眼的視覺誤差，進行集成制作出多角度、全方位的360°立體懸浮影像，可將成像獨立展示，也可與實物相結合。

全息技術凸顯情境式教學

全息技術凸顯情境式教學，實現參與式學習，有效調動了學生學習的積極性，為深度學習、遷移應用和創造性解決問題提供了支撐。

例如，執教“看太陽認方向”內容時，如果教師只是告訴學生早晨太陽所在的方向是東，中午太陽所在的方向是南，傍晚太陽所在的方向是西，學生的認識不會很深刻。教師可以借助全息技術模擬一天中太陽運動后的位置變化，設計一個虛擬情境：小熊早上從家里出發要去東邊的森林，讓學生幫小熊找到東邊的森林;然后小熊到森林砍柴，午飯后要把垃圾扔到南邊的垃圾筒，讓學生幫助小熊找到南邊的垃圾筒;傍晚了，小熊該回家了，讓學生幫小熊找到西邊的家。這樣教學促使學生深入參與到情境學習中，幫助學生理解可以根據早中晚判斷太陽所在的不同方向，也為后面確定一個方向后，再按順時針方向確定其他三個方向，做了非常好的鋪墊。教師通過全息虛擬情境讓學生幫小熊找東邊的森林、南邊的垃圾筒和西邊的家的活動，引導他們根據時間段看太陽所在的位置認識相應的方向，并將所學知識很好地遷移到學生的生活中，幫助他們學會在生活中辨認方向。全息技術的情境式教學不但可以幫助學生通過參與式學習建構概念，還促使他們深度學習生活技能，為解決實際問題提供了支撐。

全息技術彌補了傳統教學資源平面化的不足

運用全息技術，可以讓課堂中學生的活動更靈活。全息屏中呈現的立體、動態、有結構的資源，縮短了教學內容與學生的心理距離，是客觀的現象與思維方式和情感態度的凝結。

“認識天氣對植物的影響”這一內容，傳統教學中一般是教師呈現靜態的圖片，然后讓學生分析圖片中反映出的天氣對植物的影響，這樣的呈現方式，不便于幫助學生將圖片中的植物變化特點與天氣現象建立關聯，學生的參與僅限于看圖、分析圖片信息，不容易引起他們的學習興趣。

全息技術針對這一內容是這樣設計的：

場景一，收聽天氣預報，提出問題。全息屏中出現未來3天的天氣情況，觸控屏中小熊提出問題：我的菜園里種了很多菜，對于這種天氣，我需要采取什么防護措施呢？這促使學生針對未來的天氣情況思考問題，促進思維深度參與。

場景二，根據天氣狀態進行假設。全息屏出現菜園和小熊思考的情境，觸控屏聚焦問題：針對高溫天氣，應該如何防護？以此給學生假設的思維空間，培養學生思考問題的能力。

場景三，根據假設選擇防護措施，制定計劃，學生在觸控屏上選擇防護措施，引出假設后的“實驗”驗證。

場景四，全息設備根據學生已選的措施，在全息屏上展示植物狀態。假如學生選擇了“不需要”，全息屏上則出現哭臉，說明選擇不合理，其他同理。全息屏給出結果，學生根據植物狀態得出結論，形成正確的認知。

最后，全息設備以表格的形式呈現學生的選擇情況，即反思評價，這樣就呈現出一個相對完整的學習過程。

通過比較不難發現，全息技術提供的學習空間是伴隨著學生的活動而動態變化的，這種學生能自主操作的教學資源，可以輔助教師引導學生從現有水平出發，展開主動活動（學生會積極投入到選擇天氣的防護措施中），在活動中發展，形成一定的意識和能力（應對惡劣天氣的意識，簡單的分析能力等）。這樣的教學資源是教師促進學生自覺主動活動的前提，也是促進學生開展深度學習的重要保障。

全息技術助力傳統課堂完成長期觀察任務

教師運用全息技術可以將長期的觀察探究活動模型化，很好地解決了傳統教學中因資源限制而不能完成觀察任務等疑難問題，從而有效支撐科學觀念的建構。

如執教“植物生長對陽光和水的需求”內容時，教師在課堂這么短的時間內是無法呈現完整教學的。全息技術的使用，讓學生通過全息屏自行選擇給定的條件，模擬種植吊蘭和仙人掌，一定程度上解決了實際種植時間長、影響因素多的問題。具體做法是這樣的：

（1）4名學生分別坐在全息屏的四個面，每個屏幕上的右下角都能看到一個小動物的頭像（大象、考拉、小貓、斑馬）分別代表他們自己，便與后期系統評價學生學習情況。

（2）開啟各自的種植吊蘭旅程。每個學生在屏幕上選擇他們認為吊蘭健康生長對水和陽光的需求情況（多水、少水、無水、多陽光、少陽光、無陽光），選擇完畢后點擊“提交”，小組4人都提交完畢后進入下一頁面。

（3）全息設備將根據每個學生的選擇條件，依次展示他們種植的吊蘭在30天中生長的變化過程及結果，此時每個學生都可以看到自己的和同組其他學生的吊蘭生長情況。

（4）點擊“下一步”進入討論環節，全息屏顯示每名學生的種植結果，學生以小組探討“什么樣的環境能讓吊蘭茁壯成長？”設備要求學生在3分鐘內完成上述內容。

（5）探討結束后，點擊“下一步”，屏幕將展示吊蘭的生長對于水、陽光的需求情況，學生認真觀察即可。

（6）最后點擊“下一步”，屏幕顯示每名學生養殖吊蘭的結果和所用時間，對學生的學習過程進行評價。

接下來，學生模仿上述過程，自行探究仙人掌的生長對水和陽光的需求情況。

通過上述活動可以看出，教師借助全息技術將長期的種植觀察活動以虛擬種植的活動進行呈現，即將實際種植活動模型化，幫助學生建構科學觀念，促使學生在課堂上體驗活動的全過程，建立與生活中實際種植活動的聯系，大大提高了課堂教學的實效性。

全息技術的引入，使40分鐘的課堂上經歷的長期的探究更加完整，學生在課堂上經歷了完整的探究后，他們在生活中也能自主地完成科學探究了。這為他們真實生活中的科學探究學習打下了基礎，使得教學為學生的生活服務。

全息技術在課堂教學中的應用，借助于虛擬技術凸顯情境式教學，能提高學生的探究興趣，同時將長期的觀察活動模型化、靜態現象動態化、程序教學活動化、科學探究全程化、學生學習參與化，彌補了傳統教學的一些不足，促進了學生的深度學習，有效提高了學生學習的廣度和深度，全面提高學生的科學素養。