基于易加互動平臺的“人體的呼吸”教學前端分析

顧源媛 （西安交通大學蘇州附屬初級中學 江蘇蘇州 215000）

前端分析，是教學設計的第1 步。它是教學設計過程的基礎，有助于理順問題與方法、目的與手段的關系，其設計的好壞直接影響到后面的一系列工作［1］。在不同的教學設計過程模式中，前端分析的內容略有不同，但主要包括：學習需要分析、學習者分析、學習內容分析等。

但有關教學前端分析，教師常根據自己的主觀認知進行判斷，不能關注到每個班級甚至每個學習者個體的真實情況。要真正剖析學習者的學習需要等，需將其思維過程外顯化。教師可利用學習者在大數據平臺（例如易加互動平臺）留下的數據分析，及時深入了解學生的學習情況，科學有效地進行前端分析。本文以“人體的呼吸”一節教學為例，論述如何利用大數據，進行教學前端分析，深入分析學生的情況，進行有效教學。

1 易加互動平臺簡介

“易加”互動學習平臺是蘇州工業園區智慧教育自主開發的一個支持全學程學習的平臺，為實現更高效的師生雙向互動，促進學生主動式、協作式、研究型的學習，滿足“時時學、處處學、人人學”的需求，為探究開放、高效的一對一互動教學模式提供軟件平臺支持。支持自主選擇、資源推送、同步檢測、多維互動、及時評價等學習活動的開展，最終實現“易加互動、教學聯動”的創新教學目標。

2 基于易加互動平臺的課前流程

2.1 教師發布資源 課堂教學開始前，教師在“易加互動”平臺制作“人體的呼吸”課前學習任務單，包括平臺自帶的達成目標、學習方法建議、課堂學習形式預告、準備及學習任務等欄目。其中“學習任務”一欄，教師可上傳各種類型資料，或引用平臺已有資料（初中生物學科所有知識點，在平臺上均有相應微課，微課由全區一線教師制作后上傳）和添加練習。教師將學習任務單制作完成后，也可預覽打印，以方便學生線下學習。打印出的任務單中“學習任務”一欄，會以二維碼形式生成，學生掃碼即可學習。

2.2 學生自主學習 學生根據任務單提示，自主學習，觀看微課視頻或其他相應資料，并完成“人體的呼吸”有關前概念的練習。若學生在課前自主學習中存在困惑，可反復觀看微課，或將自己存在的問題及時在平臺上傳，以便教師及時給予幫助和解答。

3 基于“易加互動”平臺的教學前端分析

3.1 學習需要分析，激發內源力量 學習者學習方面目前的狀況與所期望達到的狀況之間會有差距，通過分析學習需要，讓教師與學生的精力、時間及其他資源被有效地利用，以解決教學中真正的問題，從而提高整個教學效益。

在“人體的呼吸”一節課前，學生在規定時間內完成課前的前概念檢測后，教師登錄平臺，在作業正確率統計區域，可按班級查看所有作業平均正確率分布（圖1）；可查看各班級之間的作業平均正確率對比情況（圖2）；也可查看單題統計情況（圖3），明確教學需著重解決的問題。

圖1 作業平均正確率分布

圖2 班級間作業平均正確率對比

圖3 單題統計

統計顯示，錯誤率較高的部分，有如下前概念：人體用口呼吸比用鼻子呼吸好；人體內產生CO2的部位是肺；人體呼出的氣體全是CO2；呼吸和呼吸作用概念一樣；人體的呼氣和吸氣導致了胸廓的擴大與縮小。這些錯誤概念廣泛、自發、特異、表象，需要教師設計學習活動使學生產生認知沖突，主動參與學習過程以理解概念的內涵，再將新概念內化到原有的概念體系中。否則,教學極易陷入盲目、隨意之中。

3.2 學習者分析，促進深度學習

3.2.1 學習者認知發展分析 皮亞杰認為，每一個認知活動都包括一定的認知發展結構，認知發展制約教學內容和方法，制約學習內容、學習方法的選擇，會對個體的學習效率產生影響。

易加平臺首頁有“疑難解答”區，學生可在此區域就自己的困惑發帖交流。例如就“人體的呼氣和吸氣與胸廓的擴大與縮小間的關系”，學生在答疑區進行了熱烈的討論。有的學生嘗試深呼吸，根據自己的認知，認為呼吸導致胸廓的擴大、縮??；有的學生提出反對意見：為什么游泳時水的阻力大，胸廓無法正常擴大、縮小，有憋氣的感覺？教師可掌握學生的問題，適當提醒，并觀察分析學生的思維特點。

根據易加平臺的數據分析，教師可發現初中生的認知發展符合皮亞杰的認知發展理論。學生會就某一問題交流討論，試圖利用各種經驗或收集材料作為證據，指向自己所認同的觀點。通過討論區的數據會發現，學生的學習方式有所不同：有的學生很少在討論區留言，但其前概念作業完成得不錯，這類學生喜歡獨立學習；有的學生熱衷于在討論區討論問題，受益于教師或同伴的指導，從而使自己的知識系統化。教師可對學生認知發展進行分析，在此基礎上，按照“組間同質，組內異質”的原則，將學生在學習平臺上進行分組，以便建立課堂互助小組。

3.2.2 學習者學習風格分析 學習風格是指人們在學習時所具有的或偏愛的方式，即學習者在研究和解決其學習任務時，所表現出來的具有個人特色的方式。初中階段的學習以課堂學習為主要方式。在整個學習過程中，教師的教學風格必須與學生的學習風格相匹配，才能取得較好的效果。

教師在易加平臺點擊課程統計欄，即可查看各任務完成詳細情況和每個資源評價信息。其中視頻和文檔資源可查看完成比例，測驗資源可查看完成比例和答題情況統計。進入班級統計頁面，點擊班級概況中的柱狀圖，展開學生名單后，選擇某位學生，可進入學生統計頁面，頁面以學生為單位統計該學生的課程、作業、自主評測、學習行為情況和作業答題情況。學生的學習行為，包含遲交作業、遲交學習任務單、超過23∶00 學習情況發生次數及全班平均次數（圖4）。

圖4 學生提交詳情

根據易加平臺的數據分析，學生的視頻完成度較文檔資源完成度高很多。教師提前上傳的豬肺實物視頻引起了學生極大的興趣，不僅觀看完成度為100%，還在討論區引起了學生極大的討論熱情。而文字資源則完成度較低。由此可見，學生對于需要多種知覺系統參與的任務較感興趣。無論在課前還是課堂，教師可合理利用各種有效技術手段，盡可能地調動學生所有的感官系統，激發學生強烈的求知欲和探究熱情。

另一項完成度高的作業是正方體的制作（模擬肺泡表面積），學生對動手操作任務興趣強烈。在生物學教學中，教師除了要認真完成規定實驗教學外，應盡可能開展模型制作等各種動手操作的活動。動手操作是學生自主探索、合作交流獲取知識的重要途徑，能激勵學生努力成為發現者、研究者、探索者。

在平臺的學習行為數據中，教師可分析學生遲交作業類型，遲交課前學習任務單類型和超過23∶00 學習的詳情。與上述學生感興趣的作業任務相反，這些類別的任務，一般是學生畏難怕做的。教師可具體問題具體分析，了解學生已有的學習風格，找到適合學生的學習方法，避免過多的無效教學環節，讓所有的學生學有所獲、學有所成。

3.3 教學內容分析，提升活動適切度 根據前述學習需要和學習者分析，教師可對“人體的呼吸”一節教學內容進行分析，選擇符合學生發展的教學內容，通過適切的教學方法和策略，促進學生的認知發展。

3.3.1 適當安排各種活動 前述學習者分析發現，學生對于過多文字資料和枯燥知識點的呈現并不感興趣，而多種知覺參與的視頻觀看或動手實踐是學生較為喜愛的學習方式。學生通過具體和自發地參與各種活動，才能形成自己的認知。

在“人體的呼吸”一節的教學中，教師可在教學設計中貫穿多個不同形式的活動，通過豐富的環境刺激，為學生提供探索、合作和互動的機會。例如：“觀察豬肺實物視頻”能讓學生直觀感受肺的結構和功能；“制作防霧霾口罩”能保持學生的學習主動性，提高社會責任感；“感受針筒氣壓變化”能讓學生在尚無物理學基礎的前提下，直觀了解氣壓與體積的關系，進而理解肺內氣體的變化；“制作胸廓模型”能使學生積極參與學習活動，學會合作與交流，幫助理解呼吸運動與胸廓變化的關系；“探究呼氣吸氣的氣體變化”促進學生認知的發展，防止錯誤概念的形成；“噴灑香水”能讓學生迅速直觀地理解擴散作用的概念。一系列活動的設計，使師生處于積極良好的教學互動環境中，發揮學生的主體性，實現核心素養發展的目標。

3.3.2 重視學生個體差異 前述學習需要分析和學習者分析發現，班級間差異和學生個體差異較大，教學需重視個別學生認知發展的具體情況，因材施教，加強個性化教育。

教師首先可對學生認知發展分析，按照“組間同質，組內異質”的原則，將學生在易加互動平臺上進行分組，建立課堂互助小組?？煽紤]學生的性別、學業水平、能力傾向、個性特征、認知風格等方面的因素，為每位成員分配相應合適的角色，共同承擔小組責任［2］。在課堂學習中，通過小組協作，組內成員優勢互補，彌補學習個體認識的不足。

在同伴互助學習的同時，教師需要關注個性化差異。易加互動平臺的課堂實時教學互動，可幫助教師更好地實現個性化教學。例如，在學生完成練習后，平臺可進行實時統計和反饋，學生個人小題情況、個人總體答題情況、全班各題答題情況、全班總體正確率情況均能得到實時顯現，為教師了解學情提供科學依據。某些知識點，若個別學生掌握情況不佳，教師可個別指導，或提醒學生觀看教師上傳的微課等資料，進行針對性學習；若大部分學生均未掌握某些知識點，教師可根據學生的練習完成情況，適時增加學習資料，供學生自主學習。

3.3.3 建立學生新的圖式 圖式是人腦中已有的知識經驗的網絡。學生的認知發展是以學生已有的認知結構為基礎的，圖式對新覺察到的信息會起引導、組合的作用。鑒于此，教師應該為學生提供略微高于他們現有思維水平的教學，使學生通過同化和順應過程達到平衡，從而幫助學生發展已有的圖式，并建立新的圖式。

前述學習需要分析發現，學生的原有認知水平中，極易混淆呼吸、呼吸運動、呼吸作用這幾個概念，而理解了這幾個概念，才能深刻理解本節所在章“能量的釋放與呼吸”中各重要概念間的邏輯關系。在針對各概念設計活動的基礎上，教師可通過補充各種資料或模型，展現各概念間的邏輯關系?？紤]到初中學生的認知特點，教師可通過各種可視化模型（圖5）呈現概念間關系，引導學生認識模型所反映的人體內氣體交換的全過程，理解各個概念間的區別和聯系，逐漸形成以下科學概念：通過呼吸運動，實現了外界和機體的氣體交換；通過擴散作用，實現了血液和肺泡及組織細胞的氣體交換；人體細胞利用O2參與有氧呼吸作用，產生的CO2通過呼氣排出。

圖5 人體內氣體交換全過程

4 結語

利用大數據時代下的信息技術，教師可高效、方便地進行教學前端分析。教師利用各類數據平臺，實現作業的個性化布置，及時對學生作業和討論進行批改和點評，收集大量反饋數據，實現課前的診斷性評價和個性化輔導。同時，學生也可根據

反饋信息，自我監測，自主學習。