數字化教學系統在小學自然課堂教學中推進的研究

顧 晶

（上海市靜安區閘北第三中心小學 上海 200072）

小學自然學科，是讓學生了解日常生活中所見到的生物、科學、自然的規律、發展、原理及現象。具有極強的科普性、科學性、趣味性，是養成學生從小觀察、思考能力的基礎學科，也是拓展知識和視野廣度的重要學科。通過小學自然學科的教材分析，我們可以發現，其中存在諸多學生并不一定見到過的自然科學現象。所以，當教師依靠傳統教學模式，學生的知識接受面是單一的，是需要通過教師的講述和教材的圖文中轉到大腦中進行可視化分析，才能逐漸掌握的。而小學生的心理、思維、行為特征是不固定的，在傳統課堂模式中，學生容易出現精力不集中、思考問題有難度、知識轉化有困難等現象，加之評價方式單一，小學自然學科逐漸淡化為知識性拓展學科，部分學校的教學力度逐漸降低。本文從自然學科的內涵及重要性出發，提出了小學自然課堂教學的思考，并以此結合數字化教學系統助力，開展了數字化系統應用的一些問題探討，旨在提升自然學科教學質量，為數字化應用深入開展提供理論研究基礎。

一、小學自然課堂教學中存在的問題

（一）互動性問題

小學自然學科的知識涵蓋了生物、物理、化學等學科的基礎知識，在初始階段并沒有過多的概念性知識，更多的是對現象、原理的闡述分析。教材中也是多以圖文講解為主，這種需要學生有一定思維想象力的圖文表達內容，需要可視化和交流化的教學形式才能使得學生理解得更為深刻。現階段，可以常看到的現象就是課堂教學的互動性差總量受限，多數學生并沒有參與，學生交流的內容主要集中在文字和圖表。課堂中的提問也僅限于教材出發，很少有能夠引起大面積互動的點。雖然目前大部分學校具備了用多媒體終端輔助教學的條件，但是這種基于圖文、視頻、課件的互動性太低，多數學生的參與主動性不強，停留于教師抽取學生回答問題這種形式。目前小學自然課堂互動性強弱聯系如下：

強聯系：教師→大屏幕→學生，教師→學生（提問）

弱聯系：學生→大屏幕→學生，學生→教師（回答），學生→學生

（二）教學評價問題

教學評價是促進學生強化記憶、熟練應用、思考能力等提升的關鍵性教學措施。大部分教師現階段能夠重視教學評價的內涵，但是在實施教學評價的方式上尚有不足，顯得單一且具有局限性。常用的課堂教學評價分為兩個階段。第一個課時評價，也就是課中抽取學生回答問題或者提出問題進行檢測，主要評價的對象是學生的知識熟悉度和基本掌握能力。第二個課后評價，是以“紙面作業”為主，評價學生對知識的應用能力。課后評價又分為四個階段，第一階段是課后作業評價，第二階段是單元測試評價，第三階段是月度應試評價，第四階段是學期性應試評價。我們通觀這些評價內容和結構，發現現有自然學科教學評價方式和方法還是比較單一，大多停留在學生對知識點掌握的評價上。而一門學科的教學有效性包括了學習興趣、學習主動性、學習思考能力、知識點掌握情況、知識點應用能力、學科知識拓展等方面，現有單一的教學評價無法覆蓋全部學生和操作類內容。評價手段主要是課堂提問討論（覆蓋面小）、測驗考試（無法顧及操作類內容）、實驗操作（評價成本太大）。

（三）學習延續性問題

現在的教學要求是教學科學化，要求根據學生的動態表現來生成教學方案和應對措施。例如，教師通過學生的課堂提問回答情況、作業完成情況、知識面拓展情況來分析學生的學習不足和問題，針對性地給出教學輔助方案。“炒大鍋菜”的現象，無法覆蓋到全部學生，要讓學生形成學習延續性、評價延續性、實踐延續性，要在這延續的動態過程中發現教學問題并解決。現在學生的學習經歷一般只能以紙面形式進行保存，無法形成連續的表現。這也導致了很多教師無法科學分析一個學生的學習狀況。同時，在學習過程中學生的表現次數如個人被提問次數、小組合作中個人完成次數、前期學習中完成情況等，都無法體現出來。

二、數字化教學系統的優勢和在實際教學中的作用

數字化教學系統是指數字化終端、數字化課程、數字化教學管理系統、數字化輔助教學系統等為一體的系統模式。數字化設備包括：智能黑板（一種可以連接互聯網、教學系統并提供分屏書寫、投屏、直播等功能的電子黑板）、移動終端（教師授課使用的數字化移動終端，兼具課件制作、教輔資料搜索、學生學習動態管理、線上教學評價等功能。學生學習使用的數字化移動終端，兼具學習、知識拓展、搜索、作業訓練、課堂實時記錄等功能）。

（一）課堂教學形式的變革

數字化教學的優勢在于，多屏顯示、創新課堂互動模式。每組（個人）都持有數字終端，學生與教師、學生與學生之間都可以縱向和橫向交流。同時，學生交流的內容涵蓋面（如文字、圖片、圖表、視頻等）和交流總量可以大大增加。同時，數字化終端與校內互聯網嫁接，更多的教學資源和生成性資源都可以利用。新穎的交流互動形式，給學生提供了極大的趣味性和新鮮感，學生的學習主動性也能提升。另外，課堂教學形式也從傳統的教師對學生、教師對黑板、教師將教案這種形式轉變為數字化教學操作，不僅便利了教師的教學工作開展，節約了更多的時間，還能讓教師在教學設計上投入更多的精力。

（二）課堂評價跨越時間空間

數字化教學系統的應用在教學評價上的優勢非人工可比擬。在上述分析到，教學評價在教學過程中很重要，而教師并將完整的精力分配到每一個學生身上，對學生的評價大多來自個別提問、整體試卷測試等，覆蓋性不強，同時，對每一個學生的學習狀況并不了解。另外就是針對課后評價的幾個階段，無法生成延續性的評價和檢測，大多都是通過階段性的總結復習，然后再進行試卷測試，這種整體知識結構的延續性學習和評價就顯得很不足。數字化教學系統中評價的優點：可全班整體評價或對學生個人評價、系統對完成情況自動進行評價、系統對整個單元各教學課時完成情況進行連續評價。今后還可以通過AI實景技術實現虛擬操作類評價。對學生的學習興趣、學習主動性、知識掌握度、重難點攻破、學科思維提升等方面有一個清晰的了解，更便于教師及時做出教學應對方案。

（三）革新學生課堂經歷的記錄方式

傳統教學模式中是沒有對課堂經歷進行記錄的。在此，筆者想表達下，課堂經歷的檔案是能夠直接反映一些教學不足和反思的。通過教學經歷的記錄、分析，便于教師開展教學反思，辨析在課堂中沒有達到的預期效果，在課后彌補課堂教學不足。整個課堂經歷包括學生互動性、學生積極性、學生課時檢測完整度、檢測有效度等，教師教學知識點、教學結構、教學重點、課堂提問、課時評價等。經過詳細的課堂經歷記錄，教師在課后就直接對比該堂課的教學方法是否有效、教學重點是否有效落實，在一些教學新手段的應用上也可以發揮作用，課后對比分析該新教學手段是否具備推廣價值。而數字化教學系統，是一個生成新的資料記錄系統，學生在移動終端實時反映情況都會生成動態資料，學生的學習經歷可以被保存，形成有效的學生學習檔案。

（四）契合自然學科發展興趣

從小學生的心理、行為、思維等特征思考，傳統的教學模式是不行的，難以集中學生的精力。這主要是由于課中陳述式的教學方式、枯燥的交流環節、更多的應試問答導致學生的學習興趣不高。數字化教學系統中多是使用多屏講解、終端自主操控、知識拓展、知識可視化，在形式上和內容豐富上給學生帶來了極大的新鮮感和趣味性。改革后的教學方式和多模式的交流，充分激發學生的思考和想象，課堂的學習興趣提升，并以此延伸至整個學科學習發展的興趣。

三、數字化教學系統在自然課堂中運用存在的問題及建議

（一）學生視力問題及建議

數字化教學系統更多的是依靠數字化電子終端實現課堂的構建。數字化電子終端其本質的作用是體現在屏幕顯示功能上，電子設備的屏幕對眼睛的損傷是極其嚴重的，這就容易造成一個普遍現象，那就是學生的視力會受到影響。據國家權威部門統計，2018年我國近視眼的人數已經超過4.8億，城市青少年中小學生近視眼的患病率高達71%，并呈現發病率增高和低齡化趨勢，農村中小學的近視率雖然沒有這么高，也超過50%。隨著近視眼的發展，高度近視眼比例越來越大，在中小學生中發病率逐年增加，高度近視眼的并發癥可以致盲，當務之急要給予高度的重視，科學防控亟待解決。

建議對數字化系統中常用的兩種設備進行深入研究開發。首先是電子黑板，現階段常用的電子黑板和教師系統直接產生投射關系。電子黑板本身的多功能化操作還比較少。建議開發電子智能黑板，能夠獨立于教師系統終端的投射和控制，實現電子黑板呈現頁面的自主放大、縮小、多功能模塊展示，便于教師講解操作，最大效率地解決現在已經近視的學生無法看清黑板的視力問題。其次是學生使用的數字化電子終端，建議開發專用的電子墨水屏個人終端，減少對學生的視力傷害。

（二）離線工作問題及建議

常用的校內數字化系統是受到校內局域網和互聯網限制的，現在系統還不能完全離線工作。這給很多教師帶來了時間分配、工作計劃的困擾，大部分工作需要在校內進行。加之現階段教育政策正趨向多面評價的趨勢，很多學校和學科開設了實踐活動教學課程。自然學科作為一門尊重現象和規律的學科，更少不了學生的自主實驗、實踐活動。而這樣的課程有可能涉及校外、家庭等環節。不能離線工作，將給學生和教師帶來極大的困擾。例如：我們需要開展一次關于植物生長變化的家庭實踐課程，讓學生利用空余時間在家庭種植蔬菜，觀察記錄植物的變化。如電子設備具備離線工作能力，學生能夠在家庭中完成數據的記錄、拍照上傳等，在此我們還要考慮疫情形勢下線上線下教育等因素，所以離線工作很重要。目前受制于校園網絡帶寬影響，無法真正全面推廣。建議開發教師教學和學生學習的離線功能。

（三）教學模塊的教師自主化問題及建議

課堂教學的有效性保證是依靠教師的教學課堂構建的。例如知識點是怎么分類介紹的？知識點的上下銜接問題，課堂節奏應該如何推進？課時評價何時開展？一個知識點的教學如何呈現？這些都是課堂構建的關鍵。而課堂構建的基本就是備課，備課的細致化能夠直接決定課堂教學操作的有效性。

數字化系統應用后，課程的構建至關重要，也就是說教師的備課方案要完善。但是目前教師備課端的教學模塊種類較少，很多教師需要展示的教學過程并不能體現，極大地限制了教師在備課設計中的想法。建議開發教師教學模塊的自主開發功能，除此之外，在現階段的應用之上，教師在數字化系統備課端備課的時候，還可以加入一些紙質材料的備課設計。在實際教學過程中，當碰到課程模塊不能突出教學想法的時候，通過紙質備課材料彌補，利用多屏書寫的方式，盡量實現完美課堂呈現。

（四）學生學習檔案數據的有效利用問題及建議

上述講到關于學習經歷的記錄相關問題的重要性，數字化系統具備學習檔案數據生成和記錄功能，但是，學生學習檔案數據的利用效果卻不佳，無法在教學中對教師提供有效的教學輔助。例如，部分教學系統能夠完整記錄各個學生的學習動態資料，但是涉及一些個別學生的學習問題，系統是不具備分析能力的，最多提供的就是個別學生的學習檔案數據，還需要教師自主分析各個學生的學習問題，再來一一對應解決。

建議開發學習檔案數據分析功能，開發“重難點知識點提問推送功能”“個別學生疑難點提問推送”，為上課教師篩選出提問對象；還可以通過學生的數字化系統評價方面的數據分析生成“近期易錯點知識講解推送功能”“單元強化知識點講解推送功能”。實在地利用學習檔案數據分析，為教師“抓個別、顧整體”教學提供助力。

結語

本文從自然學科的內涵及重要性出發，提出了小學自然課堂教學的思考，并以此結合數字化教學系統助力，開展了數字化系統應用的一些問題探討。數字化系統能夠推動教學形式改革，促進教學動態記錄生成性的評價，重點抓取個別學生的學習不足。在具體實施過程中，還有離線工作、學習檔案有效利用等缺陷，希望在未來的應用發展中不斷完善。