技術與教學融合，賦能教學變革

梁燕 熊勁

當今信息技術與教育教學正在快速融合發展，運用新技術構建新型教學模式，探索教育教學改革成為潮流。近年來，我國發布了多份意義重大、影響深遠的有關教育信息化的政策文件。基于理論學習和教學實踐，筆者研發了一款輔助教學的軟件，探究如何利用技術驅動教學變革。

一、用工具“小成果”解決教學路徑優化“大問題”

筆者研發的輔助運算的教學小程序名為“e起算”，是小學初中銜接教學研究的一項小成果。用戶只要打開微信就可以找到它。筆者希望在技術輔助下，減少練習量，高效且個性化地培養學生的運算能力。目前，此工具能夠初步幫助教師快速精準診斷學情，為學生推送個性化的精練習題，及時提示教師給予學生精準的指導。

“e起算”是在原創固態知識圖譜基礎上借助信息技術整合升級，能動態生成的小程序。“知識圖譜”源于對義務教育階段運算教學脈絡的整體梳理，基于對教學中存在的實際問題的分析，其邏輯結構的設計體現了運算的一致性。

筆者完成設計后，與技術公司合作，將知識圖譜和功能設置轉化為數字代碼，生成“e起算”小程序（以下簡稱“小程序”）。團隊認真梳理知識，在信息技術加持下，最終開發出具有專業性、原創性的教學工具。2022年2月完成試測，4月開始在全校推廣使用。目前，筆者正在結合應用效果、師生需求，從數據生成、互動模式、微課講解等方面做升級設計，對小程序進行更新迭代。

二、用智能化新技術，助力師生成長

教師團隊以學生專項能力長鏈條培養的視角進行整體設計，將個性化練習、個體診斷、精準施策嵌入教學過程，實現與教學的高度融合。小程序的研發過程也是教師總結教學經驗、提煉教學成果、提升專業素質的過程。筆者認為，借助信息技術將成熟的教學經驗、專業的研究成果沉淀下來，也就是將人的經驗變成系統的經驗，并推廣普及，可以更大范圍促進教師教學能力和教學效果的整體提升，實現技術為教學提質賦能。

（一）“全過程智能化”助力學生核心素養的培育

1.小程序智能化梳理（整合）彌補教材缺憾

數與運算是數學教與學的重中之重。筆者梳理并繪制了基礎教育階段“數學核心素養”圖譜（如圖1），不難看出運算占有重要地位。

運算是數學核心素養中唯一要求學生在小學階段就要具備的關鍵能力。在數域不斷擴充的過程中學習運算，在數的運算基礎上學習式、方程、函數是基礎教育階段代數學習的主要脈絡。

教師借助工具幫助學生體會運算的一致性，不僅有利于學生感悟數學的本質，發展核心素養，而且有利于減負增效。

《義務教育數學課程標準（2022年版）》指出，數學課程內容的一大特點就是整體性。在小學“數與代數”領域，教師要讓學生感悟數的運算以及運算之間的關系，體會數的運算本質上的一致性，形成運算能力和推理意識。但從當前的教材和教學來看：關于數的運算，加減乘除有各自的算理，整數、分數、小數運算有各自的算法。正如史寧中教授等在《義務教育數學課程標準修訂的新視角：數的概念與運算的一致性》中指出的，這些知識似乎是支離破碎的，缺乏內在的一致性。筆者結合某社2012版教材《義務教育教科書? 數學》（一至七年級）的內容進行分析（如圖2）。

從圖2中可以看出：小學階段對于數的認識和運算的學習時段跨度大，整數和整數的運算跨越了四個年級；內容有交錯，三年級既有整數的乘除法運算，又有分數、小數的初步認識；設計有交替，比如認識分數在認識小數之前，但是學習分數運算在小數運算之后。

雖然教材設計的內在邏輯是連續的螺旋式上升的，但時空跨度大、內容獨立呈現，很難讓學生在學習過程中體會數的運算的一致性。在教學中，教師往往會在某一學段循環施教，這也會導致教師對教學內容形成碎片化的理解，難以實現對學生思維、研究思路的連貫培養。

2.小程序為學生學科核心素養提升提供全新方案

筆者對小程序練習模塊進行設定（并非按教材順序）：無論是題目的分類方式，或是為學生提供的“錯因反饋”，還是在練習時標注的“算法比較”，處處滲透對運算一致性的理解，引導學生在練習中、在反思時感悟運算之間的聯系。

例如，在知識圖譜的內在邏輯中有一條診斷主線，不同數域的運算都可拆解為20以內（不）進位加、（不）退位減及表內乘法（如圖3），它們是運算學習的核心知識，也是學習所有運算的基礎。教師借此精準診斷，從學生的錯誤結果溯源知識掌握情況，這在運算教學中是一項創新。學生在運算學習中更加聚焦核心問題。再如，知識圖譜中將整數運算與小數運算的學習對應起來，有利于學生整體認識不同數域間運算的相互聯系，形成學習數的運算的一般思路，逐步建構出數的運算學習邏輯，進而遷移到其他數域運算學習中，為思維發展鋪設階梯。

3.小程序為建設高效“雙減性”課堂提供精細服務

運算能力的培養需要進行一定量的練習，但是這個量是因人而異的。傳統教學中，在學生完成練習后教師批閱，然后對大面積出錯的題目進行統一講解，讓學生再改錯，其后教師再次批閱……在這個過程中，總有一些學生一次全做對，也總有一部分學生批后改、改后再批，反復多次。會的學生一直在陪練，不會的學生又在不斷重復錯誤。借助小程序，如果學生在練習中反復出錯，系統將及時終止，同時將診斷結果反饋給教師和學生本人。學生可以根據診斷提示進行針對性的自主學習，也可求助于教師。教師確認學生已解決某問題后，啟動系統，恢復學生使用權限。小程序及時精準糾錯，避免學生盲目模仿和機械練習，讓學生少走彎路，降低挫敗感。同樣，如果學生對于某類運算題目的正確作答次數達標，系統會判斷學生對這個點位的問題已掌握，就會減少或終止此類題目的復現（如圖4）。小程序個性化推送練習題，讓每個學生完成自身必需的練習內容和數量，實現個體學習路徑的最優化。

運算的學習貫穿整個中小學階段，內容間的關聯性強，有些問題具有“隱蔽性”。例如，學生學習小數運算時的障礙可能源于對整數運算算理的錯誤認知。像這樣的精細診斷，教師在教學中難以對班級學生進行精準追溯。但是這些被表象掩蓋的癥結得不到及時解決就會形成“頑疾”，甚至會一直困擾學生整個運算學習過程。教師使用小程序溯源診斷功能，可將問題診斷細化到答案的“數位上”，將不同數位上出現的錯誤對應到具體的算理理解問題。教師借助小程序，對個體問題進行溯源和追蹤，使學生的練習、數據的診斷、教師的指導協同起來，幫助學生減負增效。

教師從大量的重復性批閱工作中解放出來，可以將精力用在對學生個體的精準指導上，還可以根據系統反饋的共性問題進行教學反思，及時彌補疏漏、改進策略。

學生的練習、數據的診斷和教師的指導的統一協同，實現了個性化的精練習題推送、溯源式的學習問題診斷、及時而精確的教師指導，在學生個體層面實現了因材施教、減負增效等標志著教育質量提升的具體目標。

（二）“全方位智能化”助力教學效果的提升

1.從知識圖譜躍升到小程序，促進學科教研

知識圖譜是筆者所在學校教師在文獻研究和實踐研究的基礎上，融合專家的前沿成果和教師的經驗，共同研究出來的成果。團隊開展這項研究工作打破了學段的壁壘，基于對運算一致性的深入探討，對學生運算能力的培養建立起統一的認知邏輯結構和培養體系。教師以學生學習運算全過程的視角，重新審視有關學段的運算教學，在一體化的連貫的運算能力培養體系中構建每節課程，發揮縱向邏輯銜接、橫向拓展遷移的作用。

2.有效溯源和診斷掃描，提高教學針對性

教師借助小程序對學生個體進行溯源診斷，既能彌補經驗上的不足，又能打破陳舊觀念的束縛，提升專業判斷準確度。教師應用小程序后，從面對班級整體轉向針對學生個體，大幅提升了診斷精細度，同時給學生及時提供明確且具體的反饋，幫助學生聚焦問題、解決問題。

小程序掃描診斷功能的應用，有利于新接班教師快速了解每個學生的學習情況，并且快速而準確地鎖定學生在運算學習上的問題源頭，精準施教。小程序對學生進行全面具體的數據追蹤（如圖5），有利于教師發現影響學生學習效果的非智力因素。

3.大數據整體分析，為高效課堂提供保障和依托

小程序基于對學校整體的大數據分析（如圖6），幫助學科組及時聚焦教學薄弱點，以問題為導向開展校本教學研究，及時做出教學調整，提升教師教學能力和整體教學質量。

（三）“全學科智能化”引領教師隊伍建設

小程序的應用大幅提升了診斷精準度。教師使用小程序的數據分析功能實現對學生運算知識學習障礙的溯源診斷，能力上的全面掃描，糾錯上的個性化處理（如圖7），推送上的因人適量，將精力集中在個性化指導和教學改進、反思上（如圖8），提升了教學質量，助力學生減負增效。

同時，在小程序的開發過程中，學科組的凝聚力得以提升，推廣和應用效果很好。教師從重復性的工作中解放出來，這為其他學科起到了很好的示范與引領作用。

從目前的研究和實踐來看，小程序的研發與應用，為技術融合教學、賦能教學變革提供了新的路徑和實踐依據。小程序的誕生，為依靠經驗的傳統教學向結合數據的智慧教育轉型升級，實現“尊重差異、發現差異、利用差異、發展個性”的精準教學，加上了時代注腳。

三、立足現有成果和經驗，展望技術驅動教學變革的未來

（一）實現技術驅動教學變革的核心是教研，主體是教師

教師在教學中如何選擇技術工具，是否存在最優方案？是否一定要選擇最先進的技術工具？美國當代著名教育心理學家邁耶（Richard E. Mayer）關于多媒體學習的認知理論指出，復雜的媒體表現形式無助于學習效果的提升，反而可能增加學生的認知負荷。例如，教師能用簡單的二維動畫講解清楚的內容，就不必用視頻或3D仿真技術呈現；而用虛擬現實（VR）或增強現實（AR）等方式教學不一定比傳統的圖文講解方式（PPT）效果好。

教育教學的根本是研究“學習”，教師要以學生為中心設計教學方案，恰當地應用技術做好確有需要且能提升效果的事。對于技術驅動教學變革，教師要始終堅持優化教學的立場用技術，而不是用技術主導教學。

（二）提高學情診斷精準性是技術驅動教學變革的切入口，是實現班級授課與個性化培養有機結合的新路徑

提升教學質量的關鍵是提高學情分析的精準性。分析學情是教師的核心專業能力之一，是實現精準教學的前提。教師只有診斷精細，才能做到精準施策，促進學生精準學習。對于學情診斷而言，用基于數據的精準分析取代基于人為經驗的籠統判斷，不僅有利于消除因教學閱歷、專業水平等造成的教師個體能力差異，普遍提高教學的有效性，而且能夠實現對學生個體全面、精準、追蹤式的診斷，幫助學生開辟獨特的個性化學習路徑，實現按需配置練習和指導，個性問題及時解決，因材施教，減負增效。

（三）普及技術，實現教師專業水平的普遍提升，是技術驅動教學變革的重要意義

為實現教育現代化，教師應該基于新時代的育人目標和技術不斷革新的現實背景，在優化教學模式和提升教育品質等方面發揮技術的先進性。科學地推進技術開發與應用可以實現專題教學研究成果的“固化”和“普及化”，這也是普遍提升教師專業素質及專業水平的有效路徑。

（四）構建協同創新的研發生態，是實現技術驅動教學變革的內生力

我們要增強教師的主體意識，改變“只會技術的人做教育產品”的現狀，構建教師與技術人員協同創新的新技術研發生態，發揮各自專長，使技術更加貼合教學需求，真正發揮驅動作用。小程序的研發驗證了協同創新這一路徑的可行性。如果教師能發出像知識圖譜一樣清晰的指令，借助ChatGPT等生成式人工智能強大的編程功能，可以生成程序代碼，這意味著研發之路不僅可行而且會越走越寬。人工智能技術不斷迭代，未來，對程序編碼一竅不通的教師獨立設計教學輔助軟件也未可知。

（五）技術驅動教學變革的潛在價值有待挖掘

小程序的應用取得了非常好的成效。學生口算、計算正確率大幅提升，教師教學效率顯著提高。更為難得的是，學生在使用小程序的過程中，開始自發地對小程序的背景圖案、闖關情境及對決模式提出建議，甚至親手繪制圖案表達想法。學生對小程序喜愛有加，他們從使用者逐漸轉換為設計者。小程序也從輔助教學的工具化身為學生親密的學習助手。從教師促學、助學變為學生會學、樂學，這是教師的根本追求。

先秦時代的荀子就提出“君子生非異也，善假于物也”的觀點。當今人們身處信息化時代，這個“物”就是“技術”。它以潤物無聲的姿態浸潤在人們生活的每個角落，讓人人身處其中。信息技術深刻改變著人的思維和行為，也改變著教育教學。

新時代，教師要服務國家發展塑造人，面向未來培養人。筆者將繼續堅持“以技術創新為手段，以立德樹人為目標”的信念，在教育改革中踏浪前行。

注：本文系北京市教育科學“十四五”規劃2021年度校本研究專項課題“指向高階思維培養的九年一貫制學校小初數學教學銜接研究”（編號：CDBA21074）的研究成果。

（作者梁燕系北京市東直門中學副校長，高級教師；熊勁系北京市東直門中學校長，正高級教師）

責任編輯：祝元志