基于“5G+AI”技術的“浸潤式”課堂實踐設計《太陽的位置和方向》教學

◇趙一凡 唐婷婷（浙江：杭州市長壽橋小學）

進入新世紀以來，信息技術的高速發展遠超我們想象，沖擊著人們生產生活的方方面面，小學科學課堂也面臨著諸多挑戰與變革?；凇?G+AI”技術的小學科學“浸潤式”課堂，聚焦生動鮮活的學習內容、真實可感的學習情境、智能高效的學習方式，圍繞精致建構教學過程、精確實現教學干預、精當實施教學評價，深度構建有溫度的精準育人“浸潤式”課堂，用大數據驅動教師精準地教和學生精益地學。

一、小學科學教學中的“窘境”

（一）興趣不濃厚，應付了事

小學科學課程是一門實踐性課程，故而學生的科學學習離不開動手實踐和觀察感悟。然而，在常規課堂當中，受限于觀察周期過長、實驗材料短缺和天氣條件不佳等客觀因素，許多探究活動無法正常進行。這直接影響了教學進度和教學效果。此外，脫離了探究活動的科學課，無法有效激起學生學習科學的內在動力和探索自然的興趣，學生對教師布置的“探究”任務，往往應付了事。

（二）情境不真實，云里霧里

南朝文學家劉勰早有“情以物遷”的提法，且小學生的形象思維能力占據主導地位，因此情境的創設是小學生科學學習的一大抓手。然而，傳統科學課堂無法突破時空界限，教師利用有限的資源創設出的情境也不夠真實，導致學生在學習過程中處于云里霧里的狀態。

（三）難點未突破，不了了之

傳統教學模式下，教師難以及時了解學生個性化的思考、理解，甚至是出現的錯誤。受制于教材的框定、受限于課時的有限，不能接受學生在課堂上的“狀態百出”。學生的學習情況未能在課堂上及時反饋，而由于科學學科的特殊性，導致教師在課后又沒有精力及時跟進。在這種情況下，對未突破的教學重難點，只能不了了之。

二、“浸潤式”科學課堂的意義

（一）改變教學手段，打破時空界限

相比于傳統科學教學略顯枯燥的授課過程，信息技術的運用可以為學生提供多樣化的教學可能。筆者所在學校采購了VR 設備，VR 技術可以構建模型，高度還原真實場景，呈現平時在課堂上難以直觀體驗的學習內容。所創設的虛擬現實空間具有真實性、交互性和沉浸性的特點，與探究式學習的理念相吻合，與小學生的能力水平相適應。借助VR眼鏡開展教學，能夠打破時空界限，突破客觀因素的局限，可保障實驗教學順利開展，維持正常教學進度和提升教學效果。

（二）優化交互方式，提升反饋效率

師生間的交互包括教師對學生作業情況的反饋。傳統的交互方式存在著課堂上覆蓋面不廣、課后效率不高等弊端。學校采購了基于點陣技術的智慧學習筆進行支持學生使用智慧學習筆進行手寫作答，進行原筆跡書寫，將手寫作業內容數字化提交，保證學生書寫效果，還可以實現部分題目的自動批改，保證教學效果。同時，學生遠離平板，保護了視力。運用智慧學習筆進行課堂教學時，教師可以對教學效果進行實時追蹤、檢測、反饋和引導修正，并根據學情進行教學內容、策略的自適應調整，實現師生間的即時交互。

（三）改進教學模式，實現教學實效

傳統教學模式下，教學效果受限于天氣、資源等客觀因素，學生無法直接體驗課程內容，經歷真實環境，故而難以建立起對知識的認知，教師也無法在課堂上精準了解學生的學習狀況。在此種情況下，為使學習更有深度、教學更為精準，結合學校的教育技術設備，筆者設計了基于“5G+AI”技術的“浸潤式”教學模式并進行了實踐運用。

三、“浸潤式”科學課堂的實踐應用

（一）創設仿真虛擬空間，環境浸潤入情激趣

常規課堂上，受限于觀察周期過長、實驗材料短缺和天氣條件不佳等客觀因素，許多探究活動無法正常進行，直接影響了教學進度和教學效果。以VR 眼鏡為載體的VR 技術（虛擬現實技術）所創設的虛擬現實空間具有真實性、交互性和沉浸性的特點，這與小學科學課程標準中所倡導的探究式學習的理念是高度一致的。在《太陽的位置和方向》一課中，要求學生利用太陽的位置辨別方向，教材中通過“誰最會找方向”的游戲來突破這一難點。教師往往會帶著學生前往操場，根據實際的太陽位置，提供標有“東”“南”“西”“北”等字樣的圖片支架，然后讓學生面向太陽來判斷前后左右的方向。受限于天氣等客觀因素，學生有時無法直接觀察到太陽，面對教師在室內創設的虛假情境，學生往往會云里霧里，甚至失去學習興趣，難以建立起對知識的認知。而借助VR 技術，可使學生浸潤于高度還原的真實場景中，以此喚起學生學習興趣，有效解決上述問題。

筆者選取“泰山觀日出”素材作為課程資源，再次展開教學。首先，創設一個真實的情境：教師頭戴導游帽，拿著定制的導游旗，在希沃顯示屏上呈現中國地圖，帶著學生從杭州出發，乘坐“飛機”前往山東省有“五岳之首”之稱的泰山“游玩”。到達泰山腳下后，讓學生戴上VR 眼鏡，進入仿真虛擬空間，先讓學生在南天門、中天門等景點自由探索，并約定最后在天街的南面集合。進入仿真虛擬空間后，學生瞬間熱情高漲、歡呼雀躍，相比于沒有太陽的室內空間，VR 技術所創設的仿真虛擬學習環境能夠以任務驅動的方式有效激起學生學習興趣，學生不再疲于應付，這也有利于后續教學活動的開展。

（二）設計契合具身體驗，實踐浸潤鮮活生動

具身認知理論是目前心理學的先進理論，其先驅海德格爾認為，小學生的學習是有“具身性”特征的，當他們處于某種特定的情境中時，會自動地表現出與此種情境相匹配的行為。因此，教師可以結合具體教學內容設計相應的具身體驗活動，讓學生在設身處地的情況下嘗試思考，在鮮活生動的實踐中內化知識。

在一番探索之后，學生已到達天街的位置，師生的約定是：在天街的南面會合。那么學生到達天街后勢必得知道南面到底在哪里，這時，教師讓學生面向太陽，利用學過的知識，用右手指一指南面的位置，而教師則在學生所指的方向提前等候。學生摘下眼鏡后，發現自己判斷正確，個個欣喜若狂。

在仿真學習環境中，學生所處的情境是較為真實的，也是他們感興趣的，通過契合、直觀的具身體驗，無論學生判斷得正確與否，這必定是他們深入思考后的結果。學生在有趣的活動中，解決了真實的問題。這樣的學習是有深度的，有助于實現本課的探究目標。

（三）借助智慧批改系統，心智浸潤循規引導

教學目標是課堂教學的出發點，也是最終的歸宿。為確定本節課教學目標的落實情況，以便教師及時調整教學內容和策略，需要制定相應的評價標準，即立“準繩”。在探究活動中，教師能看到的僅僅是學生正確指示方向的表象，然而有多少學生是猜測出來的？或是依靠機械記憶的？真正掌握方法的有多少？

在能力本位的今天，教師不應強調知識的記憶，而應關注學生的思維過程。因此，筆者精心設計了兩道習題，讓學生在某一情境中判斷方位并說說自己是如何判斷的。依靠學校的“智慧學習筆”系統，及時呈現學生個性化的思考、理解，甚至是出現的錯誤，教師據此循規引導，精準干預。

通過實時生成的智慧批改系統，教師可以及時了解有多少學生第一題是判斷正確的，并在此基礎上通過第二題的答題情況，進一步了解學生的思維過程。筆者請一位學生分享了解題過程，得知該學生是記住了清晨、中午、傍晚分別面向太陽時前后左右的方向。

在本課的學習中，學生面向清晨、中午和傍晚的太陽，前后左右的方向都是不一樣的，倘若讓學生記住三種情況下的方位結論，對二年級的他們來說是異常困難的。小學科學教學不應強調機械記憶的學習方式，而應關注學生分析、綜合等高階思維能力的培養。對于如何判斷方向，只要學生掌握了正確的方法，比如，用順時針的方法來判斷方位，那么學生在任何情況下，都可通過分析得出答案，而不是努力回憶課堂當中記住的那些結論。通過技術手段探查出不同學習狀態的學生后，教師就可通過再次講解或是同伴指導等方式及時干預，實現師生間的及時交互，有效地提升課堂反饋效率。

（四）利用信息技術，個性浸潤精準輔導

將信息技術與小學科學教學相融合，教師可借助智慧學習筆等現代教育技術設備，在課堂上及時了解教學效果，從而調整教學內容和策略，以突破教學難點。每節課后，系統還可以根據每位學生的學習情況，有針對性地布置一些小任務，實現查漏補缺。

四、小學科學教學的反思

（一）關注學生學習興趣，引發內在學習動機

對于現行教材上的部分活動，學生沒有太大興趣。在這種情況下，學生沒有學習動力，只是按照教師的要求參與活動，那么在教學難點的突破上就會出現困難。教師在備課時，要著力關注學生學習興趣的培養，設計一些學生喜聞樂見的活動，讓學生愿意參與、樂于探究，從而在愉悅的教學氛圍中學到知識、得到發展。在本文所舉案例中，經過思考和對活動內容的重構，教學伊始，筆者就利用VR眼鏡讓學生在真實情境中學習，到“泰山”觀看日出，學生學習興趣格外濃厚。只有學生的好奇心和求知欲被激起，方能更好地參與到后續的學習活動中去。

（二）立足學生思維能力，設計直觀學習體驗

或是教材內容自身的不足，或是受限于天氣、材料等客觀因素，部分探究活動有時無法很好地開展，學生面臨的就可能是抽象的內容。小學1～2年級的學生，抽象思維能力非常薄弱，他們只對自己身臨其境的事物感興趣。因此，真實情境的創設可以作為探究教學的抓手。教師不能受制于教材，而應立足學生的身心特點，充分研讀教材設計意圖并進行內容重構。因此，本課筆者利用VR 眼鏡創設情境后，便設計了一系列有趣、直觀的活動。學生在這樣的情況下，有身臨其境的感覺，且教師聚焦學習任務“在指定位置集合”，學生目的明確、方向明確。這樣的直觀學習體驗，極大地促進了學生的學習，有助于教學難點的突破。

（三）巧用現代教育技術，提升課堂學習成效

利用傳統的教學手段，在現行教材部分課題的重難點處理上可能會存在困難，學生的學習情況未能在課堂上及時反饋。在5G 技術、物聯網技術高速發展的情況下，現代教育技術的應用也將逐步成為教學的主流模式，當代教師要有勇于探索、敢于創新的精神，面對傳統課堂教學模式無法解決的問題時，能夠思考將各種現代先進教育技術應用到課堂教學中。但與此同時，對于形形色色的技術設備，如何更好地融合和深度地應用，則需要我們進一步探索與實踐。面對教學過程中的難點和隨之產生的困惑，筆者先是利用VR 眼鏡，設計了學生喜聞樂見的活動主題，提升了學生在課堂上的參與度，并運用具有及時批改功能的智慧學習筆，挖掘了學生的思維過程，提供了個性化的精準輔導，有效提升了學生在課堂上的學習成效。