數字技術賦能拔尖創新人才早期培養的活動設計

在全球競爭日益激烈的當下，社會對拔尖創新人才的渴求愈發強烈。早期培養作為挖掘學生潛在能力、塑造創新思維的關鍵階段，能為學生的長遠發展筑牢根基。大數據、人工智能、虛擬現實等數字技術的迅猛崛起，給傳統教育領域帶來前所未有的變革?？鐚W科主題學習能打破學科之間的壁壘，促進知識的融會貫通，而將數字技術融入其中，能提升學生的學習體驗，提高人才培養的成效。

漢口舶板是在漢口地區的江河湖面上用于交通運輸、貨物運輸和漁業生產等的小型木板船。它作為具有深厚歷史底蘊與獨特文化內涵的研究對象，與多個學科存在緊密的內在聯系。教師以其為切入點開展跨學科主題學習，能讓學生深人了解本土歷史文化，在多學科知識的交叉碰撞中激發創新靈感，為數字技術賦能拔尖創新人才早期培養提供實踐經驗。

一、數字技術賦能拔尖創新人才早期培養的活動設計理念

數字技術賦能拔尖創新人才培養的活動設計應秉持以學生為中心的設計導向，注重數字技術與學科融合創新，強調情境化學習。

1.秉持以學生為中心的設計導向

數字技術賦能拔尖創新人才早期培養的活動設計要始終將學生的興趣與需求置于核心位置。教師可以借助功能強大的在線問卷平臺，精心設計涵蓋漢口舶板歷史淵源、外觀構造、功能用途等的問卷，全面分析學生對相關知識的了解程度與興趣偏好。同時，教師可以運用先進的學習行為分析軟件，深人追蹤學生在初步接觸漢口板資料時的瀏覽軌跡、停留時間等行為數據，精準把握學生的認知起點與潛在興趣點。依據詳盡的分析結果，教師可以為每名學生量身定制個性化的學習路徑。例如，對漢口舶板歷史故事有興趣的學生，教師可以向其推送更多關于漢口舶板在不同歷史時期參與重大貿易活動、見證歷史事件的深度資料；對漢口航板科學原理感興趣的學生，教師可以引導其探索板的力學原理、制造工藝等。

2.注重數字技術與學科融合創新

數字技術賦能拔尖創新人才早期培養的活動設計要高度重視數字技術與歷史、地理、物理、藝術等學科的深度融合。在歷史學科方面，教師可以通過3D建模技術還原不同朝代漢口板的外觀造型、內部結構，讓學生直觀感受其演變歷程；可以利用虛擬現實技術重現漢口碼頭在特定歷史時期的熱鬧場景，如明清時期商船云集、貨物裝卸的繁忙畫面，讓學生身臨其境地感知歷史。在地理學科上，教師可以運用地理信息系統（GIS）軟件動態展示漢口地理位置的變遷，以及水系的演變對舶板航行路線、?？看a頭分布的影響，以可視化方式呈現地理環境與舶板發展的緊密聯系。在物理學科領域，教師可以借助專業的模擬軟件精確模擬舶板在不同水流速度、風力條件下的受力情況，通過數據圖表和動態演示，幫助學生理解浮力、阻力等物理原理的實際應用。在藝術學科方面，教師可以鼓勵學生使用數字繪畫工具，以細膩的筆觸描繪漢口板在不同光影下的獨特美感，以及碼頭周邊的人文風情，或者運用數字音樂軟件，通過采樣、編曲等操作，將碼頭的嘈雜聲、船槳劃水聲等融入音樂創作，創作出具有舶板文化特色的音樂作品。同時，教師可以鼓勵學生運用數字技術進行創新實踐，如利用編程設計與漢口舶板相關的互動故事書、模擬經營類游戲等，培養學生的創新能力。

3.強調情境化學習

數字技術賦能拔尖創新人才早期培養的活動設計要充分利用數字技術營造逼真的學習情境。漢口舳板陳列館利用增強現實（AR）技術，在現實場景中疊加展示漢口板的歷史資料、3D模型等信息，學生在實地參觀與漢口板相關的歷史遺跡時，通過手機APP掃描二維碼，就能獲取豐富的相關知識，增強學習的沉浸感與代人感。如，學生戴上頭戴式虛擬現實（VR）設備后，能“穿越\"時空，置身于古代的漢口碼頭，清晰地看到江面上穿梭的舶板，聽到船夫的吆喝聲，感受到碼頭熙熙攘攘的熱鬧氛圍。這種情境化的學習環境能讓學生更深刻地理解知識產生的背景，增進對知識的理解，激發探索欲望。

二、數字技術賦能的漢口板跨學科主題學習活動設計

教師設計漢口航板跨學科主題學習活動時要明確活動目標，做好活動準備，設計活動流程。

1.明確活動目標

漢口舶板跨學科主題學習活動旨在培養學生的知識融通與實踐探究素養、藝術審美與文化傳承素養、團隊協作與溝通表達素養、數字技術應用與實踐創新能力等。

知識融通與實踐探究素養方面，學生借助數字技術能廣泛涉獵歷史、地理、物理等學科知識—從歷史角度深挖漢口板從古至今的發展歷程；運用地理信息系統剖析地理環境對其影響；通過模擬軟件探究物理原理在舳板設計與航行中的應用。在此過程中，學生能掌握從海量數字資源里篩選、整合信息的方法，養成主動探究、深人思考的習慣，實現多學科知識的融會貫通，提升知識運用與探究能力。藝術審美與文化傳承素養方面，學生運用數字繪畫、音樂軟件，從藝術視角詮釋漢口板文化，既能通過創作展現其獨特魅力，提升審美能力，又能深入了解舶板承載的歷史文化內涵，增強對本土文化的認同感與自豪感，以及傳承和弘揚中華優秀傳統文化的意識。團隊協作與溝通表達素養方面，學生小組合作開展活動，在討論、實踐、成果展示等階段積極與組員交流想法、協調分歧，能提升團隊協作能力與溝通表達能力，學會在團隊中發揮優勢，促進團隊共同完成任務，取得進步。數字技術應用與實踐創新能力方面，學生熟練運用3D建模、編程軟件等數字工具將創意轉化為實際作品，如設計舶板主題游戲、搭建虛擬博物館等，能通過歷史長廊、制作工坊等場景，結合互動與競技玩法，帶來沉浸式文化體驗。

2.做好活動準備

在漢口板跨學科主題學習活動前期，教師需做好硬件和軟件準備。

硬件設施配備方面，為確保學生充分體驗數字技術帶來的學習便利，教師應準備充足的計算機，保證其配置能夠流暢運行各類數字學習軟件和模擬程序；配備一定數量的平板電腦，方便學生在移動學習場景下隨時查閱資料、參與討論；購置專業的VR/AR設備，為學生提供沉浸式學習條件。教師還要搭建功能完善的線上學習平臺，如選用成熟的學習管理系統（LMS）。該平臺應具備課程發布、資源共享、在線交流、作業提交與批改、成績統計等功能，便于教師監控與指導學生學習，便于學生獲取各類學習資源及交流互動。

軟件方面需整合數字資源。一方面，師生應廣泛收集與漢口舶板相關的歷史圖片，包括各個歷史時期舶板的實物照片、繪畫作品中的舶板形象等；全面整理相關歷史文獻，涵蓋古籍中對漢口板的記載、近代學者的研究論文等；精心篩選相關視頻，如歷史紀錄片片段、實地拍攝的漢口碼頭現狀視頻等。之后，師生要利用專業的數字化工具，按照歷史時期、學科分類等維度細致地分類整理上述材料，構建內容豐富、結構清晰的數字資源庫。另一方面，師生應通過嚴格的市場調研和試用評估，篩選并引入優質數字學習軟件，如含有豐富歷史文化資料的學習APP“看監”“全歷史”，操作簡便且功能強大的3D建模軟件“浩辰3D”，適合初學者的編程工具“Scratch”“Visual Studio Code\"等。

3.設計活動流程

漢口舶板跨學科主題學習按照“情境導入一知識探究一創新實踐一成果展示與評價”的活動流程推進。

導入階段：數字情境激發興趣。教師通過播放精心制作的高清VR視頻，全方位展現漢口碼頭在鼎盛時期的繁華景象。視頻中，寬闊的江面上穿梭著各式各樣的板，有的滿載貨物，有的搭載著乘客，碼頭邊工人忙碌地裝卸貨物，吆喝聲此起彼伏。這樣的場景讓學生仿佛置身熱鬧非凡的歷史現場。教師在學習平臺發布精心設計的趣味問題，如“漢口航板鼎盛時期的運輸量在當時全國內河運輸中所占的比例是多少？”“從物理角度分析，板船頭的獨特造型對減少水流阻力有哪些具體的力學原理？\"等。這些問題緊緊圍繞活動主題，具有一定的挑戰性，有效激發了學生的好奇心與探究欲，引導他們主動思考，為后續的學習活動奠定良好的基礎。

知識探究階段：多學科融合與數字技術運用。首先，學生借助功能強大的在線數字圖書館，通過關鍵詞搜索、文獻篩選等查閱大量關于漢口舶板的歷史文獻，之后運用專業的時間軸軟件梳理收集的歷史事件、發展階段等信息，制作出圖文并茂、內容詳實的歷史發展報告。報告不僅包含文字描述，還插入相關的歷史圖片、視頻資料等，具有較強的可讀性和較好的視覺效果（歷史學科）。其次，學生運用先進的地理信息系統（GIS）軟件，導入漢口地區不同歷史時期的地理數據，包括地形地貌、水系分布、城市布局等。通過軟件的分析功能，學生深入探究漢口地理位置、水系分布與舶板發展的內在聯系。例如，學生通過模擬不同時期的水流速度和方向，分析其對舶板航行路線選擇的影響；繪制不同歷史時期漢口碼頭分布的地理分析圖表，直觀展示碼頭布局與地理環境的關系（地理學科）。再次，學生利用專業的模擬軟件精確設置不同的參數，如水流速度、風力大小、板的材質和結構等，模擬板在水中的受力情況。學生先通過3D建模軟件，根據物理原理和歷史資料設計不同結構的舶板模型，如改變船身的長寬比、調整船頭和船尾的結構與造型等，并在模擬軟件中進行虛擬測試；然后對比不同模型在相同條件下的受力數據和穩定性，探尋最優結構與造型設計，深入理解物理原理在實際工程中的應用（物理學科）。最后，學生使用Photoshop、數位板等數字繪畫工具，以細膩的筆觸和豐富的色彩描繪漢口板的獨特外形以及充滿生活氣息的碼頭場景；運用FLStudio、AbletonLive等數字音樂軟件采集現實中的碼頭聲音、船槳劃水聲音等，創作悠揚的船歌、節奏明快的碼頭勞動號子等，從藝術角度展現其獨特魅力（藝術學科）。

創新實踐階段：基于數字技術的創意表達。游戲開發組學生運用Unity3D游戲開發引擎等編程技術，設計以漢口板為主題的益智游戲。在游戲中，玩家需要操控一艘虛擬的舳板，在不同的地理環境中完成運輸任務，如穿越湍急的河流、躲避暗礁、按時抵達指定碼頭等。游戲還融入了遇到古代商船隊、參與重要貿易活動等歷史事件的元素，玩家需要根據歷史知識做出正確決策，以推動游戲進程。

虛擬現實組學生借助虛擬現實技術，利用HTOVive、OculusRift等設備，創建虛擬的漢口舶板博物館，在此展示不同時期的航板模型，高度還原木材的紋理、船帆的材質等細節；同時展示與板相關的船槳、船錨、航海日志等歷史文物，并配以詳細的文字和語音介紹。用戶可以通過手柄操作自由地在博物館中參觀，近距離觀察展品，獲取豐富的歷史文化知識，獲得沉浸式的參觀體驗。

動畫制作組學生通過專業的動畫制作軟件，如Adobe AfterEffects、Toon Boom Harmony等，制作關于漢口舳板歷史故事的動畫短片。動畫短片以生動有趣的方式展現漢口板的發展變遷與文化內涵，講述一艘舶板從建造到參與多次貿易活動，見證歷史興衰的故事。在制作過程中，教師引導學生運用動畫特效、角色設計和劇情編排，吸引觀眾的注意力，傳遞漢口舶板的文化價值。

成果展示與評價階段：線上線下多元評價。線上展示時，各小組在學習平臺發布精心整理的成果作品，包括詳細的項目文檔，記錄項目的設計思路、實施過程、遇到的問題及解決方案；展示視頻，直觀呈現作品的最終效果；提供軟件鏈接，方便其他學生體驗游戲、參觀虛擬博物館等。師生可以在線瀏覽這些作品，并進行評論、打分。評論內容包括肯定作品的優點、對作品的不足之處提出建議等。線下展示時，教師在課堂上安排專門的時間進行現場演示與講解。小組成員分工協作，如組長介紹項目背景和目標，技術人員演示作品的操作過程，講解人員講解設計思路和創新點等。

評價采用教師評價、學生自評與互評相結合的方式。教師全面評價知識運用的準確性、數字技術的熟練程度、創新程度、團隊協作等，并給出專業的意見和建議；學生自評關注個人在項目中的成長與收獲，如知識技能的提升、遇到困難時的應對策略等；學生互評注重團隊協作的效果、對其他小組創意的啟發以及從他人作品中獲得的學習經驗等。教師將評價結果及時反饋給學生，讓學生根據反饋意見不斷完善作品，改進學習方法。

參考文獻

[1]周彬.拔尖創新人才早期培養的實踐困境及突破[J].全球教育展望，2023，52（04）：63-72.

[2]鄭永和，楊宣洋，謝涌，等.我國拔尖創新人才的選拔與培養——基于教育實踐的多案例循證研究[J].中國科學院院刊，2022，37（09）.

（作者單位：蘇航，華中師范大學物理科學與技術學院，湖北省教育科學研究院；李維，武漢市江漢區教育局教研培訓中心）

[本文系湖北省教育科學規劃2023年度一般課題“數字化賦能理化生課程教學質量提升策略研究”（課題編號：2023JB329）及中國教育裝備行業協會2023年度教育裝備科研課題“數據驅動課堂教學下中小學教師數字素養提升策略與應用實踐研究”（課題編號：CEFR23012R06）的研究成果]