數智教育：鄉村課堂的因材施教之路

鄉村地區教育資源相對薄弱，優質師資稀缺，一直是教育高質量發展的瓶頸。因材施教在傳統教育模式下難以規模化實現，如何讓鄉村學生在任何起點都能接受最適合自己的教育，實現“有教無類”與“因材施教”是教育公平的呼喚，更是教育現代化的核心命題。數智技術的應用為我們破解上述命題提供了新的可能。青島西海岸新區瑯琊小學以科學課程為突破口，融合大數據、人工智能（AI）、虛擬現實（VR）/增強現實（AR）、區塊鏈等前沿技術，構建了“數智驅動”的教學生態。學校通過硬件升級、教師培訓、課程優化、資源共享和家校協同等多維度的數字化轉型，不僅提升了學生的核心素養，而且為鄉村學校教育的數字化轉型提供了可借鑒的范例。

徐吉志 山東省青島西海岸新區瑯琊小學校長，正高級教師，青島市教育管理工作先進個人，青島市首屆教育讀書人物。在《人民教育》《中國教育報》《中國教師報》《教育文摘周報》《基礎教育參考》《輔導員》等報刊發表論文300余篇。從教30多年來，他堅守用教育點亮鄉村未來的初心，積極探索農村學校教育數字化轉型的新途徑，用科技之犁耕耘教育沃土，用信息技術為鄉村學生打開通向世界的窗口，使一所偏遠的農村小學成為青島市首批高水平現代化學校，山東省鄉村溫馨校園、山東省書香校園。他堅信真正的教育數字化是用技術激活鄉村教育的生命力，對每個學生都能因材施教，實現個性化發展。

一、困境與覺醒：鄉村科學教育的現實之困

瑯琊小學的困境是我國眾多鄉村學校教育狀況的縮影。學校位于青島西海岸新區的最西南端，三面環山，一面臨海，生源復雜， 80% 為本地漁民和農戶的子女， 20% 為隨外來務工人員遷人的流動兒童。這種生源結構，加上鄉村教育的多重短板，使得學校在科學教育的落實上面臨多重困境。

首先，學生差異顯著。本地學生多由祖輩撫養，家庭教育支持匱乏，知識儲備不足；隨遷子女因頻繁轉學，學習連貫性差。在“齊步走”的傳統教學模式下，約 30% 的優秀學生因重復學習感到枯燥， 40% 的后進生因跟不上進度而失去信心。例如，在“動物的生命周期”課堂提問中，部分學生能詳細描述蝴蝶的生命周期，而有的學生卻分不清蝌蚪和小魚。這種巨大的差異使得教師難以在傳統教學模式下滿足每個學生的學習需求，因材施教難以實現。

其次，師資力量薄弱。全校23個教學班僅有2名臨近退休的老教師承擔專職科學教學任務，其余均為兼職教師。兼職教師缺乏系統的科學教育訓練，尤其在實驗設計方面能力欠缺。例如，在“水的浮力”實驗中，兼職教師因對實驗原理理解不透徹，導致實驗效果不佳，影響學生學習效果。師資的不足不僅限制了教學內容的深度和廣度，也難以提供個性化的輔導和指導。

再次，實驗資源匱乏。學校實驗室器材多為十年前配置，顯微鏡半數已無法正常使用，電路實驗箱缺損率達 40% 。數字化資源稀缺，計算機教室無法支持在線虛擬實驗。學生在“植物細胞觀察”實驗中要共用顯微鏡，大大降低了學習效率。實驗資源的不足使得學生無法充分實踐操作，難以培養科學探究能力和創新思維。

最后，評價方式單一。科學學科的評價長期依賴期末紙筆測驗，重點考查知識記憶，而學生設計的創新實驗、撰寫的觀察報告等過程性成果，因缺乏量化工具，難以納入評價體系。例如，一位學生在電路實驗中成功制作出智能搶答器，卻因期末筆試成績不理想而未獲認可，嚴重打擊了學生的探究熱情。這種單一的評價方式無法全面反映學生的學習過程和能力發展，不利于學生綜合素質的提升。

2020年夏季的一場暴雨沖垮了學校后山的護坡。科學教師組織學生調查原因時，發現大多數學生無法理解“水王流失”與“植被覆蓋率”的關系，更提不出有效的解決方案。這一事件讓學校意識到，鄉村學生最缺乏的并非知識灌輸，而是運用科學思維解決實際問題的能力。數字技術不應是城市的專屬，而是破解鄉村教育中規模化與個性化矛盾的關鍵。學校以此為契機，將科學學科作為試驗田，開啟了數智教育的實踐之旅。

二、破局之道：構建“數智驅動”的教學生態

瑯琊小學不僅引入數智設備，而且構建了一個“數據筑基一智能導航一課堂重構一教師賦能”的全鏈條生態，將數智技術深度融人教學閉環。

（一）數據筑基：動態繪制“學情畫像”

學校引人“西海岸智慧教育服務云平臺”，構建覆蓋課前、課中、課后的全流程數據采集與分析系統，實現全過程數據支持。

在課前智能診斷方面，教師通過平臺發布預習微課及診斷性練習題，系統自動生成班級知識熱力圖，標注共性難點和個體薄弱點。例如，在“水的循環”預習中，系統顯示 65% 的學生混淆“蒸發”與“沸騰”的條件，教師據此有針對性地設計教學任務。這種基于數據的診斷方式使教師能夠精準把握學生的學習起點，為因材施教奠定基礎。

在課中實時反饋方面，平板電腦和無線答題器實時記錄學生操作軌跡。例如，在“光的折射”實驗中，系統顯示1/3學生誤判折射角變化，教師立即調整教學策略，引導學生用實驗器材驗證，課后數據顯示學生理解正確率提升至 90% 。這種實時反饋機制使教師能夠及時發現學生在學習過程中遇到的問題，并進行針對性的指導，提高了教學的有效性。

在課后多維分析方面，平臺引入自然語言處理技術（NLP），對學生的實驗報告進行語義分析，生成個性化報告。例如，在“摩擦力”單元，系統標注“控制變量意識”“數據歸納能力”等素養維度，為學生推送差異化拓展任務，進一步完善學情畫像。這種多維分析不僅能夠全面評估學生的學習情況，而且能為學生提供個性化的學習建議，促進學生的個性化發展。

（二）智能導航：動態規劃學習路徑

基于學情畫像，系統構建“資源一分組一任務”三級導航機制，革新“齊步走”教學模式。

在資源精準推送方面，云知識平臺內置知識圖譜，將科學知識點拆解為300余個能力節點。例如，“電路”單元被拆分為“認識元件”“串聯電路”“并聯電路”“故障排查”4個層級。系統根據學情畫像，為不同掌握度的學生推送個性化學習任務。這種精準推送方式使學生能夠在適合自己的學習路徑上不斷進步，避免了傳統教學中“一刀切”的問題。

在動態分組協作方面，分組算法綜合考慮學生的實時狀態、能力互補性及社交偏好。例如，在“設計環保小車”項目中，系統將擅長手工、精于結構設計、邏輯思維強的學生組成團隊，最終作品獲得區級科技創新獎。這種動態分組協作方式充分發揮了每個學生的特長，提高了團隊合

作的效率和效果。

在個性化任務單方面，任務單采用“基礎 + 彈性”結構。例如，在“浮力”單元，“跟跑”學生通過拖曳式虛擬實驗驗證猜想，“領跑”學生則挑戰開放性課題，如“設計承載200克物品的紙船”，學生在任務單引導下，自主探究并取得顯著成果。這種個性化任務單設計滿足了不同層次學生的學習需求，激發了學生的學習興趣和積極性。

（三）課堂重構：技術激活探究場景

數智技術從輔助工具升級為探究環境的核心要素，具體可分為虛擬仿真工具、智能感知設備和資源共享網絡三大路徑。

在虛擬仿真工具方面，學校配備VR探究實驗室，開發本土化場景。例如，在“地球運動”單元，學生通過VR設備“站”在赤道觀察晝夜更替，調節地球公轉速度，使“黃赤交角導致四季變化”的理解正確率從 45% 提升至 82% 。這種虛擬仿真工具將抽象的科學概念具象化，使學生能夠更加直觀地理解和掌握知識。

在智能感知設備方面，借助傳感器、物聯網（IoT）設備實時采集實驗數據。例如，在“電磁鐵的磁性”實驗中，磁力傳感器自動生成散點圖，學生快速歸納出“匝數與磁力正相關”的結論，教師得以聚焦核心問題。這種智能感知設備提高了實驗數據的準確性和可靠性，為學生提供了更加科學的探究依據。

在資源共享與網絡建設方面，學校聯合5所鄉村學校建立“山海鏈”平臺，打破資源孤島。例如，在“巖石與礦物”單元，瑯琊小學調用城區學校的“虛擬礦物檢測實驗室”，同時將本校的“瑯琊臺火山巖標本”高清掃描上傳，供山區學校研究。這種資源共享網絡實現了城鄉教育資源的共享，為學生提供了更加豐富的學習資源。

（四）教師轉型：從“講授者”到“數智協作者

教師從“知識講授者”向“數智協作者”轉變，通過平臺工具的深度滲透和教研機制的場景化落地，實現角色的動態重構。

在平臺工具助力角色轉型方面，基礎層教師借助智能批閱系統，一鍵完成客觀題批改，鎖定教學重點，從“埋頭批改”轉向“精準干預”。進階層教師通過AI學情分析工具，將課堂數據轉化為教學決策依據，從“經驗型講授”轉向“數據驅動的引導者”。精英層教師依托省級課題研究平臺，聯合開發校本課程，從“單一授課者”升級為“區域教育生態共建者”。這種分層的平臺工具應用方式使不同層次的教師都能夠找到適合的轉型路徑，提高了教師的技術應用能力。

在教研閉環推動角色落地方面，學校堅持“每周一技”微迭代，讓教師在教研中使用小工具，如Excel函數統計關鍵詞，提升報告分析效率，逐漸習慣用技術工具替代重復勞動。同時，嘗試“每月一研”場景化突破，針對VR課堂學生易分心的問題，教師設計“VR實驗任務卡”，將VR 設備從“娛樂工具”變為“探究腳手架”。這種教研閉環機制使教師不斷更新教學方法和手段，將數智技術更好地融入教學實踐中。

在課堂實踐彰顯角色價值方面，教師樂于擔任學生的學習設計師，根據學情畫像，為不同學生推送適配的探究任務，從“統一講授”轉向“個性化設計”。教師還是跨域協作者，在“設計風力發電機”項目中，鏈接工程師資源和家長數據，將評價標準從“教師單一打分”變為“多元主體協同反饋”。這種方式使教師充分發揮數智協作者的作用，為學生提供更加優質的教學服務。

三、實踐路徑：鄉村學校數字化轉型的系統策略

面對資金短缺、基礎薄弱、轉型阻力大等困境，瑯琊小學以“硬件筑基一資源整合一家校協同”為遞進邏輯，構建了一套可落地、可持續的鄉村數智教育實施框架。

（一）硬件筑基：分階段鋪設“數智地基”

鄉村學校的硬件升級需兼顧實用性與成本控制，分步驟搭建適配鄉村學情的基礎設施。在基礎覆蓋階段（2020年），學校優先解決“教學效率痛點”，為每個班級配備班班通設備和無線答題器，引入智能作業本系統，釋放教師精力用于個性化輔導。這一階段的硬件升級以提高教學效率為目標，為后續的數字化轉型奠定了基礎。在功能升級階段（2021年），學校聚焦“實驗教學短板”，建成VR探究角，開發本土相關場景；將實驗室改造為智能實驗室，實現數據自動采集。這一階段的硬件升級重點解決了實驗教學資源匱乏的問題，提高了學生的實驗操作能力和科學探究能力。在生態聯通階段（2022年至今），學校接人教育云平臺，選用具有離線緩存功能的系統，打破“信息孤島”，為資源共享奠定基礎。這一階段的硬件升級實現了學校與外部資源的互聯互通，為學生提供了更加廣闊的學習空間。

（二）資源整合：構建“三級網絡”，讓優質資源“流動起來”

鄉村教育的資源匱乏，本質是“共享機制缺失”。學校通過國家級、區域級、校本級資源的聯動，讓更多學校成為資源的“生產者”。第一，活用國家級資源“補基礎”，對接“國家中小學智慧教育平臺”，篩選適配的虛擬實驗資源包，優化后支持離線使用，解決鄉村網絡條件限制的難題。這種對國家級資源的有效利用，為學校提供了豐富的教學資源，彌補了學校自身資源的不足。第二，創新區域共享“破壁壘”，依托“山海鏈”區塊鏈平臺，鄉村校、城區名校共建資源生態，實現100余項實驗資源跨校流動，開展20個協作項目。這種區域共享機制打破了學校之間的資源壁壘，實現了優質資源的共享。第三，創生校本資源“顯特色”，師生共同開發資源，如《科學小實驗100例》視頻集、AR沙盤課程“瑯琊臺地質演變”、物聯網種植數據庫等，服務本校并輻射周邊。這種校本資源的開發和應用，不僅滿足了學校自身的教學需求，而且為其他學校提供了可借鑒的經驗。

（三）家校協同：從“被動接受”到“主動共建”，消除技術應用阻力

學生家長的疑慮是鄉村數智教育推進的隱性障礙。學校采取“透明化一體驗式一共評價”的遞進策略，將阻力轉化為動力。一是透明化溝通化解擔憂。公眾號定期推送“VR 課堂實錄”，明確標注設備使用細節，用具體場景替代抽象解釋。透明化的溝通讓家長直觀地了解數智教育的實施情況，消除了家長的疑慮和擔憂。二是體驗式參與建立認同。“校園數智開放日”設計親子任務，家長與孩子合作檢測家庭飲用水質，生成《家庭水質安全報告》，讓家長看到孩子用科學技術解決生活問題。這種體驗式的參與方式讓家長親身感受到數智教育的魅力和價值，增強了家長對數智教育的認同感。三是成果共評價凝聚共識。“線上科學嘉年華”讓家長成為“評委”，投票評選最佳數字作品，如《AR海洋保護手冊》因貼近家鄉實際獲得高票，讓家長從“旁觀者”變為“數智教育的同盟軍”。這種成果共評價方式讓家長能夠更加深人地了解數智教育的成果，凝聚了家校共識，為數智教育的推進提供了有力的支持。

四、成效與啟示：素養提升與鄉村教育新方向

瑯琊小學的數智教育實踐，帶來了學生素養、教師能力與課堂生態的顯著變化，積淀出一套貼合鄉村實際的教育創新邏輯，為鄉村教育突破資源桎梏、實現高質量發展提供了可借鑒的經驗。

（一）學生素養的立體躍升

一是科學觀念具象化。學生參與AR沙盤操練，理解“能量流動”這一抽象概念的比例從38% 升至 85% 。這種具象化的科學觀念使學生能夠更加直觀地理解和掌握科學知識，提高了學生的科學素養。

二是科學思維數據化。學生自發組建“數智探究社”，用傳感器監測校園噪聲、食堂剩菜量，用數據推動“靜音走廊”“光盤行動”方案的落地。這種數據化的科學思維訓練培養了學生的數據分析能力和科學探究能力，使他們能夠運用科學的方法解決實際問題。

三是探究實踐縱深化。近三年學生獲得區市級以上科技獎項的數量從2項增至10余項，其中“智能防干燒魚灶設計”獲得國家實用新型專利。這種縱深化的探究提高了學生的創新能力和實踐能力，為學生的未來發展奠定了堅實的基礎。

四是社會責任實體化。在“能源與可持續發展”單元中，學生提出的“太陽能 + LED”改造方案被學校采納，每年節省電費 67% 。這種實體化的社會責任培養了學生的社會責任感和環保意識，使學生關注社會問題并積極參與解決。

（二）教師與課堂的蝶變

一方面促進了教師成長。教師人均掌握3類數智工具，開發10門校本課程；1人獲評省特級教師，2人獲評青島市教學能手（智慧教育類）。教師專業素養和教學能力得到提升，為學校的教育教學提供了有力保障。

另一方面實現了課堂生態重構，課堂講授時間占比從 70% 降至 35% ，學生探究活動占比達50% 。學生的作品從單一的實驗報告擴展到VR展館、數據可視化報告、智能裝置模型等多種形態。這種課堂生態的重構提高了學生的課堂參與度和學習積極性，促進了學生的全面發展。

（三）鄉村教育突圍的核心啟示

第一，技術為犁，育人為本。在“星空觀測”課上，教師堅持帶學生真實夜觀天象，VR演示星座運行是為了激發學生對真實星空的向往，而不是替代他們抬頭仰望星空。這種以技術為輔助、以育人為核心的教育理念，使學生能夠在技術的支持下更好地學習和成長。

第二，數據驅動，精準導航。全流程的學情畫像使教學決策從“經驗驅動”轉向“證據驅動”，后進生的科學合格率提升了 30% 。這種數據驅動的教學方式提高了教學的精準性和有效性，為每個學生提供了適合自己的教育。

第三，因地制宜，挖掘鄉土。課程深度融入海洋文化（如潮汐發電探究）、農業特色（如鹽堿地作物種植），讓學習扎根于生活實際。這種因地制宜的課程設計使學生能夠更好地了解和熱愛家鄉，培養了學生的鄉土情懷和文化自信。

在希望的田野上迎接新一輪數智革命，我們需要理性思考如何應對未來的挑戰。一要促進公平內涵升級，警惕“數字鴻溝”變體，學校對留守兒童實施“ 1+1 ”幫扶，為沒有設備的學生定制紙質任務單，課后開放教室設備讓他們體驗。這種公平內涵的升級保障了每個學生都能享受到數智教育的成果，促進了教育的公平發展。二要堅守數據倫理底線，建立嚴格的管理規范，包括采集最小化、存儲加密化、用途教育化，確保數據安全。這種數據倫理的堅守保護了學生的隱私和權益，為數智教育的健康發展提供了保障。三要重構評價體系，試點建立“科學素養銀行”系統，將過程性數據、多元評價以及區塊鏈存證結合，確保學生成長記錄不可篡改。這種評價體系的重構全面反映了學生的學習過程和成果，為學生的綜合素質評價提供了科學的依據。

瑯琊小學的實踐充分證明：當區塊鏈打破資源壁壘，VR將微觀世界具象呈現，傳感器讓農田數據成為探究素材時，數智技術便能打破鄉村教育的資源限制，讓“因材施教”在鄉村課堂扎根生長。“瑯琊路徑”已如星火燎原般擴散，學校受邀在青島市“強鎮筑基經驗交流會”上分享經驗，其方案被推廣至市內多所鄉村學校。瑯琊小學也獲評青島市首批高水平現代化學校，其價值不僅在于數智技術的應用，更在于揭示了教育數字化的本質一一借助技術激活鄉村教育的內生力，讓每個學生都能按照自己的節律向陽而生。

當城市名校用AI訓練奧賽選手時，我們這所海邊鄉村小學的學生正用傳感器監測牡蠣生長，用VR還原古代瑯琊臺，用數據守護家鄉的綠水青山。這里的故事昭示：公平、優質的教育終將在最需要它的土地上生根發芽。