智慧教育时代高中生物智慧课堂构建研究

    张胜文

    摘要：科学技术与教育教学的深入融合，使得传统教育领域发生变革，逐渐进入智慧教育时代。智慧教育的实现很大程度上取决于智慧课堂的构建。智慧课堂是智慧教育运用于学科教学的实践载体，通过借助科学技术搭建起智慧学习环境，帮助学生在课堂上完成知识的整合、内化和迁移，最终促进学生学科智慧的发展。本文通过探讨智慧课堂实施的信息技术条件，设计针对高中生物理论课程的智慧教学模式，以期最终实现对高中生物智慧课堂的构建。

    关键词：智慧教育;智慧课堂;高中生物课程

    中图分类号：G434? 文献标识码：A? 论文编号：1674-2117（2020）09-0070-03

    “互联网+”、大数据、人工智能、5G等新型理论和技术的不断涌现，拓宽了教育领域的内涵，重构了现代教育的结构，由此出现了一系列基于“互联网+”及“大数据”的智慧教育的思考。在信息化时代，要想带动教育领域的创新发展，必须要通过智慧教育来引领教育信息化的创新发展，从而实现对传统教育的变革。而实现智慧教育的关键就是变革课堂教学的各个方面，构建技术与知识深度融合的智慧课堂。

    智慧课堂的定义

    基于部分学者对智慧教育和智慧课堂的认识和研究，笔者将智慧课堂定义为：智慧课堂是借助现代信息技术，通过技术与学科教学的双向深度融合来形成智慧化、个性化、协同化、交互化的课堂学习环境，培养出具有创新创造能力、独立批判性思维和多元智慧人才的新型课堂。

    高中生物课堂需要智慧化

    现阶段高中生物课程的宗旨是培养学生的四大学科核心素养：科学思维的习惯、正确的科学态度、终身学习能力和创新实践能力。高中生物课程是理论与实践结合、具有跨越性和情境性的一門学科。相较于传统生物课堂，智慧课堂能够更好地帮助生物教师完成教学任务，其优势主要体现在以下几个方面：①智慧课堂在信息技术的帮助下可以构建虚实结合的情境，如虚拟仿真技术和云平台中的学习资源，让学生更加贴近所学内容，获得更全面真实的认知;②智慧课堂能够创新师生互动方式，打造全方位立体的师生互动讨论形式，使得课堂教学更加高效、活跃;③智慧课堂秉持的是智慧教育理念，旨在通过课堂教学教给学生智慧，提升学生的创新思维能力，培养学生的学科智慧，完美切合了生物课程标准的课程理念。智慧课堂的“创新-互动型”学习方式、差异化教学都能很好地满足教学中学生的主体地位，真正做到因材施教，培养学生的实践探究能力。智慧课堂是今后高中生物课程教学的必然选择。

    高中生物智慧课堂的技术支撑

    1.基于大数据的云端诊断分析系统

    云端诊断分析系统是通过分析与学生相关的数据信息，从而对学生的学习状态、疑难问题、学习兴趣和学习习惯做出判断，形成班级学生的个性化学习报告。教师可以将学生的作业或随堂测验结果上传至云端，云端系统会通过分析试题的难易程度、学生的得分情况得出诊断报告，这样教师不仅可以具体了解班级整体的学情，以及时调整教学节奏，还能了解每一个学生个体的学习状态，以进行差异化教学和针对性辅导。在课外，云端诊断分析系统能够通过收集学生的上网信息，分析学生的爱好和关注点，从而结合学生感兴趣的内容，灵活推送学习材料，制订具有针对性的学习计划，帮助学生更好地学习。

    2.电子书包服务系统

    电子书包是教育信息网络化的终端产品，是众多电子内容根据学科的结构整合成的数字化资源集，得益于网络信息技术，其具有无限的拓展空间和灵活的可塑造性。智慧课堂中，电子书包是以网络资源为载体，依托于个人电子终端，应用在预习、上课、辅导、测试等学习过程中，涵盖了课前、课中、课后教学环节的以学生为主体设计的智能化系统平台。[1]教师可以利用电子书包进行作业布置、考勤管理、课堂测试等，让班级管理更加高效便捷。电子书包系统可以安装在手机、平板或计算机等终端上，学生可以随时随地学习。同时，电子书包中存储了大量的系统的学习资源，包括电子课本、辅导资料、名师微课堂等，学生借助电子书包既可以超前学习，也可以复习巩固。

    3.IRS及时反馈系统

    IRS（interactive response system）及时反馈系统，是指在智慧课堂环境下，通过利用相关IRS设备，学生根据教师的提问以及自身对知识的掌握程度进行的电子反馈，通常表现为教师事先设计好问题，学生在自己的移动设备上选择正确的答案，教师可以根据题目反馈情况，实现对课堂教学的实时把控。[2]传统课堂存在的最大问题就是教师不能及时把握学生的学习情况，这就导致了教学的滞后性，教师不能了解学生的痛点难点，无法进行针对性地讲授。而IRS的作用非常明显，能够实现对学生学习结果的及时评价，提高了教学效率，弥补了传统教育的短板。

    高中生物智慧课堂教学活动设计

    高中生物学科的课程类型主要分为四种——理论课、实验课、活动课和复习课，每种类型课堂的教学要求和侧重点都有很大的区别，因此不同课程类型的教学设计也有所不同。理论课是生物学科中出现次数最多、涉及知识点最广的课程类型，是生物学科教学的基础，所以，笔者设计了生物学科理论课的智慧教学模式，并详细说明了具体的教学流程。

    1.课前预习阶段

    教师深入分析本节课的教学内容，明确教学目标，制订好教学计划，同时也要分析学生的认知水平和学科基础，根据教学目标与学生学情来准备与之相对应的学习资源、学习任务清单、课前自测题目。学习资源是学生需要在课前预习的内容，其重点要突出、条理要清晰并且要具有一定的吸引力;学习任务清单包括学习目标、需要完成的任务等，能够帮助学生把握预习的方向和节奏，提高预习的效率;课前自测题是学生在预习之后完成的，是教师了解学生掌握情况的方式。

    教师将学习资源、学习任务清单等预习内容布置给学生。学生在终端上接受内容，根据任务清单进行学习，认真做完自测题后提交到教师终端，这一系列过程都可以在电子书包上完成。学生还可以在终端上提出问题，和其他学生一起线上交流讨论。课前测试的结果与学生的疑问会被上传到云端，云端诊断分析系统会根据上传的数据对学生预习情况进行学情分析，生成诊断报告。教师可以据此了解学生课前学习情况，发现学生集中存在的问题，从而对教学设计进行调整。

    2.课中教学阶段

    智慧课堂教学一般分为三个部分，其主要目的是促进课程知识在学生头脑中完成“整合—内化—迁移”三部曲。

    第一部分约15分钟，由于学生在课前经过预习已经对本节课的内容有了基本的认识，但还没有形成体系，所以教师需要利用这15分钟将本节课的内容结合学生已有的认知进行梳理与整合，引导学生在头脑中构建起知识结构。课前诊断分析报告在这个时候起到非常重要的作用，它将帮助教师准确找到学生的问题所在，有针对性地进行教学。

    第二部分是教师在学生理解的基础上，引导学生独立思考或者组织学生分组合作讨论，将思考结果展示在电子书包上，教师再根据结果进行指导;教师也可以利用电子书包中的视频、图片等学习资源创设具体的情境，激发学生的探究欲与好奇心，在情境中进行教学，让学生理解得更为透彻。第二部分的学习可以促进学生获得的知识由表层的整合到达深层的内化。

    第三部分是通过课堂练习来完成知识的迁移。知识迁移是教师通过具体的问题来调动学生所学知識的过程，学生针对具体的问题输出知识，实现对知识的迁移。课堂上，教师向学生推送随堂练习题，让学生在线限时答题，在IRS系统的帮助下每个学生都能参与到答题互动中。最后，教师通过IRS即时反馈系统了解学生的掌握情况，可以对集中的问题进行讲解，也可以查漏补缺。

    3.课后辅导阶段

    教师根据云端诊断分析系统的学情报告和IRS即时反馈系统的测试结果，找到本节课的学习难点、遗留问题和学习困难的部分学生。对于学生认知的难点，教师可以通过电子书包有针对性地推送练习题;对于课堂遗留的问题，教师可以在线上推送相关拓展材料，组织引导学生阅读材料后积极讨论，并在下节课进行讲解;而对于学习困难的学生，教师可以进行针对性辅导。在课前、课中、课后这三个阶段中，学生随时都可以利用信息平台向教师寻求帮助，不受时间和空间的约束。[3]

    结束语

    高中生物智慧课堂不仅变革了教师的教学方式，让教师的教学变得更加高效灵活，而且改变了学生的学习模式，提升了学生的学习效率。在智慧教育时代，智慧课堂蕴含着巨大的潜能，对教育教学的影响也逐渐深入。但是，目前智慧课堂仍处于起步阶段，其教学模式在应用过程中难免还存在诸多问题，这就需要研究者们不断去实践、探索，从而挖掘出智慧课堂的巨大潜能。