利用全息技术促进学生深度学习

高俊

智能技术在科学教学中的应用为深度学习的发展提供了可能，它可以有效提高学生学习的质量、广度和深度。全息交互协作学习终端（如图1）是智能技术的一种，它采用全息成像技术，四面均有触控显示屏幕，可满足4—8人一组的分组協作学习，其数据及影像回传系统可成为授课评价的依据。这样的数字化工具与资源促使师生之间形成新型学习伙伴关系，加速了深度学习的进程。

说明：360°全息成像系统是一种新兴的3D技术，也可简单称为全息或360°全息。其根据光的反射原理，配合人眼的视觉误差，进行集成制作出多角度、全方位的360°立体悬浮影像，可将成像独立展示，也可与实物相结合。

全息技术凸显情境式教学

全息技术凸显情境式教学，实现参与式学习，有效调动了学生学习的积极性，为深度学习、迁移应用和创造性解决问题提供了支撑。

例如，执教“看太阳认方向”内容时，如果教师只是告诉学生早晨太阳所在的方向是东，中午太阳所在的方向是南，傍晚太阳所在的方向是西，学生的认识不会很深刻。教师可以借助全息技术模拟一天中太阳运动后的位置变化，设计一个虚拟情境：小熊早上从家里出发要去东边的森林，让学生帮小熊找到东边的森林;然后小熊到森林砍柴，午饭后要把垃圾扔到南边的垃圾筒，让学生帮助小熊找到南边的垃圾筒;傍晚了，小熊该回家了，让学生帮小熊找到西边的家。这样教学促使学生深入参与到情境学习中，帮助学生理解可以根据早中晚判断太阳所在的不同方向，也为后面确定一个方向后，再按顺时针方向确定其他三个方向，做了非常好的铺垫。教师通过全息虚拟情境让学生帮小熊找东边的森林、南边的垃圾筒和西边的家的活动，引导他们根据时间段看太阳所在的位置认识相应的方向，并将所学知识很好地迁移到学生的生活中，帮助他们学会在生活中辨认方向。全息技术的情境式教学不但可以帮助学生通过参与式学习建构概念，还促使他们深度学习生活技能，为解决实际问题提供了支撑。

全息技术弥补了传统教学资源平面化的不足

运用全息技术，可以让课堂中学生的活动更灵活。全息屏中呈现的立体、动态、有结构的资源，缩短了教学内容与学生的心理距离，是客观的现象与思维方式和情感态度的凝结。

“认识天气对植物的影响”这一内容，传统教学中一般是教师呈现静态的图片，然后让学生分析图片中反映出的天气对植物的影响，这样的呈现方式，不便于帮助学生将图片中的植物变化特点与天气现象建立关联，学生的参与仅限于看图、分析图片信息，不容易引起他们的学习兴趣。

全息技术针对这一内容是这样设计的：

场景一，收听天气预报，提出问题。全息屏中出现未来3天的天气情况，触控屏中小熊提出问题：我的菜园里种了很多菜，对于这种天气，我需要采取什么防护措施呢？这促使学生针对未来的天气情况思考问题，促进思维深度参与。

场景二，根据天气状态进行假设。全息屏出现菜园和小熊思考的情境，触控屏聚焦问题：针对高温天气，应该如何防护？以此给学生假设的思维空间，培养学生思考问题的能力。

场景三，根据假设选择防护措施，制定计划，学生在触控屏上选择防护措施，引出假设后的“实验”验证。

场景四，全息设备根据学生已选的措施，在全息屏上展示植物状态。假如学生选择了“不需要”，全息屏上则出现哭脸，说明选择不合理，其他同理。全息屏给出结果，学生根据植物状态得出结论，形成正确的认知。

最后，全息设备以表格的形式呈现学生的选择情况，即反思评价，这样就呈现出一个相对完整的学习过程。

通过比较不难发现，全息技术提供的学习空间是伴随着学生的活动而动态变化的，这种学生能自主操作的教学资源，可以辅助教师引导学生从现有水平出发，展开主动活动（学生会积极投入到选择天气的防护措施中），在活动中发展，形成一定的意识和能力（应对恶劣天气的意识，简单的分析能力等）。这样的教学资源是教师促进学生自觉主动活动的前提，也是促进学生开展深度学习的重要保障。

全息技术助力传统课堂完成长期观察任务

教师运用全息技术可以将长期的观察探究活动模型化，很好地解决了传统教学中因资源限制而不能完成观察任务等疑难问题，从而有效支撑科学观念的建构。

如执教“植物生长对阳光和水的需求”内容时，教师在课堂这么短的时间内是无法呈现完整教学的。全息技术的使用，让学生通过全息屏自行选择给定的条件，模拟种植吊兰和仙人掌，一定程度上解决了实际种植时间长、影响因素多的问题。具体做法是这样的：

（1）4名学生分别坐在全息屏的四个面，每个屏幕上的右下角都能看到一个小动物的头像（大象、考拉、小猫、斑马）分别代表他们自己，便与后期系统评价学生学习情况。

（2）开启各自的种植吊兰旅程。每个学生在屏幕上选择他们认为吊兰健康生长对水和阳光的需求情况（多水、少水、无水、多阳光、少阳光、无阳光），选择完毕后点击“提交”，小组4人都提交完毕后进入下一页面。

（3）全息设备将根据每个学生的选择条件，依次展示他们种植的吊兰在30天中生长的变化过程及结果，此时每个学生都可以看到自己的和同组其他学生的吊兰生长情况。

（4）点击“下一步”进入讨论环节，全息屏显示每名学生的种植结果，学生以小组探讨“什么样的环境能让吊兰茁壮成长？”设备要求学生在3分钟内完成上述内容。

（5）探讨结束后，点击“下一步”，屏幕将展示吊兰的生长对于水、阳光的需求情况，学生认真观察即可。

（6）最后点击“下一步”，屏幕显示每名学生养殖吊兰的结果和所用时间，对学生的学习过程进行评价。

接下来，学生模仿上述过程，自行探究仙人掌的生长对水和阳光的需求情况。

通过上述活动可以看出，教师借助全息技术将长期的种植观察活动以虚拟种植的活动进行呈现，即将实际种植活动模型化，帮助学生建构科学观念，促使学生在课堂上体验活动的全过程，建立与生活中实际种植活动的联系，大大提高了课堂教学的实效性。

全息技术的引入，使40分钟的课堂上经历的长期的探究更加完整，学生在课堂上经历了完整的探究后，他们在生活中也能自主地完成科学探究了。这为他们真实生活中的科学探究学习打下了基础，使得教学为学生的生活服务。

全息技术在课堂教学中的应用，借助于虚拟技术凸显情境式教学，能提高学生的探究兴趣，同时将长期的观察活动模型化、静态现象动态化、程序教学活动化、科学探究全程化、学生学习参与化，弥补了传统教学的一些不足，促进了学生的深度学习，有效提高了学生学习的广度和深度，全面提高学生的科学素养。