基于易加互动平台的“人体的呼吸”教学前端分析

2020-11-10顾源媛西安交通大学苏州附属初级中学江苏苏州215000

生物学通报 2020年1期

顾源媛（西安交通大学苏州附属初级中学江苏苏州 215000）

前端分析，是教学设计的第1 步。它是教学设计过程的基础，有助于理顺问题与方法、目的与手段的关系，其设计的好坏直接影响到后面的一系列工作［1］。在不同的教学设计过程模式中，前端分析的内容略有不同，但主要包括：学习需要分析、学习者分析、学习内容分析等。

但有关教学前端分析，教师常根据自己的主观认知进行判断，不能关注到每个班级甚至每个学习者个体的真实情况。要真正剖析学习者的学习需要等，需将其思维过程外显化。教师可利用学习者在大数据平台（例如易加互动平台）留下的数据分析，及时深入了解学生的学习情况，科学有效地进行前端分析。本文以“人体的呼吸”一节教学为例，论述如何利用大数据，进行教学前端分析，深入分析学生的情况，进行有效教学。

1 易加互动平台简介

“易加”互动学习平台是苏州工业园区智慧教育自主开发的一个支持全学程学习的平台，为实现更高效的师生双向互动，促进学生主动式、协作式、研究型的学习，满足“时时学、处处学、人人学”的需求，为探究开放、高效的一对一互动教学模式提供软件平台支持。支持自主选择、资源推送、同步检测、多维互动、及时评价等学习活动的开展，最终实现“易加互动、教学联动”的创新教学目标。

2 基于易加互动平台的课前流程

2.1 教师发布资源课堂教学开始前，教师在“易加互动”平台制作“人体的呼吸”课前学习任务单，包括平台自带的达成目标、学习方法建议、课堂学习形式预告、准备及学习任务等栏目。其中“学习任务”一栏，教师可上传各种类型资料，或引用平台已有资料（初中生物学科所有知识点，在平台上均有相应微课，微课由全区一线教师制作后上传）和添加练习。教师将学习任务单制作完成后，也可预览打印，以方便学生线下学习。打印出的任务单中“学习任务”一栏，会以二维码形式生成，学生扫码即可学习。

2.2 学生自主学习学生根据任务单提示，自主学习，观看微课视频或其他相应资料，并完成“人体的呼吸”有关前概念的练习。若学生在课前自主学习中存在困惑，可反复观看微课，或将自己存在的问题及时在平台上传，以便教师及时给予帮助和解答。

3 基于“易加互动”平台的教学前端分析

3.1 学习需要分析，激发内源力量学习者学习方面目前的状况与所期望达到的状况之间会有差距，通过分析学习需要，让教师与学生的精力、时间及其他资源被有效地利用，以解决教学中真正的问题，从而提高整个教学效益。

在“人体的呼吸”一节课前，学生在规定时间内完成课前的前概念检测后，教师登录平台，在作业正确率统计区域，可按班级查看所有作业平均正确率分布（图1）；可查看各班级之间的作业平均正确率对比情况（图2）；也可查看单题统计情况（图3），明确教学需着重解决的问题。

图1 作业平均正确率分布

图2 班级间作业平均正确率对比

图3 单题统计

统计显示，错误率较高的部分，有如下前概念：人体用口呼吸比用鼻子呼吸好；人体内产生CO2的部位是肺；人体呼出的气体全是CO2；呼吸和呼吸作用概念一样；人体的呼气和吸气导致了胸廓的扩大与缩小。这些错误概念广泛、自发、特异、表象，需要教师设计学习活动使学生产生认知冲突，主动参与学习过程以理解概念的内涵，再将新概念内化到原有的概念体系中。否则,教学极易陷入盲目、随意之中。

3.2 学习者分析，促进深度学习

3.2.1 学习者认知发展分析皮亚杰认为，每一个认知活动都包括一定的认知发展结构，认知发展制约教学内容和方法，制约学习内容、学习方法的选择，会对个体的学习效率产生影响。

易加平台首页有“疑难解答”区，学生可在此区域就自己的困惑发帖交流。例如就“人体的呼气和吸气与胸廓的扩大与缩小间的关系”，学生在答疑区进行了热烈的讨论。有的学生尝试深呼吸，根据自己的认知，认为呼吸导致胸廓的扩大、缩小；有的学生提出反对意见：为什么游泳时水的阻力大，胸廓无法正常扩大、缩小，有憋气的感觉？教师可掌握学生的问题，适当提醒，并观察分析学生的思维特点。

根据易加平台的数据分析，教师可发现初中生的认知发展符合皮亚杰的认知发展理论。学生会就某一问题交流讨论，试图利用各种经验或收集材料作为证据，指向自己所认同的观点。通过讨论区的数据会发现，学生的学习方式有所不同：有的学生很少在讨论区留言，但其前概念作业完成得不错，这类学生喜欢独立学习；有的学生热衷于在讨论区讨论问题，受益于教师或同伴的指导，从而使自己的知识系统化。教师可对学生认知发展进行分析，在此基础上，按照“组间同质，组内异质”的原则，将学生在学习平台上进行分组，以便建立课堂互助小组。

3.2.2 学习者学习风格分析学习风格是指人们在学习时所具有的或偏爱的方式，即学习者在研究和解决其学习任务时，所表现出来的具有个人特色的方式。初中阶段的学习以课堂学习为主要方式。在整个学习过程中，教师的教学风格必须与学生的学习风格相匹配，才能取得较好的效果。

教师在易加平台点击课程统计栏，即可查看各任务完成详细情况和每个资源评价信息。其中视频和文档资源可查看完成比例，测验资源可查看完成比例和答题情况统计。进入班级统计页面，点击班级概况中的柱状图，展开学生名单后，选择某位学生，可进入学生统计页面，页面以学生为单位统计该学生的课程、作业、自主评测、学习行为情况和作业答题情况。学生的学习行为，包含迟交作业、迟交学习任务单、超过23∶00 学习情况发生次数及全班平均次数（图4）。

图4 学生提交详情

根据易加平台的数据分析，学生的视频完成度较文档资源完成度高很多。教师提前上传的猪肺实物视频引起了学生极大的兴趣，不仅观看完成度为100%，还在讨论区引起了学生极大的讨论热情。而文字资源则完成度较低。由此可见，学生对于需要多种知觉系统参与的任务较感兴趣。无论在课前还是课堂，教师可合理利用各种有效技术手段，尽可能地调动学生所有的感官系统，激发学生强烈的求知欲和探究热情。

另一项完成度高的作业是正方体的制作（模拟肺泡表面积），学生对动手操作任务兴趣强烈。在生物学教学中，教师除了要认真完成规定实验教学外，应尽可能开展模型制作等各种动手操作的活动。动手操作是学生自主探索、合作交流获取知识的重要途径，能激励学生努力成为发现者、研究者、探索者。

在平台的学习行为数据中，教师可分析学生迟交作业类型，迟交课前学习任务单类型和超过23∶00 学习的详情。与上述学生感兴趣的作业任务相反，这些类别的任务，一般是学生畏难怕做的。教师可具体问题具体分析，了解学生已有的学习风格，找到适合学生的学习方法，避免过多的无效教学环节，让所有的学生学有所获、学有所成。

3.3 教学内容分析，提升活动适切度根据前述学习需要和学习者分析，教师可对“人体的呼吸”一节教学内容进行分析，选择符合学生发展的教学内容，通过适切的教学方法和策略，促进学生的认知发展。

3.3.1 适当安排各种活动前述学习者分析发现，学生对于过多文字资料和枯燥知识点的呈现并不感兴趣，而多种知觉参与的视频观看或动手实践是学生较为喜爱的学习方式。学生通过具体和自发地参与各种活动，才能形成自己的认知。

在“人体的呼吸”一节的教学中，教师可在教学设计中贯穿多个不同形式的活动，通过丰富的环境刺激，为学生提供探索、合作和互动的机会。例如：“观察猪肺实物视频”能让学生直观感受肺的结构和功能；“制作防雾霾口罩”能保持学生的学习主动性，提高社会责任感；“感受针筒气压变化”能让学生在尚无物理学基础的前提下，直观了解气压与体积的关系，进而理解肺内气体的变化；“制作胸廓模型”能使学生积极参与学习活动，学会合作与交流，帮助理解呼吸运动与胸廓变化的关系；“探究呼气吸气的气体变化”促进学生认知的发展，防止错误概念的形成；“喷洒香水”能让学生迅速直观地理解扩散作用的概念。一系列活动的设计，使师生处于积极良好的教学互动环境中，发挥学生的主体性，实现核心素养发展的目标。

3.3.2 重视学生个体差异前述学习需要分析和学习者分析发现，班级间差异和学生个体差异较大，教学需重视个别学生认知发展的具体情况，因材施教，加强个性化教育。

教师首先可对学生认知发展分析，按照“组间同质，组内异质”的原则，将学生在易加互动平台上进行分组，建立课堂互助小组。可考虑学生的性别、学业水平、能力倾向、个性特征、认知风格等方面的因素，为每位成员分配相应合适的角色，共同承担小组责任［2］。在课堂学习中，通过小组协作，组内成员优势互补，弥补学习个体认识的不足。

在同伴互助学习的同时，教师需要关注个性化差异。易加互动平台的课堂实时教学互动，可帮助教师更好地实现个性化教学。例如，在学生完成练习后，平台可进行实时统计和反馈，学生个人小题情况、个人总体答题情况、全班各题答题情况、全班总体正确率情况均能得到实时显现，为教师了解学情提供科学依据。某些知识点，若个别学生掌握情况不佳，教师可个别指导，或提醒学生观看教师上传的微课等资料，进行针对性学习；若大部分学生均未掌握某些知识点，教师可根据学生的练习完成情况，适时增加学习资料，供学生自主学习。

3.3.3 建立学生新的图式图式是人脑中已有的知识经验的网络。学生的认知发展是以学生已有的认知结构为基础的，图式对新觉察到的信息会起引导、组合的作用。鉴于此，教师应该为学生提供略微高于他们现有思维水平的教学，使学生通过同化和顺应过程达到平衡，从而帮助学生发展已有的图式，并建立新的图式。

前述学习需要分析发现，学生的原有认知水平中，极易混淆呼吸、呼吸运动、呼吸作用这几个概念，而理解了这几个概念，才能深刻理解本节所在章“能量的释放与呼吸”中各重要概念间的逻辑关系。在针对各概念设计活动的基础上，教师可通过补充各种资料或模型，展现各概念间的逻辑关系。考虑到初中学生的认知特点，教师可通过各种可视化模型（图5）呈现概念间关系，引导学生认识模型所反映的人体内气体交换的全过程，理解各个概念间的区别和联系，逐渐形成以下科学概念：通过呼吸运动，实现了外界和机体的气体交换；通过扩散作用，实现了血液和肺泡及组织细胞的气体交换；人体细胞利用O2参与有氧呼吸作用，产生的CO2通过呼气排出。