用移动终端助力学生科学思维发展

章荣华　章玉玲

摘 要 与传统教学手段相比，移动终端在促进学生思维发展上有其独到的优势。教学中须立足科学学科特点，着眼学生思维发展过程，运用智慧诊断、随堂点学、同屏反馈、实时交互、链接助学等策略，促进学生的思维在“暴露、追踪、厘清、深化、拓展”中走向成熟。

关键词 思维发展 移动终端 科学教学

培育思维是科学教学的核心任务，但思维的发生、发展乃至深化并不是一蹴而就的，它需要在教学中立足学生思维的起点，把握学生间思维差异，搭建立体交互平台，运用可见思维支架等措施。传统教学在这些方面表现得比较局促，而以“56教室+平板”组成的移动终端，因其具备智能推送、即时评价、大数据分析等功能，常能全方位触动学生积极思维。

一、智能诊断，暴露思维

“经常地、全面地、系统地研究学生，是实现教学过程最优化的重要前提。”[1]当下，关注学情，基于学生已知展开科学教学已成为常态。执教者常在教学伊始，用纸质的问卷、练习，通过对话访谈等方式调查学生的前概念，并根据诊断确定教学重难点、布局教学策略。“傳统诊断手段因耗时长，滞后性强，关注面窄，常表现出无能为力，而AI智能诊断能弥补传统诊断的不足，它以大数据智能分析为基础，具备反馈及时、分析精准、整体把控等特点”。[2]

例如，在学习“土壤中有什么”一课时，对“土壤是什么样的？土壤中有什么？土壤对于我们人类有什么作用”等概念的调查，传统诊断在批阅、分析、整理等环节需要花费不少时间，而运用“平板”和“56教室”共同组成的移动终端，在前概念诊断上只要将要调查内容以填空、选择、判断、绘图、连线、问答等形式编辑成数字习题，导入“56教室”云端，学生在平板上完成回答，即可同步形成大数据。这份诊断不仅能描述每位学生的思维状况，还能以雷达图、柱状图等形式呈现全班学生的思维分布情况，大大缩短了诊断时间。授课中，教师调查发现，80%的学生质疑土壤中含有矿物质成分，73.3%的学生将腐殖质等同于黏土。因此，教师在教学教材原有内容的基础上，加入了“利用水质检测笔检测土壤中矿物含量”教学活动，同时在教学中插播了“腐殖质的演变过程”视频，更正和拓展了学生对土壤成分的可见认识，培育了他们的实证意识。

二、随堂点学，追踪思维

历经了实验、观察活动，学生在自己的脑海中形成了对事物的初步认识，这些认识是概念形成的表象，它要么与前概念认识形成冲突，要么填补前概念认识空白，要么进一步深化前概念认识。因此，追踪学生在探究中形成的粗浅认识是推动学习向前发展的关键。

教材在追踪这些粗浅认识时，大多运用一张开放式的“实验记录单”。如同“蜡烛能让空气流动起来形成风”实验中呈现的那样（如图1），学生在发现栏中自由表达自己的认识。这种记录方式在解放学生大脑上表现出了积极作用，但因观察点的开放，一些学生的观察和描述常不得要领，造成教师难以在短时间内对学生的描述信息做出判断、分类，从而影响后续教学的实效性。

此时，教师若借力移动终端进行记录，则能精准地追踪到学生的思维状况。风的形成是“冷热空气交替流动”产生的，其间“冷空气、热空气、交替流动”都需要学生见到，学生才能充分理解这一概念。因此，教师可围绕三个要点设置一组练习题辅助学生的探究与思考。①有风形成的实验是（）A.点燃蜡烛的实验，B.不点燃蜡烛的实验，C.两个实验中都形成了风;②用手触摸实验1和实验2的筒外壁，比较发现（）A.点燃蜡烛的筒外壁热些，B.不点燃蜡烛的筒外壁热些，C.冷热一样;③如实验2中的风是哪里的空气流动形成的？（）A.筒里的空气，B. 筒外的空气，C. 筒里和筒外的空气，D.其他。实施中，学生点击平板，在参阅习题中开展实验，完成选择记录。这样的学习，能及时统计出了学生认识上的差异：22%的学生认为风的形成是筒内外空气共同参与的结果，66%的学生认为是筒里的空气流动形成了风，12%的学生则认为是筒外的空气吹进去才形成了风。

当学生看到来自同学间不同的理解，学习就变得具有挑战性。同学们对个体所持的观点绝不放松，有的提议用一些轻小的物体来验证哪里的空气参与了流动，有的认为点燃的蜡烛会烧坏这些物质，所以用看得见的烟来验证空气流动走向更合适……这一矛盾焦点引发学生的持续探索、研讨，为找到新的证据注入动力。

三、同屏反馈，清晰思维

反馈是教学中必不可少的要素。传统课堂反馈形式单一，常局限在“语言叙说”层面，反馈实效低。运用移动终端进行同屏反馈，符合学生认知规律。根据教育心理学的实验研究，学习效率同人的感官、运用的媒体有关，其中较其他学习器官来说，视觉在学习中起的作用最大，且使用视觉媒体比使用听觉媒体，学生的注意集中率更高。

移动终端的拍照、摄像功能让反馈从抽象走向了具象。学生可以用平板实时记录实验操作要点，拍照记录观察中的发现。交流时，学生可对照摄像或拍照进行汇报，引发其他同学认识上的共鸣和求证。

另外，移动终端在信息收集、呈现、重组上表现出的便利性，有利于帮助学生厘清一些容易混淆的概念。例如为了帮助学生区分通路、短路、断路等概念，教材要求尽可能让学生用画图方式记录下“不能点亮”和“能点亮”的电路图，然后组织学生对电路图做出分类。传统教学，一般采用裁剪、粘贴方式完成，教学耗时长，错误分类调整起来困难。但移动终端同屏技术的运用，电路图的分类就很简单，学生只要拖动图片就可以实现。更可喜的是，同屏反馈破解了传统课堂小黑板、贴贴墙、实物展台等反馈手段在收集、呈现信息面窄的缺陷，既能同时呈现多个小组的研究成果，又能对比呈现学生前后学习结果，还能强化个体实操结果和典型例证的对比，甚至还可根据概念建构的需要灵活调整例证呈现的顺序。

概念认识就是在这样的同屏反馈中一步一步走向清晰的。教师首先在“56教室云端”平台汇总所有小组能点亮的电路图，同时呈现在大屏幕上，追问学生“它们有什么共同点？”观察中发现它们都形成了一个闭合回路;接着教师调集所有“点不亮的电路图”，让学生做出新的分类，找出它们的不同点——短路是能形成闭合回路的，而断路就不能形成闭合回路。最后让学生面对大屏上的通路和短路，比对闭合回路的不同，最终帮助学生建立了通路概念，认识到只有小灯泡的连接点与电池正负极相互接触，才能形成流经灯丝的闭合回路，小灯泡才能亮。

“正因有了移动终端，内容才能以结构化的方式呈现，学生的思维才能从含糊走向清晰，从知其然走向知其所以然”。[3]

四、实时交互，深化思维

“学习，就是改变信息组织水平，帮助学生建立庞大的信息网络。”[4]学习是在知识点之间建立起联系的过程中获得智慧生长的，当课堂交往的网格越密集，学生思维碰撞的频次就越高，思维的创造性就能得到激发。

传统课堂由于受时空限制，交互的主要形式是一对一或者一对多的师生对话活动，交互频次短、范围小、层次浅，这样的交互不仅不利于概念的深度习得，而且单纯师生间的言语交互并不能很好地展现学习者的思维结果，特别不适合“工程与设计”这类程式性较强的内容学习。

例如“STEM+新型垃圾填埋場”的课程学习要取得实效，就需要在产品设计前进行充分的人机交互，利用电脑查找各类垃圾填埋场的资料，初步选定所需材料。图纸设计环节，需要实现师生、生生间深度的思维交互，教师需要将所有同学的平板联入控制，通过屏幕广播直接在界面上展示自己产品设计的素材、方案等，交流设计的理念，接受来自师生的建议，及时修改并不断保存自己的设计思路。产品测评环节，学生要借助平板展示自己的成果，并借助平板展示向全体师生阐述该作品制作涉及到的原理，实现个体新旧概念的交互。

怎样才能保障课堂教学实现信息立体式互通，从单向的交互场景走向多对多的网状交互结构呢？移动终端的介入无疑是一种比较好的手段。它能存储大量信息，实现在线自由访问，帮助学生获取有关产品设计的原理知识;它也能同步呈现个体学习结果，帮助学生在参阅他人思维中找到新的灵感;它还能实现远程求助，促进学生打破小组、班级、学校壁垒克服学习中的困难……大面积实现学生与媒介、学生与资源、学生与学生、学生教老师、学生自身新旧概念的深度交融，让学生的思维从具体走向抽象，从低阶走向高阶。

五、链接助学，拓展思维

在科学探究中，“自行车上的简单机械”“砖瓦陶瓷的研究”“食品包装袋上的信息”等内容学习，往往会因课堂40分钟局限，无法深入展开探究。为保障学习效果，许多教师会让学生开展课外拓展探究，弥补课内学习的不足。但很多学生会因指导者的缺失，造成探究项目搁浅。

移动终端运用可以突破困境。如图2，在“自行车上的简单机械”学习中，教师不仅将一些自行车摆放在室内区角、走廊、校园边角等开放环境中，还遵循小步子、进阶性原则，立足指认部件名称、回忆学过的简单机械、探究并判断自行车上的简单机械、分析各种简单机械的作用四部分精心设计数字化习题，针对实验操作难点、概念学习易错点精心录制微课内嵌移动终端，便于学生随时链接学习。

这样的架构，重构了学生的学习时空，帮助学生建设一个未来的学习场。探究中，学生既可借助科学学习工具开展线下学习，获得一些感性的认识和经验，又可以借助移动终端开展“在线检测”“资料检索”等线上学习活动。如果初次独立探究学习效果不佳，学生还可以打开平板中的微课，在“微课解析”的帮助下开展第二次修正学习，完成学习单的二次修改，促进思维的更正与迭代。

移动终端在支撑起学生思维、促进学生思维深度加工等方面起到了重要的作用。它用大数据呈现了学生的思维过程及其结果，让学生的思维从隐匿走向可见[5]。它借力“56教室云端”实现无缝交流，突破课堂、班级及固定师生群体，让思维表达从桎梏有限走向无限;它在摸清学生起点时设计探究问题，通过人机、人人间的交互采集例证，智能化、精准化分析，获得结论，让科学思维从肤浅走向深度，乃至成熟。

参考文献

[1] 陈隆升.学情分析论[M].上海：上海交通大学出版社，2019：8.

[2] 珀金斯.为未知而教，为未来而学[M].杨彦捷，译.杭州：浙江人民出版社，2015：16.

[3] 吴树超.未来学习场的变革[M].杭州：浙江工商大学出版社，2021：22.

[4] 焦尔当.学习的本质[M].杭零，译.上海：华东师范大学出版社，2015：86.

[5] 哈蒂.可见的学习在行动[M].彭正梅，伍绍杨，邓莉，等，译.北京：教育科学出版社，2018：34.

[责任编辑：陈国庆]