基于电子书包的探究式教学模式设计——以小学科学教学为例

王玉玺，张 妲，钟绍春，钟永江

(东北师范大学 软件学院，吉林 长春 130117)

基于电子书包的探究式教学模式设计
——以小学科学教学为例

王玉玺，张 妲，钟绍春，钟永江

(东北师范大学 软件学院，吉林 长春 130117)

目前,探究式教学得到广泛应用，但在课堂中应用时，往往并没有真正帮助教师教和促进学生学，即并没有真正发挥出探究式教学自主、开放的优势，学生常常无目标、无资源、无工具地去探究，最终收获颇少，表面上轰轰烈烈的探究式教学，其实仍然是扎扎实实的传统教学。究其原因，是由于教师缺乏相对恰当而丰富的课堂教学模式，没有很好地理解探究式教学的含义就去盲目应用。另外，在开展探究式教学时，也没有很好地设计和开发出学生在自主探究的过程中真正能够帮助他们探究的工具和资源。该文通过深入研究应用探究式教学时所存在的普遍问题，设计出基于电子书包的探究式教学模式，作为解决这些问题的突破口，并给出一个小学科学的教学案例，旨在为以后应用真正意义上的探究式教学提供一定的理论和实践依据。

电子书包；探究式教学；教学模式；信息技术与学科课程融合；小学科学

苏霍姆林斯基曾经说过：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者，而在儿童的精神世界中这种需要特别强烈。”在探究式教学中，学生成为了真正的主动探究者，而不再是被动的接受者，它打破了传统的“填鸭式”教学，鼓励学生主动参与、亲身体验、协作交流，培养了学生的创新精神，提高了学生的信息素养和科学素养，因此我们应积极倡导应用探究式教学，尤其在小学课堂中。然而在我国，探究式教学起步较晚，尤其在小学阶段无论是在理论研究还是实践研究上都较不成熟，有些一线教师仍然将它看作为比较浮华的教学方式，有的时候不会用甚至不想用。那么探究式教学为何没有被广泛应用？应用探究式教学又为何没有真正提高教学绩效？

一、探究式教学模式应用现状及问题

(一)理论认识不到位

最早提出在教学中使用探究方法的是杜威。他认为，科学教育不仅仅是要让学生学习大量的知识，更重要的是要学习科学研究的过程或方法[1]。所谓探究，就其本意来说，是探讨和研究。探讨就是探求学问，探求真理和探本求源；研究就是研讨问题，追根求源和多方寻求答案，解决疑问[2]。笔者认为探究式教学是指教师创设出与学生日常生活紧密相关的情境，学生遇到一些难以解释的现象以及不能解答的问题，通过切身观察、搜集材料、动手实验、梳理归纳、协作交流等途径去自主探究，教师适时适度地给予帮助。从而使学生能够解释现象、找出规律、掌握解决问题的一般思维方式方法，并能够提高自身实践能力，激发了勇于探索和大胆创新精神，进而具备了一定的科学素养和信息素养。

在整个探究式教学中，要以一定的科学理论作指导，要从学生角度出发，学生主动建构知识，而不是在实施过程中仅仅体现在形式上而忽视了探究本质。人们在理解探究式教学时，往往还会对探究进行泛化[3]，教师认为一问一答就是探究式教学，学生并没有时间去探索和思考，学生的思维仍然是教师的思维，因而并没有促进有意义学习的发生。另外，教师在应用探究式教学时，会走极端，完全让学生去探究，学生在没有充足的知识基础和成熟的实践经验时，整个探究过程中会有错误的思维方法和操作，教师在此时若不给出及时的指导和帮助，最后学生会收获颇少甚至一无所获。

(二)实践过程形式化

1.目标问题

教师在设定教学目标时，大都只是依据教材和课程标准制定，设定的目标往往不够全面，不符合学生的实际情况。教师常常缺失的是没有告诉学生为什么学这些知识，通过学这些知识能够解决什么问题或者提高什么能力以及掌握什么方法。学生没有了解学习的目的和意义，就不会产生学习兴趣，进而在自主探究过程中并不能够主动参与，积极思考，这是探究式教学不能很好开展的重要原因。

2.过程问题

探究过程不能很好地支撑个性化学习，有些思维活跃的同学会很快探究出结果，然而其他同学仍然步履维艰，这样就易随波逐流，没有切实体验成功喜悦。目前在探究过程中，尤其在小学阶段，课堂易混乱无序，场面不易控制，这也是教师不想应用探究式教学的原因。

3.主体问题

在目前实施探究过程中，教师仍然是主宰者，所有的问题和思维都是教师的，教师去发现问题，然后将问题抛给学生，而不是教师通过创设情境来让学生发现问题进而去自主探究。另外，教师和学生都缺乏自信，教师不敢放手，学生不敢探究，这是长期以来传统教学形成的教学模式。在探究过程中并没有开放、自主的环境来支持学生探究，很大程度上忽视和动摇了学生的主体地位。

(三)缺乏有力的探究工具和资源

随着信息技术的高速发展，其在我国课堂已经得到广泛应用。然而这种应用仍然仅停留在工具化层面上，并没有真正颠覆传统教学。在应用探究式教学的课堂中，教师仅仅利用信息技术呈现教学内容，就让学生自主探究，学生没有丰富的资源和有力的工具去探究，因此在整个探究式教学中并没有受益于此，因此看似探究实质仍然是被动接受。学生没有切身体验获得知识的过程，创新精神的培养只是天方夜谭。信息技术的应用并没有帮助学生突破重难点，也并没有帮助实现个性化学习，在整个过程中也没有为学生提供有针对性的学习资源和有力工具，学生不能管理自己的学习过程，因而信息技术的应用也只是最低层面。这些问题不仅仅影响探究式教学的开展，同时也是信息技术与课程整合的主要瓶颈。

二、基于电子书包的探究式教学模式

所谓基于电子书包的探究式教学模式就是以电子书包作为支撑来开展探究式教学。电子书包支撑的探究式教学可让探究式教学真正意义上的展开，而不再流于形式化，同时学生会切身体会到如“科学家”一般发现问题，探究问题，解决问题的过程。

(一)电子书包概述

电子书是教育信息化的终端产品，也是“校校通”工程的相应工具之一[4]。早在2001年，北京某公司生产的“绿色电子书包”已经通过了教育部的认证，并在北京、上海等4个城市试推广。2003年，上海金山区金棠小学已开始试用电子书包代替传统书本教材。同时，这种试点活动也纷纷出现在更多的中小学课堂中[5]。经过十年的发展，电子书包已经逐渐发展成为一个系统的概念。同时随着大力推进利用信息技术支撑课堂教学，互联网、平板电脑等高速发展，电子书包顺应潮流，迅速出现在中小学课堂中。

电子书包可视为一种以网络、移动设备为基础，促进学生有意义学习的软件为架构，动态开放教学资源为灵魂，支持移动学习甚至终身学习的数字化学习空间[6]。电子书包完全从学生角度出发，以学生为中心，并真正意义上地实现了个性化学习，为培养学生的创新精神和实践能力提供了有力的工具支持。

(二)理论依据

1.多元智能理论

多元智能理论是美国发展心理学、哈佛大学教授霍华·加德纳提出的，该理论突破传统的单一智力观，认为不存在单纯的某种智力和达到目标的唯一方法，每个人都会用自己的方式来发掘各自的大脑资源[7]。多元智能理论指出了智力的实质是实践能力和创造能力，从而将“智力”从无形的东西发展成为有形的东西，并将“智力”从学校教育的领域拉回到了现实生活中，避免了学校教育与现实生活的脱节[8]。多元智能理论认为每个个体都同时拥有多种智能，这些智能在每个人身上以不同的方式、不同程度的组合使得每个人的智能各具特点。这些智能可以培养和加强，也可能被忽视或削弱[9]。因此，教师应该提供多种智能切入点(应用探究式教学)，尽最大努力发挥出每个学生的强项智能来探究问题，并及时给予启发、指导。

2.建构主义学习理论

建构主义认为：学习者的知识是在一定的情境下，借助于他人的帮助，如人与人之间的协作、交流、利用必要的信息等等，通过意义的建构而获得的[10]。建构主义学习理论认为“情境”“协作”“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性。探究式教学正是基于建构主义学习理论而开展的，学生要通过已有知识基础并通过针对性的学习资源和有力工具去搜集资料和自主探究，切实体验，感受过程来建构知识的意义。在探究过程中，学生是知识的主动建构者；教师是整个探究过程的组织者、指导者、有意义知识建构的帮助者、促进者；教学内容所提供的也不仅仅是教材呈现的内容和教师传授的知识，而是学生主动建构有意义知识的对象和资源；教学媒体也不再只是教师的教具，仅仅呈现教学内容的手段和工具，而是用来创设情境、学生主动探究的指导和辅助的有力工具。

(三)基于电子书包的探究式教学模式设计

1.前端分析

(1)教材分析

教师不仅仅要了解本课教材中所涵盖的知识内容，还要能够梳理归纳出整个学科知识体系图谱，注重对知识本体进行深入分析；明确本课学习内容在整个学科中的地位，并向学生阐释本课的知识点以及为什么学习本课；以及学生在学习本课后应获得的什么样的知识和能力，拥有哪些思维方式方法，或者增长了哪些经验等。

(2)学情分析

在以学生为中心的课堂中，为取得卓越的教学成果，教师在课前要对学习本课的学生进行充分的特征分析。学生特征分析涉及智力因素和非智力因素，与智力因素有关的特征主要包括知识基础、操作能力和认知结构，和非智力因素有关的特征则包括兴趣、动机、情感、意志和性格[11]。教师要根据学生的已有知识基础和年龄特征创设情境，合理安排教学过程，给予及时指导和帮助，并注重个体差异。

(3)教学目标

教学目标的设定要从学生角度出发。教学目标又称学习目标，是学生通过学习本节课所达到的目标，而不是教师。教学目标要尽可能的量化和可操作，例如在九年级“化学分子和原子”一课中，有些教师这样设定教学目标：理解分子和原子的概念，那究竟学生达到什么程度叫理解了，或者学生需要理解到什么程度，却没有深层次的设定，这样的教学目标含糊不清，因此在开展教学过程和评价学习成果时，也会举步维艰，那么教师可以这样设定：知道分子是保持物质化学性质的最小粒子、原子是化学变化中的最小粒子，会运用这一特点解释化学变化的本质—分子破裂成原子，原子重新组合成新的分子；化学变化前后分子的种类改变，原子的种类不变。

2.创设情境，导入课题，设定探究问题

基于电子书包支撑的模拟仿真情境创设，可以让学生切身感受，仔细观察事物本质的发展变化过程，进而可轻松自然地进入课题学习。在该教学模式中，探究问题的设定是重中之重，它不仅仅来源于本课的教学目标，更是学生迫切需要探究解答的问题。在该教学模式中，探究问题由学生进行投票，每个学生都在电子书包所提供的答疑区中写出通过本课学习能够解答的问题，由于课堂时间有限，不可能对每一问题都能够进行探究解答，所以学生对于以上问题进行再一次投票，票数最多的问题也就是学生最想解答的，也是最基础的，进而确定了探究的问题。

另外，电子书包还在细节上做了很好的调整，学生的问题以手写形式上传，很适合低年级教学，解决了学生打字速度慢、技术能力低、占用课堂教学时间这一难题。这样的设计，体现了以学生为中心，打破了传统的教学模式，教师来设定问题，学生也许对该问题根本不感兴趣，或者已经了解，这样都大大降低了探究效率，恰恰相反，若探究问题来源于学生，学生就能够成为真正意义上的“科学家”，带着自身的问题，通过自主探究，进而解决问题获得能力。

3.电子书包支撑学生探究

在学生开始探究之前，教师要给出导学案，这样看似把主宰权又交给了教师，其实不然。导学案所包含的内容是明确探究目标以及探究环节和设定了探究时间，在探究环节的设计中，为思维活跃探究较快的学生安排更深层次问题的探究环节，这能为有些探究困难的学生争取大量的探究时间，极大地注重了个体差异，同时极大程度上改善了探究过程秩序乱、效率低等不易控制的局面。

另外，在传统探究式教学中，学生没有针对性的学习资源和探究工具帮助探究，学生常常无处探，无法探。电子书包为学生提供了丰富资源和探究工具，网络技术支持学生获得有针对性的探究资源，模拟仿真技术为学生呈现了事物内部结构和发展变化过程，这样为学生解答问题提供了重要理论和实践依据。电子书包还提供了答疑区等板块，提供了在线指导和在线讨论平台，这样为小组协作探究提供了可能。社会化大生产的发展，要求人们具有协同工作的精神，在现代学习中，尤其是一些高级认知场合，要求多个学生能对同一问题发表不同的观点，学生可以在自主探究的基础上组成学习共同体，协作完成任务[12]。教师在学生探究过程中，不要完全放任学生，要及时巡回指导，时时发问，不断地引导学生向着更深更远去探究。学生通过电子书包可自觉管理探究过程，极大地支持了个性化学习。

4.强化练习，成果展示评价

学生探究之后，教师要通过多种方式来评价学生的探究成果，其中一项就是让每个学生进行测试练习，电子书包提供多样化的强化练习方式，如通关游戏等，学生在轻松愉快的游戏中不仅展示了探究成果，同时对新知进行巩固强化。另外，学生可通过电子书包清晰全面地展示小组的探究成果，也可以开展一个小组提问，另一小组作答的活动来进行对小组探究成果的评价。

5.再现新知，纠误，布置作业，拓展学习

通过学生探究和评价探究成果，教师可对知识进行进一步的讲解，以便学生正确和深层次地理解知识。学生在探究过程中若遇到普遍存在的问题和一致的错误操作，教师要给予纠正和正确作答。最后帮助学生总结归纳本课知识点，布置作业，为学有余力、兴趣浓厚的同学布置拓展课题，学生可在电子书包中获得拓展课题和探究资源进行对本课题的拓展学习。

6.模式流程图

整体模式可以分为5个步骤，每个步骤下的教师活动、学生活动和电子书包支撑方式如下图所示。

模式流程图

三、基于电子书包的探究式教学模式实践

以下是基于电子书包的探究式教学模式的应用案例。通过观察课堂实录，学生乐于通过电子书包来进行自主探究学习，在探究过程中能够积极主动，勤于思考。可以从某种程度上反映出运用基于电子书包的探究式教学模式可有助于培养学生探究能力，提高教学绩效。

(一)前端分析

1.科学教材分析

“眼睛的科学”(第一课时)是天津路小学科学校本课程“我们的身体”单元中的第三课，本课让学生认识简单的眼睛构造，使学生初步了解近视和眼睛构造的关系，并培养学生发现、整理、筛选问题的能力，让学生能在已有问题、经验和现有信息的基础上，通过简单的思维加工，作出自己的解释或结论；能用自己擅长的方式表达探究结果，进行交流，并参与评议，知道对别人研究的结论提出质疑，同时培养学生的搜集、整理信息的能力和自学能力。

2.学情分析

正处于四年级的学生好奇心重，思维活跃，勇于表现自己。他们在之前的各学科学习中已经有了探究学习的经验，喜欢动手实验，并积极认真思考。但是在探究过程中，兴趣仅停留在对探究工具上，并不重视探索事物本质、追寻问题解决的方式方法，教师要适时适度地给予帮助指导，学生在学习本课前对眼睛的有关知识有浅层次的认识，在日常生活中，听说过假性近视、近视等眼睛相关名词，但是并不知道眼睛的内部结构和近视的成因。

3.教学目标

知识目标：认识简单的眼睛构造，初步了解近视和眼睛构造的关系。

过程与方法：善于提出问题，并能进行问题筛选分析。应用感官观察并结合电子书包“解暗箱”的体验活动，了解眼睛的构造，并在不断认识的过程中，有意识地对眼睛的知识进行补充和完善。

情感、态度、价值观：保持与发展想要探究与发现周围事物奥秘的欲望。同时，还有在科学学习中能注重事实，克服困难，乐于合作与交流。另外知道保护眼睛对于青少年的重要性。

4.教学重难点

教学重点：了解关于眼睛构造的名称及位置。

教学难点：近视和眼睛构造的关系。

(二)教具媒体应用

本课应用电子书包多媒体教学系统辅助教学。

(三)教学方法选择

本课教学内容更加注重过程的体验和能力的获得，因此采用自主探究和协作交流的教学方法。

(四)教学过程设计

1.创设情境，导入课题

师生活动：教师带领学生打开电子书包的“看一看”部分，其中有两幅图片，来引导学生思考：我们眼睛看到的是不是真实的？学生看到图片的直观现象竟然与真实结果不相符，引发了学生对此问题的极大探究兴趣。进而引出本课主题：眼睛的科学。

设计意图：由于眼睛和学生的关系太密切了，他们会认为非常了解眼睛。教师在一开始上课选择了“视错觉”这一现象，让学生对自己的眼睛产生了质疑，极大地激发了学生的探究兴趣。

整合点分析：运用电子书包的“看一看”的动画资源，可以让学生真切地感知到有时候不一定“眼见为实”。这一动画资源极其形象逼真地向学生展示出了“视错觉”这一现象，学生通过切身观察到眼睛直观表象与实际结果的反差，对眼睛有了浓厚的探究兴趣。

2.确定探究问题

师生活动：教师抛出问题，“关于眼睛你们现在都知道些什么？”。学生予以思考积极作答，随后教师问：“关于眼睛你们还有哪些不知道的或想了解的？”，学生将问题发布到电子书包的答疑区中。学生写完问题后，由于课堂时间有限不可能对于学生的问题进行一一作答，只能选取大家最想知道、最基础的问题进行探究，学生可以利用电子书包的统计软件，在大家提出的问题中进行选择。

设计意图：教师从了解学生的原有知识基础出发，提出“关于眼睛，你们都知道些什么？”的问题。然后，引导学生继续发现自己还有很多不了解的问题。如果只是让学生泛泛地提出问题，然后选择两个问题解决，那么学生对于自己的提问很快会淡化，所以教师采取把问题发送到电子书包的答疑区的方式，加强学生的问题意识，同时也为后一部分的教学环节做了铺垫。在选择解决问题的环节，教师引导学生正确的整理筛选问题的方法：“那么这么多的问题我们不可能一起都解决，科学研究也要从基础开始了解，哪个问题是最基础的？”

整合点分析：在电子书包的答疑区中，学生可任意写入自己急于解决的问题，为学生的沟通交流提供便利。同时通过统计软件，可统计出学生最想知道的也最基础的问题作为探究问题，这种设计极大地凸显了学生的主体地位。

3.小组协作，自主探究

师生活动：教师组织同学们互相观察眼睛的构造。并提出问题：通过观察知道了眼睛的哪些构造或有什么发现？再结合生活经验猜一猜，眼球里面还有什么是我们看不到的，它们可能有什么作用？教师给出导学案，导学案中包含探究目标、探究方法、探究时间、探究环节等，为学生的探究过程提供了详细而清晰的探究导向。学生运用电子书包作为探究工具及资源来探究眼球的重要构造，以及以小组为单位，协作探究眼睛近视和眼睛构造的关系，教师进行巡回指导。

设计意图：观察是科学学习的重要方式，所以，对于眼睛的外部构造，教师采取让学生互相观察的方式，既能提高学生的兴趣又能激发学生的探究欲望。另外学生以小组协作，自主探究的形式来获取知识不仅可以加深对知识理解，通过亲身体验探究过程，与其他同学交流，可提高探究和沟通能力。

整合点分析：电子书包可为学生提供丰富而有针对性的探究工具和资源，电子书包中模拟仿真的三维动画可帮助学生探究到眼球的重要构造。小组成员通过电子书包可以多种形式来探究眼睛近视和眼睛构造的关系。基于电子书包的探究式学习不再流于形式化，学生利用此能够探究到问题本质，帮助学生解决问题。

4.强化练习，成果展示

师生活动:组织学生选择不同的小游戏，来巩固了解关于眼睛的构造知识。学生进行游戏，游戏后，教师对学生的成果进行检验。通过提问交流，发现学生对眼睛的知识还需更深了解，因此指导学生回到电子书包的学一学部分进行更深入的学习。教师组织学生展示各小组的探究成果。

设计意图：利用小游戏，学生电子书包上对眼睛结构认知的操作，起到了让学生的知识接受差异得到补充平衡的效果。小组成员运用电子书包进行成果展示，可将小组探究成果更形象更逼真地呈现给大家。

整合点分析：传统的强化练习如回答课后练习，做试卷，学生会觉得枯燥与恐惧，学生在轻松自由的氛围中即电子书包提供的游戏中进行对知识的强化巩固，可以促进有意义学习的发生。

5.进行拓展学习

师生活动：眼睛的每个部分大家都是一样的吗？变化了会怎么样呢？在电子书包中“自学区”内，可以解决你们的疑问，请大家认真学习，把你们的发现讲给同学们听。

设计意图：这里教师着重培养学生自学能力，也关注自学方法的引导，即：提出问题—选择资源—探究问题—解决问题—表达交流。

整合点分析：在传统教学中，课后学习的部分仅仅是完成作业，然而电子书包支撑的课后学习可为学生带来拓展学习的资源，因为课堂有限，不能满足学生的所有知识习得，因此需要拓展学习以及资源工具。在电子书包的拓展区中，可为学生提供拓展资源与工具，同时也为学生提供了讨论区，学生可随时随地沟通交流。这不仅丰富了学生的学习生活，也为学生知识能力习得提供了有力而丰富的平台。

四、结束语

在探究式教学中，注重学生智能向多元化发展，并极大地提高学生的科学素养和信息素养，培养了学生的创新精神和实践能力。但是若没有信息技术的有力支撑，势必会影响探究效率。在电子书包支撑的探究式教学中，学生可身临其境，真正能够让“问题”看得见，摸得着，学生在自由、开放的教学环境中，拥有丰富的资源和有力的探究工具进行探究，师生角色极大转变，教师成为配角，在课堂中仅扮演情境创设者，促进者、组织者、帮助者，学生真正地主宰了课堂。电子书包可支撑个性化学习，并可实施公平教学，注重个体差异，极大地凸显了学生的主体地位。另外，电子书包成为学生家长共享应用的平台，为学生的课外学习和家校互通交流增添生机。基于电子书包的探究式教学希望能够为以后各学科开展探究式教学提供一定理论和实践依据，并为信息技术与课程高效整合提供重要的应用契机。

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[9]从概念到实践——多元智能、合作学习、建构主义理论在课堂教育中的应用[DB/OL]. http://www.doc88.com/p-7804749185074.html,2013-11-01.

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[12]叶良明,靳跃.“主导—主体—主线”教学模式的构建与实践[J].中国电化教育,2009,(3):74-77.

王玉玺：在读博士，研究方向为信息技术与课程整合(wangyuxi831@yahoo.com.cn)。

张妲：硕士，研究方向为数字化学习环境、智能学习系统(752263807@qq.com)。

钟绍春：教授，博导，研究方向为信息技术与课程整合，数字化学习环境(sczhong@sina.com)。

钟永江：博士，研究方向为数字化教学资源建设(zhongyj@nenu.edu.cn)。

2013年11月7日

责任编辑：宋灵青

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1006—9860(2014)02—0095—06