数字化教学系统在小学自然课堂教学中推进的研究

顾 晶

（上海市静安区闸北第三中心小学 上海 200072）

小学自然学科，是让学生了解日常生活中所见到的生物、科学、自然的规律、发展、原理及现象。具有极强的科普性、科学性、趣味性，是养成学生从小观察、思考能力的基础学科，也是拓展知识和视野广度的重要学科。通过小学自然学科的教材分析，我们可以发现，其中存在诸多学生并不一定见到过的自然科学现象。所以，当教师依靠传统教学模式，学生的知识接受面是单一的，是需要通过教师的讲述和教材的图文中转到大脑中进行可视化分析，才能逐渐掌握的。而小学生的心理、思维、行为特征是不固定的，在传统课堂模式中，学生容易出现精力不集中、思考问题有难度、知识转化有困难等现象，加之评价方式单一，小学自然学科逐渐淡化为知识性拓展学科，部分学校的教学力度逐渐降低。本文从自然学科的内涵及重要性出发，提出了小学自然课堂教学的思考，并以此结合数字化教学系统助力，开展了数字化系统应用的一些问题探讨，旨在提升自然学科教学质量，为数字化应用深入开展提供理论研究基础。

一、小学自然课堂教学中存在的问题

（一）互动性问题

小学自然学科的知识涵盖了生物、物理、化学等学科的基础知识，在初始阶段并没有过多的概念性知识，更多的是对现象、原理的阐述分析。教材中也是多以图文讲解为主，这种需要学生有一定思维想象力的图文表达内容，需要可视化和交流化的教学形式才能使得学生理解得更为深刻。现阶段，可以常看到的现象就是课堂教学的互动性差总量受限，多数学生并没有参与，学生交流的内容主要集中在文字和图表。课堂中的提问也仅限于教材出发，很少有能够引起大面积互动的点。虽然目前大部分学校具备了用多媒体终端辅助教学的条件，但是这种基于图文、视频、课件的互动性太低，多数学生的参与主动性不强，停留于教师抽取学生回答问题这种形式。目前小学自然课堂互动性强弱联系如下：

强联系：教师→大屏幕→学生，教师→学生（提问）

弱联系：学生→大屏幕→学生，学生→教师（回答），学生→学生

（二）教学评价问题

教学评价是促进学生强化记忆、熟练应用、思考能力等提升的关键性教学措施。大部分教师现阶段能够重视教学评价的内涵，但是在实施教学评价的方式上尚有不足，显得单一且具有局限性。常用的课堂教学评价分为两个阶段。第一个课时评价，也就是课中抽取学生回答问题或者提出问题进行检测，主要评价的对象是学生的知识熟悉度和基本掌握能力。第二个课后评价，是以“纸面作业”为主，评价学生对知识的应用能力。课后评价又分为四个阶段，第一阶段是课后作业评价，第二阶段是单元测试评价，第三阶段是月度应试评价，第四阶段是学期性应试评价。我们通观这些评价内容和结构，发现现有自然学科教学评价方式和方法还是比较单一，大多停留在学生对知识点掌握的评价上。而一门学科的教学有效性包括了学习兴趣、学习主动性、学习思考能力、知识点掌握情况、知识点应用能力、学科知识拓展等方面，现有单一的教学评价无法覆盖全部学生和操作类内容。评价手段主要是课堂提问讨论（覆盖面小）、测验考试（无法顾及操作类内容）、实验操作（评价成本太大）。

（三）学习延续性问题

现在的教学要求是教学科学化，要求根据学生的动态表现来生成教学方案和应对措施。例如，教师通过学生的课堂提问回答情况、作业完成情况、知识面拓展情况来分析学生的学习不足和问题，针对性地给出教学辅助方案。“炒大锅菜”的现象，无法覆盖到全部学生，要让学生形成学习延续性、评价延续性、实践延续性，要在这延续的动态过程中发现教学问题并解决。现在学生的学习经历一般只能以纸面形式进行保存，无法形成连续的表现。这也导致了很多教师无法科学分析一个学生的学习状况。同时，在学习过程中学生的表现次数如个人被提问次数、小组合作中个人完成次数、前期学习中完成情况等，都无法体现出来。

二、数字化教学系统的优势和在实际教学中的作用

数字化教学系统是指数字化终端、数字化课程、数字化教学管理系统、数字化辅助教学系统等为一体的系统模式。数字化设备包括：智能黑板（一种可以连接互联网、教学系统并提供分屏书写、投屏、直播等功能的电子黑板）、移动终端（教师授课使用的数字化移动终端，兼具课件制作、教辅资料搜索、学生学习动态管理、线上教学评价等功能。学生学习使用的数字化移动终端，兼具学习、知识拓展、搜索、作业训练、课堂实时记录等功能）。

（一）课堂教学形式的变革

数字化教学的优势在于，多屏显示、创新课堂互动模式。每组（个人）都持有数字终端，学生与教师、学生与学生之间都可以纵向和横向交流。同时，学生交流的内容涵盖面（如文字、图片、图表、视频等）和交流总量可以大大增加。同时，数字化终端与校内互联网嫁接，更多的教学资源和生成性资源都可以利用。新颖的交流互动形式，给学生提供了极大的趣味性和新鲜感，学生的学习主动性也能提升。另外，课堂教学形式也从传统的教师对学生、教师对黑板、教师将教案这种形式转变为数字化教学操作，不仅便利了教师的教学工作开展，节约了更多的时间，还能让教师在教学设计上投入更多的精力。

（二）课堂评价跨越时间空间

数字化教学系统的应用在教学评价上的优势非人工可比拟。在上述分析到，教学评价在教学过程中很重要，而教师并将完整的精力分配到每一个学生身上，对学生的评价大多来自个别提问、整体试卷测试等，覆盖性不强，同时，对每一个学生的学习状况并不了解。另外就是针对课后评价的几个阶段，无法生成延续性的评价和检测，大多都是通过阶段性的总结复习，然后再进行试卷测试，这种整体知识结构的延续性学习和评价就显得很不足。数字化教学系统中评价的优点：可全班整体评价或对学生个人评价、系统对完成情况自动进行评价、系统对整个单元各教学课时完成情况进行连续评价。今后还可以通过AI实景技术实现虚拟操作类评价。对学生的学习兴趣、学习主动性、知识掌握度、重难点攻破、学科思维提升等方面有一个清晰的了解，更便于教师及时做出教学应对方案。

（三）革新学生课堂经历的记录方式

传统教学模式中是没有对课堂经历进行记录的。在此，笔者想表达下，课堂经历的档案是能够直接反映一些教学不足和反思的。通过教学经历的记录、分析，便于教师开展教学反思，辨析在课堂中没有达到的预期效果，在课后弥补课堂教学不足。整个课堂经历包括学生互动性、学生积极性、学生课时检测完整度、检测有效度等，教师教学知识点、教学结构、教学重点、课堂提问、课时评价等。经过详细的课堂经历记录，教师在课后就直接对比该堂课的教学方法是否有效、教学重点是否有效落实，在一些教学新手段的应用上也可以发挥作用，课后对比分析该新教学手段是否具备推广价值。而数字化教学系统，是一个生成新的资料记录系统，学生在移动终端实时反映情况都会生成动态资料，学生的学习经历可以被保存，形成有效的学生学习档案。

（四）契合自然学科发展兴趣

从小学生的心理、行为、思维等特征思考，传统的教学模式是不行的，难以集中学生的精力。这主要是由于课中陈述式的教学方式、枯燥的交流环节、更多的应试问答导致学生的学习兴趣不高。数字化教学系统中多是使用多屏讲解、终端自主操控、知识拓展、知识可视化，在形式上和内容丰富上给学生带来了极大的新鲜感和趣味性。改革后的教学方式和多模式的交流，充分激发学生的思考和想象，课堂的学习兴趣提升，并以此延伸至整个学科学习发展的兴趣。

三、数字化教学系统在自然课堂中运用存在的问题及建议

（一）学生视力问题及建议

数字化教学系统更多的是依靠数字化电子终端实现课堂的构建。数字化电子终端其本质的作用是体现在屏幕显示功能上，电子设备的屏幕对眼睛的损伤是极其严重的，这就容易造成一个普遍现象，那就是学生的视力会受到影响。据国家权威部门统计，2018年我国近视眼的人数已经超过4.8亿，城市青少年中小学生近视眼的患病率高达71%，并呈现发病率增高和低龄化趋势，农村中小学的近视率虽然没有这么高，也超过50%。随着近视眼的发展，高度近视眼比例越来越大，在中小学生中发病率逐年增加，高度近视眼的并发症可以致盲，当务之急要给予高度的重视，科学防控亟待解决。

建议对数字化系统中常用的两种设备进行深入研究开发。首先是电子黑板，现阶段常用的电子黑板和教师系统直接产生投射关系。电子黑板本身的多功能化操作还比较少。建议开发电子智能黑板，能够独立于教师系统终端的投射和控制，实现电子黑板呈现页面的自主放大、缩小、多功能模块展示，便于教师讲解操作，最大效率地解决现在已经近视的学生无法看清黑板的视力问题。其次是学生使用的数字化电子终端，建议开发专用的电子墨水屏个人终端，减少对学生的视力伤害。

（二）离线工作问题及建议

常用的校内数字化系统是受到校内局域网和互联网限制的，现在系统还不能完全离线工作。这给很多教师带来了时间分配、工作计划的困扰，大部分工作需要在校内进行。加之现阶段教育政策正趋向多面评价的趋势，很多学校和学科开设了实践活动教学课程。自然学科作为一门尊重现象和规律的学科，更少不了学生的自主实验、实践活动。而这样的课程有可能涉及校外、家庭等环节。不能离线工作，将给学生和教师带来极大的困扰。例如：我们需要开展一次关于植物生长变化的家庭实践课程，让学生利用空余时间在家庭种植蔬菜，观察记录植物的变化。如电子设备具备离线工作能力，学生能够在家庭中完成数据的记录、拍照上传等，在此我们还要考虑疫情形势下线上线下教育等因素，所以离线工作很重要。目前受制于校园网络带宽影响，无法真正全面推广。建议开发教师教学和学生学习的离线功能。

（三）教学模块的教师自主化问题及建议

课堂教学的有效性保证是依靠教师的教学课堂构建的。例如知识点是怎么分类介绍的？知识点的上下衔接问题，课堂节奏应该如何推进？课时评价何时开展？一个知识点的教学如何呈现？这些都是课堂构建的关键。而课堂构建的基本就是备课，备课的细致化能够直接决定课堂教学操作的有效性。

数字化系统应用后，课程的构建至关重要，也就是说教师的备课方案要完善。但是目前教师备课端的教学模块种类较少，很多教师需要展示的教学过程并不能体现，极大地限制了教师在备课设计中的想法。建议开发教师教学模块的自主开发功能，除此之外，在现阶段的应用之上，教师在数字化系统备课端备课的时候，还可以加入一些纸质材料的备课设计。在实际教学过程中，当碰到课程模块不能突出教学想法的时候，通过纸质备课材料弥补，利用多屏书写的方式，尽量实现完美课堂呈现。

（四）学生学习档案数据的有效利用问题及建议

上述讲到关于学习经历的记录相关问题的重要性，数字化系统具备学习档案数据生成和记录功能，但是，学生学习档案数据的利用效果却不佳，无法在教学中对教师提供有效的教学辅助。例如，部分教学系统能够完整记录各个学生的学习动态资料，但是涉及一些个别学生的学习问题，系统是不具备分析能力的，最多提供的就是个别学生的学习档案数据，还需要教师自主分析各个学生的学习问题，再来一一对应解决。

建议开发学习档案数据分析功能，开发“重难点知识点提问推送功能”“个别学生疑难点提问推送”，为上课教师筛选出提问对象；还可以通过学生的数字化系统评价方面的数据分析生成“近期易错点知识讲解推送功能”“单元强化知识点讲解推送功能”。实在地利用学习档案数据分析，为教师“抓个别、顾整体”教学提供助力。

结语

本文从自然学科的内涵及重要性出发，提出了小学自然课堂教学的思考，并以此结合数字化教学系统助力，开展了数字化系统应用的一些问题探讨。数字化系统能够推动教学形式改革，促进教学动态记录生成性的评价，重点抓取个别学生的学习不足。在具体实施过程中，还有离线工作、学习档案有效利用等缺陷，希望在未来的应用发展中不断完善。