◎ 陳琳悅

一、研究背景

“問題解決”的綜合學(xué)習(xí)模式與國外盛行的STEAM（Science，Technology，Engineering，Arts，and Mathematics）課程［1］有異曲同工之妙，都是基于綜合（工程）性問題設(shè)計(jì)的連續(xù)性或?qū)訉由钊氲膶W(xué)生活動(dòng)，其對(duì)孩子思維發(fā)展的促進(jìn)已經(jīng)在科學(xué)教育方面獲得了比較廣泛的認(rèn)可。

目前，各學(xué)科教學(xué)研究領(lǐng)域也將基于數(shù)字化資源開發(fā)的“問題解決”課堂教學(xué)新模式作為教學(xué)改革重點(diǎn)。曾有教師一針見血地指出，在“數(shù)字化教學(xué)資源、未來課堂、智慧學(xué)習(xí)”的三元關(guān)系中，資源建設(shè)起到了決定性作用［2］。而課堂資源在課堂“共生”關(guān)系中，為差異化學(xué)習(xí)提供了支柱［3］。

德國教育家赫爾巴特（J. F. Herbart）認(rèn)為“‘管理’和‘訓(xùn)育’是有區(qū)別的，學(xué)生應(yīng)具備在某一時(shí)間內(nèi)只專心研究某一個(gè)東西而不考慮其他東西的能力，并在‘專心活動(dòng)’中領(lǐng)會(huì)一切值得注意、值得思考、值得感受的事物?！保?］赫爾巴特認(rèn)為教師應(yīng)當(dāng)幫助學(xué)生進(jìn)行“審思”，結(jié)合待解決的問題有針對(duì)性、有順序地完成一組“專心活動(dòng)”，由此派生出的四個(gè)連續(xù)性階段“明了—聯(lián)想—系統(tǒng)—方法”［4］，與學(xué)生從“科學(xué)體驗(yàn)”到“內(nèi)化方法”過程的契合度極高。

基于此，筆者將一堂課的主旨當(dāng)作一個(gè)待“審思”的大問題，并利用活動(dòng)設(shè)計(jì)將其拆分為2—3個(gè)“專心活動(dòng)”加以細(xì)化。此時(shí)，移動(dòng)終端作為“教學(xué)資源的載體”，就能利用外部資源的支持，有的放矢地?cái)U(kuò)大學(xué)生“感知、注意、思考”的事物，期望能借此增加學(xué)習(xí)體驗(yàn)，擴(kuò)張課堂思維容量。

二、問題的提出

要改善“高階思維”（分析、綜合、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新等問題解決能力）與“基礎(chǔ)水平”（知道、理解、應(yīng)用等內(nèi)涵把握能力）不匹配的現(xiàn)狀，豐富學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)歷，實(shí)踐性學(xué)習(xí)經(jīng)歷首當(dāng)其沖。在探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)中，教師并不是旁觀者，而是問題解決的引領(lǐng)者。用孩子的話說，是“導(dǎo)游”。在課堂中，并非只有學(xué)生正在面對(duì)未知的問題。在活動(dòng)設(shè)計(jì)和實(shí)施時(shí)，教師也同樣面臨著待解決的問題，兩者之間的關(guān)聯(lián)性是不可忽視的。

因此，教師應(yīng)以“問題解決”的思維看待學(xué)生活動(dòng)之間的關(guān)系，并將“如何使用好集成化的資源”作為“審思”的終極問題。而資源適配性與便利性即成為教師設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)時(shí)的兩大“專心活動(dòng)”。本文將以“池塘”一課為例，描述筆者是如何對(duì)此進(jìn)行“審思”的。

三、學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)思路的變革

（一）變“教”為“導(dǎo)”，分解“客戶”需求

在“池塘”一課的教學(xué)中，筆者將課堂的實(shí)施者看作“客戶”，將學(xué)生看作“使用者”。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，“客戶”對(duì)課堂新教學(xué)模式的期望分解為三大需求：便捷、兼容、差異。比較WiFi覆蓋環(huán)境和市場(chǎng)現(xiàn)有軟硬件設(shè)備的兼容性，資源集成化似乎是解決問題的最佳選擇。在本節(jié)課的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)室被劃分為若干個(gè)“資源模塊”，嘗試為每個(gè)教學(xué)活動(dòng)尋找相應(yīng)的模塊，再以教學(xué)主線串聯(lián)，形成新的課堂模式，而教師則以“導(dǎo)游”的角色引導(dǎo)學(xué)生層層深入探究。

分解課堂目標(biāo)，將“設(shè)置課堂核心問題”看作需要完成的“專心活動(dòng)”，形成了如圖1所示的兩大學(xué)生活動(dòng)：①分類——池塘是一個(gè)又小又淺的淡水環(huán)境；②驗(yàn)證——池塘白天與黑夜的溫差很小。

為順利匹配資源模塊，教師可將各“專心活動(dòng)”的要素及現(xiàn)有資源一一羅列?；顒?dòng)一“認(rèn)識(shí)池塘”的要素較為簡單：①可供仔細(xì)觀察的對(duì)象；②對(duì)象可拖拽移動(dòng)；③可互動(dòng)交流的空間?；顒?dòng)二“溫差問題”的要素則較為復(fù)雜：①快速完成裝置搭建；②明確實(shí)驗(yàn)流程；③形成合理分工；④較有說服力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；⑤可被互動(dòng)分享的數(shù)據(jù)等。

圖1 “池塘”第一課時(shí)學(xué)生活動(dòng)導(dǎo)覽

（二）以“鉆”代“學(xué)”，提升“使用”體驗(yàn)

德國工程師和引進(jìn)設(shè)備的介入使課程資源逐漸豐富和多元，學(xué)校借此建立了六大資源模塊。其中，區(qū)域模塊的劃分、水電和安全模塊的添加、數(shù)字化模塊的普及都有賴于綜合實(shí)驗(yàn)室全新的布線系統(tǒng)和環(huán)境設(shè)計(jì)：①校園實(shí)景模塊；②實(shí)驗(yàn)室水電氣及安全模塊；③移動(dòng)終端和APP模塊；④WiFi環(huán)境模塊；⑤DIS傳感器模塊；⑥數(shù)據(jù)顯示及交互模塊。將活動(dòng)要素和資源模塊一一對(duì)應(yīng)后，本節(jié)課就展現(xiàn)了一套資源模塊的組合拳：將資源模塊①③④⑥與討論區(qū)組合為活動(dòng)一服務(wù)，再將資源模塊②③④⑤⑥與操作區(qū)組合為活動(dòng)二服務(wù)。

在“認(rèn)識(shí)池塘”學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)校花園實(shí)景模塊主要應(yīng)用于觀察池塘動(dòng)植物及其分布；討論區(qū)模塊及閱讀區(qū)模塊則主要承擔(dān)閱讀、媒體觀察、方案設(shè)計(jì)及其他學(xué)生活動(dòng)；操作區(qū)配備水電模塊，主要用于模擬、實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析等活動(dòng)。在高密度資源的包圍中，資源的有效利用成為解決課堂問題的關(guān)鍵。移動(dòng)終端將模塊有效串聯(lián)，形成資源集成化配置，避免在不同的“專心活動(dòng)”中重復(fù)勞動(dòng)，并確保不同小組“專心活動(dòng)”的結(jié)果能被分享。

在“專心活動(dòng)”的實(shí)施中，教師必然會(huì)發(fā)現(xiàn)新的問題：①學(xué)生對(duì)池塘的概念較為模糊，交流時(shí)不能確切地關(guān)注“又小又淺”的特征；②學(xué)生缺乏針對(duì)池塘動(dòng)植物的生活經(jīng)驗(yàn)，影響了判斷的準(zhǔn)確性；③搭建實(shí)驗(yàn)裝置、磨合實(shí)驗(yàn)小組耗費(fèi)了大量的時(shí)間，亟待縮減；④無法依靠“描述”進(jìn)行有效交流，需要大量圖片輔助；⑤學(xué)生在分析數(shù)據(jù)時(shí)遇到障礙，糾結(jié)于個(gè)體數(shù)據(jù)變化，無法聚焦數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)。具體的解決方案會(huì)在下文中提到。

四、學(xué)生活動(dòng)的成效

（一）學(xué)生“專心活動(dòng)”的解析

“認(rèn)識(shí)池塘”是一個(gè)真實(shí)的任務(wù)，即一個(gè)“解決問題”的模擬情境。筆者解析“池塘”單元知識(shí)構(gòu)架，不難發(fā)現(xiàn)，該單元所涉及的內(nèi)容可以歸納為兩大類，即“池塘是一個(gè)特殊的動(dòng)植物棲息地”和“池塘里有很多動(dòng)植物”。那么，如何認(rèn)識(shí)池塘的特殊之處呢？

通過引導(dǎo)問答和資料閱讀，學(xué)生形成了若干個(gè)待解決的小問題：①生活中池塘是什么樣的？②池塘里都有什么呢？③書上是如何描述池塘的？④為什么池塘的白天與黑夜溫差很??？⑤如何驗(yàn)證自己的想法？其中，問題①②可用回憶、觀察、交流來解決；問題③則要依賴于閱讀；問題④⑤必須通過實(shí)驗(yàn)解決。至此，本節(jié)課的主要學(xué)習(xí)經(jīng)歷類型已經(jīng)基本完成篩選。

（二）資源集成化支持的“專心活動(dòng)”

教師將實(shí)驗(yàn)小組定位四人一組，再將每組分為兩人一組的小小組并派發(fā)一臺(tái)移動(dòng)終端，配備包含四個(gè)APP的學(xué)習(xí)包：①能兼容動(dòng)畫隨意拖動(dòng)的Explain Everything；②能將DIS數(shù)據(jù)圖像化的LDLAB；③能將數(shù)據(jù)上傳至交互平臺(tái)的尚學(xué)趣；④實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)工具“時(shí)鐘”。值得一提的是，筆者將問題①③④都嵌入了Explain Everything中，以視頻、動(dòng)畫、分類游戲等形式成功地將孩子的注意力聚焦在“那些動(dòng)物為什么不適合生活在池塘里”，從而得出池塘“小、淺、淡水”的三大特征。教師又將實(shí)驗(yàn)操作制成視頻，配以解說，幫助孩子以最快的速度，邊看邊操作，擺脫“新手上路”的尷尬。

該學(xué)習(xí)包配合實(shí)驗(yàn)室水電及安全模塊組合使用，即能將教學(xué)核心問題——“池塘是又小又淺的淡水環(huán)境”“池塘白天與黑夜溫差很小”逐一拆解。其中學(xué)生操作界面和DIS數(shù)據(jù)曲線演示分別如圖2和圖3所示。

（三）資源集成化支持的方法技能習(xí)得與釋放

一方面，學(xué)生閱讀視頻，自主學(xué)習(xí)搭建實(shí)驗(yàn)裝置的過程可以看作是技能的習(xí)得，學(xué)生分組完成實(shí)驗(yàn)的過程可以看作是實(shí)驗(yàn)技能的釋放。在“溫差問題”中，學(xué)生需要的并非結(jié)論，而是完成實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷。顯然，按部就班地完成實(shí)驗(yàn)很難激發(fā)學(xué)生的有效思考。相反，相對(duì)自由的差異性小組學(xué)習(xí)能為他們的“疑惑”提供一定的交流空間。由小組成員主導(dǎo)的問題解決過程又將呈現(xiàn)出新的生成性問題。此時(shí)，數(shù)據(jù)的差異和思維的碰撞才是有意義的。

圖2 學(xué)生操作界面

圖3 DIS數(shù)據(jù)曲線演示

另一方面，利用市場(chǎng)現(xiàn)有技術(shù)手段為學(xué)生的學(xué)習(xí)掃清障礙也是一名教師應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作流程的反復(fù)自主學(xué)習(xí)就有賴于剪輯軟件iMovie、兼容展示平臺(tái)Explain Everything、配音平臺(tái)配音閣、錄屏軟件Apower-REC等的密切配合。外圍資源的開發(fā)和嫁接也能有效提高課堂效率，達(dá)成更理想的教學(xué)效果。

可喜的是，有學(xué)生大膽地對(duì)教師所提供的獲取數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行質(zhì)疑，提出現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置不符合“控制變量”的思想，拒絕接受現(xiàn)有的數(shù)據(jù)結(jié)論。隨后，該小組在課后的全班討論時(shí)，以“搭建更為合理的DIS實(shí)驗(yàn)裝置”為問題，引發(fā)了新的思考。學(xué)生們甚至已經(jīng)開始積極尋找合適的器具，并躍躍欲試，繪制了簡單的實(shí)驗(yàn)裝置圖。圖4即問題的解決方案——一套能固定傳感器并符合“控制變量”原則的2.0版實(shí)驗(yàn)裝置。

圖4 學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置圖（不含臺(tái)燈）

（四）基于移動(dòng)終端后臺(tái)數(shù)據(jù)的課堂評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)必須以科學(xué)原則為指導(dǎo)，以客觀事實(shí)為原則。理論上說，資源的數(shù)量和質(zhì)量都能影響課堂教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度。移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)了資源的分享和復(fù)制，使小組學(xué)習(xí)成為了可能，交互平臺(tái)又打通了組間交流的渠道。從這個(gè)意義上看，數(shù)據(jù)化資源正是為體現(xiàn)個(gè)體間的差異消除了障礙，讓學(xué)生的聲音能“被聽見”。

學(xué)習(xí)指標(biāo)的達(dá)成率、學(xué)生的參與度和學(xué)生的快樂程度是評(píng)判一節(jié)課好與壞的三大指標(biāo)。合理的分組和資源模塊的配比能大幅度提高學(xué)生的參與度，并幫助學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)成學(xué)習(xí)指標(biāo)。筆者翻看課堂實(shí)錄，可以發(fā)現(xiàn)40名學(xué)生在閱讀、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)參與率為100%，但在數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)的參與率卻不足70%。課后訪談也揭示了這一結(jié)果。有些學(xué)生坦言，使用移動(dòng)終端學(xué)習(xí)時(shí)很快樂，希望每個(gè)活動(dòng)都能被分配到明確的任務(wù)。還有少數(shù)學(xué)生認(rèn)為知識(shí)指標(biāo)并不難學(xué)習(xí)，但在小組學(xué)習(xí)時(shí)遇到了交流上的障礙。

五、“審思”后的審視

有賴于移動(dòng)終端的投票制數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，課堂活動(dòng)中的交互平臺(tái)成為了后續(xù)需密切關(guān)注的問題：如何提高學(xué)生參與度、交流有效性和提升方法技能的習(xí)得指標(biāo)達(dá)成率？

另外，在學(xué)生“專心活動(dòng)”中進(jìn)行過程性評(píng)價(jià)（見圖5），并利用APP資源將過程評(píng)價(jià)與學(xué)習(xí)要點(diǎn)融合嵌入活動(dòng)是十分必要的?！皽夭顔栴}”的評(píng)價(jià)表不僅能幫助學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)步驟，也將解決問題的步驟潛移默化地滲入其中。

圖5 評(píng)價(jià)單

學(xué)生評(píng)價(jià)應(yīng)遵循導(dǎo)向原則、獨(dú)立性原則、實(shí)效性原則及容錯(cuò)性原則。但在該項(xiàng)評(píng)價(jià)中，缺乏有效的監(jiān)察機(jī)制，實(shí)效性和容錯(cuò)性都較小，仍需在實(shí)踐中進(jìn)一步修改。如何利用移動(dòng)終端簡化活動(dòng)評(píng)價(jià)的步驟，提高評(píng)價(jià)的客觀性和有效性也是需要探討的課題。另外，設(shè)備應(yīng)用的復(fù)雜性和課堂邏輯的整體性形成了新的宏觀矛盾。如何將移動(dòng)終端的技巧分散在課堂中，提高資源使用效率，是推進(jìn)新課堂模式可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。