李 旭
(江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院淮安生物工程分院,江蘇 淮安 223200)
智慧教育視野下STEM和TPACK理念有利于職業(yè)院校進(jìn)一步落實(shí)“三教”改革;有利于職業(yè)院校進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)教融合和深化校企合作;有利于職業(yè)院校進(jìn)一步培養(yǎng)社會(huì)主義現(xiàn)代化新型勞動(dòng)者。在此背景下,本文將探析智慧教育視野下基于STEM和TPACK理念的五年制高職數(shù)學(xué)教學(xué)的內(nèi)涵、價(jià)值與實(shí)施策略。
1986年美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)在《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》[1]中第一次提出了STEM理念,此后世界各國(guó)逐漸了解了STEM 教育。STEM 是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門(mén)學(xué)科的英文縮寫(xiě),它是將這四門(mén)學(xué)科進(jìn)行深度融合,讓學(xué)習(xí)者能夠跨學(xué)科進(jìn)行學(xué)習(xí)。在教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法,引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的專業(yè)知識(shí)以及數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行重新整合,通過(guò)探究性學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)來(lái)解決問(wèn)題,從而促使學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得以提高,發(fā)散型和創(chuàng)新型思維得以發(fā)展。
2005 年美國(guó)學(xué)者科勒(Koehler)和米什拉(Mishra)提出了TPACK(Technological Pedagogical Content Knowledge的縮寫(xiě))[2]概念,其含義是整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識(shí);其出現(xiàn)的基礎(chǔ)是舒爾曼[3](Shulman)在1986年提出的PCK(學(xué)科教學(xué)知識(shí))概念。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在2005年以后,通過(guò)對(duì)TPACK進(jìn)行的理論與實(shí)踐調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)TPACK對(duì)于教師靈活應(yīng)用信息技術(shù)來(lái)輔助教學(xué)具有很大促進(jìn)作用。
因此,加強(qiáng)信息技術(shù)和教與學(xué)的深度融合,把教育技術(shù)轉(zhuǎn)化為教學(xué)能力,創(chuàng)設(shè)STEM和TPACK理念下的智慧課堂勢(shì)在必行。
中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《中國(guó)教育現(xiàn)代化 2035》對(duì)職業(yè)教育提出要“加強(qiáng)創(chuàng)新人才比重”[4]。我國(guó)教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化特別是拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng),加大應(yīng)用型、復(fù)合型、技術(shù)技能型人才培養(yǎng)工作的指導(dǎo)意見(jiàn)(征求意見(jiàn)稿)》中也明確要求“探索 STEM 教育、創(chuàng)客教育等新教育模式,使學(xué)習(xí)者具有較強(qiáng)的信息意識(shí)與創(chuàng)新意識(shí)”[5]。由此可見(jiàn),STEM和TPACK理念為五年制高職數(shù)學(xué)課堂教學(xué)提供了重要理論和政策支撐。
智慧教育背景下基于STEM和TPACK理念的五年制高職數(shù)學(xué)教學(xué)更迅捷、精準(zhǔn)和高效;形成了學(xué)生占主體地位的“網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、融合化、智能化”的新型教學(xué)生態(tài)系統(tǒng),其內(nèi)涵具體表現(xiàn)如下:
1.學(xué)生占主體地位的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求分析
智慧教育視野下,教師通過(guò)一些大數(shù)據(jù)教學(xué)軟件如泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、藍(lán)墨云班課等,直接線上完成對(duì)學(xué)生的作業(yè)、測(cè)試、課堂表現(xiàn)等整個(gè)教學(xué)過(guò)程數(shù)據(jù)的收集、分析和判斷,從而分析出學(xué)生學(xué)習(xí)的共同和個(gè)別需求,從而準(zhǔn)確知道學(xué)生在學(xué)習(xí)方面的需求;教師可以將這些數(shù)據(jù)利用教學(xué)軟件自動(dòng)生成學(xué)情數(shù)據(jù)圖,如雷達(dá)圖等,根據(jù)數(shù)據(jù)圖優(yōu)化分析,準(zhǔn)確定位學(xué)生學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié),及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略;這些大數(shù)據(jù)教學(xué)平臺(tái)還全程記載著學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的整個(gè)過(guò)程,便于教師更高效地開(kāi)展教學(xué)。對(duì)于學(xué)生個(gè)人來(lái)說(shuō),數(shù)據(jù)能夠完整地反映自己在代數(shù)運(yùn)算、邏輯推理、幾何等方面的能力,教師通過(guò)這些可視化數(shù)據(jù)準(zhǔn)確了解學(xué)情,對(duì)學(xué)生進(jìn)行精準(zhǔn)指導(dǎo)。
2.教師組織和引導(dǎo)整個(gè)教學(xué)過(guò)程
大數(shù)據(jù)時(shí)代的高職數(shù)學(xué)課堂除了關(guān)注信息技術(shù)和數(shù)學(xué)課程以及所學(xué)專業(yè)的深度融合,還重視教師的多重身份和教學(xué)過(guò)程中的角色轉(zhuǎn)變[6]。基于STEM和TPACK理念的五年制高職數(shù)學(xué)課堂教學(xué),首先,教師不再是傳統(tǒng)教學(xué)中的展示型教師,而是具備高水平的指導(dǎo)型教師。即在課堂教學(xué)過(guò)程中,一方面,在教學(xué)活動(dòng)中,教師應(yīng)成為探究性活動(dòng)的組織引導(dǎo)者,全過(guò)程地督促學(xué)生學(xué)習(xí);另一方面,教師應(yīng)該具備通過(guò)完善心智模式來(lái)發(fā)揮潛能和提升效率的教練技術(shù),引領(lǐng)學(xué)生利用數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行實(shí)操,即成為高標(biāo)準(zhǔn)的教練員角色。其次,教師應(yīng)該具備智慧教學(xué)素養(yǎng),能夠有效組織并實(shí)施智慧課堂教學(xué)。一方面,教師應(yīng)能依托大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)行為的分析信息,并通過(guò)系列性、分層化和策略性的信息技術(shù)指導(dǎo),在學(xué)生自主探究遇到困難時(shí),及時(shí)給予幫助;另一方面,教師應(yīng)針對(duì)學(xué)生的困惑提供差異化的智慧教學(xué)資源和反饋建議,如對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題及時(shí)推送微課等。潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生利用教師推送的學(xué)習(xí)資源和小組成員之間的合作來(lái)共同克服學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的困難,達(dá)成既定的教學(xué)目標(biāo),從而促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)的全面發(fā)展。
3.加強(qiáng)學(xué)生本位,讓學(xué)生積極參與到智慧學(xué)習(xí)中去。在智慧教育背景下,學(xué)生應(yīng)改變學(xué)習(xí)觀念,樹(shù)立以學(xué)生為本位的思維方式,積極開(kāi)展獨(dú)立和個(gè)性化的學(xué)習(xí),充分發(fā)揮學(xué)習(xí)小組的作用,加強(qiáng)小組成員之間的協(xié)作。學(xué)生應(yīng)積極使用微課、QQ、微信、云平臺(tái)等智能學(xué)習(xí)工具進(jìn)行線上和線下混合學(xué)習(xí),并積極理解和掌握新的學(xué)習(xí)軟件,例如圖形計(jì)算器,XMind思維導(dǎo)圖等。能夠使用和善用智能學(xué)習(xí)工具和方法,將課堂學(xué)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容擴(kuò)展到課外,提高學(xué)習(xí)效率,并鞏固學(xué)習(xí)效果。在學(xué)習(xí)活動(dòng)中,學(xué)生應(yīng)注意對(duì)課堂知識(shí)的討論,加強(qiáng)學(xué)生之間的交流;以互聯(lián)網(wǎng)思維為工具,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的習(xí)慣;轉(zhuǎn)變枯燥的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀,并積極和同學(xué)溝通交流,增強(qiáng)互相間的情感。使用互聯(lián)網(wǎng)思維,使用各種搜索引擎工具,挖掘和分析感興趣的特定事物,使用所學(xué)知識(shí)在多個(gè)方面搜索信息,使用創(chuàng)新的思維和智能工具來(lái)轉(zhuǎn)換研究結(jié)果,并提高個(gè)人綜合素質(zhì)。
追求40分鐘高效率一直是教師孜孜以求的目標(biāo)。在智慧教育背景下,基于STEM和TPACK理念的五年制高職數(shù)學(xué)課堂教學(xué),不但是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì),而且有利于國(guó)家進(jìn)一步深化信息化教學(xué)改革、提高教師信息化素養(yǎng),從而讓不同基礎(chǔ)的職校生都學(xué)有所獲、實(shí)現(xiàn)智慧教育視野下的教學(xué)目標(biāo)。
其意義具體表現(xiàn)如下:
1.助推職業(yè)院校“三教”改革
智慧教育背景下,“三教”改革的內(nèi)涵在不斷地延伸?;赟TEM和TPACK理念的五年制高職數(shù)學(xué)課堂教學(xué)以滿足職業(yè)教育改革和促進(jìn)教育現(xiàn)代化為出發(fā)點(diǎn),教師要不斷更新智慧教學(xué)理念、整合教學(xué)資源、改變教學(xué)策略;學(xué)生要改變學(xué)習(xí)方式;學(xué)校要優(yōu)化教學(xué)環(huán)境、改革評(píng)價(jià)模式。另外,依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),有效開(kāi)發(fā)教學(xué)資源、整合處理教材、創(chuàng)新教學(xué)方法,構(gòu)建一個(gè)符合不同學(xué)習(xí)層次職校生學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知現(xiàn)狀的智慧教學(xué)生態(tài)系統(tǒng),讓不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生都能獲得不同程度的提高。從而助推教育、產(chǎn)業(yè)、人才和創(chuàng)新這四大鏈有機(jī)結(jié)合,從教師、教材、教法等方面有力提升職業(yè)教育的發(fā)展水平,助力“三教”改革。
2.培養(yǎng)高素質(zhì)職業(yè)技能人才的有力支撐
基于“以學(xué)生為主體,思政教育在課堂,教為學(xué)服務(wù)”的理念,利用信息技術(shù)建立學(xué)生主體,師生互動(dòng)、校企合作的新的教學(xué)生態(tài)系統(tǒng)。智慧教育背景下基于STEM和TPACK理念的五年制高職數(shù)學(xué)課堂教學(xué)能突破傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)空局限,實(shí)現(xiàn)線上、線下“雙線并進(jìn)”的混合式教學(xué)。例如,在給園藝專業(yè)學(xué)生講授《橢圓及其標(biāo)準(zhǔn)方程》一節(jié)時(shí),老師將本課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了處理與整合,將學(xué)生在園藝公司專業(yè)實(shí)踐中,企業(yè)導(dǎo)師發(fā)布的任務(wù)“市民廣場(chǎng)地面要布設(shè)立體花壇長(zhǎng)軸長(zhǎng)為8米,短軸長(zhǎng)為4米的標(biāo)準(zhǔn)橢圓造型。請(qǐng)學(xué)生根據(jù)圖紙尺寸求出橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程”設(shè)置為學(xué)習(xí)任務(wù)素材。整個(gè)教學(xué)分為課前啟化—課中內(nèi)化—課后轉(zhuǎn)化三部分。師生合作貫穿始終,一明一暗兩條主線互相輝映。明線是學(xué)生課前通過(guò)上網(wǎng)搜索資料,了解橢圓的由來(lái),收集生活中橢圓實(shí)例,直觀感知橢圓;課中通過(guò)自主探究、小組合作研究橢圓;課后進(jìn)行其他橢圓形立體綠化的設(shè)計(jì),根據(jù)圖紙求出其標(biāo)準(zhǔn)方程,解決問(wèn)題。暗線是教師通過(guò)云班課收集疑問(wèn),確定環(huán)節(jié);課中通過(guò)學(xué)生的通關(guān)反饋進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)。課后聯(lián)系企業(yè)導(dǎo)師,利用所學(xué)知識(shí)解決企業(yè)導(dǎo)師提出的任務(wù)。小組合作,并將作品拍照上傳,師生互評(píng),規(guī)范解題步驟,提醒學(xué)生注意方程中放入限定條件??v深拓展。為學(xué)生五年級(jí)時(shí)進(jìn)入企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)以及畢業(yè)后的就業(yè)打下扎實(shí)的基礎(chǔ),從而為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)新型勞動(dòng)者,提高學(xué)生就業(yè)對(duì)口率和就業(yè)層次,有利于學(xué)生的全面可持續(xù)發(fā)展。
3.促進(jìn)教師前進(jìn)和職業(yè)幸福感提升的有效抓手
在職業(yè)學(xué)校的課堂教學(xué)中,教師很少能看到學(xué)生的出色表現(xiàn),也很少得到積極的反饋,缺乏教學(xué)成就感。長(zhǎng)期下去漸漸出現(xiàn)職業(yè)倦怠,教學(xué)幸福指數(shù)下降?;赟TEM和TPACK理念的五年制高職數(shù)學(xué)課堂教學(xué)將變革教師的角色和使命,整合教學(xué)內(nèi)容與形式,并將教師從教學(xué)組織者、知識(shí)講授者和評(píng)價(jià)者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)指導(dǎo)和幫助者、協(xié)作者。讓教師成為受學(xué)生尊敬的具有創(chuàng)新精神、開(kāi)創(chuàng)精神的專家型教師,而不再是單純地講授知識(shí)、包攬所有的教學(xué)雜家。
課堂教學(xué)是職教的“主要陣地和戰(zhàn)場(chǎng)”。在智慧教育背景下,要培養(yǎng)智慧型人才,教師應(yīng)在STEM和TPACK理念引領(lǐng)下,構(gòu)建信息化與數(shù)學(xué)以及專業(yè)相融合的智慧課堂教學(xué)策略,學(xué)生在教師引導(dǎo)下融“智能”“機(jī)智”和“智慧”于一身。下面以五年制高職計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)課程為例,介紹智慧課堂的教學(xué)策略。
課程標(biāo)準(zhǔn)和人才培養(yǎng)方案是職業(yè)院校培養(yǎng)人才的基本框架,教師要從以前依據(jù)教材設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榘凑瘴迥曛聘呗殧?shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生所學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)組織教學(xué)活動(dòng),由原來(lái)的學(xué)科導(dǎo)向變?yōu)槁殬I(yè)導(dǎo)向。五年制高職的學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、語(yǔ)言組織能力、邏輯判斷能力、人際溝通表達(dá)能力差異性較大,這就需要教師在設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)時(shí),做好學(xué)生的學(xué)情分析。
例如,《數(shù)據(jù)擬合的方法及其應(yīng)用》一節(jié)中,基于STEM和TPACK理念,可對(duì)教材進(jìn)行了再處理。數(shù)據(jù)雖無(wú)聲,據(jù)理繪其形,擬定函數(shù)在,應(yīng)用實(shí)踐中。從數(shù)字測(cè)圖到人口峰值的預(yù)測(cè),從鼠標(biāo)的3D打印建模到互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析,數(shù)據(jù)擬合處處發(fā)揮著它的作用?;诟呗殧?shù)學(xué)夯實(shí)基礎(chǔ),突出應(yīng)用的定位,設(shè)置了應(yīng)用模塊—數(shù)據(jù)擬合。計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了偏導(dǎo)數(shù)的定義和計(jì)算,希望通過(guò)應(yīng)用練習(xí)—數(shù)據(jù)擬合來(lái)提升能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中表現(xiàn)出三愛(ài)三怵的特點(diǎn)——愛(ài)觀看、愛(ài)操作、愛(ài)合作;怵公式、怵推導(dǎo)、怵應(yīng)用。適合借助信息化平臺(tái)展開(kāi)學(xué)習(xí)。因此,利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)精心設(shè)計(jì)了“五動(dòng)”教學(xué)法,即案例啟動(dòng)→問(wèn)題調(diào)動(dòng)→原理推動(dòng)→實(shí)驗(yàn)帶動(dòng)→任務(wù)驅(qū)動(dòng),在學(xué)習(xí)平臺(tái)上設(shè)置了案例館、原理館、實(shí)驗(yàn)館、游戲館和資源館五個(gè)“展覽館”,具體落實(shí)到師生互動(dòng)和學(xué)生行動(dòng)。使學(xué)生逐步掌握數(shù)據(jù)擬合的方法及應(yīng)用。案例教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法、學(xué)生思維訓(xùn)練和實(shí)操相結(jié)合、學(xué)生自主探究和小組合作學(xué)習(xí)相結(jié)合,借助信息化手段,有效突破教學(xué)重難點(diǎn)。
1.課前準(zhǔn)備
課前,學(xué)生學(xué)習(xí)微課,完成平臺(tái)在線測(cè)試;教師查看反饋,調(diào)整教學(xué)策略。學(xué)生搜集數(shù)據(jù)擬合的相關(guān)案例并上傳至學(xué)習(xí)平臺(tái),教師整合加工形成案例館。
2.課中實(shí)施
通過(guò)“五動(dòng)”環(huán)節(jié)展開(kāi)。首先是案例啟動(dòng),學(xué)生登錄學(xué)習(xí)平臺(tái),進(jìn)入案例館,計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生進(jìn)入人工湖設(shè)計(jì)案例。如果直接用線段聯(lián)接,與人工湖實(shí)際相差甚遠(yuǎn),應(yīng)該選用合適的曲線去擬合。本案例中點(diǎn)的排列近似成一條直線,故可用一次函數(shù)去擬合;接著求參數(shù),依次拖動(dòng)直線,學(xué)生容易發(fā)現(xiàn)參數(shù)k和b的值決定了直線的位置。如何刻畫(huà)點(diǎn)和直線的接近程度呢?由于絕對(duì)值函數(shù)不可導(dǎo),轉(zhuǎn)化為點(diǎn)與直線的距離的平方和;線要貼近點(diǎn)也就是點(diǎn)到直線的距離平方和最小,轉(zhuǎn)化為最小化距離函數(shù),也就是偏導(dǎo)數(shù)為零。解方程組求出k和b,從而解決了教學(xué)重點(diǎn)1。之后驗(yàn)效果,通過(guò)計(jì)算誤差來(lái)檢驗(yàn),一般誤差應(yīng)小于5%;下面進(jìn)入原理推動(dòng)環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生討論探究,歸納得出數(shù)據(jù)擬合的步驟:畫(huà)點(diǎn)圖→選函數(shù)→求參數(shù)→驗(yàn)效果→做改進(jìn)。并借助幾何畫(huà)板,數(shù)據(jù)導(dǎo)入后畫(huà)點(diǎn)圖,依次根據(jù)點(diǎn)的排列選函數(shù)。教師設(shè)置了尋寶游戲,學(xué)生根據(jù)寶石的排列選擇擬合函數(shù),讓尋寶者沿著函數(shù)路線通過(guò)歸納步驟、理解原理、熟悉過(guò)程、操作軟件,學(xué)生逐步掌握了數(shù)據(jù)擬合的方法,解決了教學(xué)重點(diǎn)。最后是任務(wù)驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié),小組合作完成數(shù)據(jù)擬合建模報(bào)告。在此過(guò)程中,學(xué)生小組探討,合作完成任務(wù),相互交流成果。最后小組代表上臺(tái)匯報(bào)展示探究成果,一組學(xué)生用數(shù)據(jù)擬合知識(shí)編寫(xiě)了程序,由此完成了繪圖軟件的工作原理??己嗽u(píng)價(jià)體系,關(guān)注過(guò)程,每個(gè)環(huán)節(jié)都予以評(píng)價(jià)。教師評(píng)、自評(píng)、組內(nèi)評(píng)、組間評(píng),最終得到學(xué)生的綜合成績(jī),成績(jī)發(fā)放至個(gè)人館中。至此“五動(dòng)”教學(xué)過(guò)程完成。
3.課后拓展
課后學(xué)生完成知識(shí)測(cè)驗(yàn)鞏固所學(xué)知識(shí),教師查看成績(jī),與學(xué)生進(jìn)行線上交流。學(xué)生參與了大學(xué)生科研項(xiàng)目——中國(guó)人口峰值預(yù)測(cè),擬合出人口的變化曲線,從而預(yù)測(cè)出人口峰值。通過(guò)拓展應(yīng)用題,學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)擬合不僅可以繪制圖形,還可以指導(dǎo)生產(chǎn),預(yù)測(cè)未來(lái),從而深刻體會(huì)到其應(yīng)用價(jià)值,解決了數(shù)據(jù)擬合的應(yīng)用這個(gè)難點(diǎn)。
綜上所述,智慧教育視野下,隨著新技術(shù)不斷變革和突飛猛進(jìn)地發(fā)展,學(xué)生對(duì)于教師課堂教學(xué)方法的新穎性、豐富性和創(chuàng)新性等提出了更高要求。作為文化基礎(chǔ)課教師,需要了解五年制高職學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,采用新興教學(xué)策略調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興趣。信息技術(shù)與各學(xué)科課程的深度融合也說(shuō)明智慧教學(xué)的核心在于信息技術(shù)的有效運(yùn)用,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)+職業(yè)教育的發(fā)展促使高職數(shù)學(xué)教師的教學(xué)策略和方法進(jìn)行不斷地創(chuàng)新。文章中基于STEM和TPACK理念的高職數(shù)學(xué)課堂采用的教學(xué)策略能突破教學(xué)時(shí)間與空間的局限,在推動(dòng)高職數(shù)學(xué)課堂教學(xué)改革方面具有深遠(yuǎn)意義。
山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2021年6期