智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)自主探究能力的研究

摘 要：5E教學(xué)模式是國際上較為通行的培養(yǎng)小學(xué)生自主探究能力的模式。然而，因為東西方教育的差異，該模式在本土化運用中存在不足。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境因具有按需推送、智能分析、資源豐富的特點，將其與5E教學(xué)模式融合，可催生出一種新的變式，并能適用于小學(xué)科學(xué)不同的教學(xué)場景中，輔助教師更高效地完成自主探究能力的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生自主探究能力的形成。

關(guān)鍵詞：智慧學(xué)習(xí)環(huán)境;5E教學(xué)模式;小學(xué)科學(xué);自主探究;能力培養(yǎng)

伴隨著教育信息化2.0時代的到來，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境為學(xué)習(xí)者帶來全新的學(xué)習(xí)體驗。那么，將智慧學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)，如何才能更好地促進(jìn)學(xué)生自主探究能力的培養(yǎng)？

目前，傳統(tǒng)科學(xué)課堂培養(yǎng)小學(xué)生自主探究能力多是采用5E教學(xué)模式[1]，即由“引入、探索、解釋、遷移、評價”五個環(huán)節(jié)組成（如圖1所示）。從培養(yǎng)學(xué)生探究能力的角度來看，5E學(xué)習(xí)環(huán)境教學(xué)模式有利于發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知、推理、歸納、對比等探究所需的思維能力，有利于鍛煉學(xué)生合作、交流、匯報等探究應(yīng)具備的能力。

但是，該模式具體落實到課堂教學(xué)實踐中卻存在以下問題：一是無法滿足學(xué)生的個性化需求：大班化教學(xué)中學(xué)生的能力、水平、需求各不相同，教師在備課時考慮更多的是平衡進(jìn)度，而無太多時間和精力對學(xué)生進(jìn)行個性化指導(dǎo)。二是無法解決探究過程的時空局限：小學(xué)科學(xué)課堂的探究經(jīng)常與剛性課堂時間、空間有沖突。三是對教學(xué)效果無法即時評測，課堂評價不夠精準(zhǔn)。

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是一種能夠感知學(xué)習(xí)情景、識別學(xué)習(xí)者特征、提供適合的學(xué)習(xí)資源與便利的互動工具，自動記錄學(xué)習(xí)過程和評測學(xué)習(xí)成果，有效聯(lián)接學(xué)習(xí)社群，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者輕松投入有效學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)場所或活動空間[2]。可見，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境具有按需推送、智能分析、資源豐富等特點。若教師能合理應(yīng)用智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，則可有效解決在培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力中遇到的問題。

一、智慧環(huán)境下小學(xué)科學(xué)5E教學(xué)模式的內(nèi)容

筆者基于智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的特點，以5E教學(xué)理論為指導(dǎo)，完善了“智慧環(huán)境下小學(xué)科學(xué)5E教學(xué)模式”（如圖2所示）。

相較于傳統(tǒng)5E模式，該模式將學(xué)科教學(xué)與智慧學(xué)習(xí)平臺的資源建設(shè)深度融合，達(dá)到減輕教師負(fù)擔(dān)、提升課堂實效，滿足個性發(fā)展的需求;借助智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的按需推送功能，打破時空局限性，滿足個性化學(xué)習(xí)需求;依托智慧學(xué)習(xí)環(huán)境智能分析功能，精準(zhǔn)把控學(xué)習(xí)效果。通過增設(shè)學(xué)情前測和課后復(fù)盤分析環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確把控學(xué)生需求和能力水平，為探究能力培養(yǎng)提供數(shù)據(jù)支撐。

二、智慧環(huán)境下小學(xué)科學(xué)5E教學(xué)模式的應(yīng)用

智慧環(huán)境下小學(xué)科學(xué)5E教學(xué)模式適用于小學(xué)科學(xué)不同場景的探究教學(xué)。下面具體闡述該模式在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。

1.智慧環(huán)境下基于概念教學(xué)的5E模式

在傳統(tǒng)環(huán)境下采用5E模式的概念教學(xué)，教師遇到的最大困難是對學(xué)生概念建構(gòu)的情況不了解，而學(xué)生則對一些抽象概念難以理解，概念認(rèn)知碎片化。

利用智慧環(huán)境下5E教學(xué)模式（如圖3所示）開展概念探究教學(xué)時，教師課前可借助即時投票功能快速對學(xué)生的前概念進(jìn)行摸底調(diào)查，為后續(xù)的探究活動定好基調(diào)。而按需推送的分層測評和系統(tǒng)自動批改生成的大數(shù)據(jù)，則為概念教學(xué)的精準(zhǔn)施策提供數(shù)據(jù)參考，也一定程度上滿足了學(xué)生個性化探究學(xué)習(xí)的需求……這些措施能較好地解決教師對學(xué)情把握不清的問題。

教師在智慧環(huán)境下推送電子思維導(dǎo)圖框架，引導(dǎo)學(xué)生聚焦核心概念，梳理探究路徑，讓學(xué)生自主探究，目標(biāo)明確，思路清晰。而智慧平臺中的仿真軟件可以幫助學(xué)生直觀地建構(gòu)正確的概念模型，弄清原理內(nèi)涵。虛擬實驗室可輔助學(xué)生更好地開展實驗探究，加深對概念應(yīng)用的理解。學(xué)生在智慧環(huán)境下的學(xué)習(xí)社區(qū)互動分享、評價，可讓學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)更趨完善……這些舉措對學(xué)生建構(gòu)、修正、遷移、鞏固概念大有幫助。

以蘇教版三年級下冊“聲音的傳播”一課為例，大多數(shù)學(xué)生對“聲音在不同介質(zhì)中傳播效果有差異”的元認(rèn)知是片面，甚至是錯誤的。加之該探究實驗的精度要求高，干擾因素多，易出現(xiàn)有誤導(dǎo)性的結(jié)論，導(dǎo)致學(xué)生無法建構(gòu)正確的概念體系。但在智慧環(huán)境下開展概念探究教學(xué)，上述問題可迎刃而解：通過課前聲音傳播的導(dǎo)學(xué)問卷，教師對學(xué)生的前概念心中有數(shù);借助思維導(dǎo)圖，教師指導(dǎo)學(xué)生明晰對比探究聲音傳播的方法;利用虛擬實驗室精準(zhǔn)模擬聲音在不同介質(zhì)中的傳聲效果，有助于學(xué)生建構(gòu)正確的聲音傳播概念體系;依托即時測評，學(xué)生以評促思，加深聲音在不同介質(zhì)中傳播的認(rèn)識;整合學(xué)習(xí)社區(qū)，學(xué)生學(xué)以致用，進(jìn)一步充實、鞏固個人的概念學(xué)習(xí)。

2.智慧環(huán)境下基于工程設(shè)計類教學(xué)的5E模式

與概念類探究學(xué)習(xí)相比，工程設(shè)計類活動對學(xué)生的自主探究能力提出更高的要求。工程設(shè)計類探究學(xué)習(xí)往往圍繞一個生活化的活動主題展開。學(xué)生據(jù)此基點，持續(xù)不斷地調(diào)用個人的知識儲備，整合可利用資源，持續(xù)不斷地向目標(biāo)努力。因此學(xué)生的思維是開放的，探究材料有可能不易獲取，常規(guī)課堂的時空限制對設(shè)計探究活動有很大制約。而且大多數(shù)學(xué)生對技術(shù)與工程領(lǐng)域的探究活動感到陌生和困難，表現(xiàn)為不熟悉設(shè)計流程，設(shè)計意圖表達(dá)不清，協(xié)作溝通不暢，設(shè)計思維狹隘等。

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境在輔助學(xué)生更好地開展工程設(shè)計類探究方面有著得天獨厚的優(yōu)勢（如圖4所示）。教師將整節(jié)工程設(shè)計類的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置為在線提交材料的闖關(guān)活動，輔以導(dǎo)學(xué)案的支持，可有效地解決流程不熟、盲目探究的問題。在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下，教師課前推送主題探究導(dǎo)學(xué)案，讓學(xué)生熟悉相關(guān)項目的研究背景，激發(fā)探究興趣。依托社區(qū)學(xué)習(xí)資源，教師可引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)借鑒，拓展思維。借助線上協(xié)作軟件，教師能夠組織學(xué)生合作完善設(shè)計方案，解決協(xié)作溝通不暢的問題。引入虛擬實驗室模擬或采用數(shù)字傳感器收集實驗數(shù)據(jù)，則為優(yōu)化設(shè)計方案提供科學(xué)支撐，也從一定程度上解決“學(xué)生有想法但沒辦法驗證”的困難。

以設(shè)計一個降噪耳機(jī)為例，教師創(chuàng)設(shè)噪音擾民的生活情境后，面向班級學(xué)習(xí)社區(qū)共享有關(guān)“降噪”的學(xué)習(xí)資源，啟發(fā)學(xué)生隔絕或減小噪音的解決思路。接著，教師鼓勵各組在OA平臺上傳設(shè)計思維導(dǎo)圖，相互瀏覽批注，以達(dá)到啟發(fā)思路、協(xié)作學(xué)習(xí)的效果。然后，教師推送仿真模擬實驗室鏈接，學(xué)生結(jié)合使用數(shù)字傳感器，驗證降噪猜想。教師借助自動收集并生成的數(shù)據(jù)模型，引導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化設(shè)計方案。而整個設(shè)計探究過程的評價、數(shù)據(jù)和作品被智慧平臺全程收錄，為教師復(fù)盤提升提供數(shù)據(jù)支撐，也有利于生成精準(zhǔn)的個人學(xué)習(xí)自畫像。

三、智慧環(huán)境下小學(xué)科學(xué)5E教學(xué)模式的價值

筆者采用改進(jìn)后的5E教學(xué)模式，對所執(zhí)教的四個平行班進(jìn)行了為期兩個月的對比實驗。從問卷收集的數(shù)據(jù)來看，在智慧環(huán)境下開展小學(xué)生自主探究教學(xué)，讓學(xué)習(xí)者有更具個性化的學(xué)習(xí)路徑，更順暢地內(nèi)化建構(gòu)個人知識宮殿，同時也導(dǎo)致學(xué)生在心理預(yù)期、探究習(xí)慣、思維方式等方面都發(fā)生了可喜的變化。可見，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下5E教學(xué)模式能夠有效促進(jìn)小學(xué)生自主探究能力的培養(yǎng)，這也正是該模式的價值所在。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉丹丹.小學(xué)科學(xué)5E教學(xué)模式研究[D].上海：上海師范大學(xué)，2020.

[2]黃榮懷，楊俊鋒，胡永斌.從數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境到智慧學(xué)習(xí)環(huán)境：學(xué)習(xí)環(huán)境的變革與趨勢[J].開放教育研究，2012（1）.

作者簡介：張劭翊，碩士，一級教師（小學(xué)科學(xué)），市學(xué)科帶頭人。

注：本文系福州市教育信息技術(shù)研究課題“智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下小學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的行動研究”（課題編號：FZDJ2019A24）的研究成果。