基于混合式學習的實踐應用《DNA分子的結構》

汪沅 黃淮

（宜昌市夷陵中學 湖北宜昌 443000）

利用混合式學習方法重構師生關系，優(yōu)化線上線下教學策略，對不同基礎、不同理解能力的學生提供多渠道、多方式的學習路徑。課前通過UMU平臺，教師在課前把課前復習資源套件和自主學習資源套件分類整合發(fā)布給學生，供不同知識水平的學生自主學習。課上結合掃碼拍照、互動討論、點贊評論等形式，開展基于問題情境的教學，將自主學習、探究式學習、合作學習、反思性學習等多種學習方法，融入合作探究資源套件和難點突破資源套件中，并通過UMU平臺中的模塊進行實時、過程性、嵌入式的評價。打破傳統(tǒng)課堂里教師一言堂、學生交流偏少的短板，解決線上學習中學習資源過剩、學習情境不夠真實的缺憾。課后將文字拓展、微課拓展等材料整合，構建復習鞏固資源套件，給學生更多自主復習、拓展知識的途徑[1]。

借助智學網App整合課前基礎知識測評與課后作業(yè)布置，針對不同掌握水平的學生自動推送個性化學習手冊，采集分析學習者學前、學后產生的共性和個性化的學習數據，整合成學習路徑的閉環(huán)，為教師組織學習共同體提供精準判斷。（表1所列）

表1

一、教學目標

在學生完成課前復習資源套件和自主學習資源套件后，教師根據采集到的數據進行教學設計，生成教學目標如下：

（1）描述DNA分子的結構及結構特點（生命觀念）；

（2）動手制作DNA分子雙螺旋結構模型（科學探究）；

（3）計算DNA分子雙鏈的堿基比例，嘗試解決生物遺傳物質鑒定中相關問題（科學思維、社會責任）。

二、教學重點和難點

教學重點：根據DNA分子的結構及結構特點，制作DNA分子雙螺旋結構模型；

教學難點：計算DNA分子雙鏈的堿基比例。

三、教學過程

1.課前自主學習

（1）基礎知識復習、前測分析

（2）自學微課預習

（3）線上互動答疑，進行教學設計

2.課上合作探究

（1）創(chuàng)設情境、反饋預習成果

（2）分組合作探究

（3）難點突破

3.課后復習鞏固

（1）課后復習鞏固

（2）個性復習、互動答疑

（3）反思評價

四、教學反思

1.教師自評

（1）以微課為中心的探究學習的使用，改變了傳統(tǒng)的教學方式和學習方式。從傳統(tǒng)“教師先教，學生后學”，變成了“學生自學、學生互學”與“以學導教、以教導學”的雙向互動，真正尊重了學生的主體地位；

（2）資源套件配合項目式情景的引用，使教學的邏輯結構更加清晰，更符合學生的認知規(guī)律，也能將課外科學知識帶到課堂，拓寬學生視野，增加課堂的深度；

（3）微課教學、掃碼拍照等信息化教學手段，培養(yǎng)學生自主學習、信息化學習的能力，同時部分消除學生在傳統(tǒng)課堂上不敢發(fā)言表達自己觀點和想法的不自信心理現(xiàn)象；

（4）本課程從多角度、多維度組織學生自主預習、分組探究、課后鞏固等，并引導學生對模型構建進行討論改進；通過反復實踐，學生能突破并總結本節(jié)課的重點和難點；

（5）各環(huán)節(jié)滲透核心素養(yǎng)，彰顯育人價值。

2.教學評價

（1）生成性評價

通過對本節(jié)課觀看視頻、拍照上傳、閱讀文檔、討論次數進行統(tǒng)計得到圖1結果，表明混合式學習能給學生提供多元學習路徑、提高互動頻次。

圖1 混合式學習數據統(tǒng)計圖

通過發(fā)放問卷進行自評（評分范圍為1-5星）得到圖2數據，分析表明80%以上的學生都認為能非常好的完成教學目標。說明教師根據采集到的數據進行教學目標的設定，很符合學生的認知規(guī)律。

圖2 混合式學習教學目標五星自評統(tǒng)計圖

對圖3數據進行分析，90%以上的學生認為課前進行基礎知識回顧對本節(jié)課的課前預習幫助非常大；課前任務學習單的使用讓自學目標更加明確，有助于自查知識盲區(qū)，調整學習進度，改進學習方法，提高自主學習效率；課堂活動和課前自主學習銜接好，課堂效率、課堂活躍度相比傳統(tǒng)課堂有所提升，也更愿意通過UMU平臺進行質疑、點贊評論和回答問題；師生在線互動答疑和個性化學習手冊使得學習更加有針對性，學生之間、小組之間的評價方式使得課堂參與感更強[2]。

圖3 混合式學習效果五星自評統(tǒng)計圖

圖4的數據表明，超過90%的學生認為自主學習能力、分析問題能力、語言表達能力、團隊協(xié)作能力、評價他人能力提升很大，學生非常認可混合式學習下的教學模式。

圖4 混合式學習能力提升五星自評統(tǒng)計圖

圖5的數據顯示，27.8%的學生認為“課后選擇拓展資源”能深刻體會到學習的個性化，18.5%的學生認為是“課前在平臺上進行困惑與建議的互動”，16.7%的學生認為是“課上模型構建進行探究”。為學生提供充足的學習路徑，能充分發(fā)揮學生的自主性，學生更能體會到學習的樂趣。

圖5 能深刻體會到學習個性化的環(huán)節(jié)統(tǒng)計圖

（2）結果性評價

為了比較混合式學習與傳統(tǒng)教學在學習效果上的差異，筆者選擇同年級同層次的班級作為對照組，教學不使用混合式學習。

通過表2的數據可以分析得出，實驗組和對照組的差異不顯著，表明實驗前兩個班成績處于同一起跑線；通過表4的數據可以分析得出，實驗組和對照組的差異逐漸明顯，表明實驗后兩個班成績差異較明顯。從均分上看，實驗組成績高于對照組，方差減小，學生成績更加均勻，兩極分化情況有所改善。

表2 前測數據差異性檢驗

表3 前測基本數據

表4 課后作業(yè)數據差異性檢驗

表5 課后作業(yè)基本數據

結論

從2000年開始教育部就不斷發(fā)文，以切實減輕中小學生過重學業(yè)負擔。最近，“五育并舉”和“五項管理”的提出，又喚醒了教育工作者的思考：減負不能簡單地降低課業(yè)難度、減少作業(yè)量，而是優(yōu)化課業(yè)負擔，減去強化應試、機械刷題等造成的不必要、不合理的過重負擔。同時，注重差異化教學和個別化指導，解決好學生學習上有的“吃不飽”、有的“消化不了”、需求多樣等問題。如何在一個班內，既能面向全體學生，又能注重個性化差異，一定是在人工智能與大數據的支持下，精準分析學情后，才能更好地因材施教，這就需要混合式學習的方式。

混合式學習不單是面對面式學習和在線學習的簡單混合。混合式學習汲取了傳統(tǒng)面對面學習和在線學習的優(yōu)勢，混合多種教學設備、多種教學方法、多種學習策略與評價方法、同步學習與異步學習、多種課程和學習資源等。由此可見，混合式學習既發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，又充分體現(xiàn)學生作為學習主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性。混合式學習具備以下實施路徑及特征。

1.學習過程全數據鏈的采集

通過對學習過程的大數據采集，學校和教師可以分析學生的學習傾向、學習動機、學習風格和學習愛好等，構建完整數據鏈，能實現(xiàn)學習資源的個性化推送、學習過程的精準化輔助、學習目標的自主化達成。

在課前，對學習者的基本技能、學習能力、原有知識進行基本測評，發(fā)放問卷調查，對不同層次學生在教學過程中需要解決的問題進行統(tǒng)計分析，充分掌握學生情況。對學習內容設計有針對性、適合不同群體特征的自主學習路徑，如設置不同難度、不同節(jié)奏；結合現(xiàn)有的資源條件和制約因素，將學習內容校本化，優(yōu)化教學方案以解決實際問題；而要實施個性化的學習路徑，就必須給學習者提供可選擇的資源套件，如微課膠囊，并支持在線刷題、答疑，推送個性化學習手冊進行反饋評價。

2.細顆粒度數自畫像的描摹

每門學科都有基于核心素養(yǎng)的學科圖譜，不僅有知識層面，還有能力和素養(yǎng)層面。以知識圖譜為例，將其中的重要概念和次位概念細顆粒化、構建層級關系，通過微視頻、配套練習等資源整合成一個個微課膠囊，通過平臺能追蹤概念環(huán)節(jié)完成度，并記錄每個環(huán)節(jié)完成的時間和配套練習的正確率。當學科圖譜和學生的知識畫像聯(lián)結比對后，就能實現(xiàn)對學生已有基礎、學習能力的高精度的特征識別，使具有同一基礎、相同能力的學生獲得同一學習路徑的推送和個性化的反饋。后續(xù)不斷枚舉并迭代補充后，學生的知識畫像中的各種概念就會生成個性化的聯(lián)結，就如同人的神經網絡一樣。《DNA分子的結構》一課是人教版高中生物必修二《遺傳與進化》第三章第二節(jié)的內容，承接前面的DNA是主要的遺傳物質，為以后DNA的復制的學習作鋪墊，也是后續(xù)學習“基因控制蛋白質合成”“基因突變”等知識的基礎。本節(jié)內容比較抽象，學生較難掌握，因而提高教學有效性的先行條件就必須恰當地繪制學科圖譜，從而組織教材、運用適當的教學方法，才能達到預期的教學效果。在學生完成課前復習資源套件和自主學習資源套件后，教師根據采集到的數據進行教學設計，繪制生成本節(jié)課的學科圖譜。

3.主題大數據的AI分析

作業(yè)、檢測、考試都是學習過程中的環(huán)節(jié)，目的是評價學生對知識的掌握情況。學習過程中會有各種針對學生共性的測驗，在日常教學過程中收集學生的學習數據、分析學生的知識畫像，通過AI對標到海量資源庫進行選擇，推送個性化的練習作業(yè)。

當兩位同學都得了103分，薄弱點應該是不同的。AI不僅進行原題的重新推送，還有不同薄弱點的相應變式推薦。即使兩位同學有相同的薄弱點，但達到的能力要求不同，也應該推薦不同的題目變式。

通過大數據采集、大數據分析和大數據應用，最終達到學校管理有依據、教師備課有數據、學生學習有目標的效果。學校教務處可以掌握各年級各學科考試動態(tài)，了解每月考試次數分布，及時調整考試安排。針對每次考試試卷情況進行反饋評價。而每次的試卷都以電子化的形式永久儲存在校本資源庫中，以方便本校老師以后的組卷出題。每位學科老師除了可以獲得常規(guī)的均分、達標率等考試分析數據外，還能及時把握知識點得分情況、具體錯誤的名單、試卷講評課件、錯題強化訓練等精準教學資源。

學生拿到的是專屬定制內容，也是其自身的薄弱之處，更是個性化學習的法寶。整體來說，這樣可以在減輕教師負擔的情況下，學生能更有效地進行作業(yè)，最后達到學生個性化學習的閉環(huán)。