融人數(shù)智技術(shù)的初中科學(xué)融創(chuàng)課堂探索

21世紀(jì)，科技成為推動(dòng)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的核心動(dòng)力。科學(xué)教育作為孕育未來科技人才與創(chuàng)新能力的基石，其重要性愈發(fā)凸顯。然而，傳統(tǒng)科學(xué)教育模式側(cè)重知識灌輸，忽視科學(xué)素養(yǎng)的綜合培育，致使部分學(xué)生處理復(fù)雜問題的能力不足。在此背景下，基于數(shù)智技術(shù)的融創(chuàng)教育理念應(yīng)運(yùn)而生，為初中科學(xué)教育帶來革命性變革。

一、融創(chuàng)課堂的概念與特征

（一）概念緣起：融創(chuàng)教育的課堂實(shí)踐場

融創(chuàng)教育，即“融合 + 創(chuàng)新\"的教育模式，通過整合教育資源和技術(shù)手段，打破傳統(tǒng)教育的界限，構(gòu)建全新教育生態(tài)。在初中科學(xué)教育中，融創(chuàng)課堂成為這一理念的實(shí)踐場，融合了數(shù)智技術(shù)，集成智能設(shè)備，為學(xué)生提供多元、個(gè)性化的教學(xué)體驗(yàn)。

（二）內(nèi)涵精解：融入數(shù)智技術(shù)的學(xué)習(xí)新形態(tài)

數(shù)智技術(shù)，即數(shù)字技術(shù)與智能技術(shù)的結(jié)合，為教育帶來變革。在融創(chuàng)課堂，數(shù)智技術(shù)不僅是教學(xué)工具，還是學(xué)習(xí)載體。它實(shí)現(xiàn)線上與線下教學(xué)融合，學(xué)生可以在線上自主學(xué)習(xí)和互動(dòng)交流，也可以在線下參加實(shí)體課堂和實(shí)踐活動(dòng)，還可通過虛擬實(shí)驗(yàn)，直觀理解知識，甚至參與遠(yuǎn)程科研項(xiàng)目，極大地拓展學(xué)習(xí)廣度和深度。

（三）特征解析：開放多元、個(gè)性化與實(shí)踐并重的 課堂新生態(tài)

基于數(shù)智技術(shù)的融創(chuàng)課堂，構(gòu)建充滿活力的課堂新生態(tài)，教師、學(xué)生等主體借助數(shù)智技術(shù)便捷溝通協(xié)作，使課堂生態(tài)更加開放和多元。融創(chuàng)課堂的特征如下（圖1）：

1.技術(shù)賦能的教學(xué)環(huán)境

融創(chuàng)課堂配備，如虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、人工智能（AI）等教育設(shè)備，打造智慧教室、智能黑板、智能課桌等，可以實(shí)時(shí)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)反饋

2.互動(dòng)式的學(xué)習(xí)方式

一是小組合作學(xué)習(xí)。學(xué)生協(xié)作探究科學(xué)問題，在小組合作中，學(xué)生可以相互協(xié)作、互相啟發(fā)，共同解決問題。二是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生借助項(xiàng)目綜合運(yùn)用所學(xué)知識，提升實(shí)踐與協(xié)作能力。

3.個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑

一是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析。融創(chuàng)課堂利用數(shù)智技術(shù)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、考試成績等。通過數(shù)據(jù)分析，教師可以了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和需求，為每個(gè)學(xué)生制訂個(gè)性化的學(xué)習(xí)計(jì)劃。

二是自適應(yīng)學(xué)習(xí)資源。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和需求，融創(chuàng)課堂可為學(xué)生提供包括視頻教程、在線測試、虛擬實(shí)驗(yàn)等自適應(yīng)學(xué)習(xí)資源，可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和能力水平進(jìn)行智能推薦和調(diào)整

4.豐富的實(shí)踐活動(dòng)

一是虛擬實(shí)驗(yàn)室。融創(chuàng)課堂利用數(shù)智技術(shù)構(gòu)建了虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作這不僅可以提供豐富的實(shí)驗(yàn)資源，還可以確保學(xué)生的安全。二是科學(xué)競賽和研學(xué)活動(dòng)。融創(chuàng)課堂鼓勵(lì)學(xué)生參與科學(xué)競賽和研學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生拓寬視野、增長見識，提高其科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

圖1融創(chuàng)課堂的特征

二、融創(chuàng)課堂的四維要素與結(jié)構(gòu)模型

（一）四維視角：學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)下融創(chuàng)課堂解構(gòu)

融創(chuàng)課堂可從內(nèi)容、技術(shù)、方法和評價(jià)四個(gè)維度進(jìn)行解構(gòu)。在內(nèi)容方面，融創(chuàng)課堂不僅強(qiáng)調(diào)學(xué)科內(nèi)知識的整合，還注重跨學(xué)科知識的融合，通過主題式、模塊化等方式將零散的知識點(diǎn)串聯(lián)成系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)。此外，它還注重知識的拓展，引入前沿科技、社會(huì)熱點(diǎn)等內(nèi)容，使學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識的同時(shí)拓寬視野，培養(yǎng)解決復(fù)雜問題的能力。在技術(shù)方面，數(shù)智技術(shù)成為課堂的核心支撐，它不僅是教學(xué)工具的升級，還是教學(xué)模式變革的驅(qū)動(dòng)力。通過大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)應(yīng)用，融創(chuàng)課堂能夠?qū)崿F(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑的推薦、學(xué)習(xí)成效的實(shí)時(shí)監(jiān)測與反饋，以及實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程協(xié)作等創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式，豐富了教學(xué)手段和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。在方法方面，融創(chuàng)課堂強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)主體性，鼓勵(lì)學(xué)生通過探究式和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，主動(dòng)探索知識、解決問題。在評價(jià)方面，融創(chuàng)課堂的評價(jià)體系注重對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的全面評估，而非僅關(guān)注最終的學(xué)習(xí)成果。通過過程性評價(jià)，教師可以及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、困難和進(jìn)步，為教學(xué)調(diào)整提供依據(jù)。同時(shí)，多元化評價(jià)強(qiáng)調(diào)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的多樣性和評價(jià)方式的靈活性，如采用同伴評價(jià)、自我評價(jià)、教師評價(jià)等方式，以更全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成效和個(gè)性發(fā)展。

（二）結(jié)構(gòu)關(guān)系：融創(chuàng)課堂結(jié)構(gòu)的運(yùn)作模式

在融創(chuàng)課堂的結(jié)構(gòu)關(guān)系中，數(shù)智技術(shù)作為核心支撐，不僅連接了內(nèi)容、方法和評價(jià)，還促進(jìn)了三者之間的動(dòng)態(tài)平衡（圖2）。數(shù)智技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)收集和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，為教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整、教學(xué)方法的優(yōu)化和評價(jià)體系的完善提供科學(xué)依據(jù)，使課堂結(jié)構(gòu)能夠滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

融創(chuàng)課堂的運(yùn)作涉及教師、學(xué)生、技術(shù)開發(fā)者、課程設(shè)計(jì)者等主體。這些主體之間的協(xié)同作用對課堂生態(tài)的優(yōu)化至關(guān)重要。通過定期的教研活動(dòng)、師生交流、技術(shù)迭代等方式，各主體可以共同解決教學(xué)中遇到的問題，推動(dòng)教學(xué)模式的創(chuàng)新和教學(xué)質(zhì)量的提升。

融創(chuàng)課堂的運(yùn)作模式強(qiáng)調(diào)教育的個(gè)性化發(fā)展。通過數(shù)智技術(shù)的精準(zhǔn)分析和個(gè)性化推薦，每個(gè)學(xué)生都能獲得符合自己學(xué)習(xí)特點(diǎn)和需求的學(xué)習(xí)資源和路徑。同時(shí)，融創(chuàng)課堂鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新思維和批判性思維的培養(yǎng)，為他們提供展示自我、挑戰(zhàn)自我的平臺，促進(jìn)全面發(fā)展。

圖2融創(chuàng)課堂的四維要素及運(yùn)作模式

三、融創(chuàng)課堂：科學(xué)教育與學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的深度融合

（一）數(shù)智技術(shù)：助力直觀認(rèn)知與深度理解

數(shù)智技術(shù)在融創(chuàng)課堂中的巧妙運(yùn)用，如虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）及人工智能（AI），為學(xué)生帶來直觀且生動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。這些技術(shù)能夠模擬真實(shí)場景，將抽象的科學(xué)知識轉(zhuǎn)化為具體、可感知的模型，助力學(xué)生更好地理解和記憶。例如，通過VR技術(shù)，學(xué)生可以身臨其境地觀察化學(xué)反應(yīng)，直觀感受分子間的相互作用，這種直觀呈現(xiàn)的方式完美契合了學(xué)生從抽象到具體、從感性到理性的認(rèn)知過程

（二）互動(dòng)式學(xué)習(xí)：促進(jìn)交流與協(xié)作

融創(chuàng)課堂強(qiáng)調(diào)互動(dòng)式學(xué)習(xí)，涵蓋小組合作學(xué)習(xí)和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。這種學(xué)習(xí)方式鼓勵(lì)學(xué)生間的交流與合作，通過討論、分享和協(xié)作共同解決問題。這種互動(dòng)不僅促進(jìn)了知識共享，還培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通技巧。更重要的是，互動(dòng)式學(xué)習(xí)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，使學(xué)生在互動(dòng)中不斷提問、討論并解決問題，從而深化對知識的理解，形成獨(dú)特見解。

（三）個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑：尊重差異與因材施教

融創(chuàng)課堂注重為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑。通過收集和分析學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，教師能夠精準(zhǔn)掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和需求，進(jìn)而為其量身定制學(xué)習(xí)計(jì)劃。這種個(gè)性化的學(xué)習(xí)方式充分考慮了學(xué)生的差異性，尊重了其學(xué)習(xí)節(jié)奏和方式。因材施教的做法符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，因?yàn)橹挥凶鹬剡@種差異性，才能真正激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力和興趣。

（四）實(shí)踐活動(dòng)：培養(yǎng)實(shí)踐與創(chuàng)新能力

融創(chuàng)課堂提供了如虛擬實(shí)驗(yàn)室、科學(xué)競賽和研學(xué)活動(dòng)等豐富的實(shí)踐活動(dòng)。這些實(shí)踐活動(dòng)不僅幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，還提高了他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。通過動(dòng)手實(shí)踐，學(xué)生能夠親身體驗(yàn)科學(xué)知識的應(yīng)用過程，從而加深對知識的理解。同時(shí)，實(shí)踐活動(dòng)也為學(xué)生提供了探索未知、解決問題的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。

（五）動(dòng)態(tài)調(diào)整與優(yōu)化：適應(yīng)學(xué)生需求

融創(chuàng)課堂具備動(dòng)態(tài)調(diào)整與優(yōu)化的能力。借助數(shù)智技術(shù)，教師可以實(shí)時(shí)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，了解其學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，教師可及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略和方法，為學(xué)生提供更精準(zhǔn)和有效的指導(dǎo)。這種動(dòng)態(tài)調(diào)整與優(yōu)化做法符合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和能力是不斷變化的，只有不斷適應(yīng)和調(diào)整，才能確保教學(xué)效果的最大化。

四、融創(chuàng)課堂的應(yīng)用示例

（一）虛擬實(shí)驗(yàn)案例

利用數(shù)智技術(shù)構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，如模擬電路實(shí)驗(yàn)和化學(xué)反應(yīng)過程，提供直觀觀察和學(xué)習(xí)體驗(yàn)。如在物理課上，教師可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬電路實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察電流和電壓的變化；在化學(xué)課上，教師可以利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬化學(xué)反應(yīng)過程，讓學(xué)生直觀地看到反應(yīng)物的變化和產(chǎn)物的生成，從而更加深入地理解化學(xué)反應(yīng)的原理和機(jī)制。

（二）個(gè)性化學(xué)習(xí)計(jì)劃案例

收集分析學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，制訂個(gè)性化學(xué)習(xí)計(jì)劃，如調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容、優(yōu)化方法和安排時(shí)間。利用大數(shù)據(jù)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，為每個(gè)學(xué)生制訂個(gè)性化的學(xué)習(xí)計(jì)劃。如某初中科學(xué)教研組通過數(shù)智技術(shù)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、考試成績等，然后利用這些數(shù)據(jù)為每個(gè)學(xué)生制訂個(gè)性化的學(xué)習(xí)計(jì)劃。對學(xué)習(xí)成績較好的學(xué)生，教師可以為他們提供更具挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)資源和任務(wù)；對于學(xué)習(xí)成績較差的學(xué)生，教師可以為他們提供額外的輔導(dǎo)和支持。

（三）跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)案例

在融創(chuàng)課堂中，教師可以開展跨學(xué)科的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在解決實(shí)際問題時(shí)綜合運(yùn)用所學(xué)知識。如在生物學(xué)課上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生研究“生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)\"問題。為了解決這個(gè)問題，學(xué)生需要綜合運(yùn)用物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科的知識。他們可以通過實(shí)地考察、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析等方式，探究生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)規(guī)律，并提出自己的解決方案。

五、結(jié)束語

融創(chuàng)課堂作為融入數(shù)智技術(shù)的初中科學(xué)教育創(chuàng)新課堂形態(tài)，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了更加多元化和個(gè)性化的環(huán)境。通過數(shù)智技術(shù)的運(yùn)用和多主體的協(xié)同作用，融創(chuàng)課堂實(shí)現(xiàn)了科學(xué)知識的全面?zhèn)魇诤蛯W(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面培養(yǎng)。未來，隨著數(shù)智技術(shù)的不斷發(fā)展和教育理念的持續(xù)創(chuàng)新，融創(chuàng)課堂必將在初中科學(xué)教育中發(fā)揮更加重要的作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]祝智庭，趙曉偉，沈書生.融智課堂：融入AI大模型的創(chuàng)新課堂形態(tài)[J電化教育研究，2024（12）：7-14.