基于“5G+AI”技术的“浸润式”课堂实践设计《太阳的位置和方向》教学

◇赵一凡 唐婷婷（浙江：杭州市长寿桥小学）

进入新世纪以来，信息技术的高速发展远超我们想象，冲击着人们生产生活的方方面面，小学科学课堂也面临着诸多挑战与变革。基于“5G+AI”技术的小学科学“浸润式”课堂，聚焦生动鲜活的学习内容、真实可感的学习情境、智能高效的学习方式，围绕精致建构教学过程、精确实现教学干预、精当实施教学评价，深度构建有温度的精准育人“浸润式”课堂，用大数据驱动教师精准地教和学生精益地学。

一、小学科学教学中的“窘境”

（一）兴趣不浓厚，应付了事

小学科学课程是一门实践性课程，故而学生的科学学习离不开动手实践和观察感悟。然而，在常规课堂当中，受限于观察周期过长、实验材料短缺和天气条件不佳等客观因素，许多探究活动无法正常进行。这直接影响了教学进度和教学效果。此外，脱离了探究活动的科学课，无法有效激起学生学习科学的内在动力和探索自然的兴趣，学生对教师布置的“探究”任务，往往应付了事。

（二）情境不真实，云里雾里

南朝文学家刘勰早有“情以物迁”的提法，且小学生的形象思维能力占据主导地位，因此情境的创设是小学生科学学习的一大抓手。然而，传统科学课堂无法突破时空界限，教师利用有限的资源创设出的情境也不够真实，导致学生在学习过程中处于云里雾里的状态。

（三）难点未突破，不了了之

传统教学模式下，教师难以及时了解学生个性化的思考、理解，甚至是出现的错误。受制于教材的框定、受限于课时的有限，不能接受学生在课堂上的“状态百出”。学生的学习情况未能在课堂上及时反馈，而由于科学学科的特殊性，导致教师在课后又没有精力及时跟进。在这种情况下，对未突破的教学重难点，只能不了了之。

二、“浸润式”科学课堂的意义

（一）改变教学手段，打破时空界限

相比于传统科学教学略显枯燥的授课过程，信息技术的运用可以为学生提供多样化的教学可能。笔者所在学校采购了VR 设备，VR 技术可以构建模型，高度还原真实场景，呈现平时在课堂上难以直观体验的学习内容。所创设的虚拟现实空间具有真实性、交互性和沉浸性的特点，与探究式学习的理念相吻合，与小学生的能力水平相适应。借助VR眼镜开展教学，能够打破时空界限，突破客观因素的局限，可保障实验教学顺利开展，维持正常教学进度和提升教学效果。

（二）优化交互方式，提升反馈效率

师生间的交互包括教师对学生作业情况的反馈。传统的交互方式存在着课堂上覆盖面不广、课后效率不高等弊端。学校采购了基于点阵技术的智慧学习笔进行支持学生使用智慧学习笔进行手写作答，进行原笔迹书写，将手写作业内容数字化提交，保证学生书写效果，还可以实现部分题目的自动批改，保证教学效果。同时，学生远离平板，保护了视力。运用智慧学习笔进行课堂教学时，教师可以对教学效果进行实时追踪、检测、反馈和引导修正，并根据学情进行教学内容、策略的自适应调整，实现师生间的即时交互。

（三）改进教学模式，实现教学实效

传统教学模式下，教学效果受限于天气、资源等客观因素，学生无法直接体验课程内容，经历真实环境，故而难以建立起对知识的认知，教师也无法在课堂上精准了解学生的学习状况。在此种情况下，为使学习更有深度、教学更为精准，结合学校的教育技术设备，笔者设计了基于“5G+AI”技术的“浸润式”教学模式并进行了实践运用。

三、“浸润式”科学课堂的实践应用

（一）创设仿真虚拟空间，环境浸润入情激趣

常规课堂上，受限于观察周期过长、实验材料短缺和天气条件不佳等客观因素，许多探究活动无法正常进行，直接影响了教学进度和教学效果。以VR 眼镜为载体的VR 技术（虚拟现实技术）所创设的虚拟现实空间具有真实性、交互性和沉浸性的特点，这与小学科学课程标准中所倡导的探究式学习的理念是高度一致的。在《太阳的位置和方向》一课中，要求学生利用太阳的位置辨别方向，教材中通过“谁最会找方向”的游戏来突破这一难点。教师往往会带着学生前往操场，根据实际的太阳位置，提供标有“东”“南”“西”“北”等字样的图片支架，然后让学生面向太阳来判断前后左右的方向。受限于天气等客观因素，学生有时无法直接观察到太阳，面对教师在室内创设的虚假情境，学生往往会云里雾里，甚至失去学习兴趣，难以建立起对知识的认知。而借助VR 技术，可使学生浸润于高度还原的真实场景中，以此唤起学生学习兴趣，有效解决上述问题。

笔者选取“泰山观日出”素材作为课程资源，再次展开教学。首先，创设一个真实的情境：教师头戴导游帽，拿着定制的导游旗，在希沃显示屏上呈现中国地图，带着学生从杭州出发，乘坐“飞机”前往山东省有“五岳之首”之称的泰山“游玩”。到达泰山脚下后，让学生戴上VR 眼镜，进入仿真虚拟空间，先让学生在南天门、中天门等景点自由探索，并约定最后在天街的南面集合。进入仿真虚拟空间后，学生瞬间热情高涨、欢呼雀跃，相比于没有太阳的室内空间，VR 技术所创设的仿真虚拟学习环境能够以任务驱动的方式有效激起学生学习兴趣，学生不再疲于应付，这也有利于后续教学活动的开展。

（二）设计契合具身体验，实践浸润鲜活生动

具身认知理论是目前心理学的先进理论，其先驱海德格尔认为，小学生的学习是有“具身性”特征的，当他们处于某种特定的情境中时，会自动地表现出与此种情境相匹配的行为。因此，教师可以结合具体教学内容设计相应的具身体验活动，让学生在设身处地的情况下尝试思考，在鲜活生动的实践中内化知识。

在一番探索之后，学生已到达天街的位置，师生的约定是：在天街的南面会合。那么学生到达天街后势必得知道南面到底在哪里，这时，教师让学生面向太阳，利用学过的知识，用右手指一指南面的位置，而教师则在学生所指的方向提前等候。学生摘下眼镜后，发现自己判断正确，个个欣喜若狂。

在仿真学习环境中，学生所处的情境是较为真实的，也是他们感兴趣的，通过契合、直观的具身体验，无论学生判断得正确与否，这必定是他们深入思考后的结果。学生在有趣的活动中，解决了真实的问题。这样的学习是有深度的，有助于实现本课的探究目标。

（三）借助智慧批改系统，心智浸润循规引导

教学目标是课堂教学的出发点，也是最终的归宿。为确定本节课教学目标的落实情况，以便教师及时调整教学内容和策略，需要制定相应的评价标准，即立“准绳”。在探究活动中，教师能看到的仅仅是学生正确指示方向的表象，然而有多少学生是猜测出来的？或是依靠机械记忆的？真正掌握方法的有多少？

在能力本位的今天，教师不应强调知识的记忆，而应关注学生的思维过程。因此，笔者精心设计了两道习题，让学生在某一情境中判断方位并说说自己是如何判断的。依靠学校的“智慧学习笔”系统，及时呈现学生个性化的思考、理解，甚至是出现的错误，教师据此循规引导，精准干预。

通过实时生成的智慧批改系统，教师可以及时了解有多少学生第一题是判断正确的，并在此基础上通过第二题的答题情况，进一步了解学生的思维过程。笔者请一位学生分享了解题过程，得知该学生是记住了清晨、中午、傍晚分别面向太阳时前后左右的方向。

在本课的学习中，学生面向清晨、中午和傍晚的太阳，前后左右的方向都是不一样的，倘若让学生记住三种情况下的方位结论，对二年级的他们来说是异常困难的。小学科学教学不应强调机械记忆的学习方式，而应关注学生分析、综合等高阶思维能力的培养。对于如何判断方向，只要学生掌握了正确的方法，比如，用顺时针的方法来判断方位，那么学生在任何情况下，都可通过分析得出答案，而不是努力回忆课堂当中记住的那些结论。通过技术手段探查出不同学习状态的学生后，教师就可通过再次讲解或是同伴指导等方式及时干预，实现师生间的及时交互，有效地提升课堂反馈效率。

（四）利用信息技术，个性浸润精准辅导

将信息技术与小学科学教学相融合，教师可借助智慧学习笔等现代教育技术设备，在课堂上及时了解教学效果，从而调整教学内容和策略，以突破教学难点。每节课后，系统还可以根据每位学生的学习情况，有针对性地布置一些小任务，实现查漏补缺。

四、小学科学教学的反思

（一）关注学生学习兴趣，引发内在学习动机

对于现行教材上的部分活动，学生没有太大兴趣。在这种情况下，学生没有学习动力，只是按照教师的要求参与活动，那么在教学难点的突破上就会出现困难。教师在备课时，要着力关注学生学习兴趣的培养，设计一些学生喜闻乐见的活动，让学生愿意参与、乐于探究，从而在愉悦的教学氛围中学到知识、得到发展。在本文所举案例中，经过思考和对活动内容的重构，教学伊始，笔者就利用VR眼镜让学生在真实情境中学习，到“泰山”观看日出，学生学习兴趣格外浓厚。只有学生的好奇心和求知欲被激起，方能更好地参与到后续的学习活动中去。

（二）立足学生思维能力，设计直观学习体验

或是教材内容自身的不足，或是受限于天气、材料等客观因素，部分探究活动有时无法很好地开展，学生面临的就可能是抽象的内容。小学1～2年级的学生，抽象思维能力非常薄弱，他们只对自己身临其境的事物感兴趣。因此，真实情境的创设可以作为探究教学的抓手。教师不能受制于教材，而应立足学生的身心特点，充分研读教材设计意图并进行内容重构。因此，本课笔者利用VR 眼镜创设情境后，便设计了一系列有趣、直观的活动。学生在这样的情况下，有身临其境的感觉，且教师聚焦学习任务“在指定位置集合”，学生目的明确、方向明确。这样的直观学习体验，极大地促进了学生的学习，有助于教学难点的突破。

（三）巧用现代教育技术，提升课堂学习成效

利用传统的教学手段，在现行教材部分课题的重难点处理上可能会存在困难，学生的学习情况未能在课堂上及时反馈。在5G 技术、物联网技术高速发展的情况下，现代教育技术的应用也将逐步成为教学的主流模式，当代教师要有勇于探索、敢于创新的精神，面对传统课堂教学模式无法解决的问题时，能够思考将各种现代先进教育技术应用到课堂教学中。但与此同时，对于形形色色的技术设备，如何更好地融合和深度地应用，则需要我们进一步探索与实践。面对教学过程中的难点和随之产生的困惑，笔者先是利用VR 眼镜，设计了学生喜闻乐见的活动主题，提升了学生在课堂上的参与度，并运用具有及时批改功能的智慧学习笔，挖掘了学生的思维过程，提供了个性化的精准辅导，有效提升了学生在课堂上的学习成效。