初中物理“教—学—评—研”云端一体化整体架构与创新实践

叶鹏松

(苏州工业园区星洋学校,江苏 苏州 215101)

1 问题背景

在教育数字化转型及核心素养导向的新课改背景下,初中物理“教—学—评—研”在理念、技术、平台、资源,尤其是深度融合的教学场景综合胜任力等方面,面临着许多前所未有结构性变革的压力与挑战,亟待进行云端一体化整体架构与系统优化.这既是深度融合的必然趋势,也是教育数字化转型与教学变革的必然要求.

2 概念界定

云端一体化“教—学—评—研”:利用移动互联、大数据、云计算、人工智能和物联网等新一代信息通信技术,实现“教—学—评—研”各业务流程与管理流程由端到云,由云到端的一体化.相对于传统“教-学-评”的一体化,它系统性更强,融合度更高,实践力更好,因为高质量的“教-学-评”离不开有效的集体教研.

云端一体化“教—学—评—研”整体架构:基于云端一体化平台,可实现“教—学—评—研”各业务流程与管理流程系统性集成与功能自洽的简洁高效的应用系统架构.可实现“教—学—评—研”各流程互联互通与数据共享,避免多平台多账户切换,以及各平台数据和流程难以系统集成带来的不利影响.

3 云端一体化应用场景

随着教育信息化的持续推进,各类新技术、新平台、新系统不断涌现,应用日益丰富,但往往功能较为专一,彼此互不兼容,能够全面系统覆盖“教—学—评—研”的云端一体化成熟应用并不多,与希沃信鸽深度融合的希沃白板5是较为优秀的代表之一.它免费、稳定、场景丰富、生态良好、云端一体化且迭代更新快,教师用户广,可跨平台跨系统跨终端同步应用.本文介绍的相关软件平台可从其官网下载专区https://e.seewo.com/下载,具体应用可聚焦教学场景需求,结合希沃学苑https://study.seewoedu.cn/或订阅其微信公众号相应课程资源进行嵌入式微培训,简单易学好用.

下面结合教师关注的4个典型场景的创新应用,就初中物理“教—学—评—研”云端一体化整体架构与创新应用做案例分析分享.

3.1 云端一体化课程导学

云端一体化教学并非简单地依赖技术,实现传统课堂从线下到云端的搬迁,还需要从理念、环境、组织、评价、资源,尤其是知识内化方式上进行结构性变革,即让学生从传统学习在课堂,内化在课后转向学习在课前,内化在课堂,拓展延伸在课后,构建数字化转型背景下新型教与学,从而更好地体现自主、个性、精准、适切、交互和泛在的课改新理念,所以这不仅是搬迁,更是系统性重构!

谈到云端一体化课程导学,很多人自然而然会想到单向广播式微视频以及文本化的导学单,其实在信息技术与课程深度融合的背景下,还可以有许多创新应用场景.[1]

3.1.1 云端一体化IV交互型云视频微课程

传统的微视频往往没有交互性,而且通常是碎片化的,缺乏有效汇聚的课程化云平台支撑.希沃白板5自带知识胶囊微课平台,其最新版支持IV交互型云视频微课制作,可以便捷地插入习题、课堂互动、微视频,支持屏幕录屏、课件录制和视频剪辑,完成后可以以链接或二维码海报形式发布,云端分享推送给指定的学生.对方无须下载,只需用手机或者电脑就可以直接观看,也可以用立知课堂小程序或APP扫码观看,从而实现学习者对知识胶囊微视频的课程化管理.由于添加了习题与课堂互动,学生的学习有了自主的节奏感,以及更多的参与感与交互体验.更重要的是,教师进入已发布胶囊界面,可以看到相应的学习报告,查看观看人员、观看时长,观看次数,互动答题情况,个人与整体学情数据画像一览无余.实现数据驱动,提升数字化背景下教师精准把握学情的能力.相关操作简单易用,可访问https://53.r302.cc/d3xjV1A参考.

这样的交互型云视频微课程既可以用于前学引导,也可以用于课后研学,还可以加入虚拟仿真实验,丰富拓展学生个性化学习时空.相应课例可扫码图1参考.

图1

可以看到,这样制作的交互型云视频其实质就是覆盖“教—学—评”的微课程,自成一体,而不再是孤零零的微视频,也无须再额外推送碎片化的练习单与活动.具体实践中,教师还可以把这一技术用于“双师课堂”的交互型云视频录制,用于年级内各班学生居家线上教学共享,促进组内教师分工协作,减负增效.

3.1.2 以概念图为支架的云端一体化导学单

学生的学习离不开教师的有效引导.为提升学生自主学习的实效性,教师常常会为学习活动配置文本化导学单,但是在教育数字化转型背景下,无论其呈现方式、交互方式都存在一定的局限性,另外大量的文本化导学单碎片化集聚,也容易增加了学生整理的负担.

借助希沃白板5脑图功能,可以绘制结构化概念导图支架,动态地导教导学,同样以链接或二维码海报分享学生,如图2所示.学生可以云端查看,也可以云端保存,课程化管理.各级节点可以层层展开,关键节点可按需配置文本说明、插入图片、视频、超链接、仿真实验等资源,帮助学生基于问题、情景和探究深化认知,有效衔接新课改的核心理念.

图2 以概念图为支架的“透镜单元复习前学课程”可扫码查看

借助以概念图为支架的云端一体化导学单,教师隐身为结构化概念图支架,把教的资源转化为学的资源,以良性的认知结构导学导思,学生自主交互,哪里不会点哪里,不同的学生可以有不同的学习路径,既有利于避免网络迷航,信息过载,也有利于促进有意义的学习,提升个性化学习效率,充分体现了奥苏伯尔先行组织者教学策略的时代价值.同时也走出了“教即是上课,学即是听课”的误区,有利于培育学生数字化时代自主发展的核心素养.

以概念图为支架的云端一体化导学单不仅关注具体知识点的认知建构,还为关键节点配置多样化云媒体资源,同时更关注把孤立的知识点融入整体认知背景中去理解,以可视化图谱呈现概念间的相互关系,有利于促进学生对大单元大概念的整体性结构化理解与建构.这也很好地响应物理新课标倡导的大单元结构化教学理念.

3.2 云端一体化互动精学

美国著名的教育心理学家奥苏贝尔曾说过:“如果我不得不把全部教育心理学还原为一条原理的话,我将会说,影响学习最重要因素是学生已经知道了什么,根据学生原有的知识状况进行教育.”数字化转型时代我们可以做得更好!借助于前学课程导学的大数据反馈,教师可以在课前就根据学情对课堂教学进行针对性调整和优化,[2]从而更好地提升课堂效率!

相较于教师常用的PPT,希沃白板5更胜任云端一体化互动精学,除了自带的批注、遮罩、图层、尺规、截图、拖放、旋转、克隆、计时器、放大镜、板中板、思维导图、手机投屏、移动控制屏幕等教学功能模块,还提供公式编辑、函数作图、物理电路图作图、数学画板、精品微视频、课件库、题库和交互型仿真实验等学科工具和在线资源.尤其是其独特的课堂活动功能,很受师生欢迎.系统内置超级分类、选词填空、知识配对、分组竞争、判断对错、趣味选择等检测模块,便于激发学生参与积极性,动态诊断反馈学情.借助课件库和模板教师可以轻松引用或自主搭建具有情境性、交互性和生成性的高效课堂,达成教—学—评的一体化.而不是像PPT那样预设主导一切,单向呈现,学生旁观,一播到底,极易固化传统的灌输教学.

如果再配上CLICK答题反馈器,线下学生可以全员参与客观题反馈,从而更有利于教师精准把握课堂教学.此外希沃白板5还内置希沃班级优化大师评价模块,教师教学中可以随机点名、接龙点名、即时点评、随机抽奖,公平公正地落实好过程性、表现性评价,并同步完成伴随性数据采集.这些都很好地契合了中共中央 国务院印发《深化新时代教育评价改革总体方案》[3]中“坚持科学有效,改进结果评价,强化过程评价,探索增值评价,健全综合评价,充分利用信息技术,提高教育评价的科学性、专业性、客观性”的总体要求.

希沃白板5不仅能很好地满足线下面对面的课堂互动教学,而且也能够很好地满足屏对屏的云端互动教学,以及OMO混合式互动教学.通过其云课堂模块,可以按需开启语音课堂或视频课堂,[4]绑定课件、设置时间,发布链接或邀请码,学生报名即可.学生既可以按时收看直播,也可以在家长陪护下回看.直播时,学生可以举手连麦、互动批注、接管屏幕,教师可以推送课堂活动、答题板(主客观兼备)邀请学生全员参加.这一点相较线下教学时仅有几位学生参加板演更显公平,也更有利于教师动态把握整班学情与个体差异.无论语音效果,还是深度交互效果都好于腾讯会议.具体可参看笔者2020年2月疫情期间“电功·电热·家庭电路”直播课例.[5]

课堂到底学得怎么样,教师还可以通过希沃白板5自带的作业本模块,从题库中遴选对应章节适合的习题或独立创建习题加入习题篮,设置好时间和班级,云端推送学生即可,学生答题情况同样有全面的数据画像,从而达成全流程云端一体化“教—学—评”.

无论是云端一体化课程导学,还是云端一体化互动精学,都很好顺应了物理新课标倡导的“要充分发挥信息技术的优势,将信息技术有效融入物理教学,创新教学方式,提升教学效率.同时,应鼓励学生将信息技术运用到物理学习中,帮助学生适应数字时代的要求.”展示了数字化转型时代课程与技术的深度融合新趋势,值得深入实践.

3.3 云端一体化教学设计

凡事预则立,优质的教学设计是开展高质量课堂教学的重要前提和保障.然而传统的教学设计一般以word文稿为主,内容大多是静态的文字和图表,无论其表达方式,还是呈现形式、互动方式,都十分有限,所以教师备课过程中还必须另行设计教学课件,无形中又增加了教师的工作负荷.这显然也有违教育数字化转型赋能教师专业发展,提升教育教学绩效的初衷.那么是否存在这样一种平台,可以同步实现教学设计、课件的一体化表达呢?下面结合希沃白板5教案功能做简要介绍.

更新到最新版希沃白板5,登录希沃账号,进入云课件模块,有课件和教案两个栏目,点击进入教案栏目,可导入原有word教案文档,或根据模板新建教案,插入公式、图片、表格、音视频、思维导图以及本地文件,编辑完可导出.希沃云教案不仅具备类似腾讯文档的云编辑功能,最重要的是还可以插入云课件,通常选择教案关联到课件,完成后可以对照课件同屏预览,并把需要的课件页面直接嵌入到教案中,页面内的音视频、思维导图、仿真实验和师生喜爱的课堂活动诊断反馈等,都可以在云教案中自由播放与互动展示.

课件制作可参考希沃白板5课件库提供的各版本对应资源,也可以从https://k.seewo.com网页端下载,再个性化修订.这样不仅极大提升了教师教学资源整合利用效率,同时也极大提升了教案的可视化、情景化、结构化和交互化的呈现力与表达力.

希沃教案呈现不分页,有效地避免了一页课件无法完整展示教学的问题.教师可移动滚动条前后连续查看,还可以设置不同的标题级别,通过目录管理快捷定位教学内容.更重要的是这样的教案不仅可以导出分享,还真的可以直接进行授课,五指左滑或右滑可以唤醒两侧板书区,动态批注,实现教学内容和板书同屏对照讲评,此外移动拍照投屏同样可用.

可见,基于希沃白板5的希沃云教案真正实现了教学设计、教学课件与课堂教学的云端一体化系统集成,既避免了教师重复制作不同类型应用资源,也避免了教学时在各类应用中来回切换.在此基础上,教师用云教案还可以完成云端一体化的说课稿,以及学生云端一体化课程导学单,促进教与学的资源一体化.这些都是传统技术与媒介难以达成的,很值得在后续教学中不断深化应用推广.这里也建议希沃后续增加学案栏目,并将教案改为教学设计,这样更能体现课改新理念.

3.4 云端一体化集体教研

集体教研是教师共学·共研·共建·共享·共同成长的重要研培方式,有利于促进教师群体在专家骨干引领下,实现团队协同,优势互补,高质量发展.为更好地适应新形势、新场景、新变化的需求,集体教研同样亟待进行OMO深度融合的创新重构与系统性整体优化.

多才多艺的希沃白板5仍然可以助我们一臂之力,它不仅可以实现教—学—评的云端一体化,同样还可以很好地延伸覆盖云端一体化的集体教研,为学校教师开展线上线下混合式教研提供支持,让资源有积淀,让教研有反馈、让决策有依据.限于篇幅,以下就集体备课与听课评课两个方面作简要分享.

要启用希沃集体备课与听课评课功能,首先需要学校开通希沃信鸽服务.教师可以进入“希沃白板5—我的学校”,通过“搜索学校”,确认学校是否开通希沃信鸽;然后通过“搜索学校”或“输入信鸽号”加入学校,以及管理员“邀请入校”,都需要学校信鸽管理员审核,或者通过学校信鸽管理员批量导入名单,则无须审核.这里补充一下,希沃信鸽是面向学校管理者的教研管理平台,可以对希沃旗下的各平台应用数据分析和校本资源进行云端一体化管理.星洋学校希沃信鸽指数一直居于全省最前列.

在使用希沃白板的基础上,开通希沃信鸽加入学校,即可搭建教师个人融入学校教研的平台,并能一站式完成个人备课、集体备课、听课评课等教研活动,用信息化的手段简化教师的工作流程和方法,用互联网协作思维赋能教学创新变革,学校管理者也能及时了解教研进展,有效提升学校信息化管理水平,助力教师专业发展.进入希沃信鸽官网https://school.seewo.com/即可免费申请开通,全面带动学校教研管理数字化转型.

加入希沃信鸽校园服务后,教师可以从“希沃白板5—我的学校”进入,也可以从希沃白板APP的工作台进入,一键发起集体备课与听课评课.

3.4.1 云端一体化集体备课

第1步,主备人点击“发起集体备课”,依次填写主题、内容、学段、学科、年级、教材和章节等集备信息后,希沃教案、希沃课件或知识胶囊等备课资源至少选一项上传以供研讨;第2步,点击添加参与人,这里可以通过搜索的方式快速添加本校需要共同参与备课的教师,或通过输入电话号码邀请外校教师,为方便教师们跨校进行研讨和交流,并适应不同的集体备课场景.主备人还可以进行访问、评论和批注权限的设置,完成后点击确定即可开启集体备课活动;第3步,点击右上方的分享,即可通过二维码或是网址的方式邀请教师参与备课教研了,移动端、PC端都可以.这时候如果主备人所邀请的教师已关注希沃信鸽公众号并绑定了学校的话,将在手机上实时接收到即被邀请的通知,并且可以通过点击通知直接进入备课.

参备教师不仅可以在评论区发表评论,还可以点击工具栏中的批注按钮,在对应的页面需要修改的元素旁添加批注,让集备人一目了然,随后主备人根据教师们研讨的内容,对稿件做进一步的完善,然后再重新上传.历史上传的稿件都能回复查看,并与现有的最新稿件进行同屏对比,以便集备教师精心打磨,让资源尽善尽美.完成集体备课后资源在校本资源库汇聚,备课组成员可下载并根据班级学情和教师的教学特点进行二次备课,既保证教学目标统一,又能兼顾不同的个性特点.

整体达成线上线下深度融合,有效避免传统教研中因时空异步,人员不齐,资料收发繁琐等因素带来的干扰,可实现随时随地发起,随时随地参与,从一言堂转向群言堂,所有集备互动情况全程伴随性数据采集,云端存储,共建共享,支持随时翻阅查看,也便于后续的回溯和反思.主备人和管理员可全方位查看相关数据,还可一键导出到本地,随时随地进行多维度的数据分析,优化教研管理决策,实现了集备全流程数字化转型.目前最新版本还支持视频和语音教研,场景适应力更强,教师可探索用于小班授课和小组项目化协作学习.

3.4.2 云端一体化听课评课

这里以移动端直播听评课为例做案例分享.

第1步,从手机希沃白板APP的工作台,进入“听课评课”,点击“邀请评课”,填写课程信息,上传课程教案和课件,邀请校内或校外教师,打开“直播评课”按钮,设置预约时间(须至少在开课前15 min发起),首次使用直播评课,需要进行实名制认证;第2步,点击“发起评课”,生成海报或者链接,支持直接在微信、QQ、钉钉中和同行分享;第3步,进入课程页面,点击“发起直播”,教师可通过希沃白板App和微信小程序观看直播,并在观看中截屏、上传图片或发表文字评价,形式灵活,直播参与氛围好,支持评论常用语快捷输入,还可以通过希沃信鸽校本课堂评价量表进行量化打分和综合评价.

教师可以进班听课评课,也可以异地线上听评课,或者直播结束后再听评课,全程无须分发上课资料,一切云端分享,最大化满足各类教研场景需求,实现深度融合的云端一体混合式教研.

直播时建议为手机或pad配置三脚架(或云台稳定器)和一拖二智能蓝牙麦克风,增强画面的稳定性和拾音效果,可以实现高品质课堂记录.直播结束后会自动生成回放视频,自动生成课堂问答字幕,以及AI课堂数据和高频词云,帮助教师深度研磨课堂.未来还将融入AI算法,对课堂行为进行进一步分析,支持数据分析驱动教师教学素养提升.回到听课交流中,教师可以点击评论,定位到对应的回放片段,帮助教师快速回顾精彩课堂.其实这一直播听评课功能,也可以很好地促进教师个体微格教学反思.

听课评课是集体教研的重要内容,在当前新课程改革的背景下,云端一体化的听评课有助于客观、公正、科学、智能、精准地评价课堂教学,并动态积淀优质资源,对探讨课堂教学规律、提高课堂教学效率、促进学生全面发展、赋能教师专业成长和深化课程改革有着十分重要的意义;同时也很好顺应了教育部等八部门印发的《新时代基础教育强师计划》[6]中要求的“深化精准培训改革,创新线上线下混合式研修模式,提升中小学教师的信息技术应用能力和科学素养”的新要求.

4 云端一体化整体架构

综上所述,基于与希沃信鸽深度融合的希沃白板5教学云平台,立足创新驱动,数据赋能,课题组构建了如图3所示的初中物理云端一体化“教—学—评—研”的基本范式,支持全流程功能自洽与数据闭环.

图3 初中物理云端一体化“教—学—评—研”的基本范式

借助希沃白板5云平台和这一基本范式,可以便捷高效地实现初中物理“教—学—评—研”的云端一体化整体架构与全流程的教学数字化转型,形成OMO深度融合的大场域大教学大教研新生态,更好地实现数据智教,数据治学,全方位提升教育数字化转型背景下师生的数字胜任力和新课改倡导的面向未来的学习核心竞争力.