蘇州新草橋中學(xué)  俞葉

【關(guān)鍵詞】知識(shí)表征，數(shù)字化學(xué)習(xí)，微課程教學(xué)法

【摘要】本文以微課程教學(xué)設(shè)計(jì)《化學(xué)平衡狀態(tài)》為例，闡述微課程教學(xué)法通過帶有語義規(guī)則的語言、圖形、圖像、動(dòng)畫等可視化元素表征抽象的化學(xué)知識(shí)（如平衡狀態(tài)的概念、原理）的做法；認(rèn)為通過數(shù)字化學(xué)習(xí)手段，課前自主學(xué)習(xí)，課堂內(nèi)化拓展，能夠幫助學(xué)生更快、更好地形成心理上內(nèi)化的知識(shí)表征，從而促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力提高，促進(jìn)信息化技術(shù)與教育教學(xué)深度融合。

一、概念

表征（representative）是指某（些）事物和事物屬性能確切地表示另一（些）事物和事物屬性。這里的事物和事物屬性可以包括思維在內(nèi)。知識(shí)表征（Knowledge representation）是記載或表達(dá)知識(shí)的方式。知識(shí)表征包括外部表征和內(nèi)部表征兩種形式的區(qū)分，本文中指的是知識(shí)的外部表征，即將抽象的知識(shí)/信息（如概念、原理、關(guān)系等）通過帶有語義規(guī)則的語言、圖形、圖像、動(dòng)畫等可視化元素予以表征，以幫助學(xué)生更快、 更好地形成心理上內(nèi)化的知識(shí)表征。

數(shù)字化學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者在數(shù)字化的學(xué)習(xí)環(huán)境中，利用數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，以數(shù)字化方式進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程, 它包含三個(gè)基本要素，即：數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境、數(shù)字化學(xué)習(xí)資源和數(shù)字化學(xué)習(xí)方式。數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，經(jīng)過數(shù)字化信息處理具有信息顯示多媒體化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、信息處理智能化和教學(xué)環(huán)境虛擬化的特征；數(shù)字化學(xué)習(xí)資源指經(jīng)過數(shù)字化處理，可以在多媒體計(jì)算機(jī)上或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行的多媒體材料。它能夠激發(fā)學(xué)生通過自主、合作、創(chuàng)造的方式來尋找和處理信息，從而使數(shù)字化學(xué)習(xí)成為可能。數(shù)字化學(xué)習(xí)方式是利用數(shù)字化平臺(tái)和數(shù)字化資源，教師、學(xué)生之間開展協(xié)商討論、合作學(xué)習(xí)，并通過對(duì)資源的收集利用、探究知識(shí)、發(fā)現(xiàn)知識(shí)、創(chuàng)造知識(shí)、展示知識(shí)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。

微課程系統(tǒng)設(shè)計(jì)是微課程教學(xué)法獨(dú)創(chuàng)的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法。微課程教學(xué)法是翻轉(zhuǎn)課堂本土創(chuàng)新的理論和方法，是以“學(xué)習(xí)知識(shí)主要在課外，內(nèi)化知識(shí)、拓展能力主要在課堂”為基本結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)方式（或曰教學(xué)方式、教學(xué)模式、教學(xué)形態(tài)），其目的在于發(fā)展應(yīng)對(duì)未來挑戰(zhàn)必備的核心素養(yǎng)，提升教學(xué)質(zhì)量。

微課程教學(xué)法對(duì)于微課程的定義，是從研究課程理論出發(fā)，使微課程回歸自己的邏輯，而不是把微課程混同或降格為微課等課程資源。在微課程教學(xué)法看來，微課程是云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)環(huán)境下，有關(guān)單位課時(shí)教學(xué)活動(dòng)的目標(biāo)、任務(wù)、方法、資源、作業(yè)、互動(dòng)、評(píng)價(jià)與反思等要素優(yōu)化組合為一體的教學(xué)系統(tǒng)。微課程系統(tǒng)設(shè)計(jì)觀照下的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，可以落實(shí)到教學(xué)活動(dòng)的最基本單位，是非常接地氣的翻轉(zhuǎn)課堂本土創(chuàng)新的好方法。

二、案例

以下以人教版高二《選修4》化學(xué)第二章第三節(jié)第1課時(shí)《化學(xué)平衡狀態(tài)》微課程系統(tǒng)設(shè)計(jì)來闡述如何將化學(xué)學(xué)科知識(shí)表征與數(shù)字化手段相結(jié)合。

（一）學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)

《化學(xué)平衡狀態(tài)》的學(xué)理知識(shí)包括:什么是可逆反應(yīng)的限度，化學(xué)平衡狀態(tài)基本概念，

化學(xué)平衡狀態(tài)形成的條件、適用范圍、特征是什么?判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)有哪些；認(rèn)知過程知識(shí)包括:首先理解可逆反應(yīng)的定義，根據(jù)可逆反應(yīng)所達(dá)到的最大限度即化學(xué)平衡狀態(tài)理解化學(xué)平衡狀態(tài)的條件、適用范圍、特征，從而能應(yīng)用化學(xué)平衡狀態(tài)的特征判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，學(xué)會(huì)化學(xué)平衡三步法的簡單計(jì)算；問題條件知識(shí)為:判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)有哪些?

（二）達(dá)成目標(biāo)發(fā)掘

達(dá)成目標(biāo)是學(xué)生通過學(xué)習(xí)應(yīng)該達(dá)到的認(rèn)知程度、認(rèn)知水平或認(rèn)知標(biāo)準(zhǔn)，是學(xué)習(xí)過程目標(biāo)管理的靈魂，必須依據(jù)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)，從學(xué)習(xí)內(nèi)容的分析中加以提煉，以確保學(xué)生綜合素養(yǎng)得到發(fā)展。

微課程教學(xué)法把單位課時(shí)教學(xué)活動(dòng)劃分為課前自主學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)（內(nèi)化知識(shí)、拓展能力）等兩個(gè)循序漸進(jìn)的階段：

第一階段：課前自主學(xué)習(xí)階段。由學(xué)生在家通過在線觀看微視頻和完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)單給出的學(xué)習(xí)任務(wù)，理解化學(xué)平衡狀態(tài)基本概念，理解化學(xué)平衡狀態(tài)形成的條件、適用范圍、特征。能應(yīng)用化學(xué)平衡狀態(tài)的特征判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，學(xué)會(huì)化學(xué)平衡三步法的簡單計(jì)算。

第二階段：課堂學(xué)習(xí)（內(nèi)化知識(shí)、拓展能力）階段。由學(xué)生協(xié)作探究：完成實(shí)驗(yàn)“三氯化鐵和碘化鉀反應(yīng)”，探討反應(yīng)后溶液中還存在哪些離子？如何檢驗(yàn)？存在這些離子的原因是什么？而后再通過輔助的習(xí)題訓(xùn)練游戲，潛移默化地提高學(xué)生獨(dú)立思考、動(dòng)手實(shí)踐、語言表達(dá)、自我判斷、相互溝通、團(tuán)隊(duì)合作等綜合能力。

（三）課前準(zhǔn)備

1、設(shè)計(jì)自主學(xué)習(xí)任務(wù)單

設(shè)計(jì)自主學(xué)習(xí)任務(wù)單有四個(gè)步驟：首先，設(shè)計(jì)達(dá)成目標(biāo)；其次，根據(jù)達(dá)成目標(biāo)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)；其三，根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)給出學(xué)習(xí)方法建議（并根據(jù)需要決定是否開發(fā)配套教學(xué)視頻）；其四，設(shè)計(jì)課前學(xué)習(xí)形式預(yù)告。

當(dāng)達(dá)成目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)方法建議（以及視頻開發(fā)）的設(shè)計(jì)完成之后，教師已經(jīng)能夠預(yù)估學(xué)生自主學(xué)習(xí)的成效，這為教師設(shè)計(jì)課堂教學(xué)組織形式創(chuàng)造了條件。此外，由于學(xué)生對(duì)微視頻的關(guān)注，教師在微視頻中一般也會(huì)預(yù)告課堂組織形式以及課堂學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和步驟，讓學(xué)生有預(yù)期有準(zhǔn)備，在課堂上達(dá)到事半功倍的效果。

2、錄制微視頻《化學(xué)平衡狀態(tài)》

    1）任務(wù)分析與技術(shù)類型選擇

    錄制微視頻首先需要對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)分析，使設(shè)計(jì)出來的視頻能夠幫助學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)單給出的學(xué)習(xí)任務(wù)。因此，微視頻的設(shè)計(jì)要以達(dá)成目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)為依據(jù)，為學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)提供支架。

此外，需要考慮錄制微視頻采用什么樣的技術(shù)類型。本微視頻的制作采用了視頻多段合成形式，即利用Camtasia Studio軟件錄制圖文并茂的PPT講解，然后再采用了一段手機(jī)錄像解題過程視頻與Camtasia Studio軟件錄制兩個(gè)部分合成為一個(gè)10分多鐘的微視頻。在微視頻錄制中，多次用到了BIYING圖片搜索，美圖秀秀APP，視頻編輯器，智慧云平臺(tái)、優(yōu)酷、騰訊QQ等多項(xiàng)信息技術(shù)手段。微視頻制作完成后，掛在優(yōu)酷終端，生成，然后發(fā)送flash地址至學(xué)生的QQ或微信群上，提供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

由于學(xué)習(xí)資源共享在平臺(tái)上，學(xué)生可以通過QQ或微信協(xié)商合作、討論，學(xué)生還可以通過百度，直接釋疑解惑，也可以在QQ聊天中（由老師確定當(dāng)天視頻學(xué)習(xí)的時(shí)間）和教師隨時(shí)互動(dòng)，創(chuàng)造性地解決學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題。

2）微視頻邏輯線索

3.設(shè)計(jì)課堂學(xué)習(xí)形式

1）課堂學(xué)習(xí)形式設(shè)計(jì)的依據(jù)

課堂學(xué)習(xí)形式設(shè)計(jì)以對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)成效的預(yù)估為依據(jù)，設(shè)計(jì)自主學(xué)習(xí)反饋、課堂檢測(cè)、協(xié)作探究、展示和評(píng)價(jià)四項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)，小組合作學(xué)習(xí)貫穿于每一項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)之中。

2）組建合作學(xué)習(xí)小組

合作學(xué)習(xí)小組的分組，可以依據(jù)教師個(gè)人喜好以及同學(xué)生共同商榷來決定，這樣更有利于課堂合作學(xué)習(xí)的形成。

本校班級(jí)人數(shù)一般在48人左右，把學(xué)生分成12組，每組有4位同學(xué)。以學(xué)生座位自然分組。記錄員、發(fā)言員、實(shí)驗(yàn)員分別1名，自由搭配。分工由學(xué)生自己確定，角色定時(shí)輪換，目的是確保每位學(xué)生能在課堂上都有事做，每位學(xué)生的各項(xiàng)能力（包括表達(dá)能力，動(dòng)手能力，溝通和協(xié)調(diào)能力等）都能得到發(fā)展。優(yōu)勝的小組給予獎(jiǎng)勵(lì)。

4.設(shè)計(jì)課堂檢測(cè)和課堂協(xié)作探究作業(yè)

1）設(shè)計(jì)課堂檢測(cè)

學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)，到課堂上接受檢測(cè)，是順理成章的。設(shè)計(jì)課堂檢測(cè)，其難度與自主學(xué)習(xí)任務(wù)單和微視頻相當(dāng)，因此，具有行為主義性質(zhì)。

本校課程依托智慧云學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生每人都配備了智慧云一卡通，一卡通上安裝了數(shù)字答題器，答題器和智慧云教師終端相結(jié)合進(jìn)行客觀題答題正確率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。鑒于本內(nèi)容的實(shí)際情況，本課堂檢測(cè)設(shè)計(jì)為客觀題。課始5分鐘，學(xué)生每人分發(fā)紙質(zhì)習(xí)題一份，獨(dú)立完成，后通過答題器將正確答案上傳到教師端，教師通過正確率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，檢測(cè)學(xué)習(xí)效果。

2）設(shè)計(jì)課堂協(xié)作探究作業(yè)——基于實(shí)驗(yàn)的微項(xiàng)目學(xué)習(xí)

微課程教學(xué)法認(rèn)為，翻轉(zhuǎn)課堂沒有課堂作業(yè)就沒有“翻轉(zhuǎn)”。但是，作業(yè)的深度和廣度不應(yīng)該僅僅停留在“檢測(cè)”的水平，而要根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”原則，循序漸進(jìn)地提升難度，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、解決實(shí)際問題的能力。因此，基于實(shí)驗(yàn)的微項(xiàng)目學(xué)習(xí)為絕佳的選擇。

5.課堂教學(xué)媒體準(zhǔn)備

課堂教學(xué)常用的教學(xué)媒體通常有電腦、無線同屏器、答題器、學(xué)生PAD等。本節(jié)課的媒體選擇，根據(jù)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)需要，將答題器、無線同屏器綜合于課堂應(yīng)用。準(zhǔn)備工作如下：

1）智慧云學(xué)生端數(shù)字答題器

作為智慧校園一卡通功能之一答題器功能，是學(xué)生與教師進(jìn)行交互學(xué)習(xí)的最方便手段。課始檢測(cè)中客觀題正確率數(shù)據(jù)分析，可以使教師和學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)情況一目了然，方便教師能及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，做出判斷，及時(shí)調(diào)整學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度。現(xiàn)場二次備課，在考驗(yàn)教師的靈活應(yīng)變力同時(shí)，也提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

2）無線同屏器

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師先將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象錄制，然后在學(xué)生展示時(shí)，用無線同屏器邊播放，學(xué)生邊講演，一方面增強(qiáng)了學(xué)生講解時(shí)的真實(shí)情境感，另一方面，從講解的效果來說，也非常顯著。同時(shí)，無線同屏器在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)過程中的錄播，也督促學(xué)生養(yǎng)成良好地實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，有助于提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能。

三、反思

（一）微課程教學(xué)設(shè)計(jì)是化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)表征的有效手段

《化學(xué)平衡狀態(tài)》屬于化學(xué)學(xué)科中理論性、抽象性較強(qiáng)的一個(gè)概念，同時(shí)還存在著辯證思維理念。為幫助學(xué)生更快、更好地形成心理上內(nèi)化的知識(shí)表征，則需要通過帶有語義規(guī)則的語言、圖形、圖像、動(dòng)畫等可視化元素予以表征，這些知識(shí)表征在微視頻中可得以實(shí)現(xiàn)，而且微課程教學(xué)法中的微視頻是學(xué)生在個(gè)人空間自由學(xué)習(xí)，視頻可以快進(jìn)，可以倒退，這就賦予了學(xué)生可以自定進(jìn)度的自主學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)過程中，教師再輔助與微視頻相配套的自主學(xué)習(xí)任務(wù)單，讓學(xué)生在觀看微視頻后完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)單，以保證學(xué)生對(duì)這一學(xué)理知識(shí)的掌握程度。

微課程系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的課前自主學(xué)習(xí)任務(wù)單+微視頻，往往能以知識(shí)分類為基礎(chǔ)，將原來學(xué)科教學(xué)中只考慮知識(shí)本身內(nèi)在關(guān)系的知識(shí)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒅R(shí)和認(rèn)知相結(jié)合的領(lǐng)域知識(shí)，從而恰當(dāng)分析化學(xué)知識(shí)的內(nèi)在表征，有效地實(shí)現(xiàn)將媒體技術(shù)，視覺媒介技術(shù)和知識(shí)與內(nèi)在心理信息加工之間的銜接與融合，從而解決信息超載和認(rèn)知負(fù)荷提供有效的表征策略，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)與主體發(fā)展。

（二）微課程教學(xué)法促進(jìn)數(shù)字化學(xué)習(xí)手段與教育教學(xué)的深度融合

以信息技術(shù)為代表的科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)人類的生產(chǎn)方式、生活方式、思維方式以及學(xué)習(xí)方式等都產(chǎn)生了重大的影響。信息技術(shù)應(yīng)用到教育教學(xué)過程后，引起了學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)方式都向數(shù)字化方向發(fā)展，成為勢(shì)不可擋的趨勢(shì)。微課程教學(xué)法促成了數(shù)字化學(xué)習(xí)，推進(jìn)信息化技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合。

微課程教學(xué)法實(shí)踐中，學(xué)生可以不再依賴于教師的講授與課本的學(xué)習(xí)，而是在互聯(lián)網(wǎng)終端上利用數(shù)字化資源依賴自主發(fā)現(xiàn)、探索性的學(xué)習(xí)。同時(shí)，由于學(xué)習(xí)資源共享在平臺(tái)上，也促成學(xué)生能協(xié)商合作的學(xué)習(xí)，利用網(wǎng)絡(luò)通訊，形成網(wǎng)上社群，進(jìn)行合作式、討論式的學(xué)習(xí)；學(xué)生還可以通過互聯(lián)網(wǎng)，使用信息工具，進(jìn)行創(chuàng)新性、實(shí)踐性的問題解決學(xué)習(xí)。

微課程教學(xué)法實(shí)踐中的課前學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)，相比傳統(tǒng)教學(xué)法來說，被賦予了能更靈活地運(yùn)用各種APP，平臺(tái)及其文字處理、圖形 、圖像處理 、信息集成等工具的權(quán)利，對(duì)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行重組、創(chuàng)作更加靈活多變，課程學(xué)習(xí)不僅能使學(xué)生獲得知識(shí)，而且能夠幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)。比如運(yùn)用思維導(dǎo)圖對(duì)知識(shí)歸納整理，發(fā)散思維；比如，用答題器，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方案，比如在練習(xí)批改中使用極課軟件，對(duì)錯(cuò)題進(jìn)行重組。微課程教學(xué)法是真正以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心的教學(xué)法，學(xué)習(xí)個(gè)性化且能滿足個(gè)體需要；是以問題導(dǎo)向或主題為中心的；是進(jìn)行通訊交流的，學(xué)習(xí)者之間是協(xié)商的、合作的；是具有創(chuàng)造性和再生性的；是可以隨時(shí)隨地的、終身的學(xué)習(xí)方法。

因此，微課程系統(tǒng)設(shè)計(jì)能將數(shù)字化內(nèi)容有效地與課程進(jìn)行整合，創(chuàng)造數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，把數(shù)字化資源和數(shù)字化學(xué)習(xí)方式納入學(xué)生的學(xué)科課程學(xué)習(xí)過程中，有效運(yùn)用信息技術(shù)的各種不同形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息技術(shù)的優(yōu)化選擇，使學(xué)生能夠用合作、富有創(chuàng)意和生動(dòng)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造精神和創(chuàng)造能力的教育目標(biāo)。

附一：《化學(xué)平衡狀態(tài)》自主學(xué)習(xí)任務(wù)單

備注：本文原載《中國信息技術(shù)教育》2017年第43-46頁。