高俊

智能技術(shù)在科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用為深度學(xué)習(xí)的發(fā)展提供了可能，它可以有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量、廣度和深度。全息交互協(xié)作學(xué)習(xí)終端（如圖1）是智能技術(shù)的一種，它采用全息成像技術(shù)，四面均有觸控顯示屏幕，可滿足4—8人一組的分組協(xié)作學(xué)習(xí)，其數(shù)據(jù)及影像回傳系統(tǒng)可成為授課評價的依據(jù)。這樣的數(shù)字化工具與資源促使師生之間形成新型學(xué)習(xí)伙伴關(guān)系，加速了深度學(xué)習(xí)的進程。

說明：360°全息成像系統(tǒng)是一種新興的3D技術(shù)，也可簡單稱為全息或360°全息。其根據(jù)光的反射原理，配合人眼的視覺誤差，進行集成制作出多角度、全方位的360°立體懸浮影像，可將成像獨立展示，也可與實物相結(jié)合。

全息技術(shù)凸顯情境式教學(xué)

全息技術(shù)凸顯情境式教學(xué)，實現(xiàn)參與式學(xué)習(xí)，有效調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，為深度學(xué)習(xí)、遷移應(yīng)用和創(chuàng)造性解決問題提供了支撐。

例如，執(zhí)教“看太陽認方向”內(nèi)容時，如果教師只是告訴學(xué)生早晨太陽所在的方向是東，中午太陽所在的方向是南，傍晚太陽所在的方向是西，學(xué)生的認識不會很深刻。教師可以借助全息技術(shù)模擬一天中太陽運動后的位置變化，設(shè)計一個虛擬情境：小熊早上從家里出發(fā)要去東邊的森林，讓學(xué)生幫小熊找到東邊的森林;然后小熊到森林砍柴，午飯后要把垃圾扔到南邊的垃圾筒，讓學(xué)生幫助小熊找到南邊的垃圾筒;傍晚了，小熊該回家了，讓學(xué)生幫小熊找到西邊的家。這樣教學(xué)促使學(xué)生深入?yún)⑴c到情境學(xué)習(xí)中，幫助學(xué)生理解可以根據(jù)早中晚判斷太陽所在的不同方向，也為后面確定一個方向后，再按順時針方向確定其他三個方向，做了非常好的鋪墊。教師通過全息虛擬情境讓學(xué)生幫小熊找東邊的森林、南邊的垃圾筒和西邊的家的活動，引導(dǎo)他們根據(jù)時間段看太陽所在的位置認識相應(yīng)的方向，并將所學(xué)知識很好地遷移到學(xué)生的生活中，幫助他們學(xué)會在生活中辨認方向。全息技術(shù)的情境式教學(xué)不但可以幫助學(xué)生通過參與式學(xué)習(xí)建構(gòu)概念，還促使他們深度學(xué)習(xí)生活技能，為解決實際問題提供了支撐。

全息技術(shù)彌補了傳統(tǒng)教學(xué)資源平面化的不足

運用全息技術(shù)，可以讓課堂中學(xué)生的活動更靈活。全息屏中呈現(xiàn)的立體、動態(tài)、有結(jié)構(gòu)的資源，縮短了教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的心理距離，是客觀的現(xiàn)象與思維方式和情感態(tài)度的凝結(jié)。

“認識天氣對植物的影響”這一內(nèi)容，傳統(tǒng)教學(xué)中一般是教師呈現(xiàn)靜態(tài)的圖片，然后讓學(xué)生分析圖片中反映出的天氣對植物的影響，這樣的呈現(xiàn)方式，不便于幫助學(xué)生將圖片中的植物變化特點與天氣現(xiàn)象建立關(guān)聯(lián)，學(xué)生的參與僅限于看圖、分析圖片信息，不容易引起他們的學(xué)習(xí)興趣。

全息技術(shù)針對這一內(nèi)容是這樣設(shè)計的：

場景一，收聽天氣預(yù)報，提出問題。全息屏中出現(xiàn)未來3天的天氣情況，觸控屏中小熊提出問題：我的菜園里種了很多菜，對于這種天氣，我需要采取什么防護措施呢？這促使學(xué)生針對未來的天氣情況思考問題，促進思維深度參與。

場景二，根據(jù)天氣狀態(tài)進行假設(shè)。全息屏出現(xiàn)菜園和小熊思考的情境，觸控屏聚焦問題：針對高溫天氣，應(yīng)該如何防護？以此給學(xué)生假設(shè)的思維空間，培養(yǎng)學(xué)生思考問題的能力。

場景三，根據(jù)假設(shè)選擇防護措施，制定計劃，學(xué)生在觸控屏上選擇防護措施，引出假設(shè)后的“實驗”驗證。

場景四，全息設(shè)備根據(jù)學(xué)生已選的措施，在全息屏上展示植物狀態(tài)。假如學(xué)生選擇了“不需要”，全息屏上則出現(xiàn)哭臉，說明選擇不合理，其他同理。全息屏給出結(jié)果，學(xué)生根據(jù)植物狀態(tài)得出結(jié)論，形成正確的認知。

最后，全息設(shè)備以表格的形式呈現(xiàn)學(xué)生的選擇情況，即反思評價，這樣就呈現(xiàn)出一個相對完整的學(xué)習(xí)過程。

通過比較不難發(fā)現(xiàn)，全息技術(shù)提供的學(xué)習(xí)空間是伴隨著學(xué)生的活動而動態(tài)變化的，這種學(xué)生能自主操作的教學(xué)資源，可以輔助教師引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)有水平出發(fā)，展開主動活動（學(xué)生會積極投入到選擇天氣的防護措施中），在活動中發(fā)展，形成一定的意識和能力（應(yīng)對惡劣天氣的意識，簡單的分析能力等）。這樣的教學(xué)資源是教師促進學(xué)生自覺主動活動的前提，也是促進學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)的重要保障。

全息技術(shù)助力傳統(tǒng)課堂完成長期觀察任務(wù)

教師運用全息技術(shù)可以將長期的觀察探究活動模型化，很好地解決了傳統(tǒng)教學(xué)中因資源限制而不能完成觀察任務(wù)等疑難問題，從而有效支撐科學(xué)觀念的建構(gòu)。

如執(zhí)教“植物生長對陽光和水的需求”內(nèi)容時，教師在課堂這么短的時間內(nèi)是無法呈現(xiàn)完整教學(xué)的。全息技術(shù)的使用，讓學(xué)生通過全息屏自行選擇給定的條件，模擬種植吊蘭和仙人掌，一定程度上解決了實際種植時間長、影響因素多的問題。具體做法是這樣的：

（1）4名學(xué)生分別坐在全息屏的四個面，每個屏幕上的右下角都能看到一個小動物的頭像（大象、考拉、小貓、斑馬）分別代表他們自己，便與后期系統(tǒng)評價學(xué)生學(xué)習(xí)情況。

（2）開啟各自的種植吊蘭旅程。每個學(xué)生在屏幕上選擇他們認為吊蘭健康生長對水和陽光的需求情況（多水、少水、無水、多陽光、少陽光、無陽光），選擇完畢后點擊“提交”，小組4人都提交完畢后進入下一頁面。

（3）全息設(shè)備將根據(jù)每個學(xué)生的選擇條件，依次展示他們種植的吊蘭在30天中生長的變化過程及結(jié)果，此時每個學(xué)生都可以看到自己的和同組其他學(xué)生的吊蘭生長情況。

（4）點擊“下一步”進入討論環(huán)節(jié)，全息屏顯示每名學(xué)生的種植結(jié)果，學(xué)生以小組探討“什么樣的環(huán)境能讓吊蘭茁壯成長？”設(shè)備要求學(xué)生在3分鐘內(nèi)完成上述內(nèi)容。

（5）探討結(jié)束后，點擊“下一步”，屏幕將展示吊蘭的生長對于水、陽光的需求情況，學(xué)生認真觀察即可。

（6）最后點擊“下一步”，屏幕顯示每名學(xué)生養(yǎng)殖吊蘭的結(jié)果和所用時間，對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行評價。

接下來，學(xué)生模仿上述過程，自行探究仙人掌的生長對水和陽光的需求情況。

通過上述活動可以看出，教師借助全息技術(shù)將長期的種植觀察活動以虛擬種植的活動進行呈現(xiàn)，即將實際種植活動模型化，幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)觀念，促使學(xué)生在課堂上體驗活動的全過程，建立與生活中實際種植活動的聯(lián)系，大大提高了課堂教學(xué)的實效性。

全息技術(shù)的引入，使40分鐘的課堂上經(jīng)歷的長期的探究更加完整，學(xué)生在課堂上經(jīng)歷了完整的探究后，他們在生活中也能自主地完成科學(xué)探究了。這為他們真實生活中的科學(xué)探究學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)，使得教學(xué)為學(xué)生的生活服務(wù)。

全息技術(shù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用，借助于虛擬技術(shù)凸顯情境式教學(xué)，能提高學(xué)生的探究興趣，同時將長期的觀察活動模型化、靜態(tài)現(xiàn)象動態(tài)化、程序教學(xué)活動化、科學(xué)探究全程化、學(xué)生學(xué)習(xí)參與化，彌補了傳統(tǒng)教學(xué)的一些不足，促進了學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，有效提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的廣度和深度，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。