蘇州新草橋中學  俞葉

【關鍵詞】知識表征，數(shù)字化學習，微課程教學法

【摘要】本文以微課程教學設計《化學平衡狀態(tài)》為例，闡述微課程教學法通過帶有語義規(guī)則的語言、圖形、圖像、動畫等可視化元素表征抽象的化學知識（如平衡狀態(tài)的概念、原理）的做法；認為通過數(shù)字化學習手段，課前自主學習，課堂內(nèi)化拓展，能夠幫助學生更快、更好地形成心理上內(nèi)化的知識表征，從而促進學生自主學習能力提高，促進信息化技術與教育教學深度融合。

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)。知識表征（Knowledge representation）是記載或表達知識的方式。知識表征包括外部表征和內(nèi)部表征兩種形式的區(qū)分，本文中指的是知識的外部表征，即將抽象的知識/信息（如概念、原理、關系等）通過帶有語義規(guī)則的語言、圖形、圖像、動畫等可視化元素予以表征，以幫助學生更快、 更好地形成心理上內(nèi)化的知識表征。

數(shù)字化學習是指學習者在數(shù)字化的學習環(huán)境中，利用數(shù)字化學習資源，以數(shù)字化方式進行學習的過程, 它包含三個基本要素，即：數(shù)字化學習環(huán)境、數(shù)字化學習資源和數(shù)字化學習方式。數(shù)字化學習環(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)絡化、信息處理智能化和教學環(huán)境虛擬化的特征；數(shù)字化學習資源指經(jīng)過數(shù)字化處理，可以在多媒體計算機上或網(wǎng)絡環(huán)境下運行的多媒體材料。它能夠激發(fā)學生通過自主、合作、創(chuàng)造的方式來尋找和處理信息，從而使數(shù)字化學習成為可能。數(shù)字化學習方式是利用數(shù)字化平臺和數(shù)字化資源，教師、學生之間開展協(xié)商討論、合作學習，并通過對資源的收集利用、探究知識、發(fā)現(xiàn)知識、創(chuàng)造知識、展示知識的方式進行學習。

微課程系統(tǒng)設計是微課程教學法獨創(chuàng)的學習設計方法。微課程教學法是翻轉課堂本土創(chuàng)新的理論和方法，是以“學習知識主要在課外，內(nèi)化知識、拓展能力主要在課堂”為基本結構的學習方式（或曰教學方式、教學模式、教學形態(tài)），其目的在于發(fā)展應對未來挑戰(zhàn)必備的核心素養(yǎng)，提升教學質量。

微課程教學法對于微課程的定義，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。在微課程教學法看來，微課程是云計算、移動互聯(lián)環(huán)境下，有關單位課時教學活動的目標、任務、方法、資源、作業(yè)、互動、評價與反思等要素優(yōu)化組合為一體的教學系統(tǒng)。微課程系統(tǒng)設計觀照下的學習設計，可以落實到教學活動的最基本單位，是非常接地氣的翻轉課堂本土創(chuàng)新的好方法。

二、案例

以下以人教版高二《選修4》化學第二章第三節(jié)第1課時《化學平衡狀態(tài)》微課程系統(tǒng)設計來闡述如何將化學學科知識表征與數(shù)字化手段相結合。

（一）學科領域知識

《化學平衡狀態(tài)》的學理知識包括:什么是可逆反應的限度，化學平衡狀態(tài)基本概念，

化學平衡狀態(tài)形成的條件、適用范圍、特征是什么?判斷反應是否達到平衡狀態(tài)的依據(jù)有哪些；認知過程知識包括:首先理解可逆反應的定義，根據(jù)可逆反應所達到的最大限度即化學平衡狀態(tài)理解化學平衡狀態(tài)的條件、適用范圍、特征，從而能應用化學平衡狀態(tài)的特征判斷可逆反應是否達到化學平衡狀態(tài)，學會化學平衡三步法的簡單計算；問題條件知識為:判斷反應是否達到平衡狀態(tài)的依據(jù)有哪些?

（二）達成目標發(fā)掘

達成目標是學生通過學習應該達到的認知程度、認知水平或認知標準，是學習過程目標管理的靈魂，必須依據(jù)學科領域知識，從學習內(nèi)容的分析中加以提煉，以確保學生綜合素養(yǎng)得到發(fā)展。

微課程教學法把單位課時教學活動劃分為課前自主學習和課堂學習（內(nèi)化知識、拓展能力）等兩個循序漸進的階段：

第一階段：課前自主學習階段。由學生在家通過在線觀看微視頻和完成自主學習任務單給出的學習任務，理解化學平衡狀態(tài)基本概念，理解化學平衡狀態(tài)形成的條件、適用范圍、特征。能應用化學平衡狀態(tài)的特征判斷可逆反應是否達到化學平衡狀態(tài)，學會化學平衡三步法的簡單計算。

第二階段：課堂學習（內(nèi)化知識、拓展能力）階段。由學生協(xié)作探究：完成實驗“三氯化鐵和碘化鉀反應”，探討反應后溶液中還存在哪些離子？如何檢驗？存在這些離子的原因是什么？而后再通過輔助的習題訓練游戲，潛移默化地提高學生獨立思考、動手實踐、語言表達、自我判斷、相互溝通、團隊合作等綜合能力。

（三）課前準備

1、設計自主學習任務單

設計自主學習任務單有四個步驟：首先，設計達成目標；其次，根據(jù)達成目標設計學習任務；其三，根據(jù)學習任務給出學習方法建議（并根據(jù)需要決定是否開發(fā)配套教學視頻）；其四，設計課前學習形式預告。

當達成目標、學習任務、學習方法建議（以及視頻開發(fā)）的設計完成之后，教師已經(jīng)能夠預估學生自主學習的成效，這為教師設計課堂教學組織形式創(chuàng)造了條件。此外，由于學生對微視頻的關注，教師在微視頻中一般也會預告課堂組織形式以及課堂學習環(huán)節(jié)和步驟，讓學生有預期有準備，在課堂上達到事半功倍的效果。

2、錄制微視頻《化學平衡狀態(tài)》

    1）任務分析與技術類型選擇

    錄制微視頻首先需要對學習任務分析，使設計出來的視頻能夠幫助學生完成自主學習任務單給出的學習任務。因此，微視頻的設計要以達成目標和學習任務為依據(jù)，為學生課前自主學習提供支架。

此外，需要考慮錄制微視頻采用什么樣的技術類型。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錄像解題過程視頻與Camtasia Studio軟件錄制兩個部分合成為一個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、優(yōu)酷、騰訊QQ等多項信息技術手段。微視頻制作完成后，掛在優(yōu)酷終端，生成，然后發(fā)送flash地址至學生的QQ或微信群上，提供學生自主學習。

由于學習資源共享在平臺上，學生可以通過QQ或微信協(xié)商合作、討論，學生還可以通過百度，直接釋疑解惑，也可以在QQ聊天中（由老師確定當天視頻學習的時間）和教師隨時互動，創(chuàng)造性地解決學習中出現(xiàn)的問題。

2）微視頻邏輯線索

3.設計課堂學習形式

1）課堂學習形式設計的依據(jù)

課堂學習形式設計以對學生自主學習成效的預估為依據(jù)，設計自主學習反饋、課堂檢測、協(xié)作探究、展示和評價四項教學活動，小組合作學習貫穿于每一項教學活動之中。

2）組建合作學習小組

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

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

4.設計課堂檢測和課堂協(xié)作探究作業(yè)

1）設計課堂檢測

學生在課前自主學習，到課堂上接受檢測，是順理成章的。設計課堂檢測，其難度與自主學習任務單和微視頻相當，因此，具有行為主義性質。

本校課程依托智慧云學習平臺，學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合進行客觀題答題正確率數(shù)據(jù)統(tǒng)計。鑒于本內(nèi)容的實際情況，本課堂檢測設計為客觀題。課始5分鐘，學生每人分發(fā)紙質習題一份，獨立完成，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，檢測學習效果。

2）設計課堂協(xié)作探究作業(yè)——基于實驗的微項目學習

微課程教學法認為，翻轉課堂沒有課堂作業(yè)就沒有“翻轉”。但是，作業(yè)的深度和廣度不應該僅僅停留在“檢測”的水平，而要根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”原則，循序漸進地提升難度，培養(yǎng)學生觀察、分析、解決實際問題的能力。因此，基于實驗的微項目學習為絕佳的選擇。

5.課堂教學媒體準備

課堂教學常用的教學媒體通常有電腦、無線同屏器、答題器、學生PAD等。本節(jié)課的媒體選擇，根據(jù)課堂教學設計需要，將答題器、無線同屏器綜合于課堂應用。準備工作如下：

1）智慧云學生端數(shù)字答題器

作為智慧校園一卡通功能之一答題器功能，是學生與教師進行交互學習的最方便手段。課始檢測中客觀題正確率數(shù)據(jù)分析，可以使教師和學生對自己的學習情況一目了然，方便教師能及時掌握學生學習情況，做出判斷，及時調(diào)整學生學習進度?，F(xiàn)場二次備課，在考驗教師的靈活應變力同時，也提升學生的自主學習能力。

2）無線同屏器

學生分組實驗時，教師先將學生的實驗過程，實驗現(xiàn)象錄制，然后在學生展示時，用無線同屏器邊播放，學生邊講演，一方面增強了學生講解時的真實情境感，另一方面，從講解的效果來說，也非常顯著。同時，無線同屏器在學生分組實驗過程中的錄播，也督促學生養(yǎng)成良好地實驗習慣，有助于提升學生實驗技能。

三、反思

（一）微課程教學設計是化學學科領域知識表征的有效手段

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

微課程系統(tǒng)設計中的課前自主學習任務單+微視頻，往往能以知識分類為基礎，將原來學科教學中只考慮知識本身內(nèi)在關系的知識系統(tǒng)轉變?yōu)閷⒅R和認知相結合的領域知識，從而恰當分析化學知識的內(nèi)在表征，有效地實現(xiàn)將媒體技術，視覺媒介技術和知識與內(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知負荷提供有效的表征策略，以促進學習者學習與主體發(fā)展。

（二）微課程教學法促進數(shù)字化學習手段與教育教學的深度融合

以信息技術為代表的科學技術的迅猛發(fā)展，對人類的生產(chǎn)方式、生活方式、思維方式以及學習方式等都產(chǎn)生了重大的影響。信息技術應用到教育教學過程后，引起了學習環(huán)境、學習資源、學習方式都向數(shù)字化方向發(fā)展，成為勢不可擋的趨勢。微課程教學法促成了數(shù)字化學習，推進信息化技術與教育教學的深度融合。

微課程教學法實踐中，學生可以不再依賴于教師的講授與課本的學習，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)、探索性的學習。同時，由于學習資源共享在平臺上，也促成學生能協(xié)商合作的學習，利用網(wǎng)絡通訊，形成網(wǎng)上社群，進行合作式、討論式的學習；學生還可以通過互聯(lián)網(wǎng)，使用信息工具，進行創(chuàng)新性、實踐性的問題解決學習。

微課程教學法實踐中的課前學習和課堂學習，相比傳統(tǒng)教學法來說，被賦予了能更靈活地運用各種APP，平臺及其文字處理、圖形 、圖像處理 、信息集成等工具的權利，對課程學習內(nèi)容進行重組、創(chuàng)作更加靈活多變，課程學習不僅能使學生獲得知識，而且能夠幫助學生建構知識。比如運用思維導圖對知識歸納整理，發(fā)散思維；比如，用答題器，進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，及時調(diào)整教學方案，比如在練習批改中使用極課軟件，對錯題進行重組。微課程教學法是真正以學生學習為中心的教學法，學習個性化且能滿足個體需要；是以問題導向或主題為中心的；是進行通訊交流的，學習者之間是協(xié)商的、合作的；是具有創(chuàng)造性和再生性的；是可以隨時隨地的、終身的學習方法。

因此，微課程系統(tǒng)設計能將數(shù)字化內(nèi)容有效地與課程進行整合，創(chuàng)造數(shù)字化學習環(huán)境，把數(shù)字化資源和數(shù)字化學習方式納入學生的學科課程學習過程中，有效運用信息技術的各種不同形式，實現(xiàn)對信息技術的優(yōu)化選擇，使學生能夠用合作、富有創(chuàng)意和生動的方式進行學習，從而達到培養(yǎng)學生創(chuàng)造精神和創(chuàng)造能力的教育目標。

附一：《化學平衡狀態(tài)》自主學習任務單

備注：本文原載《中國信息技術教育》2017年第43-46頁。