绿色教育研究院欢迎您!
微信公众号

绿色期刊
JOURNAL

教育科研
首页 > 绿色期刊 > 教育科研

科技创造未来,文化引领成长——全息交互教学系统

作者:admin  发布时间:2021-01-11   阅读(93)  


一、项目背景

科学教育在日趋激烈的国际竞争中具有重要的战略意义。世界各国都认识到这一点,相继进行科学课程改革,促进科学教育发展,提升公众科学素质水平。

2017年119日教育部基教二司发布《义务教育小学科学课程标准》,要求:“1.充分认识小学科学教育的重要性;2.全面加强学习培训工作;3.确保落实规定课时;4.突出强化教学实践环节;5.大力加强课程实施的组织领导。”

小学科学课程标准突出了科学思维的培养,体现了中国学生发展核心素养的要求。小学科学课程要按照立德树人的要求培养小学生的科学素养,为他们的继续学习和终身发展打好基础。课程性质体现了科学教育对一个人科学素养的形成具有十分重要的作用,探究活动是学生学习科学的重要方式,理解自然现象和解决实际问题需要综合运用不同领域的知识和方法。课程理念要求“1.面向全体学生;2.倡导探究式学生;3.保护学生的好奇心和求知欲;4.突出学生的主体地位”。

教育部将小学科学课程自2017年9月份开始起始年级调整为一年级,符合国际科学教育的大趋势,也是科学课程从幼儿园到小学、初中、高中一体化的安排得以实施。按低(1-2年级)、中(3-4年级)、高(5-6年级)三个阶段呈现课程目标和课程内容,体现了学习进阶的理念和成果。首次在我国将“技术与工程”纳入科学课程标准,将其列为与“物质科学”、“生命科学”、“地球与宇宙科学”并列的专门领域。以大概念统领内容标准,体练了18个主要概念,进一步分解为75个学习内容。

科学是国家发展和社会进步的源动力。国家要发展,要强大,核心是自主创新。习近平总书记多次提到科技创新的重要性,指出核心技术是国之重器。技术研发的基础是科学发展,核心是人才培养。党的十九大报告中指出“我国要加快建设创新型国家,要瞄准科技前沿,强化基础研究,实现前瞻性基础研究、引领性原创成果的重大突破。”十九大报告中还提出“培养造就一大批具有国际水平的战略科技人才、科技领军人才、青年科技人才和高水平创新团队。”我国在进行科技战略布局时充分考虑了人才培养的重要位置。国家要有更好的发展,需要大批的科技精英和高水平的创新人才,同时也需要数以亿计的高素质劳动者和数以千万计的能工巧匠。而这一切,都需要科学教育在从幼儿园到小学、中学甚至大学,对下一代进行科学探究的引导,让学习者学会探索自然的方法、培养其正确的科学态度、创新精神和实践能力。

从小抓起,培养深厚的人才土壤,孕育出大批的高水平的科技人才,提升国家的竞争力,这是科学教育在国家战略中的重要意义,更是科学教育的重要使命!

2019年623日中共中央、国务院印发《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》中指出“突出学生主体地位,注重保护学生好奇心、想象力、求知欲,激发学习兴趣,提高学习能力。”还指出“坚持教学相长,注重启发式、互动式、探究式教学。融合运用传统与现代技术手段,重视情境教学;探索基于学科的课程综合化教学,开展研究型、项目化、合作式学习。精准分析学情,重视差异化教学和个别化指导。”

小学科学资源中心,可以动态立体地再现科学现象与过程,实现科学教学“从平面到立体”和“从静态到动态”的跨越,为各种跨时间、跨空间、多因素、以及难以理解和掌握的现象演变提供了展示可能。全息技术应用在教育教学中、能够更好的提升学生注意、记忆、思维和智力的发展,让学生真正参与到学习活动中,符合学生自主学习、合作学习、探究学习的学习方式。通过情境环境创设,能够全方位调动学生的视觉、听觉等,给学生前所未有的学习环境。立体性、逼真性、互动性、沉寖性、故事性和信息丰富性等特点,让学生真正的沉浸在情境环境中,从小培养学生的好奇心和求知欲,在情境探索中构建科学知识,培养学生的科学素养、创新精神和实践能力,提高教学效率,推动教学改革。



二、学情分析

1、从科学课程内容特点进行分析

小学科学课程的设计,充分考虑了小学生的年龄特点与认知规律,课程内容以学生能够感知的一些比较直观、学生有兴趣参与学习的重要内容,划分为物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四大领域。将探究活动作为学生学习科学的重要方式,强调从学生熟悉的日常生活出发,注重学生动手与动脑的结合,对学生身边的现象,从四个领域综合呈现科学知识和科学方法,强调四个领域知识之间的相互渗透和相互联系。

2、从培养学生科学素养进行分析

小学阶段是对学生科学素养的初步培养和持续发展奠定良好基础阶段,为此,需要借助现代化技术、创新型教学来激发学生的探究欲望,以及保护学生的好奇心和求知欲,为达到全面发展学生核发素养应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力打好基础。以下为四个领域方面对培养科学素养的分析:

1)物质科学领域:有助于增强学生探究物质世界奥秘的好奇心,让学生初步养成乐于观察、注重事实、勇于探索的精神。

2)生命科学领域:有助于激发学生了解和认识自然界的兴趣,帮助学生初步形成生物体的结构与功能、局部与整体、多样性与共同性相统一的观点,形成热爱大自然、爱护生物的情感。

3)地球与宇宙科学领域:有助于激发学生对地球和宇宙的探究热情,发展空间想象、模型思维、逻辑推理等能力,初步建立科学的宇宙观和自然观,以及人地协调的可持续发展观。

4)技术与工程领域:使学生有机会综合所学的各方面知识,体验科学技术对个人生活和社会发展的影响。技术与工程实践活动可以使学生体会到“做”的成功和乐趣,并养成通过“动手做”解决问题的习惯。

3、从学生学习水平进行分析

由于受到教学条件的制约,不具备独立学习和合作学生的基础条件,学生无法成为学习主体,互动难以形成,缺少现代化教育装备的技术支撑,导致学生学习科学的主动性、积极性不高,课堂中缺乏表达的意愿,课堂教学过程严重缺乏双向互动。


4、从教师授课现状及需求进行分析

1)面向全体学生:

现状:班级人数普遍在40人以上,传统的秧田式教学模式在学校各科教学中均占有主导地位。

需求:如何快速、有效的从传统教学模式中探索出一种“教学手段个性化、学习环境公平性的教学方法

2倡导探究式学习:

现状:专职科学教师少,又新增了1、2年级的教学任务,却无增编计划,教师成长需要时间。

需求:如何能既保证探究学习的时间,又能减少探究活动的准备工作,为教师“减负”,使其能专注于教学研究。

3保护学生的好奇心和求知欲

现状:传统教学环境空间布局死板,维持课堂纪律被提到很重要的地位,学生活动思维都受到了约束。

需求:如何使课堂时刻充满新鲜感,让学生在活泼、愉快的环境下与教师共同完成既定的教学目标。

4突出学生的主体地位:

现状:教师讲授为主的单向知识输出形式普遍存在,教师权威性被逐渐树立,互动难以形成,学生仍是被动学习。

需求:如何能在现有课堂中创造平等的学习机制,弱化教师权威性,产生互动,构建学生独立和合作学习的条件。


三、装备与教学的深度融合思考

课堂教学是学校教育系统的主体与核心,而学校教育系统又是整个教育系统的主体与核心,深度融合的基本思路应当是变革课堂教学结构。变更的具体内容应当是将教师主宰的以“以教师为中心”的传统课堂教学结构,改变为既充分发挥教师主导地位,又能突出体现学生主体地位的教学结构。实现装备与教学的深度融合,需要从以下几个方面进行思考:


第一:深刻认识课堂教学结构变革的具体内容

课堂教学结构是教学过程中教师、学生、教学内容、教学媒体相关联系、相互作用的体现,教学结构的变革要落实到教师、学生、教学内容、教学媒体的地位和作用的改变上,教师要由课堂教学的主宰和知识的灌输者、促进者,转变为课堂教学的组织者、指导者。学生要由知识灌输的对象和外部信息的被动接受者,转变为信息加工的主休,知识的主动建构者。教学内容要由依靠教材,转变为以教材为主,并有丰富的信息化教学资源相配合。对教学媒体的需求,既能辅助教师的“教”,又能促进学生自主的“学”。


第二:实施有效变革课堂教学结构的创新教学模式

要想实现课堂教学过程中教师、学生、教学内容、教学媒体的地位和作用的改变,只有通过在课堂教学中设计并实施有效的教学模式才有可能,因此,应在不同学科中采用能实现课堂教学结构变更的创新教学模式。近几年全球科技飞速发展同时、也是中国科技、技术发展最快的几年、利用光学干涉和衍射原理融合计算机运算应用技术、获取接近真实立体图像的全息成像技术研究有了飞跃的发展、并实现了课堂教学、全息舞台应用、视频节目应用、以假乱真的效果已经常见。如果能真正比较全面、深入地了解以全息成像技术研发的产品及设计的全息教学方案,我们会发现,全息成像技术研发的产品同时关注了教师、学生、教学内容和教学媒体,实现了课堂教学过程中教师、学生、教学内容、教学媒体的地位和作用的改变。这正是前面第一部分提到的内容,即要“深刻认识课堂教学结构变革的具体内容”,这也说明,全息成像技术研发的产品作为变革传统课堂教学结构的特征所在,也正因为如此,才能成为实现课堂教学结构变革的有效教学模式。


第三:具有相关学科丰富的教学资源;

除了需要有效的教学模式外,还应具备相关学科丰富的教学资源,用于学生自主学习、自主探究、协作交流,在信息化创新教学理论的指导下,必须将创新教学模式与丰富的教学资源结合,通过对教师的培训,使之切实运用于课堂教学过程。

上述三个方面贯彻、落实外,还需要学校领导的重视与支持,以及教师要从思想上更新教学理念、转变观念,才有可能实现课堂教学结构的根本变革,从而提升教学质量与学生综合素养。

全息产品

一、研发理念

1、 新课标实施中关于教学媒体的建议

1)除传统挂图、投影等手段外鼓励采用现代教学媒体技术,新技术将抽象的科学概念具象化,有助于学生理解。

2)除视频、动画等多媒体素材外,采用虚拟仿真技术的互动、游戏化的教学内容能达到保护好奇心激发求知欲的功效。

3)大数据与云计算使信息的采集和处理更加便利、直观。通过互联网可以迅速有效获取与共享信息,体现大数据时代相关性研究的便利。

4)现代教学媒体技术不仅可以为科学知识的学习服务,也可以为科学探究的学习服务,如:利用数字信息技术进行科学探究,通过互联网收集数据,利用动画技术创设问题情境等

2、《中小学学生近视眼防控工作方案》

提出:“要充分认识做好保护视力、预防近视工作的重要性,把防近工作作为贯彻落实中央7号文件,推进素质教育,促进青少年身心健康的重要内容。”近几年全球科技飞速发展同时,也是中国科技、技术发展最快的几年,利用光学干涉和衍射原理融合计算机运算应用技术,获取接近真实立体图像的全息成像技术研究有了飞跃的发展。随着全息技术不断发展和教育现代化的推进,全息成像技术走进教室,呈现震撼的新视觉体验已经到来。全息360度影像交互,逐步在知识创新、深度学习、仿真实验、经验积累、技能训练等方面彰显优势,为教育教学创新提供新环境、新平台、新资源、新工具和新的教法理念。

在落实《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》之际,作为教学方法创新与教育深度融合,促进教学方式与学习方式变革,成为教育史上的一次技术革命。

依据新版《义务教育小学科学课程标准》内容,并充分考虑《中小学学生近视眼防控工作方案》提出的保护学生视力,落实《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》要求,全息产品研发遵循如下理念:

1、以国际先进理念为蓝本,严格匹配新课标。

以国际先进教学体系为蓝本,结合我国实际情况和新课标四个领域、18个主要概念、75个学习内容针对每个学段目标重新优化设计。

2、充分考虑保护学生视力,利用全息技术,突破时间与空间的限制,以交互形式全息成像进行探究

全息探究活动不但减轻了教师活动策划与准备难度,还可及时呈现时间、空间跨度大的探究过程、及知识点的从具象观察提升到原理层,形成正确完整的科学概念,同时培养学生形成严谨的科学方法。

3、多人交互,教师可通过网络信息全面了解学情

以“全息交互协作学习终端”为核心,实现学生自主协作学习,将大班制拆分为几个小组,便于教师面对全体学生,快速全面的了解学情并给予精准反馈,打造个性、公平的学习环境。

4、全息产品展示图


全息交互协作学习终端


一、教学创新特点

1、形式创新

以全息交互协作学习终端为核心,构成学习小组,四或八人共同操作一套系统,充分展现了协作学习的精髓,在学习和互动过程中,小组内各人通过协商、交流、讨论等形式实现小组化决策,完美实现新课改提出的“引导学生动手与动脑相结合,增强学生问题意识,培养他们的创新精神和实践能力”。

(注:分组・协作是让各类学生发挥出自己的特长,并通过学生之间的直接交往,师生之间的间接交往,从而改善课堂的空间结构,调动所有学生的学习积极性和责任感,以达到预期教学目的的一种有效教学方式)

2、技术创新

全息成像技术在教育中的应用、能够更好的提升学生注意、记忆、思维和智力的发展特点、有着决定学生在课堂上、教学直观的教学方法,全息成像技术作为一种教学手段、在有效保护学生视力前提下、具有立体性、逼真性、互动性、沉寖性、故事性和信息丰富性等特点,直观效果远远优于平面的多媒体等传统的教学方法。

3、资源创新

《全息教育》配套课程严格根据教育部2017年小学科学课教学课改、新的课程,经过严格的筛选与匹配、整理出物质科学、生命科学、地球科学及工程技术四大领域,每个领域又拆分为若干学习模块。

授课时通过自主探索学习(依托全息交互协作学习终端)、传统教学授课、课堂集体实践活动与课后长期观察实践四种互补学习,让学生对每课教学目标充分了解、掌握,从小培养浓厚的科学兴趣及科学探究素养。

4、材料创新

传统教学以教师讲解为主,学生端坐听课,几乎没有动手的机会,2017新课改重点提出要求增加学生动手实践时间,以培养学生科学实践精神为主要教学目标,充分体现了随堂动手耗材的重要性。

全息教育随各个教学模块、各版本教材配套专用耗材包,教师仅需要根据班级人数提前采购或申领即可,配套材料既可满足教师的授课过程,也可配合各小组自主动手实践,帮助教师方便快捷的开展实验

二、对小学科学教学的影响

1、快速有效提升教学质量

从教材、教法、到设备与配套资源包的一体化解决方案,充分帮助从校长到教师全面贯彻新课程的改革,有效消除地域与能力差异。提供从理论到实践的全部材料,实现师资培训与教学推广紧密结合,提高教师队伍成长效率,最终达到提升教育水平的目的。

2、提高学生的探究科学兴趣

全息教学覆盖小学全学段设计,内容以贴近生活的故事性为导入,在此基础上利用交互形式全息影像承载实验内容、提升科学实验对学生的吸引力,植入语音转换技术实现内容同步发声,弥补低年级儿童识字不足,让教师更容易掌控课堂,实现新课改要求的教学目标。

3、量身定制教材、教法、设备及配套资源包

紧扣新课标的精准的课程设计,严格按照新课标要求匹配课时安排,高效利用课堂时间。一致六年级课程设置紧密衔接,实现整套教学体系的连贯与统一。教材、教法、设备与配套资源包的一体化解决方案,教师可根据自身情况采用指导手册提供的案例进行教学,快速提高专职科学教师的成长,免去教师准备材料过程,提高授课效率。

4、全新课堂结构的教学方法

全息教学创造全新的学习环境,以自主、协作、互动为教学理念,促进学生的高度参与性。以组间学生同质,组内学生异质为基础的个别化教学形式, 让各类学生发挥出自己的特长,并通过学生之间的直接交往,师生之间的间接交往,从而改善课堂的空间结构,调动所有学生的学习积极性和责任感,达到培养良好的科学素养目的。



三、小学科学资源中心部分展示图

首都师范大学附属中学实验学校

门头沟大峪一小

门头沟大峪二小


全息技术应用于小学科学教学及评价

一、教学成果汇报

2019528日,房山区小学教师工作站阶段性总结大会,在北京小学长阳分校祥云校区举行,本次活动涵盖小学语文、数学、英语、科学四科教学展示活动,由李老师执教的《观察一种动物》有幸作为科学课成果代表参与本次活动,小学科学市教研员参加了本次成果汇报活动。

李老师利用全息设备设计了观察蜗牛的5个场景:

场景一:观察蜗牛

还原野外,孩子围观地面上蜗牛的场景,蜗牛头部来回摆动,做伸缩动作。



场景二:放大的蜗牛。

还原学生用放大镜观察蜗牛身体各个部分

场景三:用棉签捅一捅蜗牛


模拟学生用棉签与蜗牛互动的场景。



场景四:看看蜗牛怎么“走”

1.在玻璃上——在玻璃上留下粘液

2.在棉线上——用腹足把棉线包裹起来

3.在树枝上——蜗牛抬头躲开树枝的枝杈

4.在菜叶上——边爬边低头吃菜叶


场景五:看看蜗牛的“亲戚”。


利用全息技术的教学特色:

1全息技术应用于教学能提高孩子的兴趣,激发孩子的好奇心。

2动物观察模拟器,解决了动物不配合的窘境,提高了课堂效率;也能一定程度上防止课堂活动对动物造成的潜在影响和伤害。

3实现课堂延伸,模拟野外观察动物的场景,突破课堂难以触及野外的局限。

课后小学科学市教研员对本课进行了评价:深入分析教材,为学生在课堂上创设了一个围观蜗牛的趣味环境,利用全息技术优势还原了蜗牛的基本习性,实现了真实蜗牛观察不可替代的观察效果,让学生在课堂情景下发现问题、提出问题,为教师开展探究式教学储备了丰富的素材

二、教学评价

全息活动教学不是为了应用而应用,体现了全息技术应用于教学的多种优势,一线教师在应用全息活动教学后总结出如下教学优势:

1)支持动态的课堂,体现对学生年龄特点的尊重。

2)支持个性化学习,尊重学生间差异性。

3)支持动手动脑学习,体现儿童学习的特点。

4)支持问题解决,不是为了应用而应用。

5)支持自主合作学习,实现学习方式的变革。

6)支持人机互动,增强学习兴趣。

7)支持差异性评价,体现对不同层次学生学习的关注。

8)支持直观性教学,符合儿童学习原则,有利于调动儿童积极性。

9)全息活动帮助学生创设“提出问题”的场景。

10) 帮助教师为学生提供高度抽象的单一实验环境。

11) 在有限的时空条件下实现时间加速、场景转换的高效探究。

12) 为学生在40分钟的课堂上实现完整的探究过程。

全息活动教学还有更多的优势,等待着每位一线教师在教学中去体会和发现

如对全息投影设备有任何疑问,请点击“联系我们”。

返回列表

上一篇:已经没有了

下一篇:绿色课堂展英姿,生态成员获殊荣

收缩

咨询热线:

010-59461958