“云”在天上，路在腳下，未來已來*
—— “高中數(shù)學(xué)未來教室”樣態(tài)探尋

☉江蘇省錫山高級中學(xué) 陳 敏

一、前言

教育教學(xué)正在不停地發(fā)生著變化：此時此地（教室面授）——此時異地（遠程教育）——隨時隨地（泛在化、個性化學(xué)習(xí)）.互聯(lián)網(wǎng)+教育、云學(xué)習(xí)已悄然興起，事實上，云學(xué)習(xí)就是基于大數(shù)據(jù)、以云技術(shù)為支撐的泛在化、個性化的自主學(xué)習(xí).在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，“高中數(shù)學(xué)未來教室”首先是基于大數(shù)據(jù)的云學(xué)習(xí)，其不僅僅是物理意義上的教室房間，也應(yīng)當是時空意義上的廣義的教室，即泛在的、云學(xué)習(xí)的一種教與學(xué)的形式.如果說未來教室是硬件環(huán)境，那么基于大數(shù)據(jù)的云學(xué)習(xí)就是依托這個硬件環(huán)境在云學(xué)習(xí)方面的實踐探索，“物”的環(huán)境有了“人”的行為，才能真正實現(xiàn)創(chuàng)新教學(xué)環(huán)境，變革學(xué)習(xí)方式的目標.“高中數(shù)學(xué)未來教室”應(yīng)具備怎樣的特質(zhì)，將怎樣建設(shè)，又將怎樣基于大數(shù)據(jù)進行高中數(shù)學(xué)的教學(xué)與評價呢？這些問題都擺在我們面前，亟待解決，對此，我們做了一些探索.“云”在天上，路在腳下，“高中數(shù)學(xué)未來教室”，未來已來！

二、“高中數(shù)學(xué)未來教室”的特質(zhì)

教育教學(xué)理論和學(xué)生的認知規(guī)律告訴我們，教育要以生為本，倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)與主動建構(gòu)，倡導(dǎo)個性化深度學(xué)習(xí)，而這些隨著信息技術(shù)的發(fā)展，又是基于大數(shù)據(jù)“云”的，因此“高中數(shù)學(xué)未來教室”應(yīng)當具備這些特質(zhì)：“四動”體悟自主學(xué)習(xí)、指向核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)、個性化和多樣化的學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)云學(xué)習(xí).

1.“四動”體悟自主學(xué)習(xí)

“四動”是指學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)要動腦想—動口說—動手寫—動情享，努力做到動腦想，想得明白；動口說，說得清楚；動手寫，寫得規(guī)范；動情享，享得愉悅.體悟?qū)W習(xí)，“體”是指體驗、體察、體會，強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的親歷性和過程性；“悟”是指領(lǐng)悟、感悟，強調(diào)學(xué)習(xí)要產(chǎn)生個人意義.“體”是方法和過程，“悟”是結(jié)果和目的，以“體”得“悟”.

“四動”體悟?qū)W習(xí)使學(xué)生在學(xué)業(yè)與學(xué)術(shù)、品性與品位、適應(yīng)力與勝任力等方面充分而均衡地發(fā)展變化，學(xué)生動腦想—動口說—動手寫—動情享的“四動”體悟?qū)W習(xí)是真正意義下的自主學(xué)習(xí).“自主學(xué)習(xí)”這一范疇本身就昭示著學(xué)習(xí)主導(dǎo)自己的事情，自主性是學(xué)習(xí)的本質(zhì)屬性.學(xué)習(xí)的自主性有自立、自為、自律三個特性，自立性即每個學(xué)習(xí)主體都具有自我獨立的心理認知系統(tǒng)，學(xué)習(xí)是其對外界刺激做出的反映結(jié)果，具有自己的獨特方式和特殊意義.自為性即學(xué)習(xí)主體將學(xué)習(xí)納入自己的生活結(jié)構(gòu)之中，成為其生命活動中不可剝落的有機組成部分.自為學(xué)習(xí)本質(zhì)上就是學(xué)習(xí)主體自我探索、自我選擇、自我建構(gòu)、自我創(chuàng)造知識的過程.自律性即學(xué)習(xí)主體對自己學(xué)習(xí)的自我約束性或規(guī)范性.它在認識領(lǐng)域中表現(xiàn)為自覺地學(xué)習(xí).自立性是自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，自為性是自主學(xué)習(xí)的實質(zhì)，自律性則是自主學(xué)習(xí)的保證.這三個特性都說明了同一個觀點：學(xué)習(xí)歸根結(jié)底是由學(xué)習(xí)主體自己主導(dǎo)和完成的.

2.指向核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)

數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)是數(shù)學(xué)課程目標的集中體現(xiàn)，是具有數(shù)學(xué)基本特征的思維品質(zhì)、關(guān)鍵能力以及情感、態(tài)度與價值觀的綜合體現(xiàn)，是在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)和應(yīng)用的過程中逐步形成和發(fā)展的，是可以帶得走（可遷移）的、真正屬于學(xué)生自己的、終身受益的品質(zhì)與素養(yǎng).指向核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)（Deep learning）是當前國內(nèi)外教學(xué)改革的重要潮流，旨在克服學(xué)習(xí)中存在的表層學(xué)習(xí)（Surface learning）現(xiàn)象.深度學(xué)習(xí)至少要有以下幾個特征：首先，深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)狀態(tài)必須是聚精會神的、全心投入的；其次，深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)過程是基于深入理解的，經(jīng)歷對學(xué)習(xí)內(nèi)容的了解——理解——見解的逐步深入的過程；再次，深度學(xué)習(xí)一定是學(xué)習(xí)者的切身體驗、反思感悟與調(diào)整改進；最后也是最重要的一點，深度學(xué)習(xí)的結(jié)果和經(jīng)驗是可以遷移的，是可以在新情境下解決新問題的，這也是深度學(xué)習(xí)的主要評價標準.

對于全神貫注、深度理解、介入真實情境解決新問題且具有反思感悟性特點的深度學(xué)習(xí)，即便學(xué)習(xí)的內(nèi)容在若干年以后都忘記了，但是這種學(xué)習(xí)的過程、研究問題的方法、深度思考與反思感悟的習(xí)慣都是具體知識內(nèi)容忘記之后還留給我們的，這就是可以帶走（可遷移）的、真正屬于學(xué)生自己的、終身受益的核心素養(yǎng).

3.個性化和多樣化的學(xué)習(xí)方式

個性化學(xué)習(xí)是指以反映學(xué)生個性化差異為基礎(chǔ)，以促進學(xué)生個性化發(fā)展為目標的學(xué)習(xí)方式，為學(xué)生量身定制的不同于他人的學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)方法，使其有效的學(xué)習(xí).有了個性化的學(xué)習(xí)，就產(chǎn)生了多樣化的學(xué)習(xí)，多樣化的學(xué)習(xí)就是學(xué)生綜合調(diào)動各種感官，采取多種方式的有效學(xué)習(xí)，即動腦想，想得明白；動口說，說得清楚；動手寫，寫得規(guī)范；動情享，享得愉悅.包括探究性學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、體驗式學(xué)習(xí)、微格學(xué)習(xí)、體驗感悟式學(xué)習(xí)、實踐性學(xué)習(xí)、項目式學(xué)習(xí)、STEM式學(xué)習(xí)、任務(wù)驅(qū)動型研創(chuàng)式學(xué)習(xí)等等，這些個性化、多樣化的學(xué)習(xí)方式都是具有“四動”體悟特征的自主學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí).

4.大數(shù)據(jù)云學(xué)習(xí)

云學(xué)習(xí)就是基于大數(shù)據(jù)、以云技術(shù)為支撐的，在云計算（Cloud computing）環(huán)境中進行的泛在化、個性化的自主學(xué)習(xí).云學(xué)習(xí)具有互動探究、開放式泛在化、自主個性化、可持續(xù)發(fā)展等特色.大數(shù)據(jù)云技術(shù)為個性化和多樣化的以學(xué)習(xí)者為中心的自主學(xué)習(xí)提供了強有力的技術(shù)支撐和技術(shù)保障.而云學(xué)習(xí)本身也是一種以學(xué)習(xí)者為中心的自主學(xué)習(xí)方式.

三、“高中數(shù)學(xué)未來教室”的建設(shè)：“人”“物”“境”三管齊下

“高中數(shù)學(xué)未來教室”的建設(shè)要“人”“物”“境”三管齊下，“人”是第一位的，教育者的價值理念決定了價值取向，價值取向決定了教學(xué)行為，所以“高中數(shù)學(xué)未來教室”的建設(shè)首先是“人”的建設(shè)，即教育價值追求、教師專業(yè)信念、教師專業(yè)技術(shù)等方面的建設(shè).接下來就是“物”的建設(shè)，沒有物的硬件支持，美好的教育價值追求只能是一句空話，只能是飄在天空中的美麗云彩.“人”與“物”的交流互動，就構(gòu)成了“境”，美好的教育價值追求在“人”與“物”的交流互動的環(huán)境下才有可能落地生根、枝繁葉茂、碩果累累.下面以江蘇省錫山高級中學(xué)為例說明.

1.“人”的建設(shè)：專業(yè)信念、專業(yè)技術(shù)、專業(yè)社群、行動研究多方推進

關(guān)注“江蘇高中數(shù)學(xué)未來教室”中人的培養(yǎng)，也就是在未來教室中的教師所應(yīng)該具備的專業(yè)理論素養(yǎng)與實踐能力，可以從以下幾個方面著手.

（1）關(guān)注專業(yè)信念：讀書是推進教師學(xué)習(xí)教育教學(xué)理論的最好方式，使讀書成為教師專業(yè)生活的一種方式，開展讀書活動，努力培養(yǎng)終身閱讀的習(xí)慣.深刻領(lǐng)會數(shù)學(xué)學(xué)科的精神，樹立勇于質(zhì)疑、善于思考、嚴謹求實的科學(xué)精神，全面認識到數(shù)學(xué)的科學(xué)價值、應(yīng)用價值、文化價值和審美價值，落實“以德樹人”的根本任務(wù)，踐行“學(xué)科育人”的價值追求.

（2）提升專業(yè)技術(shù)：激發(fā)教師學(xué)習(xí)新技術(shù)的熱情，開展SEEWO智能觸屏、超級幾何畫板、云教育技術(shù)、匡園深學(xué)系統(tǒng)等各種崗位技能培訓(xùn)，嚴格考核要求，提升教師的專業(yè)技術(shù)水平.

（3）建立專業(yè)社群：在興趣的基礎(chǔ)上，本著自愿的原則，建立專業(yè)社群，相互交流，共同成長.如借助于學(xué)校的無線網(wǎng)絡(luò)，學(xué)校部分教師自發(fā)進行了基于手機、同頻器等輕裝備的教育教學(xué)研究并建立了“輕裝備”專業(yè)社群.再比如部分信息技術(shù)與通用技術(shù)、物理、化學(xué)、生物與數(shù)學(xué)等多科教師打破學(xué)科本位，嘗試建立重實踐跨學(xué)科教學(xué)的STEM專業(yè)社群.

（4）開展行動研究：結(jié)合課題研究與項目創(chuàng)建，如江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重點資助課題“高中數(shù)理化‘云基·自助式’學(xué)習(xí)的實踐研究”（課題批準文號：B-a/2015/02/080）和江蘇省基礎(chǔ)教育前瞻性教學(xué)改革實驗項目：“江蘇高中未來教室——創(chuàng)新學(xué)習(xí)環(huán)境促進學(xué)習(xí)方式變革實踐探索”，歷時十余年，在教學(xué)目標敘寫、課標分解、評價設(shè)計、理解教學(xué)、體悟教學(xué)、深度學(xué)習(xí)等方面做了實實在在的行動研究，真正落實在教學(xué)中研究，在研究中教學(xué)，力圖解決教育教學(xué)實踐中存在的真問題，做真研究.

2.“物”的建設(shè)：整體設(shè)計、分步實施、逐步到位

通過數(shù)字化信息采集系統(tǒng)采集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)的教學(xué)，極大地提高了教學(xué)的針對性，使個性化教學(xué)得以實現(xiàn).多媒體設(shè)備更新?lián)Q代，所有普通教室、功能教室、實驗室等教學(xué)場所全部更換為全媒體SEEWO一體機，大大提高了課堂教學(xué)的效益.大數(shù)據(jù)教學(xué)系統(tǒng)在全校進行推廣應(yīng)用.

3.“境”的建設(shè)：大數(shù)據(jù)云學(xué)習(xí)教室、深學(xué)智慧教室主體架構(gòu)“江蘇高中數(shù)學(xué)未來教室”

（1）大數(shù)據(jù)云學(xué)習(xí)教室：探索教學(xué)的實時互動反饋

云教室是“江蘇高中數(shù)學(xué)未來教室”建設(shè)的重點學(xué)習(xí)空間環(huán)境.在大數(shù)據(jù)云學(xué)習(xí)教室環(huán)境下，學(xué)生或自主個性化深度學(xué)習(xí)，或與他人（教師和同學(xué)）實時互動、合作交流，真正推進了“互聯(lián)網(wǎng)+”下的學(xué)習(xí)環(huán)境創(chuàng)新，探索了教學(xué)的實時互動反饋，實現(xiàn)了學(xué)習(xí)方式和評價方式的變革.

（2）深學(xué)智慧教室：“匡園深學(xué)”系統(tǒng)初見成效

“匡園深學(xué)”系統(tǒng)的主要硬件由教師端（安卓平板）、授課端（教室一體機）、學(xué)生端（安卓平板）構(gòu)成.教師應(yīng)用瀏覽器進行備課、命題，應(yīng)用平板批改作業(yè)、分析學(xué)情.教師備好課后在網(wǎng)上發(fā)送到授課端，教師在教室的電腦上利用客戶端打開課件直接上課，在上課過程中與學(xué)生端實現(xiàn)實時互動.

四、“高中數(shù)學(xué)未來教室”教學(xué)實踐探索

“高中數(shù)學(xué)未來教室”有了“人”“物”“境”的建設(shè)，接下來就要進行教學(xué)改革實踐探索，盤活“人”、“物”、“境”，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的變化.下面以基于云數(shù)據(jù)證據(jù)的教學(xué)評價為例，說明大數(shù)據(jù)云學(xué)習(xí)教學(xué)改革的實踐探索.

在教學(xué)評價中，如何便捷地、實時地、準確地獲取學(xué)生學(xué)習(xí)證據(jù)，并作出課堂調(diào)整，布置基于證據(jù)的課堂作業(yè)是個難題.在云技術(shù)支撐下，可以通過點陣數(shù)碼點陣筆獲取證據(jù)，通過平板電腦對數(shù)據(jù)進行實時處理并反饋給任課教師，在借助大數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行作業(yè)個性化定制，最后由云平臺進行課后個別輔導(dǎo).整個流程是技術(shù)化的、實時化的、個別化的，有效地突破了教學(xué)評價技術(shù)瓶頸.

傳統(tǒng)作業(yè)批改老師基于學(xué)生的紙筆練習(xí)，老師逐個批改作業(yè)，統(tǒng)計學(xué)生作業(yè)錯誤，要花費教師不少精力，如果要對每個學(xué)生一段時間的作業(yè)情況進行跟蹤統(tǒng)計，那么要花更多的時間和精力，我們可以在極課大數(shù)據(jù)云技術(shù)支撐下進行練習(xí)的個性化定制和評價.極課大數(shù)據(jù)是一套學(xué)業(yè)采集與學(xué)情追蹤的反饋系統(tǒng)，它以常態(tài)化學(xué)業(yè)信息（作業(yè)或考試）采集存儲和集中式動態(tài)學(xué)業(yè)檔案管理為基礎(chǔ)，通過掃描儀或拍照進行圖像識別，然后將圖象上傳云端，通過云計算技術(shù)，大數(shù)據(jù)分析，結(jié)合先進的IPH適應(yīng)性教學(xué)模型來提升教學(xué)效益，使教學(xué)管理物聯(lián)化、智能化與移動化.例如，學(xué)習(xí)了蘇教版高中數(shù)學(xué)（必修2）《圓的一般式方程》后，批改作業(yè)時在每題相應(yīng)得分框內(nèi)用紅筆標記，教師利用極課大數(shù)據(jù)系統(tǒng)掃描答題卡后上傳云端，云計算即刻形成數(shù)據(jù)統(tǒng)計報告，教師的智能手機通過云端就能顯示班級學(xué)生成績、每個題得分優(yōu)、良、中、差的比例以及得各等第的學(xué)生名單，如點擊11題“差22.92%”框，則會顯示10位錯誤學(xué)生的姓名（如圖），課堂上教師可根據(jù)智能手機上顯示的典型題錯誤學(xué)生名單讓學(xué)生分析求圓方程的錯誤原因，還可以進行年級各班均分統(tǒng)計比較、每題正確率統(tǒng)計比較、每個學(xué)生追蹤分析，形成班級和個人的錯題報告，課堂上有針對性的重點分析講解，學(xué)生也可以根據(jù)個人需要在云端下載錯題，進行糾錯訂正.

五、結(jié)束語

“高中數(shù)學(xué)未來教室”建設(shè)的基本出發(fā)點和落腳點是以學(xué)習(xí)者為中心，創(chuàng)新學(xué)習(xí)環(huán)境、變革學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)向自主化、個性化、多樣化、泛在化，發(fā)生指向核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)，提升可以帶得走（可遷移）的、真正屬于學(xué)生自己的、終身受益的核心素養(yǎng).為此，我們正在路上，“云”在天上，路在腳下，“高中數(shù)學(xué)未來教室”，未來已來！