李丹

1 背景和綜述

PBL（problem-based learning，PBL）是由美國的Barrows教授首先提出的基于問題或項目驅(qū)動的一整套情景式學(xué)習(xí)方法。其強調(diào)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)精神，強調(diào)問題的社會實際性，強調(diào)學(xué)習(xí)的情景性，強調(diào)自我探究和團隊合作性，強調(diào)解決實際問題技能的提升。2016年美國研究所與美國教育不綜合發(fā)布了《教育中的創(chuàng)新愿景》，進一步規(guī)范和推進STEM教育在美國的發(fā)展，其中PBL教育作為STEM教育的主要學(xué)習(xí)形態(tài)教學(xué)效果顯著（美國High Tech High教育的大學(xué)入學(xué)率98%，而當?shù)氐钠骄雽W(xué)率為50%）。在國內(nèi)，近5年P(guān)BL教育被廣大教育者逐步引入到中國的教育實踐中，得到長足的發(fā)展。2018年11月12日首屆“PBL教育在中國”高端學(xué)術(shù)研討會在上海成功舉辦，就PBL的創(chuàng)新教育方法和內(nèi)容、切合教育本質(zhì)和宗旨的教于學(xué)的模式及未來教育發(fā)展的適應(yīng)性三方面進行了積極有效的探討，并達成了共識：PBL教學(xué)將成為未來教育發(fā)展的主要形態(tài)而長期存在。

2006年美國Warren Simmons教授提出了智慧、教育和系統(tǒng)相融合的智慧教育系統(tǒng)。2008年IBM在其《智慧地球》的報告中，明確指出先進的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)（云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等）對智慧教育的強大推動作用。智慧教育已經(jīng)成為未來教育信息化發(fā)展的必由之路和方向。國內(nèi)關(guān)于智慧教育的發(fā)展提升到前所未有的高度，在中國知網(wǎng)以“智慧教育”為關(guān)鍵字檢索，可知2016年至2018年相關(guān)研究文獻超過1000余篇。中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《加快推進教育現(xiàn)代化實施方案（2018-2022年）》明確指出要大力推進教育信息化建設(shè)，加快推進智慧教育創(chuàng)新發(fā)展，建設(shè)智能化校園，統(tǒng)籌建設(shè)一體化智能化教學(xué)、管理與服務(wù)平臺。

IBM指出智慧教育的特征之一是以學(xué)生為中心的自適應(yīng)學(xué)習(xí)項目，這一特征與PBL教育模式在本質(zhì)上是一致的，也使PBL和智慧教育在教育未來發(fā)展中能夠得到統(tǒng)一。基于此，研究在未來教育的展望中進行了PBL模式下小學(xué)智慧教育發(fā)展研討。

2 研究內(nèi)容

PBL模式下小學(xué)智慧教育是PBL教學(xué)模式與信息化教育技術(shù)的融合，其目標是更好的完成小學(xué)階段的教育任務(wù)?，F(xiàn)階段綜合現(xiàn)有的研究成果，本文探討的內(nèi)容主要包括PBL教學(xué)環(huán)境建設(shè)分析和教學(xué)設(shè)計分析兩個主體部分。

2.1 PBL教學(xué)環(huán)境建設(shè)分析

進行PBL教學(xué)環(huán)境的建設(shè)研究首先要明確PBL教學(xué)開展的核心和過程。PBL是以問題為驅(qū)動的教學(xué)方法，以學(xué)生個體為主體的，基于感知的現(xiàn)實世界體驗為主的教學(xué)模式。因而智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)的核心是提供智能化的問題或項目的體驗和實踐。其次，PBL的教學(xué)思路是：問題提出——學(xué)生學(xué)習(xí)準備（構(gòu)建資料）——分組討論——總結(jié)，因此教學(xué)的環(huán)境應(yīng)充分考慮到教學(xué)過程中對探究、溝通、協(xié)作和創(chuàng)新等多方面的支持。

目前，國內(nèi)關(guān)于智慧教育的研究提出了很多智慧教育環(huán)境建設(shè)解決方案。如核心素養(yǎng)下智慧教育體系構(gòu)建，基于個人學(xué)習(xí)控件的教學(xué)軟硬件系統(tǒng)方案，信息化環(huán)境中智慧教室解決方案等?，F(xiàn)有的基于PBL的智慧化教學(xué)發(fā)生地主要以教室為主，因此研究在PBL教學(xué)環(huán)境的設(shè)計探討中，關(guān)注點在于基于PBL的智慧教室的教學(xué)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)。

“iPSMART”智慧教室教學(xué)環(huán)境建設(shè)。研究重點關(guān)注了聶風華等的關(guān)于智慧教室的研究成果，他們提出了智慧教室的“infrastructure、network Sensor、visual Management、Augmented reality、real-time Recording、ubiquitous Technology，iSMART”的智慧教室模型，

包括：基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)感知、可視管理、實時記錄、增強實現(xiàn)和泛在技術(shù)六個系統(tǒng)。研究在此基礎(chǔ)上加入了問題虛擬仿真（Problem Virtual Simulation）構(gòu)成了“iPSMART”智慧教室環(huán)境，增加問題虛擬仿真軟硬件系統(tǒng)，包括問題描述軟硬件系統(tǒng)、問題虛擬系統(tǒng)、問題仿真系統(tǒng)和問題實踐環(huán)境三個部分，其目的在于更好的實現(xiàn)PBL教學(xué)過程。

2.2 PBL智慧教學(xué)設(shè)計

教學(xué)設(shè)計是在給定的智慧教學(xué)環(huán)境中，將現(xiàn)代化、先進的信息技術(shù)應(yīng)用于具體教學(xué)活動中，開展教學(xué)活動的過程。包括：教學(xué)問題或項目案例庫的建設(shè)與設(shè)計、教學(xué)輔助資源建設(shè)、教學(xué)過程設(shè)計、教學(xué)監(jiān)控及考核設(shè)計。

小學(xué)階段PBL智慧教育教學(xué)問題或項目案例庫的建設(shè)。案例庫的建設(shè)以小學(xué)教育教學(xué)大綱為依據(jù)，以核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標，以現(xiàn)有的智慧技術(shù)為支撐來展開。研究以小學(xué)一年級科學(xué)為例，依據(jù)教育大綱和現(xiàn)有的國家義務(wù)教育教材構(gòu)建了相應(yīng)的單學(xué)科問題庫。問題庫包括：感覺器官是什么樣的，大森林里有什么，自然與人工有什么、石頭與泥土的奧秘、什么是水、空氣在哪里、尋找身邊的動物及人與動物的區(qū)別等，共8個問題。在進行問題庫的建設(shè)中還應(yīng)充分考慮跨學(xué)科問題的設(shè)計與實現(xiàn)。問題設(shè)計中可以借鑒美國High Tech High教育的成功案例和STEM教育方式進行問題設(shè)計，如將語文中的古詩詞與人文地理相聯(lián)系構(gòu)建問題：古詩中李白去過那里。

教學(xué)問題或項目案例庫建設(shè)的另一個方面是問題的虛擬、仿真環(huán)境或?qū)嶒?、實踐環(huán)境的建設(shè)。PBL是探究式的體驗式學(xué)習(xí)，以小學(xué)課外讀物《神奇的校車》系列讀物展示的一樣，每提出一個問題同時還要提供探索實現(xiàn)問題的可操控環(huán)境。研究以森林探索為例，可以利用先進VR技術(shù)和3D實現(xiàn)技術(shù)構(gòu)建虛擬的大森林的體驗環(huán)境，使學(xué)生在智慧教室中通過佩戴VR設(shè)備，進入到仿真環(huán)境完成問題探索，建設(shè)過程中應(yīng)該注意到基于PBL的小學(xué)智慧教學(xué)中問題案例及環(huán)境的開發(fā)與設(shè)計不是一個教師能輕松完成的工作，相應(yīng)的需求，應(yīng)配備完備的開發(fā)團隊實現(xiàn)。

教學(xué)輔助資源建設(shè)。教學(xué)輔助資源包括：教材的電子資源，相關(guān)學(xué)科的知識體系資源，網(wǎng)絡(luò)化的圖書館資源，基于網(wǎng)絡(luò)共享的可檢索資源，實驗材料及設(shè)備資源等多方面，按功能包括三方面：一是為PBL教學(xué)提供隨時可用的輔助性資源，二是自學(xué)性可利用資源，三是教師可利用輔助教學(xué)及管理資源。

PBL模式下小學(xué)智慧教育的教學(xué)過程設(shè)計，是完成教學(xué)的具體過程，是以教師指導(dǎo)，學(xué)生為主體、師生共同參與的社會性活動過程，其設(shè)計基于PBL教學(xué)思路。研究以小學(xué)一年級感覺器官是什么樣的問題為例進行了教學(xué)過程的設(shè)計。第一步：課前準備，老師布置問題作業(yè)：觀察學(xué)生自己眼耳鼻舌手，并說出各自的作用是什么。第二步：利用智慧教室提供的實驗設(shè)備進行分子式蠟燭觀察實驗，并做討論：通過感覺器官都感覺到了什么。第三步：教師總結(jié)，提出問題：為什么眼、耳、鼻、舌、手作為感覺器官能感受到這么多信息？第四步：學(xué)生分組利用智慧教室提供的教學(xué)輔助資源進行小組式自主學(xué)習(xí)。第五步：利用智慧教室的3D虛擬成像技術(shù)和VR技術(shù)，由老師指導(dǎo)分別對眼、耳、鼻、舌、手的結(jié)構(gòu)和感知原理進行虛擬體驗和探究。第六步：智慧的虛擬仿真學(xué)習(xí)后，教師指導(dǎo)進行小組和全班的關(guān)于感覺器官的討論，并完成考核式學(xué)習(xí)報告。感覺器官的PBL教學(xué)過程案例遵循了PBL教學(xué)的主旨思想，并充分利用了智慧教室提供的環(huán)境支持，實現(xiàn)了技術(shù)、教育和人的有機融合。

教學(xué)監(jiān)控及考核設(shè)計。教育監(jiān)控的智能化實施主要由“iPSMART”環(huán)境系統(tǒng)中的可視管理（visual Management）模塊來完成包含中央控制管理、實時監(jiān)控管理等。教學(xué)考核設(shè)計依據(jù)PBL教學(xué)展開，PBL教學(xué)是情景式、過程化的教學(xué)過程，因此教學(xué)效果考核應(yīng)基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目標，基于智能化的實時記錄（real-time Recording）模塊開展過程化考核與能力考核及智能的多樣化（學(xué)習(xí)報告、作品等）終結(jié)性考核相結(jié)合的考核模式。

3 討論

現(xiàn)今主流的PBL教育模式，依托于智慧教育技術(shù)進行的關(guān)于小學(xué)教育教學(xué)開展與實施過程的研究。重點關(guān)注了PBL教育與智慧教育的融合點及融合形式，提出了融合PBL教學(xué)模式的“iPSMART”智慧教室系統(tǒng)環(huán)境。同時，基于智慧教室系統(tǒng)環(huán)境，探討了PBL智慧教育的多個方面，并給出探究式解決案例。研究對信息時代、智能時代未來的小學(xué)教育發(fā)展具有指導(dǎo)和借鑒意義。

（作者單位： 錦州市實驗學(xué)校）