孔靜潔

摘要：《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中倡導(dǎo)真實(shí)性學(xué)習(xí)，但當(dāng)前的“硬件資源不足”“硬件資源不匹配”等問題給真實(shí)性學(xué)習(xí)帶來了一定的挑戰(zhàn)。而虛擬教具通過對(duì)真實(shí)環(huán)境的模擬，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的空間智能，更直接地傳遞信息，提高學(xué)習(xí)效率。因此，本文以《智能家居生活》一課為例，闡述虛擬教具在“過程與控制”模塊教學(xué)中的具體實(shí)施路徑，以期為學(xué)生提供豐富的空間素材與形象的直觀引導(dǎo)，促進(jìn)真實(shí)性學(xué)習(xí)的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：真實(shí)性學(xué)習(xí)；虛擬教具；資源；環(huán)境；現(xiàn)實(shí)

中圖分類號(hào)：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?論文編號(hào)：1674-2117（2024）12-0058-03

問題提出

隨著《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）的頒布，新教材也相繼出爐，2023年下半年小學(xué)信息科技三年級(jí)上冊(cè)的新教材率先投入使用，其他年級(jí)的新教材將逐年投入使用。在新老教材更新的過渡期，老教材與新課標(biāo)沖突，給一線教師帶來了挑戰(zhàn)，如何使“老教材新用”是當(dāng)下待解決的難題。新課標(biāo)倡導(dǎo)真實(shí)性學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)教師改進(jìn)教學(xué)方式，注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引入多元化數(shù)字資源，并鼓勵(lì)“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”，而當(dāng)下信息科技的資源匱乏給真實(shí)性學(xué)習(xí)帶來了一定的挑戰(zhàn)。虛擬教具的引入可以很好地彌補(bǔ)以上不足，同時(shí)，徹底脫離真實(shí)空間的干預(yù)與影響，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)聚焦于核心問題的解決。因此，筆者嘗試基于有限的硬件設(shè)施，借助圖形化編程軟件，搭建虛擬仿真系統(tǒng)，為學(xué)生提供豐富的空間素材與形象的直觀引導(dǎo)，以促進(jìn)真實(shí)性學(xué)習(xí)的發(fā)生。

理論支撐

捷克教育家夸美紐斯在《大教學(xué)論》一書中指出“應(yīng)該盡可能地把事物本身或代替它的圖像放在面前，讓學(xué)生去看看、摸摸、聽聽、聞聞等”，并率先提出了直觀性原則，即教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生直接感知事物、模型或通過教師形象語言描繪學(xué)習(xí)對(duì)象，使學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)。建構(gòu)主義將學(xué)習(xí)定義為：在一定的外界環(huán)境中，以可使用的資源為輔助，主動(dòng)積極進(jìn)行自身獨(dú)特的意義建構(gòu)，改變固有認(rèn)知結(jié)構(gòu)體系，結(jié)合新知識(shí)對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)的改變。

“虛擬教具”是有限條件下的直觀教學(xué)的有效手段，是意義建構(gòu)的有效輔助。通過對(duì)真實(shí)環(huán)境的各種模擬，即用圖片素材、動(dòng)畫素材打造出的仿真環(huán)境，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的空間智能，更直接地傳遞信息，提高學(xué)習(xí)效率。

策略研究

虛擬教具的合理運(yùn)用對(duì)學(xué)科教學(xué)有一定的增值作用，下面筆者以《智能家居生活》一課為例，闡述虛擬教具在“過程與控制”模塊教學(xué)中的具體實(shí)施路徑。

1.虛擬資源精挑選，提高真實(shí)值

新課標(biāo)提倡以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式開展學(xué)習(xí)，因而在選擇虛擬資源前先要確定項(xiàng)目，蘇教版六年級(jí)教材中有很多項(xiàng)目案例，如“智能公交系統(tǒng)”“智能圖書館系統(tǒng)”“智能家居系統(tǒng)”等，筆者基于教材并遵循高熟識(shí)度和可擴(kuò)展性兩個(gè)原則遴選出合適的“大系統(tǒng)”，以開啟對(duì)學(xué)科原理的理解與探索之路。

（1）高熟識(shí)度原則

教師要結(jié)合學(xué)生的興趣點(diǎn)與認(rèn)知范圍，并結(jié)合教材中的內(nèi)容創(chuàng)新虛擬教具，讓學(xué)生更直觀地了解虛擬教具的輔助教學(xué)作用。例如，筆者選擇“智能家居”主題是因?yàn)閷W(xué)生對(duì)智能家居具有熟識(shí)度，并且學(xué)生對(duì)這樣的生活產(chǎn)品非常感興趣，因此，在《智能家居生活》一課中從學(xué)生描繪心目中的智能家居到生活中的智能家居的過渡中導(dǎo)入，讓學(xué)生感受到智能家居與我們的生活息息相關(guān)。

（2）可擴(kuò)展性原則

將智能家居作為“過程與控制”模塊的案例大場(chǎng)景是因?yàn)椤按笙到y(tǒng)”中的“小系統(tǒng)”非常多，如智能燈照、智能門禁、智能安防等，每一個(gè)子系統(tǒng)都以“智能控制”為內(nèi)核，并且子系統(tǒng)中也有非常多的產(chǎn)品可以作為拓展案例，因此，在《智能家居生活》一課中，筆者以溫控系統(tǒng)為研究性案例，設(shè)計(jì)了制作“智能感知的空調(diào)”的任務(wù)，化大為小，讓“過程與控制”的體驗(yàn)與學(xué)習(xí)真正落到實(shí)處。

2.虛擬環(huán)境巧搭建，增加效能值

智能家居的場(chǎng)景可以是臥室、客廳、廚房，在本項(xiàng)目中筆者選擇了臥室，并將空調(diào)等圖片素材添加到合適的舞臺(tái)位置。在場(chǎng)景基礎(chǔ)素材完成后，需要進(jìn)行“上層建筑”半成品程序的搭建。以往半成品程序搭建的是“初始化程序”，留白關(guān)鍵程序，只需關(guān)注單角色事件的順序即可。但智能家居系統(tǒng)由多角色構(gòu)建，使用簡(jiǎn)單線性思維無法實(shí)現(xiàn)，因此，要通過“面向?qū)ο蟆钡姆绞桨盐战巧g或者角色與場(chǎng)景間的復(fù)雜關(guān)系，幫助學(xué)生理解智能控制的內(nèi)核。

（1）構(gòu)建基礎(chǔ)邏輯模型

新課標(biāo)在“過程與控制”模塊的定位和整體要求中指出：控制的一般過程由“輸入—計(jì)算—輸出”模型組成，虛擬教具搭建的關(guān)鍵即為構(gòu)建“輸入—計(jì)算—輸出”模型。智能空調(diào)虛擬環(huán)境搭建應(yīng)基于現(xiàn)實(shí)模型，因此學(xué)生需要了解空調(diào)系統(tǒng)的工作原理（空調(diào)系統(tǒng)的工作原理是通過溫度傳感器測(cè)量室內(nèi)溫度，通過控制模塊將室內(nèi)溫度與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較，然后調(diào)節(jié)出風(fēng)口的運(yùn)轉(zhuǎn)）。根據(jù)空調(diào)自動(dòng)控制的原理，可以抽象出“輸入”為“室內(nèi)溫度”，“計(jì)算”為“控制模塊將室內(nèi)溫度與預(yù)設(shè)溫度比較”，“輸出”為“出風(fēng)口的運(yùn)轉(zhuǎn)”。輸入是影響輸出的關(guān)鍵，因此支架的核心就是如何有效地模擬“室內(nèi)溫度”，室內(nèi)溫度是數(shù)據(jù)并且是不斷變化的數(shù)據(jù)，所以可以用圖形化工具中的變量模擬輸入。此外，生活中“室內(nèi)溫度”的變化因子是季節(jié)的更替，因而筆者用窗外的風(fēng)景點(diǎn)綴細(xì)節(jié)，幫助學(xué)生輕松匹配空調(diào)的狀態(tài)。具體“輸入模擬”虛擬環(huán)境的實(shí)現(xiàn)如上頁(yè)表1所示，輸出設(shè)備模擬如表2所示。

（2）發(fā)散拓展內(nèi)核模型

虛擬教具的選擇除了要遵循高熟識(shí)度以外，還要遵循可拓展性原則。例如，在《智能家居生活》一課中，“智能空調(diào)”的制作還可以引申出“智能燈”“智能窗簾”等拓展案例，智能燈、智能窗簾和智能空調(diào)共同的內(nèi)核是智能控制。虛擬拓展支架的搭建由“輸入—計(jì)算—輸出”三部分組成。燈的影響因子有光線、時(shí)間等，窗簾的影響因子與其相似，因此可以生活中的定時(shí)控制為依據(jù)，引入“時(shí)間”這一變量，留白計(jì)算部分。預(yù)設(shè)輸出狀態(tài)的各種造型，如表3所示，通過這種方式留白拓展部分，讓學(xué)生在虛擬教具中舉一反三。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)共融合，提升經(jīng)驗(yàn)值

（1）基于現(xiàn)實(shí)依據(jù)，激活虛擬教具應(yīng)用

在教學(xué)中，教師應(yīng)盡量設(shè)計(jì)與學(xué)生實(shí)際生活相仿的活動(dòng)，在虛擬教具搭建好后，還需要提供生活情境、問題情境來支持虛擬教具的應(yīng)用。例如，筆者在《智能家居生活》一課中，設(shè)計(jì)了輔助支架的學(xué)習(xí)單，讓學(xué)生通過“閱讀程序”記錄模擬溫度變量的四季溫度范圍，通過查閱資料了解需開空調(diào)的氣溫臨界值，并通過小組討論得出計(jì)算部分的閾值。

（2）基于現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，促進(jìn)虛擬教具內(nèi)化

真實(shí)體驗(yàn)以其全方位感知與直接性觸達(dá)的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生的認(rèn)知實(shí)現(xiàn)從“抽象”到“具體”的辯證統(tǒng)一。在《智能家居生活》一課中，通過虛擬教具讓學(xué)生對(duì)智能控制有了深刻的認(rèn)識(shí)，但是一直沉浸在虛擬環(huán)境中，學(xué)生的認(rèn)知是片面的。因此，筆者通過觀看視頻《家中的智能家居》以及學(xué)生體驗(yàn)“智能燈”的方式升華課堂，讓學(xué)生在真實(shí)環(huán)境中應(yīng)用智能家居，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用的教學(xué)目標(biāo)。

結(jié)語

構(gòu)建虛擬與現(xiàn)實(shí)融合的互動(dòng)體驗(yàn)式學(xué)習(xí)場(chǎng)景，把世界“搬到”學(xué)生手中，可以讓學(xué)生在觀察、體驗(yàn)、探索中學(xué)習(xí)、創(chuàng)造，不但有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，還可以促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。當(dāng)然，虛擬教具只是教學(xué)過程中的輔助手段，為了避免其流于形式，還需要教師在保證學(xué)生主體地位的同時(shí)，深入挖掘虛擬教具的價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三、觸類旁通的高階思維能力。

參考文獻(xiàn)：

蒲菊華，陳輝，熊璋.信息科技課程的時(shí)代性、科學(xué)性和育人價(jià)值[J].課程·教材·教法，2022（11）：134-139.