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凌云诺亚舟互动学习系统环境构建及其教学创新应用模式研究

一、课题组主要成员
  总课题组顾问
  余胜泉  北京师范大学教育技术学院院长、教授、博导
  单从凯  中央广播电视大学现代远程教育资源中心主任、教授
  陈绍荣  诺亚舟教育研究院院长、中学语文教学研究会理事
  总课题组组长
  郑炜  成都凌云诺亚舟教育科技有限公司总经理 教育部四川省电子书包标准重要起草人
  总课题组副组长
  欧阳明 成都凌云诺亚舟教育科技有限公司副总经理
  刘军 首都师范大学教育技术系硕士生导师、博士
  杨承云 成都凌云诺亚舟教育科技有限公司经理


二、研究目标
 
  通过对教育实际需求的调研,不断改进、完善凌云诺亚舟互动学习系统,构建一套具有实践操作意义的教育信息化模式整合的方法与策略,探索其在提升课堂教学效率、培养学生自学学习能力,促进教师教学模式与学生学习方式转变方面的积极效果。
 
三、课题研究内容
 
  凌云诺亚舟互动学习系统具有以下几方面功能特色:
  (1)基于强大知识库的课件在线编辑功能支持资源共建共享
  以诺亚舟知识库为支撑,教师使用凌云诺亚舟学习资源专用开发工具可以很方便的按照教材的体系架构找到同步素材资源。同时,这些工具都是基于云端的,在资源 的制作过程中,可以很方便的直接引用网络素材,在资源制作完成后,将会自动保存于云端,方便资源的共建共享。
  (2)基于组件化互动学习资源及互动课堂实现课堂高效互动
  学习内容与学习方式的转变将大大提升课堂效率。系统提供了基于组件化的互动学习资源,这类资源不仅可以按照需求任意调用组合,而且支持学生触摸、探究,能帮助孩子实现人与知识的高效互动。互动课堂使教师能够在课上与每一位学生互动、收发作业、实时获取答题统计结果,从而实现了教师与学生人与人之间的高效互动。
图1 组件化的互动学习资源-互动视频《建党伟业》
 
  (3)基于学科专业化的学习工具提升自主学习的效果
  针对学科特性,系统设计了不同的专业化学习工具,如针对数学,设计了图形计算器。图形计算器资源支持学生触摸、操作,通过操作后数学图象动态变化与参数变 化的关系,直观反映数学原理,可提升学生自主学习效果。如图形计算器—任意四边形的中点连线是平行四边形,就用直观的方式展示了这一定理。
图2 支持拖动探究的图形计算器《任意四边形的中点连线是平行四边形》
 
  (4)基于强大的数据采集与分析功能随时提供教育教学决策
  利用本系统,学生的学习记录可以完整保留,教师可以查看到学生在哪个时间段用了多少时间完成了学习任务,并且系统支持对答题结果的批改与统计分析,方便教师根据统计分析结果确定教学方案。
  (5)基于个性化班级空间能提供个性化的数字化学习服务
  运用凌云诺亚舟互动学习系统中的学习平台、家校互通平台,构建个性化年级空间,为教师、学生提供个性化的数字化学习服务。

 
四、研究结论

  本课题研究自2013年7月立项以来,经历两年9个月的研究历程,课题研究中通过研究与推动优学派电子书包与教学的深度整合中,发现因为优学派电子书包这一新型学习技术的介入与合理化的教学应用,对教师观念转变与信息化教学能力提升、教学内容变革、认知工具与学习环境发展、优质教育资源均衡发展、教学评价与教学管理改革方面都有非常积极的影响作用:
  (1)促进教师观念及信息化教学能力提升
  当前,优学派电子书包集电子备课、资源共享、教学互动、统计评测、网络空间等核心功能,贯穿于教师的整个教学过程,教师要在此环境下开展自如的教学,必须具备基本的网络教学平台的使用、互动云课件的开发、教学资源共建共享、教学任务发布与反馈、教学的数据化评测等能力,更重要的是信息化教学设计与实施的能力。这在很大程度上推动教师的信息化教学能力的提升。
  (2)促进学习内容及学习方式变革
  优学派电子书包提供了丰富的数字化学习资源和便捷的资源获取方式,学习者可以根据自己的情况,自主选择学习内容,自由安排自己的学习进度,这为学习者的自主学习、协作学习、探究学习等创造了良好的条件。数字化的资源改变了传统资源单一文本化的呈现形式,它可以以文本、图像、动画、视频、音频、虚拟现实等多种形式呈现,可以化静为动、化虚为实。学习者可以根据自己的兴趣爱好和认知风格适当地选取资源的类型,这种多样化的外部刺激有利于学习者对知识的感知、理解和记忆,这为学习者的个性化学习创造了条件。
  (3)促进学习技术的发展
  随着优学派电子书包教学应用逐渐深入,在技术与教学多元整合中教学对技术的新需求也不断迸发,特别是促进学生深度学习的认知工具、交互学习空间、虚拟技术等技术获得了关注和发展。优学派电子书包为学习者提供多种认知工具,如图形计算器、互动题板、互动视频、仿真实验等,学生可以利用这些认知工具,达到对外界信息的理解和生成,帮助他们自主完成认知活动,使学习者能够参与高水平、深层次的认知处理任务。优学派互动学习系统中的班级空间为学习者进行交互式学习与共享提供了良好的空间,支持语音、视频会议、文字等多种媒体手段,能够支持网络协作式学习、探究式学习等多种学习模式。优学派互动学习系统中嵌入了理科虚拟仿真实验室,可为学习者创造一个基于客观现实的仿真学习环境,使学习者进入仿真的学习场景中,在虚拟现实的学习环境中,学习者不仅是情景的观察者,而且也是情景的参与者,事件的具体操作者,学习者可以通过触摸屏对事物进行操作,使事物向着类似于现实的方向发展,让学习者有身临其境的感觉,给学习者以直接的经验,这样更有利于学习者加速知识的内化和外化的进程并巩固所学的知识。
  (4)促进优质教育资源均衡发展
  优学派互动学习系统架构在云平台之上,优学派互动学习系统与教学的深度整合更是构建在一个开放与共享的系统之上,随着应用的深入,这一平台将凝聚更多试验教师的教学智慧、教学资源、教学成果与教学数据,通过网络共享机制也将在更大范围内传播,这对于优质教育资源的传递与均衡发展无疑起到了推动作用,向落后地区提供优质教学资源,建立优质资源共享机制。
  (5)促进教学评价与管理改革
  优学派电子书包可以记录学生学习的时间、学习的内容、提交的作业、提出的疑问、做的记录等信息,通过对这些信息可以了解学习者的学习进度、学习风格、认知水平、兴趣爱好等,教师可以及时有针对性地进行指导,也可以对教学策略进行及时的调整。这些技术的优势对教学评价与管理产生了深刻的影响,促进“结果性评价”向“发展性评价”转变,多元化评价得以实现,电子书包促进评价面向全体学生,提升教学管理水平。

 
五、研究成果

  (一)优学派互动学习系统教学整体解决方案
  优学派互动学习系统以提供Web化资源高效开发工具和共建共享机制为突破,利用成体系的或教师自主开发的教学资源满足课前、课中、课后教学需要,对学生的学习效果进行评价并能提供个性化服务。通过下图你可以了解优学派电子书包系统整体架构:
图3 优学派互动学习系统架构图
 
  优学派互动学习系统以优学派电子书包软件为核心、配以适当的计算机及网络硬件环境、丰富互动资源、诺亚舟研究院教研力量、贴身支持服务,实现教师快速备课、师生实时互动、即时评测、资源共享、实时表扬、家校互通等功能,可轻松构建具有互动、探究特性的全新智慧课堂,是一流的信息化教与学解决方案。
  (二)发表文章数量
  在“十二五”课题研究中,我们定期开展论文/文章征集活动,各实验校的教师在日常教学过程中不断的摸索、实验、总结,收获了很多在教学过程中产生的创新应用模式、多样的互动形式及使用电子书包得到的心得体会,截止2015年底,我们一共举办了三次成果征集大赛,并择优推荐发表到省级、国家级杂志中进行交流分享。截止课题结束为止,已有20余名教师在国家级杂志上分享了自己的文章。
  (三)教学案例文集
  各实验校的老师们利用优学派电子书包进行教学研究,通过不断的思索、钻研,总结了大量的教学案例。例如:
  1.《口语训练课例》——课上课下相结合的创新式口语教学
  2.自主交互“1123”教学模式
  3.“导学—互动”教学模式
  4. 优学派电子书包数学口算竞赛
  5. 电子书包环境下的高效阅读
  6.电子书包在小学低年级数学课堂中的应用
  (四)优质课例
  自2013年“优学天下”独立承担全国教育信息技术“十二五”规划重点课题至今,全国项目学校的教师们积极踊跃地尝试,在日常实践教学中不断钻研、创新应用模式,大批的优秀教师涌入到国家级的竞赛平台中,取得了相当不错的成绩。2014年、2015年新媒体新技术教学应用研讨会暨全国中小学互动课堂教学实践观摩活动中获得了优异成绩,现已有60余人次获得该活动奖项,其中成都市玉林小学袁春梅老师执教数学《认识人民币》,成都市泡桐树小学西区分校珂艺滔老师执教语文《丁丁冬冬学识字二》,新疆焉耆县第一小学逄增文老师执教科学《光的行进》均获得小学组第一名;山东胶州市第十中学王明秀老师执教地理《中国的海洋资源》获得初中组一等奖。此外,多所实验校的优秀教师利用教学之便制作了百余堂精品课例,涵盖了一至九年级的九大学科,这些精品课例被挂入当地教育局资源网站、各项目学校官网或是主流媒体平台中进行交流展示。
  (五)成果手册汇编
  2013年8月始,“优学天下”成功举办了三届全国性的课题研讨会,地区级研讨会达120余场,参会者超过5000人次,汇集了各级教育部门、教育界专家、各实验学校领导及教师,大家在会上总结课题研究成果,分享教育改革心得,传递电子书包项目开展经验,拓展教师信息化水平。我们定期开展了课题成果征集活动,将教师在教学过程中摸索出的创新应用模式、使用电子书包的心得体会、心路历程进行展示,汇编成册后的专刊提供至各地区各实验校,为大家提供最新的信息化教学的理念,分享最具价值的成果借鉴。
  《课题研究成果汇编》共征集到超300余名教师撰写的高质量优秀文章,经过专家审评,最后两百余篇优秀文章被收录到专刊中,并给予了获奖教师相应表彰。
  第四期的《课题研究成果汇编》已征集到全国各地教师百余篇文章,视频课例超百余例。评审专家正在紧锣密鼓中展开评审工作,结果将会尽快公示。
  (六)课题成效
  《优学派互动学习系统环境构建及其教学创新应用模式研究》被国家教育部中央电化教育馆立为全国教育信息技术研究”十二五“规划重点课题以来,始终本着对教育教学负责的态度,由具有一定教学科研基础的学校开展互动学习系统教学应用研究,通过教师及其他教育工作者的使用及教研摸索,不断改进、完善互动学习系统,构建出一套具有实践操作意义的教育信息化模式整合的方案与策略,探索其在提升课堂教学效率、培养学生自主学习能力,促进教师教学模式与学生学习方式转变等方面的积极效果。各实验学校积极踊跃参与,现已有10余所学校通过中央电教馆的审核,成为子课题学校并结合本校实际确定了相应子课题的研究方向。
  1、推广学校数量
  “优学派电子书包”在依托2006年研发的“云学习系统”的基础上于2012年正式启动研发,并于2013年开始,在全国范围内开展相关学校试点工作,正式拉开了在互联网教育模式下的互动学习系统教学应用的大幕。经过3年的努力,截止至2016年3月7日,全国共落地432所项目学校,使用人数达129181人次;教师备课138555节次;使用优学派电子书包上课课时数达84820次;教师发布的作业累积数为53735次。在各实验校反复验证及实践中,优学派电子书包逐渐成为了支持互联网教育模式下的最具代表性的产品之一,由我们研发出的互动探究式学习资源的个性化学习系统,得到了教育各界人士的广泛认可。
  2、学校日常使用情况
  优学派电子书包在全国各地落地后,经过各实验校、教师的不断探索、研究、磨合,优学派电子书包已能实现有效地、灵活地支持不同学科教师的教学需求。优学派电子书包除用于语文、数学、英语这些学科外,在需要动手操作很强的学科中如物理、化学、生物、科学等也得到了广泛使用,除此以外,地理、历史、音乐、美术等学科的教师也发现了软件特色,将产品用于这些学科教学中。优学派智慧教育平台大大丰富了教师的课堂教学形式、在一定程度上提高了教学效率、培养了学生的学生兴趣,真正做到了实现多学科的常态化教学目标。其中部分区域学校,如新疆建设兵团第二师华山中学、山西省万荣县南街小学、山东省胶州十中及河南省濮阳三种等学校还积极推进电子书包学校项目,引导教师在教学中逐步渗透翻转课堂、智慧课堂、智慧教学的理念,逐步形成了独具特色的教育新模式,提升了当地教育信息化水平,成为该区域信息化教学样板学校。地方教育主管部门对产品高度认可,都已经计划进行全市范围内项目推广,将地区打造成为省级乃至全国具有示范性的信息化项目。
  3、学校发展、教师获奖、学生能力发展等
  近三年来,陆续有使用优学派电子书包学校、老师、学生频频传来可喜成绩。山东胶州十一中学,自2008年以来,在全市二十余所学校期末平均成绩排名中长期位列末尾。自2015年9月起,七年级四个班全部使用电子书包教学,同年11月期中考试,七年级平均成绩上升到全市第十五名。江苏泰州张甸初中学2015年9月引进优学派电子书包进行教学,期中考试时三个电子书包班平均成绩比非电子书包班学生平均高37分,比入学时提高了22分。河南省濮阳三中,在2014-2015学年下学期期终考试中,优学派电子书包实验班平均成绩比常规班高出4%,三门主科都高于其他班级……除了成绩,学生们的整体能力都得到了一定程度的提高。有实验校的老师反馈说学生们的学习积极性高了不少,上课时认真多了,连平时不主动回答问题的孩子们都变得非常主动了,这是一种非常好的现象。学生还可以利用课外时间与教师进行一对一的交流沟通,解决了很多传统教学无法解决的问题……兴趣是学习的基础,当孩子用一种热爱学习的势头进入学习状态,这将为他们的学习之路奠定良好的基础。