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摘要：“未来教室”以其双轨展示、多元互动、自由板书、知识可视等特点，标志着当今信息技术与课程整合的发展趋势。文章从“未来教室”的静态演示、动态操作和智能互动这三大功能出发，结合具体课例，阐述了“未来教室”对优化小学数学教学的实践价值。
关键词：未来教室； 小学数学教学； 交互工具； 智能互动
中图分类号：G622 文献标志码：A 文章编号：1673-9094（2017）01B-0061-03
标志着教育信息化新时代的“未来教室”已在苏州市几十所学校开展了试点教学，其双轨展示、多元互动、自由板书、知识可视等特点让人耳目一新。这不仅仅是学习空间、手段方式上的变化，更是教师教学理念、课程形态、课堂结构以及教育教学模式等方面的一场重大变革。
高端先进的多媒体设备为学生打开了更多的信息渠道，在视听感官方面的刺激增强，能提高学生学习的兴趣与积极性；即时书写、作业上传等交互方式，能让课堂教学更好地突出学生主体，体现出教学的生成性和有效性；未来教室所提供的网络环境让生生、师生之间以及课内课外的界限得以打通，学生可以在组内分享，也可以在组际交流，甚至可以在互联网中与世界各地的朋友们探讨问题，它为学生提供了一个更为广阔和开放的学习场域。然而，这些优势还不足以完全体现未来教室在数学教学中的价值。
众所周知，数学学科具有高度的抽象性和严密的逻辑性，而数学思维的形成必须经历一个“数学化”的过程，缺失过程的抽象结论对于学生来说是没有意义的。因而，数学学习要让学生在操作、实验、观察、比较、想象和思辨的过程中自主探索，抽象概括数学的本质，同时积累与之相关的活动经验，发展数学学习的能力。“未来教室”的双屏显示功能拓宽了信息传输渠道，利于加强学生生活与数学知识之间的过渡与联系，便于学生通过对比，在“变”与“不变”中抓住知识的本质。“未来教室”的交互工具，提供给学生一个开放式的自主探索空间，以交互工具的可控性，避免或减少实物操作的不规范所带来的认知障碍。“未来教室”的互动环境为学生创设了直接感知与即时评价有机结合的学习平台，将模糊的直觉感受进行量化，将内隐的思维过程显性化，帮助学生积累数学学习经验，促进学生元认知的发展。
下面以二年级下册《认识时、分》一课为例，谈一谈“未来教室”中的信息技术手段在这一课中起到的教学作用。
一、静态演示：利用触控双屏强化比较，揭示知识本质
与原来传统教室中一块黑板一支粉笔相比，“未来教室”中的液晶触控显示双屏、平板电脑等学生移动终端以及电脑一体机触控显示屏等丰富的多媒体设备，为学生构建了一个信息通道多元的学习环境。学生置身其中，自然会接收到更多的信息，通过对信息的接收、选择和处理，有助于学生对知识的深入思考和理解，同时也锻炼了学生的信息加工能力和观察思辨能力。
以液晶触控显示双屏为例，这并不是简单意义上的将一块屏幕增加到两块屏幕，用以显示双倍的内容，而是利用副屏与主屏之间的信息关联与叠加，起到“1 1>2”的功效。
时钟是人们生活中常用的计时工具，学生认识时刻有一定的生活体验，但要能分清時针和分针，准确读出钟面上现实的时刻，对于二年级的学生来说是个难点。因此，本课在教学“认识整时”这一环节时，以生活情境引入，左屏出示一张小朋友起床的图片，唤醒学生对于时刻的生活经验，然后右屏出示钟面，学生能准确地读出时刻——7时。第二张情境图是学生上学，他们也有相关的生活经验，知道上学时间一般是8时，根据右屏出示的钟面，学生自然能够准确报时。接着，教师告诉学生7时和8时都是整时，左右两屏分别显示这两个整时钟面，并将情境图隐去，引导学生从生活数学渐渐地走进学科数学。学生通过观察和比较，发现这两个钟面上既有相同又有不同，相同的是分针都指向12，不同的是7时，时针指向7，而8时，时针指向8。通过比较，学生对于整时有了进一步的理解：整时的分针指向12，时针指向几就是几时。
二、动态操作：运用平板电脑交互操作，探索数学规律
“未来教室”里所配置的学习终端，包括液晶双屏、电脑一体机和学生平板电脑等，除了显示功能以外，还都具备触控交互功能。特别是人手一个的平板电脑，为每一位学生使用“交互工具”参与探究性学习提供了可能。教师根据学习内容，为学生提供相应的数学“交互工具”（如PPT、白板课件、Flash小程序、Authorware课件等）。学生在教师的引导下，在“交互工具”模拟情景下，根据已有的知识经验，有目的地改变工具的各种参数进行自主探究学习，工具会根据学生的操作即时作出反馈，呈现结果。在这样的环境下，学生与电脑互动，经历发现知识、掌握方法和寻找规律的过程，逐步建构数学知识的意义与内涵。
认识钟面是认识“时”“分”这两个时间单位、认识时刻以及计算经过时间等知识和技能的基础，从某种意义上看，认识钟面即是认识钟面上隐含着的一套极为严谨的数学结构。笔者设计了“做钟面”的“交互工具”来突破这一教学难点。学生通过对大量钟面图片的观察以及生活经验知道，钟面上有1—12的数、长针和短针，还有一圈刻度。此时，教师提供给学生的“交互工具”即是一个空白的钟面，在工具栏中给出这些组成部分，让学生通过拖移的方式重新组装成一个完整的钟面。如果学生将数拖移摆放到不正确的位置，“交互工具”会作出即时反应，将这个数退回工具栏中，促使学生重新思考并认识钟面上各个数的位置。在反复操作、尝试探索以及小组讨论的过程中，学生能逐渐发现钟面上各数位置的顺序关系和对应关系。比如有的小组能发现钟面上4个数的位置比较特殊，12在最上面，6和它相对，3和9左右相对等等。“交互工具”的设计契合了儿童的年龄特点，功能强大，操作简便，突破了传统的单纯依赖观察和记忆认识钟面的弊病，也较好地改善、优化了学生对纸质模拟钟拼贴的操作，从而使探究活动在深度和广度上都超越了传统的教学。
“交互工具”还具有可反复操作的优越性，因此不仅能在课堂上辅助学生探究学习，亦可作为一个“微教学单元”发挥更大的教学效用。 除了“做钟面”的 “交互工具”以外，本课还设计了一个学生认识时刻的“拨钟”练习。学生用鼠标点击拖动时针和分针，当拨对或拨错显示的时刻时，会有相应的提示语音。像这样的“交互工具”上传到云端，可以为更多的学校及师生所使用，也可以让学生在课前自学，实现课堂的翻转，或者让学生课后反复操作练习等等。当然，“未来教室”教学过程中，同样可以利用网络空间资源，以此实现教学的泛在化、自主化和个性化。
三、智能互动：借助信息终端科学判析，提升活动经验
“未来教室”借助StarC等信息平台，可以实现课堂教学的智能互动。例如教师可以随时将触控双屏上即时生成的任何信息截屏后，以图片的形式发送给学生，或者将课前准备好的文字、图片、音视频资料以作业发布的形式推送到学生学习终端上。当学生完成并提交图片或作业后，系统能进行相关的数据收集和统计，如提交作业份数、选项统计等等。利用好这些智能互动的功能，可以帮助教师对学生的学习情况进行全样本和全过程的分析，使得教与学的分析、诊断、评估更加清晰，使教师对学生的终结性评价演变为形成性评价，促进学生的个性化发展。同时，即时反馈和数据分析功能也提高了学生对自我评价的意识和效度，能有效促进学生感知觉及元认知水平的发展。
在《认识时、分》这一课中，让学生感受1分钟持续的时间，形成对1分钟时间的正确体验，是认识“分”这个时间单位、培养时间观念的关键。借助具有周期性的生理活动以及学生感兴趣的游戏活动，让学生亲历1分钟时长的量化过程，对学生逐步增强1分钟的实际体验、抽象形成难以言传的1分钟的时间概念、进一步突破教学难点，有着重要的作用。教学这一环节时，教师将“活动菜单”发送给学生，其中包括数心跳、做口算、写字、读文章、拍球和画星星这几项，学生在小组中进行交流并确定自己所选的活动。当学生在1分钟内完成所选活动的操作后，将数据发送给系统，利用系统的统计功能，可以呈现1分钟内学生完成这些活动的数据分析，这样就避免了低年级学生因计数误差较大而引起的误识。为了让学生进一步体验1分钟时长，强化1分钟时长的衡量标尺，在体验活动之后，还安排了一个“估计1分钟”的游戏活动。教师给学生提供了一个计时软件，让学生在刚才的活动感受1分钟的基础上，用自己的“时间尺”估计1分钟的时间。当学生认为1分钟时间到时，按下软件中的确认按钮，这时学生终端便显示结果并自动将学生的估时结果提交到系统平台，他们能以此判断自己估时的准确性，教師也能通过系统平台的数据统计，了解学生的估时情况，从而更好地帮助学生建立1分钟时长的感受，提升基本数学活动经验的效度。
从传统教室变革为“未来教室”，不只是时空上的转换，也不仅仅是硬件、设备、技术手段这些物理因素上的变革，更重要的在于教育教学理念和模式上的变革。《认识时、分》的课例，如管中窥豹可见一斑：声像影音等多媒体设备的同步演示，显著增加了学生在课堂学习中的信息量；交互工具对于激发学生探究兴趣、引导探究方法起到了一定的作用；信息平台的智能互动以及即时评价等功能，帮助教师和学生更好地了解教与学的情况。随着媒体设备及教育辅助软件程序的进一步开发和使用，“未来教室”在教学中的作用毋庸置疑，势必日益强大。这些虽然对教师提出了较高的要求，但掌握好“未来教室”信息技术的应用手段，定能开辟小学数学教学的新时空。
责任编辑：宣丽华
Abstract： The future classroom is characterized with double display， diversified interaction， free blackboard writing and knowledge visibility， marking the developmental tendency of information technology integrating with courses nowadays. This essay discusses the practical values of the future classroom in optimizing primary school mathematics instruction from three functions such as static demonstration， dynamic operation and intelligent integration.
Key words： future classroom； primary school mathematics teaching； instrument； intelligence
关键词：未来教室； 小学数学教学； 交互工具； 智能互动
中图分类号：G622 文献标志码：A 文章编号：1673-9094（2017）01B-0061-03
标志着教育信息化新时代的“未来教室”已在苏州市几十所学校开展了试点教学，其双轨展示、多元互动、自由板书、知识可视等特点让人耳目一新。这不仅仅是学习空间、手段方式上的变化，更是教师教学理念、课程形态、课堂结构以及教育教学模式等方面的一场重大变革。
高端先进的多媒体设备为学生打开了更多的信息渠道，在视听感官方面的刺激增强，能提高学生学习的兴趣与积极性；即时书写、作业上传等交互方式，能让课堂教学更好地突出学生主体，体现出教学的生成性和有效性；未来教室所提供的网络环境让生生、师生之间以及课内课外的界限得以打通，学生可以在组内分享，也可以在组际交流，甚至可以在互联网中与世界各地的朋友们探讨问题，它为学生提供了一个更为广阔和开放的学习场域。然而，这些优势还不足以完全体现未来教室在数学教学中的价值。
众所周知，数学学科具有高度的抽象性和严密的逻辑性，而数学思维的形成必须经历一个“数学化”的过程，缺失过程的抽象结论对于学生来说是没有意义的。因而，数学学习要让学生在操作、实验、观察、比较、想象和思辨的过程中自主探索，抽象概括数学的本质，同时积累与之相关的活动经验，发展数学学习的能力。“未来教室”的双屏显示功能拓宽了信息传输渠道，利于加强学生生活与数学知识之间的过渡与联系，便于学生通过对比，在“变”与“不变”中抓住知识的本质。“未来教室”的交互工具，提供给学生一个开放式的自主探索空间，以交互工具的可控性，避免或减少实物操作的不规范所带来的认知障碍。“未来教室”的互动环境为学生创设了直接感知与即时评价有机结合的学习平台，将模糊的直觉感受进行量化，将内隐的思维过程显性化，帮助学生积累数学学习经验，促进学生元认知的发展。
下面以二年级下册《认识时、分》一课为例，谈一谈“未来教室”中的信息技术手段在这一课中起到的教学作用。
一、静态演示：利用触控双屏强化比较，揭示知识本质
与原来传统教室中一块黑板一支粉笔相比，“未来教室”中的液晶触控显示双屏、平板电脑等学生移动终端以及电脑一体机触控显示屏等丰富的多媒体设备，为学生构建了一个信息通道多元的学习环境。学生置身其中，自然会接收到更多的信息，通过对信息的接收、选择和处理，有助于学生对知识的深入思考和理解，同时也锻炼了学生的信息加工能力和观察思辨能力。
以液晶触控显示双屏为例，这并不是简单意义上的将一块屏幕增加到两块屏幕，用以显示双倍的内容，而是利用副屏与主屏之间的信息关联与叠加，起到“1 1>2”的功效。
时钟是人们生活中常用的计时工具，学生认识时刻有一定的生活体验，但要能分清時针和分针，准确读出钟面上现实的时刻，对于二年级的学生来说是个难点。因此，本课在教学“认识整时”这一环节时，以生活情境引入，左屏出示一张小朋友起床的图片，唤醒学生对于时刻的生活经验，然后右屏出示钟面，学生能准确地读出时刻——7时。第二张情境图是学生上学，他们也有相关的生活经验，知道上学时间一般是8时，根据右屏出示的钟面，学生自然能够准确报时。接着，教师告诉学生7时和8时都是整时，左右两屏分别显示这两个整时钟面，并将情境图隐去，引导学生从生活数学渐渐地走进学科数学。学生通过观察和比较，发现这两个钟面上既有相同又有不同，相同的是分针都指向12，不同的是7时，时针指向7，而8时，时针指向8。通过比较，学生对于整时有了进一步的理解：整时的分针指向12，时针指向几就是几时。
二、动态操作：运用平板电脑交互操作，探索数学规律
“未来教室”里所配置的学习终端，包括液晶双屏、电脑一体机和学生平板电脑等，除了显示功能以外，还都具备触控交互功能。特别是人手一个的平板电脑，为每一位学生使用“交互工具”参与探究性学习提供了可能。教师根据学习内容，为学生提供相应的数学“交互工具”（如PPT、白板课件、Flash小程序、Authorware课件等）。学生在教师的引导下，在“交互工具”模拟情景下，根据已有的知识经验，有目的地改变工具的各种参数进行自主探究学习，工具会根据学生的操作即时作出反馈，呈现结果。在这样的环境下，学生与电脑互动，经历发现知识、掌握方法和寻找规律的过程，逐步建构数学知识的意义与内涵。
认识钟面是认识“时”“分”这两个时间单位、认识时刻以及计算经过时间等知识和技能的基础，从某种意义上看，认识钟面即是认识钟面上隐含着的一套极为严谨的数学结构。笔者设计了“做钟面”的“交互工具”来突破这一教学难点。学生通过对大量钟面图片的观察以及生活经验知道，钟面上有1—12的数、长针和短针，还有一圈刻度。此时，教师提供给学生的“交互工具”即是一个空白的钟面，在工具栏中给出这些组成部分，让学生通过拖移的方式重新组装成一个完整的钟面。如果学生将数拖移摆放到不正确的位置，“交互工具”会作出即时反应，将这个数退回工具栏中，促使学生重新思考并认识钟面上各个数的位置。在反复操作、尝试探索以及小组讨论的过程中，学生能逐渐发现钟面上各数位置的顺序关系和对应关系。比如有的小组能发现钟面上4个数的位置比较特殊，12在最上面，6和它相对，3和9左右相对等等。“交互工具”的设计契合了儿童的年龄特点，功能强大，操作简便，突破了传统的单纯依赖观察和记忆认识钟面的弊病，也较好地改善、优化了学生对纸质模拟钟拼贴的操作，从而使探究活动在深度和广度上都超越了传统的教学。
“交互工具”还具有可反复操作的优越性，因此不仅能在课堂上辅助学生探究学习，亦可作为一个“微教学单元”发挥更大的教学效用。 除了“做钟面”的 “交互工具”以外，本课还设计了一个学生认识时刻的“拨钟”练习。学生用鼠标点击拖动时针和分针，当拨对或拨错显示的时刻时，会有相应的提示语音。像这样的“交互工具”上传到云端，可以为更多的学校及师生所使用，也可以让学生在课前自学，实现课堂的翻转，或者让学生课后反复操作练习等等。当然，“未来教室”教学过程中，同样可以利用网络空间资源，以此实现教学的泛在化、自主化和个性化。
三、智能互动：借助信息终端科学判析，提升活动经验
“未来教室”借助StarC等信息平台，可以实现课堂教学的智能互动。例如教师可以随时将触控双屏上即时生成的任何信息截屏后，以图片的形式发送给学生，或者将课前准备好的文字、图片、音视频资料以作业发布的形式推送到学生学习终端上。当学生完成并提交图片或作业后，系统能进行相关的数据收集和统计，如提交作业份数、选项统计等等。利用好这些智能互动的功能，可以帮助教师对学生的学习情况进行全样本和全过程的分析，使得教与学的分析、诊断、评估更加清晰，使教师对学生的终结性评价演变为形成性评价，促进学生的个性化发展。同时，即时反馈和数据分析功能也提高了学生对自我评价的意识和效度，能有效促进学生感知觉及元认知水平的发展。
在《认识时、分》这一课中，让学生感受1分钟持续的时间，形成对1分钟时间的正确体验，是认识“分”这个时间单位、培养时间观念的关键。借助具有周期性的生理活动以及学生感兴趣的游戏活动，让学生亲历1分钟时长的量化过程，对学生逐步增强1分钟的实际体验、抽象形成难以言传的1分钟的时间概念、进一步突破教学难点，有着重要的作用。教学这一环节时，教师将“活动菜单”发送给学生，其中包括数心跳、做口算、写字、读文章、拍球和画星星这几项，学生在小组中进行交流并确定自己所选的活动。当学生在1分钟内完成所选活动的操作后，将数据发送给系统，利用系统的统计功能，可以呈现1分钟内学生完成这些活动的数据分析，这样就避免了低年级学生因计数误差较大而引起的误识。为了让学生进一步体验1分钟时长，强化1分钟时长的衡量标尺，在体验活动之后，还安排了一个“估计1分钟”的游戏活动。教师给学生提供了一个计时软件，让学生在刚才的活动感受1分钟的基础上，用自己的“时间尺”估计1分钟的时间。当学生认为1分钟时间到时，按下软件中的确认按钮，这时学生终端便显示结果并自动将学生的估时结果提交到系统平台，他们能以此判断自己估时的准确性，教師也能通过系统平台的数据统计，了解学生的估时情况，从而更好地帮助学生建立1分钟时长的感受，提升基本数学活动经验的效度。
从传统教室变革为“未来教室”，不只是时空上的转换，也不仅仅是硬件、设备、技术手段这些物理因素上的变革，更重要的在于教育教学理念和模式上的变革。《认识时、分》的课例，如管中窥豹可见一斑：声像影音等多媒体设备的同步演示，显著增加了学生在课堂学习中的信息量；交互工具对于激发学生探究兴趣、引导探究方法起到了一定的作用；信息平台的智能互动以及即时评价等功能，帮助教师和学生更好地了解教与学的情况。随着媒体设备及教育辅助软件程序的进一步开发和使用，“未来教室”在教学中的作用毋庸置疑，势必日益强大。这些虽然对教师提出了较高的要求，但掌握好“未来教室”信息技术的应用手段，定能开辟小学数学教学的新时空。
责任编辑：宣丽华
Abstract： The future classroom is characterized with double display， diversified interaction， free blackboard writing and knowledge visibility， marking the developmental tendency of information technology integrating with courses nowadays. This essay discusses the practical values of the future classroom in optimizing primary school mathematics instruction from three functions such as static demonstration， dynamic operation and intelligent integration.
Key words： future classroom； primary school mathematics teaching； instrument； intelligence