教学策略结合新技术：深度探索与学习成果

实际教学课堂中的探究学习是复杂多样的，所以我们对探究学习会有不同的看法。以对高中信息技术课堂进行探究式学习策略设计为例，我们可以分别在课堂组织设计、情境引导设计、探究问题设计、探究过程记录设计、知识拓展设计等几个方面入手，适切地运用新技术。

（一）更生动而活泼的情境引导设计

兴趣是学生学习的动力源泉，在情境引导设计中运用新技术，可以获得更生动而活泼的效果。情景创设通常在课堂最初的三分钟，如果做得好会为以后的整个教学过程起到一个很好的引导作用，为后面的探究主题提出起到一个铺垫作用。

课堂教学中，色彩鲜艳的图片，具体生动的实物，活动变化的模型，奇异罕见的现象，各种各样的实验等，对于天真活泼、充满好奇心的学生来说都显示着无穷的魅力。传统教学情景的表达可以用丰富的图文、视频等资料进行展示，配合教师精确地使用教学语言加以描述。而在新技术不断发展的今天，教师的手中有了更多的工具，不仅可以帮助教师更好地表达探究式学习的情景，甚至能让学生有更多的交互式体验。

教师调动课堂气氛是解决学生对学科学习无兴趣问题的最关键的一步。如果老师在课堂一开始时就是单纯地开始讲授教学内容，学生的学习情绪不会高，主动性不大，这样探究的自主性与积极性就难以体现。所以笔者认为在信息技术课程中情景的创设做好了，就有了好的探究学习的开端，因此情景创设需要注意以下几点：

第一点，情景要以学生的学习经验、生活经验为基础，要让学生有身临其境的感觉，这样学生们才会感同身受，从而激发学生的兴趣与情感，自然融入到学习环境中。

第二点，情景的创设应该是对学生的社会生活经验与环境的提炼，在其生活环境中找出兴趣点，然后以合适的方式在课堂中展示出来。

第三点，情景创设的方法多样，比如通过语言描述、实物展示、音乐视频播放，甚至可以在课堂内进行角色扮演的活动等来创设情景。而一些虚拟技术则更有利于创设形象而生动的教学情境，这样的创设方式就比仅仅用语言描述更能吸引学生进入情景中。

例如运用AR、VR等各种直观教学手段，创设适宜学生积极思考的情境，培养学生进行探究学习的兴趣。在“虚拟博物馆探秘”课例中，教师引导学生在机房登录上海自然博物馆的虚拟漫游主页进行浏览，体验与探究虚拟现实技术。在利用提示或者帮助信息进行操作和实践的基础上，经过体验、探究，归纳出新技术的主要功能、特点以及操作方法，提升信息技术的探究能力。

在探究学习的情境引导设计中运用的VR技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，在不增加硬件开销的基础上，可以让学生虚拟浏览博物馆里的陈设，利于开展各种关于博物馆的教学研究等。VR技术可以突破时空的限制，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中，很容易引起学生学习的兴趣，并能在让学生体验虚拟现实技术的同时，提升信息素养，感受新技术带来的乐趣。

以下将对在教学情景创设中运用的几项新技术进行更进一步的探讨。

1.VR和AR技术

虚拟现实（VR）集合多种技术于一体，生成逼真的虚拟环境，用户使用显示屏、立体眼镜、头盔显示器、数据手套、跟踪反馈器等设备，通过眼看、手摸、鼻闻、耳听、漫游、操纵与响应等自然的方式与虚拟环境进行实时双向交互，步移景异，获得身临其境的感觉。将三维虚拟对象叠加到真实世界显示的技术称为增强现实（AR）。虚拟现实与增强现实融合虚拟世界和真实世界，以实时三维、双向互动、身临其境为特点，成为教学发展和改革的新方向。

多数VR都依赖于硬件基础，虚拟场馆是最容易实现的VR体验。缺陷是：基于电脑的虚拟场馆真实性体验还比较差，不能满足深层研究的需要。

以“揭开神秘的元素面纱”一课为例，教师将教学情境设定为如何利用安全的方式揭开元素的神秘面纱。传统的化学实验方法，可能会使学生在实验过程中遇到各种危险。如果使用化学元素学习类AR应用程序，学生们可以在一个富交互的环境中了解元素和它们的化学反应。学生模拟新的化学反应，而不必担心在化学实验室做实验时可能发生危险。

【案例：揭开神秘的元素面纱】

该案例是高中研究性课程中的一个课例。由于教师的学科背景以及实验室设备的局限，某一学科的老师往往难以进行课题辅导，导致的结果是学生的课题主要以人文类的为主。学生的研究方法也被局限在问卷调查法和访谈法，这不利于学生的综合发展。

该案例中，教师在教学设计中为了更好地实施实验法——这是该校研究型课程中相对薄弱的研究方法，尝试借助AR技术，将一些原先不可能完成的实验搬至普通的教室，让学生在信息技术的支撑下完成实验和探索，发展学生探究精神和创新思维。

·教学背景

表3-4　“揭开神秘的元素面纱”教案节选1

（续表）

·教学过程

第一课时

（一）情境引入，触发话题

表3-5　“揭开神秘的元素面纱”教案节选2

（二）探索元素，明确分工

表3-6　“揭开神秘的元素面纱”教案节选3

（三）探索化合，应用提升

表3-7　“揭开神秘的元素面纱”教案节选4

（四）探究实践，交流展示

表3-8　“揭开神秘的元素面纱”教案节选5

（续表）

第二课时

（一）实验设计与探索

表3-9　“揭开神秘的元素面纱”教案节选6

（二）成果展示与交流

表3-10　“揭开神秘的元素面纱”教案节选7

【案例分析】

该项新技术在教学中有以下优点：

（1）操作简单，易于实现。只需要打印下图这样的立方体，用手机APP扫描即可以看到元素的虚拟形态。

图3-1　元素的虚拟形态

（2）可以完成一些实验室难以实现的化学实验。比如H和O结合成水。

图3-2　水的合成

（3）非常有趣，易于提高学生的学习兴趣。

图3-3　AR应用的使用方法示意

很显然，该应用生动有趣，但只适合浅层次了解元素的外在物理属性和简单的化学反应，不具备实验属性。

（案例提供：王文辉）

2.基于移动端的交互式学习环境

智慧教室改变原有教室结构，为教与学提供了新的方式。“一对一”数字化教学环境为学习者问题解决提供了工具与资源支撑，能够激发学生学习的积极性，提升学生的信息素养。关于智慧教室在教学中的应用，主要体现为将平板电脑等设备应用于教学的过程。将平板电脑等移动智能终端应用于教学，能够为学生提供互动支持，便于开展协作学习，提高学生课堂学习的参与度，加深对知识的理解和认识，从而提高学习效果。平板电脑的使用显著增加了学生学习活动参与度，教师利用平板电脑集成多种媒体进行内容展示以及实现信息交互等功能来设计趣味性的学习活动，以此激发学生的学习兴趣，促使学生积极参与学习活动。特别是平板电脑能给学生提供必要的学科探究工具支持，借助平板电脑创设多元、真实的学习情境，提升学生学习兴趣与学习成绩。将平板电脑应用于初中科学教学，将其功能与课堂教学有机融合，能够提升课堂效率，激发学生兴趣，实现教师精准教学。总之，通过将平板电脑应用于教学的实践说明，平板电脑对于激发学生的学习兴趣、提高课堂效率、增加学生学习的参与度以及探究的有效性都有显著的作用。

3.机器人教具或开源硬件教具

可编程的机器人教具组件套装是一种使用广泛的机器人教具。其提供统一规格的硬件及连接件、可编程控制板以及相关的操作系统，可以让学生用方便的操作，快速而自由地实现个人创意。

一般可编程的机器人教具提供可编程的控制板，及其相关的操作系统，使控制板可用于机器人系统模型的输入和输出控制；提供易加工的零件、规格统一的连接件，将一些较难使用的零部件模块化，以方便学生学习；提供便捷的接口模块，尽可能避免焊接这样较为复杂的操作；提供角度、光敏、热敏、测距等丰富多样的传感器；提供友好的编程界面和简便的程序下载方式。

教育机器人是一类应用于教育领域的机器人。它一般具备以下特点：

·教学适用性，符合教学使用的相关需求；

·具有良好的性能价格比，特定的教学用户群决定了其价位不能过高；

·开放性和可扩展性，可以根据需要方便地增、减功能模块，进行自主创新；

·应当有友好的人机交互界面。

优点：零部件模块化，便捷的接口模块，尽可能避免焊接这样较为复杂的操作；友好的编程界面和简便的程序下载方式，方便学生学习。

缺点：教具价格比较昂贵；虽然具备一部分可选择模块，但是开放性和可扩展性比较差。

【案例：智能检测员】

我们以课例“顺序查找——智能检测员”为例，看看机器人教具在高中信息课堂教学中的应用。本课例是上海市高一信息科技学科算法与程序模块中的教学内容之一。

查找是在大量的信息中寻找一个特定的信息元素。在计算机应用中，查找是常用的基本运算，同时也是计算机学习中比较常见的基础经典算法，是算法学习的基础。

查找根据数据集合的稳定性可分为静态查找和动态查找，根据数据集合的有序性可分为无序查找和有序查找。常见的基础查找方法有：顺序查找、二分查找；高级查找方法有：插值查找、斐波那契查找、树表查找、分块查找及哈希查找。其中顺序查找又称为线形查找，属于无序查找算法，是其他查找算法学习的基石。

对于查找算法的学习，除了可以采用读流程图跟踪执行、写程序代码调试执行，检验算法正确性的传统实践学习方式外，在如今人工智能的时代，完全可以尝试用智能机器人编程环境、编写操纵机器人的程序代码，让机器人参与算法的真实执行，切实体验算法执行真实可见的实践学习方式。

·单元学习（教学）目标

教师：创设情境、设置需执行查找算法的契合生活的实践任务，引导学生灵活运用已学知识完成查找算法的设计；促进学生计算思维方式的逐步形成，切实提高学生学习算法的兴趣，享受编程的乐趣。

学生：在经历实践任务完成的过程中，一方面，在知识层面上对前阶段学习的算法设计的三种基本结构加以巩固、提升及灵活运用，并理解掌握顺序查找算法；另一方面，在综合能力层面上既充分体验在解决问题时需要考虑各种因素的全面分析和综合判断，又充分感受算法设计与程序实现之间的密切关系；最后，在任务达成时收获利用计算机参与问题解决的普遍思维模式，享受成功操纵计算机解决实际任务的喜悦。

·案例构想和具体设计

创设情境任务：智能检测员（机器人）在随机刷有红色、蓝色、黑色线条的白色道路上执行检测工作15秒，当检测到红色线条时停车3秒，然后继续前进，直至工作时满，自动停车，并发出“searching stop”声音，检测结束。

表3-11　“智能检测员”教学环节

（续表）

（续表）

【案例反思及说明】

·教学中的反思：

依据教材内容，一般的教学都是把定义解读清楚，辅以适当的习题练习就算基本完成了，学生通过学习最大的收获就是会应对大多数客观类考题，老师期待学生深层次理解、掌握算法设计的教学效果很难实现。

图3-4　算法考题与失分率情况

在算法实例教学上，到底应该是保持惯例常规施教？还是应该另辟新径寻求突破？这是长期以来，一直围绕一线教师的问题。依据惯例常规施教，学生对算法语言的描述，对流程图绘制难以入手。如果直接写程序代码，大多数学生扮演的是程序“录入员”，学生很难在这样的教学情境下得到能力的提升。算法教学一直以来都存在着教学方法过于传统的问题，学生往往只有被动地接受知识，自主学习的能力比较差，而且对于算法往往知其然而不知其所以然，真正能够学以致用的就更少了。

·实践中的探索：

尝试在自然语言世界和计算机语言世界之间架一座“桥梁”，带领学生从自然语言世界跨入计算机语言世界，不让学生直面“单击命令按钮，程序瞬间执行，结果不知所云”的尴尬局面。在探索实践中我们推荐选择乐高机器人的编程环境，并设计了本节教学案例。

图3-5　自然语言与计算机语言的关系

本案例“顺序查找——智能检测员”一课的设计是在机器人编程环境下的一个实践任务，案例实施前学生已经学习了《算法与程序实现》的算法基础知识，掌握了算法设计的基本过程，同时掌握了机器人编程环境下的一些基本操作。案例实施课堂中，学生个体或团队都需经历“任务理解与分析（角色动作类指令和流程控制类指令）→任务方案设计与实现（算法设计和程序编写）→任务方案执行与调试（程序执行和纠错）→展示互评与总结反思（任务达成的关键和核心）”四个主要教学环节，每个教学环节对学生、对老师都有独特的聚焦点，且整节课中有师生互动、团队协作、交流分享等教学模式的探索。

图3-6　检测员任务

在教学设计中，学生活动环节增加了召集各小组测试员讨论测试场景可能性的集中讨论，让学生通过测试场景的可能性了解，进一步思考：

·各种道路情况检测条件一致吗？

·检测到红色线条停止3秒，继续启动时一定会离开红色线条区域吗？

·如何让检测员离开红色区域，继续检测后续道路？

通过对这些问题的回答、理解，实现对任务完成障碍的突破。

图3-7　测试线条

·教学工具的创新：

1.使用微信公众号作为连接师生的智能终端，将“课前—课上—课后”的每一个环节都赋予全新的体验，最大限度地释放教与学的能量，推动教学改革。雨课堂将复杂的信息技术手段融入到演示文稿和微信，在课外预习与课堂教学间建立起沟通桥梁，让课堂互动永不下线。

2.教学资源的整合

使用自主开发的教学互动学习平台对各级各类教学资源进行整合。从学生学习角度看，该学习平台是围绕教学主题形成的知识拓扑树；从教师引导学习角度看，该学习平台是集学习内容、学习问答、学习监控于一体且具备记录学生学习行为的综合系统；从教师、学生用户管理角度看，该学习平台是与现实校园中实体班级完全相符的网络校园。本节课教学互动平台的作用主要是用来领取任务、观看演示视频（参见资源01智能检测员演示.mp4、02智能检测员升级演示.mp4）和上传编写好的程序文件。

图3-8　网络学习平台上的教学环境与课程资源

（案例提供：周群香）

【案例分析】

在本案例中，教师将教学情境设定为给智能检测员（机器人）设计程序，完成检测白色道路上各种不同色彩线条的检测工作。

使用机器人编程环境。机器人学习套件集合了可编程主机、电动马达、传感器、机构部件（齿轮、轮轴、横梁、插销）的统称。首先，机器人编程环境是一种图形化的编程环境，它提供了强大的可视化符号并且支持语法纠正，编程过程可实时开启上下文帮助，有效帮助学生完成程序的设计；其次，对它的使用门槛低，学生不用学习复杂的语法规则，学生所编程的内容是他们能够处理的，而且能够以他们在现实世界中所观察到的方式去运行，甚至能创造出一个出乎意料的有趣成果；再次，机器人是引入入胜的，它对所有学生包括老师都具有吸引力。使用机器人编程环境的目的是想在自然语言的世界和计算机语言的世界之间架一座“桥梁”，让学生在理解算法思想的同时，掌握机器人编程环境下的计算机语言描述，让学生真切体验到“编程过程可视化、程序执行真实化”的完整过程。

（二）更自由的课堂组织设计

每个学生的学习情况不同，学生需要个性化的教学。教师在课堂组织设计中运用新技术，训练学生独立思考、促进学生思维发展，使学生按照自己的能力和节奏开展学习，有利于开拓思路、训练能力，真正实现以学生本位的教学过程。

例如，在双重循环结构的程序教学设计中，利用基于Moodle平台的程序教学设计功能，该技术实现学习行为的跟踪与路径的优化，用机器来代替教师在课堂教学中的大量机械行为，让教师有可能集中精力设计“小步子”，提出适应程度不同的学生的学习要求，并通过诊断性评价、即时反馈，从而提高课堂教学的质量。

程序教学理论认为学习过程是作用于学习者的刺激和学习者对它做出的反应之间联结的形成过程，是操作性条件反射学习理论在教学中的应用。在程序教学中，应遵循小步子、积极反应、即时反馈、自定步调、低错误率五条原则。它能有序地选择教学信息、改善学习者的学习活动、有效控制教与学、通过测验即时反馈教学信息，强调学习的程序、操作和反馈，符合学习者学习的一般规律和要求，进而实现教学效果的最优化。

程序教学模式是指一种依靠教学机器和程序教材，呈现学习程序并将学生反应的正、误情况反馈给学生，引导学生进行个别学习的教学模式。它包括直线式程序（也称外部程序）和分支式程序（也称内在程序、衍支程序）两大类。在直线式程序中，不管学生的反应是否正确，都会前进到下一个环节，直至达到学习目标，每个学生都要按照程序规定的顺序学习，不能随意跳越任何步子；而分支式程序则会根据答案的正确与否，将学生引到不同的环节，如果答案有误，则引到补救分支重新学习，待纠正错误后，才能进行下一步新内容的学习。一般说来，在照顾学生的个别差异、跳跃步子或提供不同途径这一点上，分支式比直线式更为有效，已被广泛应用于英语、数学、物理、化学、地理、统计和科学等学科的教学中，发挥出“刺激—反应”对学科教学的优势作用。

Moodle平台集成了程序教学活动这一功能，因而程序教学也可以在Moodle平台开发的课程中得到一定的应用。Moodle平台在程序教学活动中提供两种基本的页面类型：试题页和分支表页。试题页向学生呈现问题，待学习者选择并提交答案后，系统将根据学习者的学习现状，诊断性地给出预设的反馈，并动态地引导学习者进入下一个页面或者回到原来的页面。试题页被记分，分数可以增加到学生的成绩中。分支表页可供学习者选择所学分支，但对于每个回答没有正误之分，也不会影响学习者的成绩。教师可以在Moodle平台中设计试题页、分支表页以及相应的反馈和页面间的跳转。

Moodle平台集成了程序教学活动，并通过程序教学的分支和流程，很好地实现了对学习者学习行为的跟踪。另外，Moodle注重于过程性评价，从而达到对学习者学习质量的掌控，提高网络教学的质量，完善程序教学的效果^[9]。

图3-9　Moodle平台程序教学活动的功能

（三）在探究问题中体验更真实的实践过程

知识只有在解决问题的过程中，才能显示出强大的力量。因此，要把“学以致用”作为培养学生科学素质的根本，使学生能举一反三、触类旁通。在探究问题中运用新技术，可以让学生体验更真实的问题解决过程。

例如：查找是在大量的信息中寻找一个特定的信息元素，在计算机应用中，查找是常用的基本运算，同时也是计算机学习中比较常见的基础经典算法，是算法学习的基础。

尽管探究式学习的主体是学生，强调学生在学习过程中培养自主学习能力，探究知识来源，促进认知成长。但是，这并不意味着学生在探究式学习过程中全靠自己摸索前进，教师在教学过程中只是简单分配任务，不起任何引导作用。相反，探究式学习强调的是教师与学生的互动，教师通过创设情境、提出问题，而学生对教师的这些问题进行思考，通过网络、查询书籍搜索有用资料。

基于真实性探究的问题情境，在于根据学生汇报探究成果；记录的学生学习行为，包括参与讨论的积极性，汇报内容的浏览量、点赞数、评价质量等，从多方面记录学习过程，供教师开展评价。

1.慕课平台(www.chuimin.cn)

慕课平台可以用于开设慕课、设计课程、上传微课以及其他格式的课程资源，实现网上交流和答疑平台、学生学习进度监控等功能，例如，上海市高中名校慕课平台。目前，该平台上的课程为能体现学校办学文化和育人价值、相对成熟的拓展型和研究型课程，基础型课程除外。慕课的内容以拓宽初中学生视野、培养学生兴趣、丰富学生体验为主。

图3-10　上海市高中名校慕课网站

通过平台收集到关于课程实施的具体统计数据包括：每个慕课的学习人数、视频学习的完成率、结业率、学生学习时段、退选率、中断率等。通过数据可看出，图3-13慕课的学生来源于上海市各个区县，所处年级也不相同，主要集中于初中学段。虽然，本课程的退选率为0，但是28.15%的学生甚至没有完成第一个教学微视频的学习。所有视频学习的完成率很低，只有18.75%，完成所有教学任务的结业率仅为15.63%。这一数据与国际上公认的慕课结业率的统计数据基本吻合。

【优点】

（1）微视频配合相应的即时在线测试开展课程教学，十分易学。

（2）讲授者课程实际教学更注重内涵。教师看问题的视角、批判思维，以及整体设计都可以通过慕课展现出来。

（3）优质资源可以不受区域限制进行共享，促进全面学习、终身学习。

（4）基于大数据的学习分析技术成果及时促进教师完善和改进教学内容，帮助学员自我调整学习计划和学习方法。

（5）基于社会性交互工具软件支持构建学习共同体，能促进学习兴趣和学习质量的提升。

【缺点】

（1）缺乏传统课堂中欢快的、互相感染、及时互动的气氛。

（2）仅仅不足10%的学员能坚持完成MOOC课程学习，教学质量不高。

（3）与开放远程教育系统相比，缺乏数字化教学资源库和管理平台的数据交换共享。

（4）教学组织形式以结构化的知识传授为主，并不完全适合分布式认知和高阶思维能力培养。

（5）教学模式单一，教学设计简单，既没有分类、分层的教学目标分析，也没有针对多种学员对象的需求，难以适应基础教育多种学科和不同类别课程的具体要求。

2.在线学习平台

在线学习平台主要通过记录学生在线上参加的课程培训、考试竞赛、试题练习、调查问题和培训交流等情况，实现在学员学习情况的全程跟踪管理和学习培训需求的全面掌握。如Moodle平台是一个全球性的开发项目，用以支持社会建构主义的教育框架。Moodle平台界面简单、精巧。使用者可以根据需要随时调整界面，增减内容。课程列表显示了服务器上每门课程的描述，包括是否允许访客使用，访问者可以对课程进行分类和搜索，按自己的需要学习课程。

利用Moodle平台中程序教学功能能够设计并开展学生自主学习与探索的过程。程序教学自20世纪20年代提出的机器教学发展至今，已被广泛应用于各学科教学中，但目前在网络教学中使用的还比较少。基于Moodle平台的程序教学设计功能，能促进程序教学在网络教学中的应用，实现学习行为的跟踪与路径的优化，并通过诊断性评价、即时反馈，从而提高网络教学的质量。

【案例：双重循环结构】

在“双重循环结构”课例运用Moodle平台中程序教学功能，是上海市高一信息科技学科算法与程序模块中的教学内容。

学生在前面的课程中通过学习循环结构的流程图以及VB代码已能熟练掌握利用循环语句完成重复的操作或运算。但是通过日常的教学，我们发现学生在学习双重循环结构这个教学内容时会产生以下疑问：双重循环在执行过程中有什么特点；如何通过分析两个循环的初值与循环条件，来理解双重循环结构的执行过程；如何利用双重循环结构解决生活中的问题。

学生们在学习本案例中的教学内容过程中，掌握知识点的速度差别很大，有些学生学习进度推进得很快，而有一部分学生需要更长时间的思考与调试。因此，本课的教学设计基于Moodle平台的程序教学设计功能，能更好地实现学生对教学提供支撑的个性化。

一、教学目标

·知识与技能：了解双重循环结构流程执行的过程，理解内、外层循环变量的正确使用方法，理解双重循环结构用流程图和程序描述的方法，能在算法中根据需要使用双重循环结构。

·过程与方法：利用魔灯平台中程序教学功能设计并开展学生自主学习与探索的过程。通过对流程图执行过程、程序中变量的变化及程序执行过程的观察，理解内、外层循环变量的变化特点，了解双重循环结构的执行特点。通过类比、分析、讨论，在解决实际问题的过程中，加深对双重循环结构运用的理解，提高逻辑思维能力。

·情感态度与价值观：体验利用双重循环结构解决实际问题的意义，感受利用算法解决实际问题的乐趣，发展计算思维，提升信息素养。

二、教学重点与难点

教学重点：双重循环结构流程执行的特点及其设计的方法。

教学难点：理解双重循环结构执行的顺序，运用双重循环结构解决实际问题。

三、程序教学设计

学习开始

Q1你可以用循环语句打印一个10×15的星号方阵吗？每条输出语句只打印一个星号。

是，转至B1

否，提示：使用双重循环结构可以实现这一功能。Q6

Q6你的输出有没有出现问题？例如：星号连成一整行输出。

是，提示每输出10个星号后，需要输出一个换行操作，执行以下语句可以实现换行操作：

print

否，转至B1

B1双重循环结构的特征有哪些？

在双重循环执行过程中，内、外层循环变量的变化规律是什么？B2

B2当外层循环结构每执行一次时，内层循环结构要从头到尾执行一遍。

双重循环内部循环体语句执行的次数是多少次？B3

B3双重循环内部循环体语句执行的次数＝外层循环次数×内层循环次数

用双重循环结构打印图形的口诀：外层循环控制“行”，内层循环控制“列”。外层循环循环一次，内层循环循环一周。

理解后，Q2

Q2你可以打印8行星形直角三角形阵吗？每条输出语句只打印一个星号。

是，Q3

否，注意：在流程图设计中内、外层循环不能交叉。

在双重循环嵌套结构中，内、外层循环的循环控制变量不能相同。

Q3你可以倒过来打印8行星形直角三角形阵吗？每条输出语句只打印一个星号。

是，Q4

否，用双重循环结构打印图形的口诀：外层循环控制“行”，内层循环控制“列”。

Q4你可以打印8行数字直角三角形阵吗？每次只打印一个数字。每条输出语句只打印一个数字。

是，Q5

否，可以利用循环变量的值实现该功能。

Q5你可以利用循环结构打印九九乘法表吗？

（完全符合要求）学习结束。

（可以打印乘法表）但显示不够整齐，提示：可以利用tab（）函数优化输出。

否，九九乘法表的任务分解和利用＆符号串接输出。

学习结束。

图3-11　Moodle平台程序教学设计界面

四、教学过程

表3-12　“双重循环结构”教案节选

（续表）

【案例分析】

在本课例中运用Moodle平台的程序教学设计功能能体现出明显的优势，实现课堂教学的个性化，但也反应出一定不足。

优点：用机器来代替教师在课堂教学中的大量机械行为，让教师有可能集中精力设计“小步子”，提出适应程度不同学生的学习要求，并做到及时反馈。

缺点：教师的主导作用体现比较弱；该方法使得师生、同学之间的情感、知识交互弱化，不利于教学相长；对于需要说理的复杂概念，程序化有困难，需要与其他教学方法并用。

（案例提供：冯金珏）

3.课堂交互工具

课堂上师生使用移动设备开展探究学习的实践活动，此时需要进行实时交互，使用相关交互工具。例如无线传屏——Mirror OP的应用，可以让教师在课中拍摄学生练习，即时投屏；课堂实验手机拍摄同步投屏；教师、学生移动终端的资源课堂分享。

传统实物投影缺点：在教学实验中某些实验装置过大，无法放置在投影仪展台上，无法投影。同屏技术优点：不受空间限制，实验过程中微小的现象，如气泡的产生、淀粉碘化钾试纸的变化，都可以从各角度观察得很清晰。

在探究学习的课堂教学中，当需要即时统计学习者的学习情况。例如：移动终端的测试平台（如Kahoot！），由于软件的风格轻快，且带有限时答题等功能，使测试更有趣，能提高学生答题的积极性。课堂上手机相当于一个抢答器，上面有各个选项的按钮，题目都是老师提前出好的选择或者判断题。每道题给出后，同学们紧张的抢答就开始了，配着紧张的背景音乐，每个人都全神贯注，生怕自己落后，最后正确率最高、用时最短的人会得到最高的分数。所有题目回答完后，大屏幕上会显示前五名的排行榜。这个有趣的游戏极大地调动了同学们的兴趣，就是通过这种方式，我们轻轻松松地就将平时所学的细碎枯燥的知识点又复习了一遍。

图3-12　移动终端上的测试

如果不能每个学生都在课堂上携带移动设备，那么使用适合教师使用的课堂师生交互应用（如Plickers），教师只需在智能手机上安装一个APP，再打印几十张卡纸，就能有效促进课堂交互。适用范围包括单项选择题、考勤、内向的同学、有所避讳的问题（如年龄、性）。应用于各类课堂回答环节，如图所示：

如果在课堂中，学生能够做到普遍携带移动设备，则可以使用移动终端上的课堂师生交互应用。其设置问卷，适合课前提问，比如翻转课堂的课前检测；适合课中检测，比如随堂检测。可以快速、实时在大屏幕上得到反馈信息。

4.移动学习平台

在课前、课后教师也可以利用移动学习平台等工具，开展课外的学生探究学习实践。

图3-13　适合教师使用的课堂师生交互应用

移动学习平台适用于课（中）后学生学习情况的检验，可及时了解每一位学生各知识点的掌握程度，并跟进辅导。功能包含作业检测批改、知识图谱、按知识点分类统计等。优点：不受时间与空间的限制，学生在作业完成后即可及时订正，通过推送的同一知识点的题目来复习巩固知识。教师通过作业检查了解学生的作业完成情况，督促未完成的学生补充完成，也可以查看每一位学生的作业完成质量，及时了解每一位学生各知识点的掌握程度。缺点：目前试题库多数只有全国版教材，上海教材尚未纳入，题库中的很多题目不适合上海学生，一般情况下，老师需要另外添加新题组卷；当然也可利用本地区其他学校上传的试卷，但数量相当有限。

支持移动学习技术的平台利用手机或平板终端，适用于各类移动学习策略。学生可以实现片段式学习情境。

图3-14　移动学习平台

5.虚拟化的学习平台

探究学习过程中，当学生的探究活动需要较为特殊的探究环境或探究工具的支持时，教师可以选择一些虚拟化的学习平台。

虚拟现实给人们带来最直观的沉浸感的体验和身临其境的互动感，对学生知识和技能习得的促进不言而喻。虚拟现实学习环境对学生知识和技能习得的促进作用主要表现在以下三个方面：对空间关系和物体内部结构的完美呈现，如化学中的分子结构、几何的空间关系等。虚拟现实学习环境的三维仿真能力能够很好地促进学生对这些学科中物体内部结构和空间关系概念的理解以及对特定场景的模拟。常见的仿真场景模拟主要涉及现实生活中没有或无法亲临体验的场景，如历史场景和危险场景等。逼真的场景模拟可以给予学生身临其境的体验，调动学生学习的积极性；对技能操作的模拟，在虚拟环境中和在现实场景中培训的结果进行比较，其培训效果是一致的。

【案例：虚拟博物馆探秘】

“虚拟博物馆探秘”是初中研究性课程中的一个课例。本案例中，教师设计的研究问题，需要学生在自然博物馆实地考察后完成，那么如何能够让学生利用有限的课堂时间，足不出户完成研究任务呢？教师为学生提供了虚拟博物馆这样的探究工具支持，尝试借助博物馆的VR技术，将一些原先不可能完成的探究任务放置在普通的教室中，让学生在信息技术的支撑下完成实验和探索，发展学生探究精神和创新思维。

一、教学背景

表3-13　“虚拟博物馆探秘”教案节选1

（续表）

二、教学过程

（一）情境引入

表3-14　“虚拟博物馆探秘”教案节选2

（二）活动一：虚拟博物馆初体验

表3-15　“虚拟博物馆探秘”教案节选3

（续表）

（三）活动二：博物馆大挑战

表3-16　“虚拟博物馆探秘”教案节选4

（四）分享与交流

表3-17　“虚拟博物馆探秘”教案节选5

【案例分析】

在机房中，学生利用网络，在博物馆的虚拟现实平台中展开探究活动，对探究问题一步步由浅入深地加以探讨，学生的学习积极性非常高。其缺点是，在机房的网络环境下，学生们同时使用虚拟现实学习平台需要较高的带宽。

（案例提供：王文辉）

（四）使探究学习过程记录更科学

探究是一种让学生理解知识的重要学习方式，而记录在我们探究过程中有着重要的地位。科学的记录是把我们学习中有用的、有价值的信息保存下来，它不仅是思维的具体化，还是证据的获得，更是评价的依据。记录有着自身的价值所在，充分发挥好记录在探究中的作用，应该成为广大教师在探究学习中的一种常用方式。

运用移动技术支持探究学习的开展、记录学生探究的过程、提高学习效果、变革教学方式，都是十分有益的尝试。例如，基于移动学习技术的平台用于微课程的建设发布和移动学习，平台的升级应用还能实现课堂沉浸式教学环境的移动端控制、在线移动学习模块、基于手机／PAD端的在线学习、在线讨论，课堂小测验系统，以及进行学员学习习惯和学习状态的检测与记录，并形成对教学大数据的综合统计分析与展现。

不同于以往的传统意义上的电子书包和多媒体教室等，基于移动学习技术的平台追求以人为本的思想，在信息化手段辅助教育的创新实践中，注重发挥教师和学生的灵活性、互动性、创造性。适用于各类移动学习策略，学生可以实现片段式学习情境。教师根据系统记录下学生探究学习过程，可以更好地组织课堂教学活动，也可以发现每个学生的学习问题，更好地进行个性化的教学辅导。

（五）在知识拓展设计中实现渐进式的指导

探究学习是相对接受学习提出的，二者并不是完全对立的。接受中有探索，探索中有接受。学生探究能力的形成是渐进式的，需要教师恰当的指导。在知识拓展设计中运用新技术，可以更好地实现渐进式的指导。

例如在传感与控制单元教学案例《灵”机”一动之多情善感》一课中，通过课前微视频中智能手机丰富多彩的传感器应用案例，对传感器这一获取外部信息的部件引起关注，熟悉手机传感器的分类及功能，了解实现该功能的传感与控制机制。

紧接着教师提问：怎样才能获得传感器所感知的信息？

分析课前案例：你是如何设计应用来获得家庭的经度、纬度等位置信息的？

教师再次提问：在调试中出现了哪些问题？例如没有数据出现，可能会是什么问题？

学生则通过对APP Inventor2的探究实验活动，利用该平台图形化的界面、云积木方式方便自学者使用的特点，探索在程序中获取传感器数据的方法，并通过实验理解、总结位置传感器使用的注意点。

图3-15　APP Inventor2程序设计界面