大数据赋能 催生教育教学新样态——上虞区实验中学运用现代信息手段推进智慧教学

“光合作用就是绿色植物吸收光能把二氧化碳和水合成有机物同时释放氧气的过程。那么，如何通过短短的一堂课就让学生直观看到植物的光合作用过程？”近日，上虞区实初教育集团实验中学虚拟实验室中，科学教师郑华兴通过精心创编的3D交互课件，正在给801班学生完美呈现植物的光合作用过程。学生通过实验室里的传感器，实时观测植物吸收的二氧化碳及释放的氧气含量等，有效解决了微观实验不好做的难题。这是该校创新运用大数据推进智慧教学的一个场景。

软硬匹配 大步迈向智慧校园

近期，实验中学聘请专业技术人员到校，组织全员对“C30智慧教育”各项新技术、新要求进行培训，初步掌握使用和应用技能。“顺应数字化发展态势，贴近师生实情，我校正着力深化教育信息化改革，通过云计算、虚拟化和物联网技术等，逐步走过数字化校园阶段，向‘智慧校园’阶段大步迈进，从而抢占发展新高地，更好地为师生素养赋能。”实初教育集团总校长表示。

据悉，秉持省现代化学校标准，实验中学以创建“绍兴市智慧校园标杆学校”“浙江省数字化教育试点学校”等为载体，着力建设“实初云脑”，开展全方位智慧校园建设。学校坚持“统筹规划，分步实施；整体推进，突出重点；优化应用，资源共享；立足高端，跨越发展”原则，实施以自主学习、个性化学习为主要特征的智慧教学和基于互联网、大数据、云计算的智慧管理，高标准推进学校信息化建设，通过打造数字化校园、智慧教育，创设良好的信息化氛围，引领教师发展、促进学生成长，提高学校教育教学质量。

通过多年努力，学校校园网络已满足了移动教学、移动办公等应用，通过企业级AP建设，升级教室网络，打造能支持全终端的智慧化教室网络环境；每个教学班和所有功能教室全部配备电子白板，学校配有1个虚拟实验室、3个数字化实验室、4个智慧功能室；所有教师可以登录21世纪教育网，在之江汇教育广场、乐课网等公共服务平台上均开通账号，同时积极利用平台，上传及下载适用于自己课堂的课件、教案等，并存于学校内网中便于互相学习参考。“我校数字化日趋软硬匹配，已初步达成教学资源智慧化、学校管理智慧化、校园文化智慧化、体育运动智慧化愿景，现正着手创建浙江省数字校园试点校，将利用‘学在上虞’平台，整合所有数据孤岛，加速构建‘学校大脑’，使数字化建设成果更好为师生素质赋能。”实验中学相关负责人介绍。

大数据赋能 助力精准教育

铃声响起，数学教师罗国方走进721班，简明扼要地阐明本堂课的知识要点，耐心讲解例题；接着组织学生利用科大讯飞扫描作业，组织学生在答题卡上答题；依托大数据对每个学生答题情况进行分析，生成个性化的错题分析和变式推荐题；当日打印出每位学生的个性化错题集，下发学生进行自我分析和练习……“通过对课堂数据的采集和分析，探索大数据及AI支持下的精准教学，使学生学习过程得到优化，资源适应性增强，知识掌握率和学习兴趣得到提升，最大限度地实现学生个性化的精准教学。”实验中学负责人感言。

作为浙江省精准教学项目学校、浙江省义务教育阶段作业改革实验区基地学校，实验中学较早开启利用大数据推进精准教学之旅。2017年，学校携手施强国际成立“互联网+教学”工作室，探索智慧教学之路。同年，学校组建两个平板教室，利用施强“乐课网”平台，在七年级分层班中进行“智慧课堂”教学。2018年5月，学校与科大讯飞签订了战略合作协议，依托科大讯飞的高新技术，选取七年级数学和英语两门学科进行个性化提分宝试用；备课组统一进度，统一进行单元练习；依托大数据对每个学生答题情况进行分析，生成个性化的错题分析和变式推荐题，打印出每位学生的个性化错题集，依据每位学生学情推送个性化的高质量习题，摆脱了题海战术，让学生及时改进学习习惯，增强其精准学习、快乐学习积极性。不少教师感悟：依托互联网、云计算和大数据技术，以资源库为核心，利用激促学、提辅学、大数据精准分析三大系统，更新了教育理念，拓宽了教学手段，提高了教学质量。

“虚拟”助力 提升师生素养

日前，上虞区央馆虚拟实验教学巡回分享研讨会实验中学专场精彩开启。依托数字技术，实验中学教师郑华兴与同事合作，创编了3D交互课件，向与会师生完美呈现了植物的光合作用过程，有效解决了微观实验不好做的难题。

在中学阶段的物理、化学或生物科目中，实验是带领学生揭示万物现象本质非常重要的一个环节。但由于诸多现实因素限制，一些必要的实验无法保证百分百开展，如物质浓度密度的采集、摩擦力的测定等。然而，在实验中学虚拟实验室里，所有的实验项目都变得“唾手可得”。区别于普通实验室，虚拟实验室是针对那些不容易开展、不容易观测或者耗时过长的实验而打造，比如观察植物光合作用、测量力的大小等。

在实验中学教师黄军彪看来，虚拟实验室解决了常规实验的时空性限制，使实验教学效果更好，能够提升学校教育教学的发展。“虚拟实验教学构建了新型的教育教学场景，这种场景的构建倒逼了老师教学能力的转变，教师从原来课堂的控制者、知识的传授者，到现在的课堂引领者、主持者、参与者，这样的角色转变能够培养学生综合素养的，引领学生面向未来。”黄军彪如是说。

作为全国首批“央馆虚拟实验”规模化应用试点校，近年来实验中学依托数字技术，建立起智慧校园一体化平台，以信息化赋能教育教学各环节。同时引入央馆虚拟实验、数字化实验教学试点项目，新建和完善了8个实验室设施设备；建起由校行政人员、现教中心、科学教师等组成的创新实验教学师资队伍，定期组织工作部署、课例展示、研讨交流、专家引领等特色活动；将央馆的虚拟实验融合到学科实验教学中，“虚拟”助力，不断提升师生综合素养。引进和探索“央馆虚拟实验”教学应用，是学校整体推进实验教学质量的一次全新尝试，也是探索先进教育技术与传统实验教学深度融合进而助力学校教育现代化高水平发展的创新实践，对教师触动颇大。科学教师郑焯元表示，虚拟教学手段为课堂教学和管理提供了无限可能，正在让更直观、更有趣、更有效的学科探索变为常态，尽可能给学生打造张弛有度的成长空间，让教育节奏与生命节奏更合拍。

智慧操场 引扶学生科学健身

走近实验中学大操场，一个“运动大脑”电子屏分外引人注目，布设在大操场边的多个摄像头同样引起来访者好奇。“借助信息化新手段，我校‘智慧操场’已初具雏形。作为一种体育运动智慧化新样态，必将呵护学生科学健身、健康发展。”实初教育集团总校长如是说。

据悉，实中“智慧操场”在全区学校是首创之举，是利用互联网科技、软硬件集成的体育场地升级新尝试。通过摄像头，对运动者的技术动作、跑位等影像进行捕捉；通过视频采集运动动作，经过人工智能视觉生成骨模型，与示范动作进行比较，在可视化、数字化模式下直观反馈动作质量，准确引导学生掌握动作要领和技能，改进教学方法，提高教学质量。“智能操场”致力于为学校提供体育课堂安全风险防范、体育效果监测、成绩分析、质量分析等服务，促进校园体育信息化建设。

在活动现场，每位参加运动的学生人人手上佩戴一个手环；运动时，手环实时反映学生的心跳、肺活量、呼吸频率等运动数据，并及时反馈到操场边的“运动大脑”电子屏。如有学生在运动时出现不适或异常，教师可及时进行提醒及处置。在推进“智慧操场”的同时，学校借助大数据手段，同步在推人脸识别道闸、电子班牌智慧化等，努力使每位师生日常出勤、身份识别、工作记录等都有痕迹；通过问卷调查、电子邮箱、意见反馈等，让每位学生的色彩都能表达，让每位师生的意见都得到尊重。此外，学校智慧场馆信息化工程正加速前推。智慧场馆信息化系统基于物联网、云计算、AI、大数据等数字技术，可实现场馆数据融合统一，低成本运营，高质量服务。学校将对物理实验室、化学实验室、生物实验室、无土栽培实验室等进行信息整合，运用科学技术、大数据分析，为提升实验效果提供了更有效保障。