李丹

1 背景和综述

PBL（problem-based learning，PBL）是由美国的Barrows教授首先提出的基于问题或项目驱动的一整套情景式学习方法。其强调学生的主动学习精神，强调问题的社会实际性，强调学习的情景性，强调自我探究和团队合作性，强调解决实际问题技能的提升。2016年美国研究所与美国教育不综合发布了《教育中的创新愿景》，进一步规范和推进STEM教育在美国的发展，其中PBL教育作为STEM教育的主要学习形态教学效果显著（美国High Tech High教育的大学入学率98%，而当地的平均入学率为50%）。在国内，近5年PBL教育被广大教育者逐步引入到中国的教育实践中，得到长足的发展。2018年11月12日首届“PBL教育在中国”高端学术研讨会在上海成功举办，就PBL的创新教育方法和内容、切合教育本质和宗旨的教于学的模式及未来教育发展的适应性三方面进行了积极有效的探讨，并达成了共识：PBL教学将成为未来教育发展的主要形态而长期存在。

2006年美国Warren Simmons教授提出了智慧、教育和系统相融合的智慧教育系统。2008年IBM在其《智慧地球》的报告中，明确指出先进的现代网络信息技术（云计算技术、大数据技术、网络通信技术等）对智慧教育的强大推动作用。智慧教育已经成为未来教育信息化发展的必由之路和方向。国内关于智慧教育的发展提升到前所未有的高度，在中国知网以“智慧教育”为关键字检索，可知2016年至2018年相關研究文献超过1000余篇。中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《加快推进教育现代化实施方案（2018-2022年）》明确指出要大力推进教育信息化建设，加快推进智慧教育创新发展，建设智能化校园，统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台。

IBM指出智慧教育的特征之一是以学生为中心的自适应学习项目，这一特征与PBL教育模式在本质上是一致的，也使PBL和智慧教育在教育未来发展中能够得到统一。基于此，研究在未来教育的展望中进行了PBL模式下小学智慧教育发展研讨。

2 研究内容

PBL模式下小学智慧教育是PBL教学模式与信息化教育技术的融合，其目标是更好的完成小学阶段的教育任务。现阶段综合现有的研究成果，本文探讨的内容主要包括PBL教学环境建设分析和教学设计分析两个主体部分。

2.1 PBL教学环境建设分析

进行PBL教学环境的建设研究首先要明确PBL教学开展的核心和过程。PBL是以问题为驱动的教学方法，以学生个体为主体的，基于感知的现实世界体验为主的教学模式。因而智慧教学环境建设的核心是提供智能化的问题或项目的体验和实践。其次，PBL的教学思路是：问题提出——学生学习准备（构建资料）——分组讨论——总结，因此教学的环境应充分考虑到教学过程中对探究、沟通、协作和创新等多方面的支持。

目前，国内关于智慧教育的研究提出了很多智慧教育环境建设解决方案。如核心素养下智慧教育体系构建，基于个人学习控件的教学软硬件系统方案，信息化环境中智慧教室解决方案等。现有的基于PBL的智慧化教学发生地主要以教室为主，因此研究在PBL教学环境的设计探讨中，关注点在于基于PBL的智慧教室的教学环境生态系统建设。

“iPSMART”智慧教室教学环境建设。研究重点关注了聂风华等的关于智慧教室的研究成果，他们提出了智慧教室的“infrastructure、network Sensor、visual Management、Augmented reality、real-time Recording、ubiquitous Technology，iSMART”的智慧教室模型，

包括：基础设施、网络感知、可视管理、实时记录、增强实现和泛在技术六个系统。研究在此基础上加入了问题虚拟仿真（Problem Virtual Simulation）构成了“iPSMART”智慧教室环境，增加问题虚拟仿真软硬件系统，包括问题描述软硬件系统、问题虚拟系统、问题仿真系统和问题实践环境三个部分，其目的在于更好的实现PBL教学过程。

2.2 PBL智慧教学设计

教学设计是在给定的智慧教学环境中，将现代化、先进的信息技术应用于具体教学活动中，开展教学活动的过程。包括：教学问题或项目案例库的建设与设计、教学辅助资源建设、教学过程设计、教学监控及考核设计。

小学阶段PBL智慧教育教学问题或项目案例库的建设。案例库的建设以小学教育教学大纲为依据，以核心素养培养为目标，以现有的智慧技术为支撑来展开。研究以小学一年级科学为例，依据教育大纲和现有的国家义务教育教材构建了相应的单学科问题库。问题库包括：感觉器官是什么样的，大森林里有什么，自然与人工有什么、石头与泥土的奥秘、什么是水、空气在哪里、寻找身边的动物及人与动物的区别等，共8个问题。在进行问题库的建设中还应充分考虑跨学科问题的设计与实现。问题设计中可以借鉴美国High Tech High教育的成功案例和STEM教育方式进行问题设计，如将语文中的古诗词与人文地理相联系构建问题：古诗中李白去过那里。

教学问题或项目案例库建设的另一个方面是问题的虚拟、仿真环境或实验、实践环境的建设。PBL是探究式的体验式学习，以小学课外读物《神奇的校车》系列读物展示的一样，每提出一个问题同时还要提供探索实现问题的可操控环境。研究以森林探索为例，可以利用先进VR技术和3D实现技术构建虚拟的大森林的体验环境，使学生在智慧教室中通过佩戴VR设备，进入到仿真环境完成问题探索，建设过程中应该注意到基于PBL的小学智慧教学中问题案例及环境的开发与设计不是一个教师能轻松完成的工作，相应的需求，应配备完备的开发团队实现。

教学辅助资源建设。教学辅助资源包括：教材的电子资源，相关学科的知识体系资源，网络化的图书馆资源，基于网络共享的可检索资源，实验材料及设备资源等多方面，按功能包括三方面：一是为PBL教学提供随时可用的辅助性资源，二是自学性可利用资源，三是教师可利用辅助教学及管理资源。

PBL模式下小学智慧教育的教学过程设计，是完成教学的具体过程，是以教师指导，学生为主体、师生共同参与的社会性活动过程，其设计基于PBL教学思路。研究以小学一年级感觉器官是什么样的问题为例进行了教学过程的设计。第一步：课前准备，老师布置问题作业：观察学生自己眼耳鼻舌手，并说出各自的作用是什么。第二步：利用智慧教室提供的实验设备进行分子式蜡烛观察实验，并做讨论：通过感觉器官都感觉到了什么。第三步：教师总结，提出问题：为什么眼、耳、鼻、舌、手作为感觉器官能感受到这么多信息？第四步：学生分组利用智慧教室提供的教学辅助资源进行小组式自主学习。第五步：利用智慧教室的3D虚拟成像技术和VR技术，由老师指导分别对眼、耳、鼻、舌、手的结构和感知原理进行虚拟体验和探究。第六步：智慧的虚拟仿真学习后，教师指导进行小组和全班的关于感觉器官的讨论，并完成考核式学习报告。感觉器官的PBL教学过程案例遵循了PBL教学的主旨思想，并充分利用了智慧教室提供的环境支持，实现了技术、教育和人的有机融合。

教学监控及考核设计。教育监控的智能化实施主要由“iPSMART”环境系统中的可视管理（visual Management）模块来完成包含中央控制管理、实时监控管理等。教学考核设计依据PBL教学展开，PBL教学是情景式、过程化的教学过程，因此教学效果考核应基于核心素养培养的目标，基于智能化的实时记录（real-time Recording）模块开展过程化考核与能力考核及智能的多样化（学习报告、作品等）终结性考核相结合的考核模式。

3 讨论

现今主流的PBL教育模式，依托于智慧教育技术进行的关于小学教育教学开展与实施过程的研究。重点关注了PBL教育与智慧教育的融合点及融合形式，提出了融合PBL教学模式的“iPSMART”智慧教室系统环境。同时，基于智慧教室系统环境，探讨了PBL智慧教育的多个方面，并给出探究式解决案例。研究对信息时代、智能时代未来的小学教育发展具有指导和借鉴意义。

（作者单位： 锦州市实验学校）