導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)的信息科技問題解決教學(xué)實踐

摘要：高中信息技術(shù)新課標(biāo)提倡在問題解決過程中提升學(xué)生信息素養(yǎng)。在“雙新”課程改革的推進(jìn)中，信息科技學(xué)習(xí)停留在表面、表象、表層的“三表”投入現(xiàn)象依然普遍存在。在研究深度學(xué)習(xí)和問題解決教學(xué)基礎(chǔ)上，本文提出了問題解決教學(xué)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)應(yīng)體現(xiàn)從“三表”走向“三深”的內(nèi)涵，基于學(xué)科、學(xué)生和知識三個基點(diǎn)，明確了學(xué)科從碎片到結(jié)構(gòu)、學(xué)生從離身到具身、知識從形式到本質(zhì)的實踐取向，形成了由境、問、探、驗、評五要素組成的實踐要點(diǎn)，并輔以案例說明，為以問題解決教學(xué)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)提供教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);信息科技;問題解決教學(xué)

中圖分類號：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?論文編號：1674-2117（2022）07-0000-04

● 引言

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中明確提出：培育以學(xué)習(xí)為中心的教與學(xué)關(guān)系，在問題解決過程中提升信息素養(yǎng)。隨著“雙新”課堂教學(xué)改革的推進(jìn)，許多一線教師轉(zhuǎn)變了教學(xué)思想和觀念，重視對信息科技問題解決教學(xué)的研究與實踐，但仍拘泥于讓學(xué)生“先從掌握新技術(shù)工具使用的模仿實踐，再到應(yīng)用技術(shù)解決問題”的學(xué)習(xí)方式，導(dǎo)致產(chǎn)生以下幾方面的問題：只動手不動腦，行為投入表面化;先學(xué)習(xí)技能再運(yùn)用，缺少圍繞核心問題系統(tǒng)而深入的思考，認(rèn)知投入表象化;只看操作結(jié)果不看學(xué)習(xí)過程，情感投入表層化。顯然，學(xué)生學(xué)習(xí)表面、表象、表層的“三表”投入現(xiàn)象，缺乏深度學(xué)習(xí)，沒有指向核心概念的理解，教學(xué)難以達(dá)到新課程要求和落實學(xué)科核心素養(yǎng)。

因此，如何提升學(xué)生信息科技學(xué)習(xí)的內(nèi)在品質(zhì)與深度，是制約當(dāng)前信息科技課程改革向縱深推進(jìn)的瓶頸問題，筆者認(rèn)為，以體驗性、理解性、反思性為特征的深度學(xué)習(xí)，可以為問題解決教學(xué)提供可突破的思路。所以，本文主要探討問題解決教學(xué)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的實踐運(yùn)用，以期為學(xué)科教師研究走向深度學(xué)習(xí)的問題解決教學(xué)提供與課堂教學(xué)相結(jié)合的實踐思路。

● 問題解決教學(xué)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

筆者認(rèn)為，可以從兩個方面理解深度學(xué)習(xí)：一方面，深度學(xué)習(xí)顯然是針對課堂教學(xué)實踐活動的淺層學(xué)習(xí)而提出的，這里的深層是指學(xué)生的深層學(xué)習(xí)，其偏向于促進(jìn)學(xué)生的高階思維水平發(fā)展和高級認(rèn)知能力培養(yǎng);另一方面，深度學(xué)習(xí)指向立德樹人，發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，即信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任。因此，問題解決教學(xué)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)中的“深”的內(nèi)涵應(yīng)體現(xiàn)“三深”，即學(xué)科深度教學(xué)、學(xué)生深刻投入、知識深層理解。以“三深”為目標(biāo)開展信息科技問題解決教學(xué)實踐，學(xué)習(xí)目標(biāo)要強(qiáng)調(diào)獲得信息科技核心概念，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展;學(xué)習(xí)過程要強(qiáng)調(diào)通過以計算機(jī)問題解決為主的系列探究活動，積極參與問題情境互動，運(yùn)用學(xué)科方法和學(xué)科工具解決問題;學(xué)習(xí)結(jié)果要強(qiáng)調(diào)技術(shù)思想方法的理解與運(yùn)用，形成積極的技術(shù)使用態(tài)度和正確價值觀。

問題解決教學(xué)的最終目標(biāo)是走向課堂中學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。它以解決問題為媒介，通過一系列認(rèn)知改變過程，如在解決問題的過程中價值觀全面參與、全身心投入、思維深度加工，在認(rèn)知改變的全過程中有效地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)從“三表”向“三深”的轉(zhuǎn)變。這對有效落實新教材的培養(yǎng)目標(biāo)起到重要作用，對新課程標(biāo)準(zhǔn)在實踐層面推進(jìn)有重要意義。

● 問題解決教學(xué)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的實踐取向

實現(xiàn)從“三表”走向“三深”，達(dá)成深度學(xué)習(xí)是需要條件的，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的信息科技問題解決教學(xué)具有以下實踐取向。

1.學(xué)科深度教學(xué)：從碎片到結(jié)構(gòu)

深度學(xué)習(xí)需要學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中不斷將各種零散的知識進(jìn)行聯(lián)結(jié)，以問題解決為情境與知識高度關(guān)聯(lián)，更容易貼進(jìn)學(xué)生的經(jīng)驗、體驗和感知，也更容易使學(xué)生進(jìn)入深度學(xué)習(xí)的狀態(tài)。因此，教師要從信息科技單元教學(xué)的整體目標(biāo)出發(fā)，梳理學(xué)科核心知識與技能，精選可以突出計算思維培養(yǎng)的知識與技能，確定單元主要問題情境和學(xué)習(xí)活動，從整體上把握知識內(nèi)容與活動設(shè)計，促進(jìn)學(xué)生在問題解決中建立結(jié)構(gòu)化的學(xué)科思維。

2.學(xué)生深刻投入：從離身到具身

深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)有意義的學(xué)習(xí)過程。學(xué)生只有通過構(gòu)建的情境、問題驅(qū)動等方式，激發(fā)內(nèi)在深度的情感需求動機(jī)，在認(rèn)知能力和自我完善的要求驅(qū)使下，感到“非學(xué)不可、非做不可”，然后積極地參與解決問題的深層感受、計算思維、深度協(xié)作的學(xué)習(xí)，才有可能實現(xiàn)離身到具身的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)深度參與問題解決過程中的學(xué)習(xí)與體驗。

3.知識深層理解：從形式到本質(zhì)

深度學(xué)習(xí)重視通過學(xué)習(xí)能夠深刻理解知識的本質(zhì)而非表象。問題解決教學(xué)為學(xué)生提供了相對聚焦的問題場域，教師用問題鏈的方式關(guān)聯(lián)知識與學(xué)習(xí)，處理好學(xué)習(xí)知識的廣度、深度和關(guān)聯(lián)度，讓學(xué)生在計算思維遞升的問題鏈解決過程中，將現(xiàn)有的舊知識轉(zhuǎn)移到新知識中，合理地應(yīng)用它并處理新問題，有意義地進(jìn)行知識建構(gòu)。在這個過程中，學(xué)科理解水平也會得到更高層次的鍛煉和提升。

● 問題解決教學(xué)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的實踐要點(diǎn)

根據(jù)深度學(xué)習(xí)和問題解決教學(xué)的相關(guān)理論研究，結(jié)合學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求，筆者提出問題解決教學(xué)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的實踐要點(diǎn)具有境、問、探、驗、評五個要素，并在此基礎(chǔ)上形成基本實踐流程（如圖1），其中第一個環(huán)節(jié)是指聯(lián)結(jié)單元情境，后四個環(huán)節(jié)是以單元的單課為單位，通過循環(huán)子問題解決過程，實現(xiàn)單元問題的解決。

1.聯(lián)結(jié)情境，構(gòu)建深度學(xué)習(xí)場

深度學(xué)習(xí)是一種持續(xù)而系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，用單元情境整合新舊知識，建立“情境+聯(lián)結(jié)”的學(xué)習(xí)場域，整合信息科技知識技能和培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，有利于促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)經(jīng)驗之間建立更有意義的聯(lián)系，促進(jìn)信息科技的知識、技能和解決問題的經(jīng)驗之間的聯(lián)系，并為學(xué)生深度學(xué)習(xí)知識提供一個學(xué)習(xí)的場所。

例如，在“信息系統(tǒng)”單元的教學(xué)中，可以結(jié)合家庭購票的情境，設(shè)置“購票小達(dá)人”的情境，提出三個子問題：購票與出票的流程是什么？買錯票了怎么辦？出行高峰怎么搶到票？三個子問題形成了單元問題鏈，分別指向信息系統(tǒng)及其組成、信息系統(tǒng)的功能、信息系統(tǒng)的工作原理這三個核心概念的學(xué)習(xí)。在真實情境與核心概念聯(lián)結(jié)構(gòu)成的三個課時的學(xué)習(xí)場域中，學(xué)生在真實問題解決中，分析信息系統(tǒng)的組成和功能，能對計算機(jī)和移動智能終端在信息系統(tǒng)中的作用有深刻的了解，能提高對信息系統(tǒng)價值的認(rèn)識及利用信息系統(tǒng)解決問題的能力，獲得深度加工知識的能力。

2.分析問題，引導(dǎo)學(xué)習(xí)深投入

問題解決的過程中蘊(yùn)含著許多問題解決的策略，在信息科技教學(xué)過程中應(yīng)該滲透信息意識、計算思維的抽象與概括能力培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生采用不同的方式分析問題，通過剝離不必要的細(xì)節(jié)來處理問題的復(fù)雜性，再利用更簡單易懂的抽象與概括一般方法去表述問題。具體來講，即首先結(jié)合子問題情境的要求，分析需要計算的問題中相關(guān)要素之間的聯(lián)系，其次確定需要計算機(jī)處理的數(shù)據(jù)或軟硬件處理工具等。

例如，《購票小達(dá)人》單元的第一個子問題——購票與出票的流程是什么？可以通過小組合作、分析系統(tǒng)、討論交流等方式，從網(wǎng)絡(luò)訂票系統(tǒng)的功能出發(fā)進(jìn)行問題分解，先確定從登錄系統(tǒng)、選擇行程、生成訂單、支付費(fèi)用、獲取票據(jù)五個使用環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，再對每一個環(huán)節(jié)涉及的數(shù)據(jù)與軟硬件處理工具進(jìn)行分析（如下表）。通過對問題的抽象與概括，學(xué)生形成對信息系統(tǒng)組成要素的認(rèn)識，理解人機(jī)交互系統(tǒng)（包括人員、軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)資料等）中各種因素的影響，在深度參與思考與討論中體會到信息系統(tǒng)對生活的重要作用。

3.構(gòu)建方案，促進(jìn)思維深加工

新課程提出要“重構(gòu)課堂教學(xué)組織方式，加強(qiáng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)”，因此，在問題解決教學(xué)中，要求學(xué)生結(jié)合問題，分析已有數(shù)據(jù)和數(shù)字化工具等具體情況，再討論和設(shè)計方案、算法或建構(gòu)模型，這樣的實踐對學(xué)生的素養(yǎng)發(fā)展具有巨大的促進(jìn)作用，同時，構(gòu)建方案的過程也是對學(xué)生計算思維建模能力培養(yǎng)的重要方式。

例如，在《購票小達(dá)人》單元中，在分析網(wǎng)絡(luò)購票與出票操作后，可以請學(xué)生以系統(tǒng)的使用者、技術(shù)方案設(shè)計者、系統(tǒng)的管理者等身份，以網(wǎng)絡(luò)購票系統(tǒng)為例設(shè)計信息系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)（如下頁圖2）。這樣的設(shè)計是基于信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其配置進(jìn)行的深入思考，從問題到活動，從活動到理解信息系統(tǒng)的原理和思想方法，促使學(xué)生計算思維完成從具體到抽象的提升。

4.驗證方案，增強(qiáng)活動深體驗

驗證方案的整個過程是“嘗試-驗證-修證”的“試錯”過程。這是發(fā)展學(xué)生計算思維自動化能力、正確引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立找到問題解決所需知識與技能、幫助學(xué)生形成數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。因此，要鼓勵學(xué)生主動“試錯”，根據(jù)問題解決需求，嘗試體驗、主動探究、反思迭代方案，經(jīng)歷方案設(shè)計與優(yōu)化的過程，形成解決問題的技術(shù)方案和通路，促進(jìn)學(xué)生深入理解知識之間的聯(lián)系，激發(fā)創(chuàng)新的意識和思維。

例如，在《購票小達(dá)人》單元中，在信息系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，圍繞這個基本結(jié)構(gòu)是否合理、是否適用于其他的信息系統(tǒng)、是否具有通用性這些問題，可以設(shè)計不同的應(yīng)用情境，如校園就餐卡系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)購物系統(tǒng)、自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)等，要求學(xué)生分小組以系統(tǒng)的使用者、方案設(shè)計者、系統(tǒng)管理者的身份，分析設(shè)計相應(yīng)信息系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)，使其感受到各個信息系統(tǒng)雖然功能各異，但其基本結(jié)構(gòu)是相同的。這樣讓學(xué)生體驗技術(shù)發(fā)展是不斷繼承、發(fā)展和創(chuàng)新的過程，感悟問題解決方案中凝聚的智慧，有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)的深度。

5.評估方案，創(chuàng)生知識深理解

學(xué)科核心素養(yǎng)具有可遷移性特征，當(dāng)學(xué)生面對各種復(fù)雜且不確定的真實情境時，他們可以創(chuàng)造性分析和解決問題。因此，思考和評估是深度學(xué)習(xí)的必要前提，其實質(zhì)是要求學(xué)生對解決問題的全過程進(jìn)行深入思考，從學(xué)科的知識技能學(xué)習(xí)、活動參與、用信息技術(shù)工具解決問題的能力等方面評估技術(shù)解決方案，激發(fā)學(xué)生運(yùn)用數(shù)字化工具改善學(xué)習(xí)和便捷生活的學(xué)習(xí)動力，倡導(dǎo)學(xué)生自覺履行個人在信息社會中的責(zé)任和義務(wù)，成為具有責(zé)任心的技術(shù)使用者及具有理性判斷力的技術(shù)反思者。

例如，在《購票小達(dá)人》單元中，要讓學(xué)生通過各類信息系統(tǒng)應(yīng)用的情境分析，體會到信息系統(tǒng)是因人的需求而產(chǎn)生，并最終被設(shè)計成為一個滿足人的需求、為人提供服務(wù)的系統(tǒng)，可讓學(xué)生從系統(tǒng)的性質(zhì)思考信息系統(tǒng)功能如何更好地與客觀世界關(guān)聯(lián)起來。學(xué)生通過不斷反思評價信息系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)，從基本結(jié)構(gòu)之下的每一種信息系統(tǒng)的需求角度，分析具體細(xì)節(jié)上的需求特點(diǎn)，思考與討論需要配備的規(guī)范體系和安全防范體系，從而理解信息系統(tǒng)對人們生活與社會發(fā)展的促進(jìn)作用，明確要正確地選擇、使用、設(shè)計、評估信息系統(tǒng)，最終讓信息系統(tǒng)知識的學(xué)習(xí)由表層走向深層。

● 結(jié)語

“雙新”改革是落實立德樹人教育根本任務(wù)、促進(jìn)學(xué)生全面素質(zhì)發(fā)展的關(guān)鍵。在此背景下，停留在淺層次的學(xué)習(xí)將無法實現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，因此深度學(xué)習(xí)應(yīng)運(yùn)而生。深度學(xué)習(xí)是回應(yīng)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求的一種有效方法，同時，深度學(xué)習(xí)和問題解決是相輔相成的，并且相互促進(jìn)。所以，筆者提出了基于問題解決教學(xué)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)想，結(jié)合單元教學(xué)設(shè)計和單課時教學(xué)設(shè)計的環(huán)節(jié)，提出創(chuàng)設(shè)單元聯(lián)結(jié)的問題解決情境，為學(xué)生提供相對聚焦的問題鏈、計算思維活動，讓學(xué)生可以用更多元的思維方法和路徑解決問題，讓學(xué)生在經(jīng)歷完整問題解決的全過程中，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，全面提高學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。但隨著深度學(xué)習(xí)有關(guān)研究的發(fā)展，新的實踐問題必然還會產(chǎn)生，這也需要更進(jìn)一步的思考研究。

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作者簡介：周純，大學(xué)本科，上海市閔行區(qū)教育學(xué)院信息科技教研員。

本文系2021年度上海市教育科學(xué)研究項目“單元視角下初中生計算思維發(fā)展模型的建構(gòu)和實踐應(yīng)用”（編號：C2021273）的階段成果。