基于變構(gòu)模型的信息技術(shù)深度學(xué)習(xí)策略

王蕾

深度學(xué)習(xí)與變構(gòu)模型的理論依據(jù)

深度學(xué)習(xí)也稱為深層學(xué)習(xí)，是美國學(xué)者馬飛龍（Ference Marton）和羅杰·塞利約（Roger Saljo）首先提出的，它是與淺層學(xué)習(xí)即孤立記憶和非批判性接受知識相對的一個概念。中國學(xué)者俞麗萍教授認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)的特征包括：①強(qiáng)調(diào)新知識與學(xué)習(xí)者原有知識結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)。重視知識間內(nèi)在的有意義的聯(lián)系，注重理解性學(xué)習(xí)。②注重運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題。將課程內(nèi)容和現(xiàn)實世界聯(lián)系起來，靈活而熟練地運(yùn)用科學(xué)知識作出決策和解決問題。③學(xué)習(xí)源于學(xué)習(xí)者自身發(fā)展的需要。由學(xué)習(xí)者內(nèi)在的興趣、動機(jī)、好奇心與認(rèn)知需求等因素驅(qū)動，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者積極主動地學(xué)習(xí)。④學(xué)習(xí)是主張批判性思考。對新信息和觀念保持一種懷疑批判的態(tài)度，不滿足于對原有知識的擴(kuò)充，更注重認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重建。⑤深度學(xué)習(xí)重視元認(rèn)知的參與。元認(rèn)知在學(xué)習(xí)過程中能有效調(diào)節(jié)、反思學(xué)習(xí)過程，并選擇合適的學(xué)習(xí)策略，為問題解決提供方法。⑥學(xué)習(xí)的結(jié)果是概念的轉(zhuǎn)變、高水平思維的發(fā)展，包括身體、情感、審美、道德和精神的成長，即態(tài)度、情感和價值觀的持久改變。

變構(gòu)模型是瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的安德烈·焦?fàn)柈?dāng)（Andre Giordan） 針對傳統(tǒng)學(xué)習(xí)理論的不足而提出的，其主要觀點有：第一，學(xué)習(xí)者的原有概念體可能成為學(xué)習(xí)的障礙。第二，學(xué)習(xí)就是學(xué)習(xí)者概念體的轉(zhuǎn)化。第三，概念體轉(zhuǎn)化的機(jī)制是知識的煉制和調(diào)用。第四，設(shè)置恰當(dāng)?shù)摹白儤?gòu)教學(xué)環(huán)境”才能促進(jìn)變構(gòu)學(xué)習(xí)的產(chǎn)生。

深度學(xué)習(xí)基于認(rèn)知心理學(xué)，變構(gòu)學(xué)習(xí)模型在認(rèn)知論的基礎(chǔ)上，以教學(xué)和實踐為研究樣例，揭示了學(xué)習(xí)過程中阻礙有效學(xué)習(xí)的因素，并在教學(xué)層面有效地指導(dǎo)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

信息技術(shù)學(xué)科中深度教學(xué)的現(xiàn)狀與困境

目前的信息技術(shù)教學(xué)實踐中，有關(guān)深度學(xué)習(xí)的研究大多基于認(rèn)知層面開展，其基本理論圍繞認(rèn)知過程的發(fā)展進(jìn)行教學(xué)。首先，認(rèn)識論層面不能解釋復(fù)雜學(xué)習(xí)中的多項阻滯現(xiàn)象，帶來理論引導(dǎo)和教學(xué)實踐脫節(jié)的窘境;其次，信息技術(shù)學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容溯源的多態(tài)性、技術(shù)更新的頻繁性，導(dǎo)致學(xué)習(xí)的深度不足，缺乏必要的縱向空間探尋設(shè)置;再次，由于常規(guī)教學(xué)中的認(rèn)知過程受學(xué)生已有知識基礎(chǔ)的影響，在產(chǎn)生積極的同時，部分內(nèi)容會對新知識的認(rèn)知過程產(chǎn)生負(fù)遷移，對教學(xué)重點內(nèi)容的學(xué)習(xí)造成滯怠的狀況，影響深度學(xué)習(xí)效能。

變構(gòu)模型指導(dǎo)下的信息技術(shù)深度學(xué)習(xí)實施策略

1.變構(gòu)教學(xué)環(huán)境，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)產(chǎn)生

首先，變構(gòu)教學(xué)模型要構(gòu)建適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境，教師要營造和諧的學(xué)習(xí)氛圍，創(chuàng)設(shè)基于信任為基礎(chǔ)的人際關(guān)系，包括教師與學(xué)生以及學(xué)生和學(xué)習(xí)小組之間的關(guān)系等。當(dāng)新的認(rèn)知內(nèi)容出現(xiàn)時，教師可及時調(diào)節(jié)整體課堂秩序，維持學(xué)習(xí)動機(jī)。

（1）原設(shè)計

《主題活動：物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新設(shè)計》是小學(xué)、初中信息技術(shù)教材中均有所涉及的內(nèi)容。在已有的教學(xué)案例中，教學(xué)的一般流程為：“總結(jié)物聯(lián)創(chuàng)新思路→闡述自我意見→編寫程序腳本→繪制流程圖→設(shè)置基本環(huán)節(jié)→設(shè)計作品→評價反思”。由于本課涉及的硬件較多，且常規(guī)教學(xué)需要的時長與普通課時有差距，所以本課實際教學(xué)的比率過低。即使授課也無法在教材規(guī)定的1～2課時內(nèi)完成，教學(xué)過程流于形式，缺少個性化的產(chǎn)品，無法凸顯物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新設(shè)計的優(yōu)勢。

（2）思考焦點

此類綜合主題練習(xí)課，大多會遇到類似的問題。如果沒有巧妙的設(shè)計，技術(shù)類的綜合主題課容易缺少創(chuàng)新意蘊(yùn)。要想解決此類問題，需要優(yōu)化教學(xué)策略，創(chuàng)設(shè)優(yōu)良的教學(xué)環(huán)境，保證學(xué)生能夠敢于創(chuàng)新、深度創(chuàng)新。

（3）改進(jìn)型設(shè)計

基于變構(gòu)學(xué)習(xí)模型的教學(xué)設(shè)計中，教師改變課堂結(jié)構(gòu)，打破原有的班級授課制的局限，組成創(chuàng)意小組。在創(chuàng)新小組上課前，進(jìn)行合理的分工：“金點子組”負(fù)責(zé)收集身邊的創(chuàng)意作品;“編導(dǎo)組”負(fù)責(zé)將創(chuàng)意作品細(xì)化為具體的問題要求，并提出程序的訴求;“蓋茨組”負(fù)責(zé)將問題進(jìn)行程序化;“施工組”負(fù)責(zé)調(diào)試作品以保證效能。各小組在課前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備，在課上與教師商討后進(jìn)行實踐。在此過程中，成員可以相互記錄過程，并不斷修正作品。第二課時中，教師召開匯報會，各小組展示作品，隨后提供二次修改的機(jī)會，完善作品，最終提交小組的代表作。

教學(xué)評析：上述的過程改變了原有的課堂結(jié)構(gòu)和教學(xué)環(huán)境，將任務(wù)進(jìn)行分解，規(guī)劃等內(nèi)容前置，既解決了課時的問題，又給學(xué)生充足的思考機(jī)會，讓不同的聲音、不同的火花都能有交流的機(jī)會。通過良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

2.“解構(gòu)-重構(gòu)”協(xié)助概念體轉(zhuǎn)化

變構(gòu)模型認(rèn)為，很多學(xué)習(xí)障礙或困難并不與知識本身相關(guān)，而是間接來自學(xué)生對所學(xué)知識或方法的刻板印象或直覺認(rèn)識。學(xué)生原有的知識體系，即其具有的原生態(tài)的概念體，會對認(rèn)知產(chǎn)生影響。學(xué)生在沒有更加權(quán)威的影響下，不會輕易放棄自己的原有知識。因此，概念體的轉(zhuǎn)變很難在沒有外界干預(yù)支持的情況下順利完成。所以要促進(jìn)概念體轉(zhuǎn)化，需要對學(xué)習(xí)成果進(jìn)行必要的解構(gòu)與后期的重構(gòu)。

（1）原設(shè)計

《克隆飛機(jī)大戰(zhàn)》是蘇科版小學(xué)信息技術(shù)五年級的內(nèi)容，該課基于Scratch2.0，要求學(xué)生掌握“克隆”系列模塊的使用方式，并利用組合控件，編寫程序，現(xiàn)場創(chuàng)作游戲作品。常規(guī)設(shè)計中，教師授課環(huán)節(jié)包括：講解“克隆自己”“當(dāng)作為克隆體啟動時”“刪除本克隆體”三個控件的意義;繪制飛機(jī)和火炮造型;編寫相應(yīng)的腳本;學(xué)生模仿練習(xí);學(xué)生調(diào)試游戲等過程。筆者在實際上課過程中，發(fā)覺無法在規(guī)定的課時內(nèi)完成作品，學(xué)生達(dá)成率較低。

（2）思考焦點

在本課中，新認(rèn)知內(nèi)容并不多，但是學(xué)生對于“克隆”的概念理解尚有困難，因此在模仿教師程序中，會出現(xiàn)難以復(fù)制程序、機(jī)械模仿的情況，影響了任務(wù)的達(dá)成率。

（3）改進(jìn)型設(shè)計

基于變構(gòu)模型的教學(xué)策略，可以將常規(guī)教學(xué)流程倒置。

環(huán)節(jié)1：體驗。提供給學(xué)生初步的克隆游戲，讓學(xué)生感受克隆模塊的工作方式。

環(huán)節(jié)2：解構(gòu)。將教師給的源程序進(jìn)行分解，分析其中的特別之處，讓學(xué)生觀察每個動作是如何通過腳本實現(xiàn)的。

環(huán)節(jié)3：歸納。教師提供規(guī)范的“克隆”控件的知識介紹。

環(huán)節(jié)4：重構(gòu)。學(xué)生依據(jù)自身的需要，提出自己的“克隆”控件練習(xí)方式，并進(jìn)行實踐。

環(huán)節(jié)5：再構(gòu)。小組交流、互玩游戲。教師幫助學(xué)生優(yōu)化算法。

教學(xué)評析：以上過程對教材中的主題進(jìn)行了二次開發(fā)，避免了過多與主題無關(guān)的工作內(nèi)容。通過不斷的“解構(gòu)與重構(gòu)”，鼓勵學(xué)生從多種層面認(rèn)識“克隆”控件。經(jīng)過教學(xué)實踐，收到了較好的教學(xué)效果。

3.變構(gòu)視界，利用多重對質(zhì)使新知識固著

對質(zhì)是產(chǎn)生遷移的主要原因之一。對質(zhì)的方式包括：學(xué)生與現(xiàn)實的對質(zhì)，即信息獲取得到的結(jié)論與學(xué)生原始想法相反，導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生質(zhì)疑和迷惑;學(xué)生與新信息的對質(zhì)，即學(xué)生通過新媒體等多種方式獲取信息，或者通過技術(shù)手段對原事物的改造，使新概念的本質(zhì)外顯或展現(xiàn)現(xiàn)實生活中無法佐證某些現(xiàn)象;生生之間的對質(zhì)，常見于信息課上相鄰學(xué)生之間的結(jié)果差異;師生對質(zhì)，即對于某些結(jié)論，師生觀點或角度有差異，學(xué)生形成困惑。多重對質(zhì)可以觸發(fā)學(xué)生思維視域的擴(kuò)展，接受到多種求解路徑，給新知識的認(rèn)知固著創(chuàng)造正遷移的機(jī)會。

（1）原設(shè)計

《畫城堡》是信息技術(shù)學(xué)科多個單元的主題，包括三年級的畫圖模塊、四年級的WPS文字中的“組合圖形”課、五年級的Scratch單元中的“更多積木”課、原五年級的PC logo單元的“定義過程”課等。筆者首次執(zhí)教五年級的Scratch《畫城堡》時，沿襲教材的脈絡(luò)，設(shè)置了“認(rèn)識城堡→定義各基本圖形模塊→調(diào)用積木塊，畫出城堡圖”的環(huán)節(jié)。結(jié)果半數(shù)學(xué)生的城堡與我的雷同，并未出現(xiàn)我預(yù)期的百花齊放的效果。

（2）思考焦點

單一的作品形式是學(xué)生缺乏深度思考的結(jié)果，教師需要采用更為合理的教學(xué)策略，保護(hù)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，鼓勵學(xué)生的深層思維。

（3）改進(jìn)型設(shè)計

在隨后的二次反思中，我調(diào)整了教學(xué)策略，采用了基于變構(gòu)模型中的對質(zhì)方式，進(jìn)行了如下的設(shè)計：

類比導(dǎo)入：通過復(fù)習(xí)“畫圖單元”中的“畫城堡”提供具象認(rèn)知;復(fù)習(xí)Scratch的圖章控件，提供腳本對質(zhì)素材。

任務(wù)1：完成圖例關(guān)聯(lián)。正方形、圓形、三角形與對應(yīng)腳本進(jìn)行鏈接。

任務(wù)2：繪制簡易城堡矢量圖。在“畫圖”中畫好三筆畫（兩種基本圖形組成的城堡）。

任務(wù)3：依據(jù)圖紙繪制的城堡。構(gòu)建基礎(chǔ)腳本，搭建相應(yīng)的圖形。

綜合任務(wù)：優(yōu)化腳本算法，為城堡錦上添花，如增加房間數(shù)等。

教學(xué)評析：在以上的設(shè)計中，類比導(dǎo)入環(huán)節(jié)提供了現(xiàn)實作品與腳本的對質(zhì)，任務(wù)1提供了感性素材和理性程序的對質(zhì)，任務(wù)2進(jìn)行了復(fù)雜任務(wù)與簡易任務(wù)的對質(zhì)，任務(wù)3提供了解構(gòu)思維的機(jī)會。綜合任務(wù)進(jìn)行了生生對質(zhì)、師生對質(zhì)、自我對質(zhì)的思維過程。通過多重對質(zhì)，保證了深度學(xué)習(xí)效能。

4.啟動元認(rèn)知，明確深度學(xué)習(xí)目標(biāo)

變構(gòu)學(xué)習(xí)模型的目的是觸發(fā)深度學(xué)習(xí)。通過探尋元認(rèn)知，可以減少教師的主導(dǎo)作用，通過自身體驗，獲得主觀認(rèn)知的需求，使得學(xué)生獲得深度學(xué)習(xí)的機(jī)會。元認(rèn)知是認(rèn)知的本源，對于學(xué)科而言，元認(rèn)知是信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)的重要內(nèi)顯特征。加強(qiáng)對元認(rèn)知的研究，幫助學(xué)生明確深度思維的指向。

（1）原設(shè)計

作為新型課例，《認(rèn)識Swift》借助Pad為載體，實施移動學(xué)習(xí)，常規(guī)的思路是教師演示與學(xué)生操練相結(jié)合。但由于移動學(xué)習(xí)的控制力等原因，部分學(xué)生會游離于本課內(nèi)容之外，影響了教學(xué)效果。

（2）思考焦點

學(xué)生的關(guān)注力容易被聲畫并茂的游戲所吸引，當(dāng)學(xué)習(xí)動機(jī)不夠強(qiáng)烈時，會出現(xiàn)學(xué)生的走神現(xiàn)象。只有提供了更為有趣的活動，才能讓學(xué)生自始至終保持較高的參與度。

（3）改進(jìn)型設(shè)計

改進(jìn)后的教學(xué)中，利用移動終端的特殊性，設(shè)置有趣的游戲化界面，帶領(lǐng)學(xué)生探尋元認(rèn)知的奧秘，符合學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣。

游戲第一關(guān)：“我是指揮官”。先觀察右邊的舞臺區(qū)，說一說Byte是怎么到達(dá)目的地的，在地板上戴頭飾表演。扮演Byte的角色，執(zhí)行Byte走路的步驟，取得寶石后，可以模仿Byte伸手喊“耶”！

游戲第二關(guān)：“我是探險者”。引導(dǎo)學(xué)生觀察舞臺區(qū)，規(guī)劃Byte取寶石的路線。探究出Turnleft（）命令的需要，并在游戲中優(yōu)化算法。

游戲第三關(guān)：“我是工程師”。教師演示切換開關(guān)，小組練習(xí)如何取寶。小組商議，哪些方法獲得寶貝的途徑又快又成功。

游戲拓展關(guān)：“試試任意門”。學(xué)有余力的小組，探索利用傳送門來獲取最佳路徑。

教師總結(jié)：學(xué)會Swift的編程，可以幫助我們編寫有用又好玩的APP，比如說生成聲音的APP、石頭剪刀布的游戲APP，這是一個好玩的編程語言。

教學(xué)評析：此處的游戲化設(shè)置，給學(xué)生充分的游戲闖關(guān)體驗，通過Pad特有的觸屏，即編即玩，降低了編程的難度。通過角色演繹的動作，讓學(xué)生能夠深入理解語句的元認(rèn)知，幫助其建立理性的語句概念。實際授課過程中，大多數(shù)學(xué)生關(guān)注度高，保持了較高的參與度，收到了較好的授課效果。

基于變構(gòu)模型的深度學(xué)習(xí)的關(guān)注點

基于變構(gòu)模型的教學(xué)策略，旨在幫助學(xué)生構(gòu)建良好的學(xué)習(xí)情境，實現(xiàn)對元認(rèn)知內(nèi)容的深度挖掘，接受多重相關(guān)內(nèi)容的正遷移。在上課過程中，教師根據(jù)一定的學(xué)科理論和認(rèn)知學(xué)基礎(chǔ)，選擇適宜的教學(xué)策略。同時兼顧自身的教學(xué)風(fēng)格，因地制宜，因人而異。具體教學(xué)中，應(yīng)關(guān)注以下內(nèi)容：

首先，教學(xué)評價的變革。基于變構(gòu)模型的教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)有所區(qū)別，所以在評價標(biāo)準(zhǔn)和評價方式中都應(yīng)有所區(qū)別。例如，傳統(tǒng)教學(xué)中，重視總結(jié)性評價的過程，以是否能運(yùn)用所學(xué)技能為標(biāo)準(zhǔn)。但在基于變構(gòu)模型的學(xué)習(xí)中，關(guān)注點應(yīng)側(cè)重于過程性評價，將學(xué)生的情況及時反饋給教師，調(diào)整教學(xué)策略。除此之外，還應(yīng)提供開放的評價標(biāo)準(zhǔn)，提升反思效能。

其次，教學(xué)環(huán)節(jié)的變革?；谧儤?gòu)模型的教學(xué)注重創(chuàng)設(shè)總結(jié)環(huán)節(jié)，常規(guī)教學(xué)中，總結(jié)環(huán)節(jié)是一節(jié)課的尾聲，是教師歸納知識點的句號。但是基于變構(gòu)模型的教學(xué)中，總結(jié)則是集大成的環(huán)節(jié)，是學(xué)生深度學(xué)習(xí)的工具。例如采用認(rèn)知圖示，幫助學(xué)生構(gòu)建知識框架，利用學(xué)習(xí)腳手架，輔助學(xué)生提煉知識和思維的關(guān)鍵點等。

最后，學(xué)習(xí)深度的適度。強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)深度，并非無休止地一味求深，而是依據(jù)學(xué)生的實際情況，為其提供適宜的深度。切勿為了深度而忽略了教學(xué)的其他維度，造成偏激的窘境。例如，對于AR等前沿科技，因其背景技術(shù)和相關(guān)知識較為復(fù)雜，在教學(xué)過程中，可以蜻蜓點水的方式讓學(xué)生體驗其工作方式和基本原理，但不能過于深究其背景技術(shù)等遠(yuǎn)超學(xué)生認(rèn)知能力的內(nèi)容。

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