信息科技教學(xué)中集群式學(xué)習(xí)模型的實(shí)踐研究

王蕾 江蘇省南京市鼓樓區(qū)教師發(fā)展中心

教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)

義務(wù)教育新課標(biāo)落地后，有關(guān)信息科技學(xué)習(xí)模式主題的教研活動(dòng)在各地蓬勃開展起來(lái)。在如此林林總總的群體性學(xué)科活動(dòng)中，有教師提出困惑：什么才是信息科技項(xiàng)目課程的典型特征？信息科技學(xué)習(xí)模型如何構(gòu)建？班級(jí)授課中的課程，究竟該如何實(shí)施？

問題分析

信息科技需要學(xué)科整體構(gòu)建項(xiàng)目，融合了多項(xiàng)基礎(chǔ)學(xué)科的內(nèi)容。其典型的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)思路需要采用多種適宜的形式，其中之一是，通過選定一定的主題，據(jù)此展開集群式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)和活動(dòng)實(shí)踐，最終完成既定主題的認(rèn)知任務(wù)。

●集群式學(xué)習(xí)模型的理論界定與特征分析

集群式模型是結(jié)合我國(guó)義務(wù)教育階段的情況，借鑒國(guó)外基礎(chǔ)教育模型，根據(jù)基礎(chǔ)教育改革的趨向和教育內(nèi)在規(guī)律，研究開發(fā)出來(lái)的一種基礎(chǔ)教育課程模型。它的顯著特點(diǎn)是把課程結(jié)構(gòu)分為既互相關(guān)聯(lián)又互相區(qū)別的兩個(gè)階段，即“寬基礎(chǔ)”階段和“活模塊”階段。“寬基礎(chǔ)”階段課程內(nèi)容并不針對(duì)某一特定的模塊，而是以項(xiàng)目式為引領(lǐng)，形成一定的知識(shí)圖譜，提供給學(xué)生必要的認(rèn)知地圖和知識(shí)概要；“活模塊”對(duì)標(biāo)各具體的年段目標(biāo)模塊，與具體的認(rèn)知內(nèi)容相契合，形成可執(zhí)行、能落實(shí)的課堂學(xué)習(xí)模型。

學(xué)習(xí)模型的選擇建立在廣泛的實(shí)證研究基礎(chǔ)之上，每一個(gè)階段均與學(xué)習(xí)過程的基本類型以及相應(yīng)的教學(xué)方法緊密聯(lián)系在一起。常見的學(xué)習(xí)模型的特征包括：更關(guān)注指向能力發(fā)展的學(xué)習(xí)任務(wù)，而基于問題的學(xué)習(xí)更重視知識(shí)的獲取；提供更多種類的學(xué)習(xí)任務(wù)，包括問題生成、項(xiàng)目設(shè)置、案例分析、專業(yè)實(shí)踐等；更重視任務(wù)“由易到難”的排序和“從扶到放”的教師指導(dǎo)。

●信息科技項(xiàng)目中教學(xué)的現(xiàn)狀與困境

在信息科技教學(xué)設(shè)計(jì)課教學(xué)中，集群式學(xué)習(xí)模型是當(dāng)代教學(xué)設(shè)計(jì)理論轉(zhuǎn)型成功的標(biāo)志性成果。借鑒集群式學(xué)習(xí)模型的理論精髓，對(duì)以往信息科技項(xiàng)目中的教學(xué)，習(xí)以為常的定位為技術(shù)教育。改進(jìn)后的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，需要教師對(duì)基礎(chǔ)學(xué)科的教學(xué)思路與策略進(jìn)行反思，在目標(biāo)指導(dǎo)下開展理論闡釋和專項(xiàng)操練，形成面向真實(shí)任務(wù)、知行合一、扶放有度的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)新方式。

受到教學(xué)環(huán)境的限制及傳統(tǒng)學(xué)科負(fù)遷移的影響，部分教師的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)仍沿用常規(guī)的普通學(xué)科的方式：借鑒數(shù)學(xué)學(xué)科，注重理性概念，而忽視感性構(gòu)建；參照科學(xué)類學(xué)科，強(qiáng)調(diào)作品原理，缺乏算法滲透；反觀信息類學(xué)科，重視程序搭建，缺乏實(shí)物輸出等。信息科技項(xiàng)目教學(xué)處于新名詞承載舊面孔的尷尬狀態(tài)。在理想的信息科技項(xiàng)目中，學(xué)生有一定的認(rèn)知需要，如實(shí)現(xiàn)想法、數(shù)字閱讀等功能。集群式學(xué)習(xí)模型可以滿足學(xué)生的要求，幫助其提升認(rèn)知層次，保障認(rèn)知效能。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的深度融合，在構(gòu)建以學(xué)習(xí)者為中心的信息科技教學(xué)中，應(yīng)為師生構(gòu)建溝通平臺(tái)和學(xué)習(xí)支架工具、學(xué)習(xí)腳手架，讓學(xué)生參與體驗(yàn)式的自主、互動(dòng)、探究的集群式學(xué)習(xí)模型。

●集群式學(xué)習(xí)模型的教學(xué)模型實(shí)踐路徑

集群式學(xué)習(xí)模型從低層次的“薄基礎(chǔ)—弱互動(dòng)”學(xué)習(xí)模型向高層次的“厚基礎(chǔ)—強(qiáng)互動(dòng)”學(xué)習(xí)模型演進(jìn)，集群的空間形態(tài)相應(yīng)地呈現(xiàn)出從分散化學(xué)習(xí)系統(tǒng)到成熟態(tài)認(rèn)知集群的發(fā)展。但由于學(xué)習(xí)集群各自特點(diǎn)不同，其學(xué)習(xí)模型的演進(jìn)路徑也不相同，而且也不存在最優(yōu)路徑選擇，一般從分散化學(xué)習(xí)系統(tǒng)到成熟態(tài)認(rèn)知集群演進(jìn)，有三種路徑可供選擇。

路徑一：確定學(xué)習(xí)地圖集群

學(xué)習(xí)地圖指集群學(xué)習(xí)模式在演進(jìn)過程中，首先加強(qiáng)知識(shí)持續(xù)性靜態(tài)積累，通過建立和完善知識(shí)累積的渠道和相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制，強(qiáng)化集群內(nèi)部知識(shí)倉(cāng)庫(kù)和知識(shí)基礎(chǔ)，使得集群空間形態(tài)從分散化學(xué)習(xí)系統(tǒng)向靜態(tài)效率認(rèn)知集群發(fā)展，也就是路徑地圖。但是，向成熟態(tài)認(rèn)知集群發(fā)展，還需要加強(qiáng)集群動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)互動(dòng)的程度，即通過學(xué)習(xí)地圖路徑加強(qiáng)集群成員間學(xué)習(xí)互動(dòng)和知識(shí)要素流動(dòng)，如項(xiàng)目目標(biāo)的本地流動(dòng)、伙伴間溝通渠道建立、合作意識(shí)和協(xié)同創(chuàng)新精神的培育，從而強(qiáng)化學(xué)習(xí)群體間知識(shí)互動(dòng)緊密度，如學(xué)習(xí)群體本地網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，促進(jìn)認(rèn)知集群向成熟態(tài)認(rèn)知集群發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)集群內(nèi)部集體效率和創(chuàng)新績(jī)效的提高。因此，依循“學(xué)習(xí)地圖”路徑的集群學(xué)習(xí)模式演進(jìn)可稱為先基礎(chǔ)后互動(dòng)的學(xué)習(xí)模式。

（1）原設(shè)計(jì)

“春節(jié)煙花秀”是信息科技課程的傳統(tǒng)主題項(xiàng)目，在常規(guī)的教學(xué)過程中，一般沿用“數(shù)字電路原理說(shuō)明→典型電路觀察→練習(xí)搭建數(shù)字電路→作品發(fā)布→評(píng)價(jià)與調(diào)整”的流程，其科學(xué)學(xué)科的特征較為明顯，關(guān)注串聯(lián)電路的原理介紹，將能否點(diǎn)亮電路作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。但是，深思其中的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生只進(jìn)行了電路知識(shí)的簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)，并未成為一個(gè)完整意義上的信息科技項(xiàng)目。

（2）思考焦點(diǎn)

在以上的設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)學(xué)科的痕跡明顯，信息科技項(xiàng)目課程的因素不足。學(xué)生缺乏必要的認(rèn)知定向。換而言之，學(xué)生是為學(xué)習(xí)電路而搭建，并非為搭建作品而學(xué)習(xí)電路。因此，此種傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式缺少活動(dòng)定向環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)過程不自主，目的模糊。

（3）改進(jìn)型設(shè)計(jì)

在基于集群式學(xué)習(xí)模型的實(shí)踐中，“春節(jié)煙花秀”項(xiàng)目建議設(shè)計(jì)如下。

導(dǎo)入部分：視頻展示春節(jié)期間的夫子廟傳統(tǒng)燈展盛況，讓學(xué)生感受燈光裝飾下的效果。

引發(fā)思考：如何能構(gòu)建具有個(gè)性化的模擬煙花秀作品？

學(xué)生活動(dòng)：分小組合作，提出創(chuàng)作思路。預(yù)設(shè)1：喜慶吉祥兔。預(yù)設(shè)2：無(wú)恙平安兔。預(yù)設(shè)3：歡樂盛世兔。預(yù)設(shè)N：……

提出主題：以小組為單位，確定主題，繪制主題知識(shí)地圖。

小組分工：成員定位，確定各自在組內(nèi)的身份和任務(wù)。

學(xué)習(xí)定向：分解認(rèn)知內(nèi)容，找出具體學(xué)習(xí)點(diǎn)（基礎(chǔ)電路知識(shí)、數(shù)字按鍵、串聯(lián)電路等）。

活動(dòng)實(shí)施：根據(jù)自身需求，實(shí)施學(xué)習(xí)行為。

交流評(píng)價(jià)：各小組交流活動(dòng)成果，對(duì)照任務(wù)目標(biāo)，考查學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成率。

反思調(diào)整：依據(jù)評(píng)價(jià)情況，調(diào)整定位，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

教學(xué)評(píng)析：在以上的集群式學(xué)習(xí)模型中，學(xué)生不再拘泥于某一個(gè)學(xué)科的具體知識(shí)，而是通過對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)的定位、伙伴的定位、項(xiàng)目地圖的定位、組內(nèi)合作的定位，形成完整的系列認(rèn)知地圖。教師對(duì)各級(jí)定位進(jìn)行必要的指導(dǎo)，與學(xué)生共同完成學(xué)習(xí)過程。通過這樣的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，學(xué)生掌握的認(rèn)知概念是生動(dòng)明確、源于自身需要的，因此教學(xué)效果良好。

路徑二：構(gòu)建情境集群

該路徑表示在選擇發(fā)展途徑時(shí)首先考慮加強(qiáng)集群內(nèi)部學(xué)習(xí)群體網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點(diǎn)之間的互動(dòng)關(guān)系，加速知識(shí)要素流動(dòng)，提高知識(shí)互動(dòng)緊密度，使得集群學(xué)習(xí)模式向情境集群發(fā)展，相應(yīng)地，空間形態(tài)從分散化學(xué)習(xí)系統(tǒng)向原始競(jìng)爭(zhēng)認(rèn)知集群發(fā)展。然后，通過加強(qiáng)知識(shí)持續(xù)性積累過程來(lái)強(qiáng)化集群共享的知識(shí)基礎(chǔ)，向成熟態(tài)集群學(xué)習(xí)模式演進(jìn)。依循構(gòu)建情境集群的發(fā)展路徑，可以稱為先互動(dòng)后基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)模式。

（1）原設(shè)計(jì)

“智能兔兔燈”是常見的信息科技小項(xiàng)目課程，要求在1課時(shí)內(nèi)創(chuàng)作相應(yīng)的燈飾作品。常規(guī)的教學(xué)思路如下：教師演示智能兔兔燈的搭建方式→講解光敏傳感器的原理→介紹相關(guān)程序模塊的搭建→學(xué)生創(chuàng)作固件部分→學(xué)生搭建程序腳本→合成硬軟件→調(diào)試作品→教師小結(jié)。

（2）思考焦點(diǎn)

通過以上的過程可知，信息科技學(xué)科的特征突出，重視機(jī)器語(yǔ)言和算法編程，以程序概念的介紹和語(yǔ)句編寫為重點(diǎn)內(nèi)容。但是作為信息科技項(xiàng)目課程，顯然本課的關(guān)注點(diǎn)是不全面的，缺乏關(guān)于兔兔燈結(jié)構(gòu)的內(nèi)容認(rèn)知，學(xué)生缺乏必要的生活常識(shí)，所以教學(xué)過程較為單調(diào)。

（3）改進(jìn)型設(shè)計(jì)

在基于集群式學(xué)習(xí)模型的“智能兔兔燈”項(xiàng)目中，教師可以進(jìn)行適宜的教學(xué)環(huán)境的供給、學(xué)習(xí)工具的支持，讓學(xué)生能夠在力學(xué)、工程學(xué)、創(chuàng)客項(xiàng)目中得到綜合能力的提升。教學(xué)建議如下。

教學(xué)環(huán)境：配有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及移動(dòng)終端投屏設(shè)備。

教學(xué)工具：移動(dòng)學(xué)習(xí)設(shè)備。

教學(xué)軟件：有互動(dòng)性的學(xué)習(xí)平臺(tái)。

學(xué)習(xí)過程：

導(dǎo)入——沉浸式AR體驗(yàn)宋朝的中元節(jié)，賞各種兔兔燈。

設(shè)問——當(dāng)賞兔兔燈時(shí)，你想看到什么？你能看到什么？

問答——會(huì)跑動(dòng)的兔兔燈、會(huì)變色的兔兔燈、會(huì)換造型的兔兔燈。

教師提問——實(shí)現(xiàn)以上目的，需要哪些條件？

生情境1——了解即時(shí)的光照度。

生情境2——通過光照度調(diào)節(jié)兔兔燈的亮度。

生情境3——變化兔兔燈的顏色。

小結(jié)——監(jiān)控自然照度、控制燈光照度、調(diào)節(jié)燈光顏色……

生1→通過移動(dòng)終端上的編程平臺(tái)，搭建相關(guān)程序腳本。

生2→根據(jù)互動(dòng)平臺(tái)上的指引，搭建硬件結(jié)構(gòu)。

生3→根據(jù)互動(dòng)平臺(tái)上的提示，修改硬件結(jié)構(gòu)。

師生共建：師生商議智能兔兔燈的穩(wěn)固程度，利用移動(dòng)終端投屏，展示各組作品，組織測(cè)試，構(gòu)建氛圍感的環(huán)境要求。

建模仿真：將已經(jīng)完成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真投射，觀察其是否能夠達(dá)到活動(dòng)要求。

評(píng)價(jià)總結(jié)：組織評(píng)選，借助互動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行投票，選出獲獎(jiǎng)作品。

教學(xué)評(píng)析：以上的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，將學(xué)習(xí)情境進(jìn)行了有效的集群。在“智能兔兔燈”的主題涵蓋下，進(jìn)行多重組合：力學(xué)知識(shí)幫助學(xué)生搭建適宜的兔兔燈框架；工程學(xué)安排活動(dòng)流程、仿真技術(shù)提供了多維度的初步測(cè)試，保障了學(xué)習(xí)效能。

路徑三：評(píng)估驗(yàn)證學(xué)習(xí)集群結(jié)果

除了上面兩種路徑以外，第三種路徑即為評(píng)估驗(yàn)證學(xué)習(xí)結(jié)果的集群漸進(jìn)式路徑，依循這種路徑是指靜態(tài)知識(shí)基礎(chǔ)和集群成員學(xué)習(xí)群體間知識(shí)互動(dòng)緊密度同步加強(qiáng)，在注重知識(shí)持續(xù)性積累的同時(shí)，促進(jìn)對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的驗(yàn)證和評(píng)估、對(duì)學(xué)習(xí)群體本地衍生和本地學(xué)習(xí)群體網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的互動(dòng)聯(lián)系的效能檢測(cè)，加強(qiáng)知識(shí)要素流動(dòng)的互動(dòng)關(guān)系。但是，從分散化學(xué)習(xí)系統(tǒng)向成熟態(tài)認(rèn)知集群發(fā)展所依循的路徑，表現(xiàn)出了其間的一些中間形態(tài)，即發(fā)展的階段性特征，這些中間形態(tài)主要有評(píng)估學(xué)習(xí)系統(tǒng)、驗(yàn)證認(rèn)知區(qū)等。

（1）原設(shè)計(jì)

在信息科技課程中，“多功能兔兒車”是較為新鮮的話題。該項(xiàng)目讓學(xué)生制作富有創(chuàng)意的各色兔兒車，完成吹泡泡的游戲，常見于科學(xué)課和通用技術(shù)課。在信息科技項(xiàng)目中，該課有著一定的程式?？裳膶W(xué)習(xí)設(shè)計(jì)如下：紙上繪制結(jié)構(gòu)圖→木鋸或電鋸切割材料→膠槍連接結(jié)構(gòu)件→嘗試自動(dòng)兔兒車→修改作品。

（2）思考焦點(diǎn)

以上的設(shè)計(jì)是關(guān)注技能操作，缺乏信息科技項(xiàng)目式教學(xué)思想，因此其設(shè)計(jì)的深度和新意不足。在授課中，學(xué)生多操作、少思考，教師沒有提供及時(shí)的評(píng)價(jià)建議，因此沒有達(dá)到信息科技項(xiàng)目綜合學(xué)習(xí)的目的。從以上的設(shè)計(jì)中不難看出，原本較為有趣的內(nèi)容，變得枯燥乏味，使得學(xué)生對(duì)多功能的主題意興闌珊，沒有興奮點(diǎn)。本課的項(xiàng)目主題和認(rèn)知內(nèi)容契合度不高，因此需要調(diào)整。

（3）改進(jìn)型設(shè)計(jì)

在基于綜合性學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的過程中，可將該課進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的改良，以促進(jìn)學(xué)生綜合性能力的提升。教學(xué)建議如下。

問卷調(diào)查：借助問卷星等便捷的通信工具，進(jìn)行有關(guān)多功能車的情況調(diào)查。

目標(biāo)集群：

①對(duì)多功能兔兒車結(jié)構(gòu)好奇的組→進(jìn)行有關(guān)兔兒車歷史和結(jié)構(gòu)的分析，可用演示文稿或電子報(bào)刊實(shí)現(xiàn)。

②對(duì)兔兒車避障有興趣的組→進(jìn)行有關(guān)紅外線傳感器和超聲波傳感器的學(xué)習(xí)，可搭建多功能小車。

③對(duì)多功能行動(dòng)有探究欲望的組→進(jìn)行有關(guān)活動(dòng)流程的組合，可利用思維導(dǎo)圖等工具。調(diào)皮兔：帶著學(xué)生使用玩具兔兒車。

評(píng)估集群：

集群1——思考兔：兔兒車是如何一鍵飛馳的？

集群2——實(shí)踐兔：畫出兔兒車的結(jié)構(gòu)圖（教師判斷結(jié)構(gòu)是否合理，并提出改進(jìn)意見）。

集群3——積木兔：用積木類創(chuàng)客套件搭建兔兒車（小組成員判斷積木使用是否恰當(dāng)）。

集群4——?jiǎng)痈型茫簩⒁呀?jīng)完成的兔兒車與傳感器相連（教師判斷其傳感器的選擇是否合適）。

集群5——智能兔：下載半成品腳本，調(diào)試兔兒車（小組間相互評(píng)測(cè)兔兒車的效果）。

競(jìng)賽迭代：組織同類型的項(xiàng)目進(jìn)行展示擂臺(tái)，通過學(xué)生的視角，反饋學(xué)習(xí)結(jié)果。

主題提煉：教師給予提升意見，幫助各組完善作品。

教學(xué)評(píng)析：在以上學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中，淡化了腳本的編寫，突出了通過評(píng)估每一階段的實(shí)踐情況，再迭代搭建過程的優(yōu)化。讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，不斷反思自我的作品，提升綜合學(xué)習(xí)能力。此時(shí)，集群的認(rèn)知主題和學(xué)習(xí)對(duì)象均由學(xué)生提出，他們根據(jù)自我的學(xué)習(xí)需要，提出任務(wù)達(dá)成目標(biāo)，實(shí)施操作行為。該學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)采用開放式的形式，給學(xué)生充分的個(gè)性化訂制計(jì)劃，發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，對(duì)認(rèn)知內(nèi)容進(jìn)行意義學(xué)習(xí)，符合信息科技項(xiàng)目課程的要求。

●信息科技項(xiàng)目中集群式學(xué)習(xí)模型的關(guān)注點(diǎn)

通過集群式學(xué)習(xí)模型的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生構(gòu)建良好的設(shè)計(jì)情境，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)兼顧自身的教學(xué)風(fēng)格，因地制宜、因人而異。在具體教學(xué)中，應(yīng)關(guān)注以下內(nèi)容：

首先，關(guān)注學(xué)習(xí)者的風(fēng)格

考察從中間復(fù)合態(tài)向成熟態(tài)學(xué)習(xí)模式的發(fā)展路徑，當(dāng)學(xué)習(xí)群體間合作關(guān)系和緘默性知識(shí)的傳遞轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)群體間協(xié)同創(chuàng)新，而不是簡(jiǎn)單的社會(huì)關(guān)系聯(lián)合體或社會(huì)交互關(guān)系時(shí)，則本地認(rèn)知集群轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒鞈B(tài)認(rèn)知集群，依循這種路徑的集群學(xué)習(xí)模式可稱為“漸進(jìn)發(fā)展模式”。

其次，集群需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整

以上純粹的路徑是不存在的，很多集群內(nèi)部的知識(shí)基礎(chǔ)積累和學(xué)習(xí)互動(dòng)程度很不均衡，有的更多地強(qiáng)化基礎(chǔ)積累，有的更強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)群體合作互動(dòng)，筆者相對(duì)地把它們界定為兩種路徑，并不影響分析的合理性。

最后，集群目標(biāo)的彈性范疇

集群式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)相對(duì)其他學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)而言，更注重項(xiàng)目的綜合性和整體性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生多種素養(yǎng)提升。因此，在設(shè)計(jì)過程中，教師應(yīng)給予學(xué)生多種能力的鍛煉機(jī)會(huì)，幫助其構(gòu)建完整的作品創(chuàng)作思路。