基于STEM理念的信息科技深度學(xué)習(xí)任務(wù)群的建構(gòu)路徑

惲如偉 王宣杰

【摘 要】將STEM理念應(yīng)用到信息科技課程中，有利于為學(xué)生的深度學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。學(xué)生不應(yīng)只是被動(dòng)的知識(shí)接收者，而應(yīng)當(dāng)是全面發(fā)展的人，學(xué)校也不能僅僅教授學(xué)生刻板的知識(shí)，更應(yīng)該教會(huì)學(xué)生如何運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問題?；赟TEM理念的信息科技深度學(xué)習(xí)任務(wù)群構(gòu)建應(yīng)以任務(wù)設(shè)置為起點(diǎn)，聚焦真實(shí)問題的解決，多任務(wù)聯(lián)結(jié)驅(qū)動(dòng)，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)精準(zhǔn)高效解決學(xué)習(xí)任務(wù)，讓更多的學(xué)生實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，從而發(fā)展學(xué)生的問題解決能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】STEM理念；信息科技課程；深度學(xué)習(xí)；任務(wù)群

【中圖分類號(hào)】G43 ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ?【文章編號(hào)】1005-6009（2023）13-0065-04

【作者簡介】1.惲如偉，南京師范大學(xué)（南京，210097）教育科學(xué)學(xué)院教師，教授，主要研究方向?yàn)槿斯ぶ悄芘c教育改革、中小學(xué)智慧校園建設(shè)、智慧實(shí)驗(yàn)室；2.王宣杰，南京師范大學(xué)（南京，210097）教育科學(xué)學(xué)院碩士研究生。

STEM 理念順應(yīng)了現(xiàn)代社會(huì)培養(yǎng)人才核心素養(yǎng)的需求，通過不同學(xué)科之間的深度融合，讓學(xué)生立足于真實(shí)問題的解決，建立起知識(shí)與生活之間的緊密聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手實(shí)踐能力。將STEM 理念應(yīng)用到信息科技課程當(dāng)中，能夠讓教師有機(jī)地融合信息技術(shù)與STEM理念，使信息科技課堂內(nèi)容更加充實(shí)且富有挑戰(zhàn)性，滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)訴求，讓學(xué)生更加主動(dòng)地參與到課堂教學(xué)中，通過教師精心設(shè)計(jì)的內(nèi)容，幫助學(xué)生在知、情、意、行各方面全面發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的真實(shí)發(fā)生，真正實(shí)現(xiàn)信息科技課程培養(yǎng)核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

一、STEM理念、深度學(xué)習(xí)和任務(wù)群的內(nèi)涵

1. STEM理念

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程 （Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫。STEM所蘊(yùn)含的核心理念主要包括跨學(xué)科融合、真問題解決和新技術(shù)賦能三個(gè)方面，通過學(xué)科融合逐步打破學(xué)科之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科之間的整合；以生活中的真實(shí)問題解決為契機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新能力；順應(yīng)智能環(huán)境下的教育改革和發(fā)展的必然需求，采用現(xiàn)代化人工智能技術(shù)，精確推進(jìn)學(xué)生高階思維的提升。

2.深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)來源于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是機(jī)器學(xué)習(xí)的重要分支，也是傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重要延伸。近年來，教育領(lǐng)域掀起了深度學(xué)習(xí)的熱潮。對(duì)于深度學(xué)習(xí)的理解包括學(xué)習(xí)方式說、學(xué)習(xí)過程說和學(xué)習(xí)結(jié)果說。學(xué)習(xí)方式說認(rèn)為深度學(xué)習(xí)是相對(duì)于淺層學(xué)習(xí)而言的一種學(xué)習(xí)方式，關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所采用的策略；學(xué)習(xí)過程說注重深度學(xué)習(xí)的過程，將深度學(xué)習(xí)定義為一種能夠使學(xué)生將從某一情境中的所學(xué)應(yīng)用到學(xué)習(xí)新情境中的學(xué)習(xí)過程；學(xué)習(xí)結(jié)果說注重深度學(xué)習(xí)的結(jié)果，目的是促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的遷移和應(yīng)用，關(guān)注學(xué)生認(rèn)知、能力以及情感態(tài)度和價(jià)值觀的發(fā)展?fàn)顩r。綜上所述，深度學(xué)習(xí)是在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生積極主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)中來，采用適合的學(xué)習(xí)策略，實(shí)現(xiàn)問題解決、批判性思維以及元認(rèn)知等高階能力的發(fā)展，從而促進(jìn)知、情、意、行全面發(fā)展的高質(zhì)量學(xué)習(xí)。

3.任務(wù)群

任務(wù)群是由彼此相關(guān)的一系列任務(wù)組成，共同指向?qū)W習(xí)者核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，具備一定的真實(shí)性、情境性、綜合性和實(shí)踐性。運(yùn)用任務(wù)群開展課堂教學(xué)，就是讓學(xué)生在教師的幫助下，以任務(wù)活動(dòng)為中心，在強(qiáng)烈的問題動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下，通過對(duì)學(xué)習(xí)資源的積極主動(dòng)應(yīng)用，進(jìn)行自主探索與互動(dòng)協(xié)作。它將以往以傳授知識(shí)為主的傳統(tǒng)教學(xué)理念，轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問題、完成任務(wù)為主的多維互動(dòng)式教學(xué)理念?；赟TEM理念構(gòu)建的信息科技的深度學(xué)習(xí)任務(wù)群，圍繞信息科技學(xué)科的核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)為目標(biāo)，從而創(chuàng)設(shè)出多個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，目的是在信息科技的跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，通過聚焦真實(shí)問題的任務(wù)設(shè)置、多任務(wù)的聯(lián)結(jié)驅(qū)動(dòng)和技術(shù)賦能精準(zhǔn)高效的任務(wù)解決，讓更多的學(xué)生能夠發(fā)生深度學(xué)習(xí)，切實(shí)提升學(xué)生的信息科技核心素養(yǎng)。

二、STEM理念與信息科技課程、深度學(xué)習(xí)的一致性

1. STEM理念與信息科技課程有一致的素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)

STEM教育經(jīng)歷了“STS-STEM-STEAM”的過程，已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟而為人們所接受。STEM教育在發(fā)展的過程中，并不是各個(gè)科目的簡單相加，而是逐步將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)融合為一個(gè)綜合體，注重跨學(xué)科的融合、知識(shí)的整合和真實(shí)問題的解決，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、科技素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)。當(dāng)前信息科技不斷發(fā)展，越來越多的學(xué)生運(yùn)用電子設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)，信息科技課程已成為目前義務(wù)教育階段必不可少的一部分，因此在新版課程方案中信息科技從綜合實(shí)踐活動(dòng)中被分離出來?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)通過課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，包括有信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任，使其形成正確的價(jià)值觀、必備的品格和關(guān)鍵的能力。不難看出義務(wù)教育信息科技課程并不是為了培養(yǎng)出能夠精通信息科技的學(xué)生，而是為了培養(yǎng)學(xué)生利用信息科技工具解決真實(shí)生活問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)、科技、工程、數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)思維和學(xué)習(xí)能力，這與STEM教育理念不謀而合。

2. STEM理念為深度學(xué)習(xí)的發(fā)生奠定基礎(chǔ)

STEM理念蘊(yùn)含了學(xué)科融合、問題解決和技術(shù)賦能三個(gè)核心理念，借助這三個(gè)理念可以解決深度學(xué)習(xí)的難為之困，促進(jìn)了深度學(xué)習(xí)的真實(shí)發(fā)生。首先在學(xué)科融合方面，通過打破學(xué)科之間的界限，綜合運(yùn)用不同學(xué)科的理論知識(shí)，形成各學(xué)科之間的教育合力，促進(jìn)學(xué)生建立不同學(xué)科之間的聯(lián)結(jié)，拓寬學(xué)生的學(xué)科視野，一定程度上解決了分科教學(xué)和分科課程在形式上割裂學(xué)科之間的聯(lián)系，在內(nèi)容上破壞學(xué)科之間邏輯的問題，讓學(xué)生能夠?qū)Σ煌膶W(xué)科從整體上進(jìn)行把握，在學(xué)科教學(xué)中更好地開展深度學(xué)習(xí)。其次在問題解決方面，通過讓學(xué)生親歷真實(shí)問題的解決過程，找到自主、合作、探究等方式解決實(shí)踐問題，為學(xué)生的能力形成提供生活化的真實(shí)場景，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移和應(yīng)用，一定程度上解決了應(yīng)試教育追求標(biāo)準(zhǔn)化答案的問題，讓學(xué)生從原來學(xué)習(xí)內(nèi)容機(jī)械重復(fù)、學(xué)習(xí)問題封閉、學(xué)習(xí)過后無反思的淺層學(xué)習(xí)逐步向以問題解決能力培養(yǎng)為目的的深度學(xué)習(xí)靠近。最后是在技術(shù)賦能方面，利用現(xiàn)代化的技術(shù)手段，讓更多的學(xué)生能夠更多地參與到課堂當(dāng)中，個(gè)性化地關(guān)注每一個(gè)學(xué)生知識(shí)、技能和情感的發(fā)展，注重學(xué)生思維的提升，讓學(xué)生像專家一樣進(jìn)行批判思考，改變?cè)瓉碇粡?qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的記憶和機(jī)械地重復(fù)操練技能的觀念，強(qiáng)調(diào)對(duì)思維的精細(xì)加工，讓學(xué)習(xí)的成果能夠更好地遷移和深化，在一定程度上解決在淺層學(xué)習(xí)環(huán)境中以顯性知識(shí)為主要獲取內(nèi)容，忽略學(xué)科思想、學(xué)科能力、理解力的問題，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)不再只是“知識(shí)至上”為目標(biāo)導(dǎo)向，而是要產(chǎn)生觸及學(xué)生“靈魂”的深度學(xué)習(xí)。

綜上所述，基于STEM理念構(gòu)建信息科技深度學(xué)習(xí)課堂并不是各個(gè)概念之間的簡單疊加，三者相互滲透和融合，具有緊密的內(nèi)在聯(lián)系和一致性，而且STEM理念、深度學(xué)習(xí)與信息科技課程均追求素質(zhì)教育，以學(xué)生全面發(fā)展為核心，以追求素質(zhì)教育為目標(biāo)，為的是培養(yǎng)具備21世紀(jì)核心技能的創(chuàng)新型人才。

三、基于STEM理念的信息科技深度學(xué)習(xí)任務(wù)群構(gòu)建

在明確了STEM理念和信息科學(xué)、深度學(xué)習(xí)的關(guān)系后，以多任務(wù)混合式精準(zhǔn)課堂教學(xué)模型為例，從任務(wù)設(shè)置、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、任務(wù)解決三個(gè)方面闡述如何基于STEM理念構(gòu)建信息科技深度學(xué)習(xí)任務(wù)群，指向深度學(xué)習(xí)的信息科技課堂構(gòu)建。

多任務(wù)混合式精準(zhǔn)教學(xué)模型是依據(jù)任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和混合式學(xué)習(xí)理論，基于智慧課堂教學(xué)平臺(tái)提出的教學(xué)模型。該模型相比于其他模型，最大的特點(diǎn)在于構(gòu)建多個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，通過多任務(wù)混合聯(lián)結(jié)驅(qū)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)，涉及課前、課中、課后等多個(gè)環(huán)節(jié)，具有可操作性、可推廣性。

1.任務(wù)設(shè)置：聚焦真實(shí)問題解決

任務(wù)群中的任務(wù)設(shè)置基于本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，圍繞學(xué)科核心內(nèi)容，選取多個(gè)與學(xué)生相關(guān)的、有意義的真實(shí)生活場景，促進(jìn)學(xué)生的持續(xù)探究。在STEM理念下，任務(wù)設(shè)置中關(guān)鍵的一點(diǎn)在于要聚焦真實(shí)問題的解決。真實(shí)問題的解決一般要具備兩個(gè)基本條件，一是真實(shí)問題要包含真實(shí)的情景，這樣可以在一定程度上避免問題的去情景化，讓學(xué)生能夠更好地將已掌握的知識(shí)在新的問題情境中順向遷移；二是對(duì)真實(shí)問題的處理有助于提高學(xué)生的實(shí)際技能，學(xué)生可以利用實(shí)際問題與課程內(nèi)容和課堂教學(xué)間的聯(lián)系，進(jìn)一步拓展自己的視野，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)的外顯，更好地訓(xùn)練其實(shí)際操作能力。在多任務(wù)混合式精準(zhǔn)教學(xué)模型中，在信息科技課程任務(wù)設(shè)置的過程中，首先是設(shè)置找尋真問題的任務(wù)。教師引導(dǎo)學(xué)生通過手中的智慧平板查閱與任務(wù)相關(guān)的資料，然后對(duì)任務(wù)進(jìn)行全面細(xì)致的分析判斷，抓住任務(wù)的關(guān)鍵，弄清楚解決任務(wù)中所包含的真實(shí)問題。其次是要設(shè)置探究真實(shí)問題的解決方法的任務(wù)。教師引導(dǎo)學(xué)生充分利用抽象思維、形象思維以及計(jì)算思維等，結(jié)合已有的信息科技認(rèn)知結(jié)構(gòu)，對(duì)真實(shí)問題進(jìn)行分析，探尋解決真實(shí)問題的方法和途徑。再次是設(shè)置小組之間的交流討論任務(wù)。學(xué)生借助智慧平板對(duì)解決真實(shí)問題的不同方法進(jìn)行對(duì)比，可以更加有效地幫助學(xué)生提升解決問題的能力。最后是設(shè)置檢查、總結(jié)和反思的任務(wù)；教師引導(dǎo)學(xué)生利用智慧平板記錄真實(shí)問題解決的整個(gè)過程，利用智慧平板對(duì)常規(guī)的解決信息科技問題的方法進(jìn)行梳理歸納，同時(shí)標(biāo)注靈活簡便的解決方法，讓學(xué)生能夠在下次解決真實(shí)問題的時(shí)擇優(yōu)使用，以此提高學(xué)生的思維能力，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

2.任務(wù)聯(lián)結(jié)：多任務(wù)聯(lián)結(jié)驅(qū)動(dòng)

任務(wù)群中的任務(wù)聯(lián)結(jié)是指任務(wù)群中的多個(gè)任務(wù)之間應(yīng)當(dāng)是環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)的，學(xué)生在探究的過程中，在一個(gè)接一個(gè)任務(wù)的引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)下，能夠更深層次參與到探究過程中，解決碎片化、孤立的探究難以促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的內(nèi)化，促進(jìn)學(xué)生探究的持續(xù)和深入，逐步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的潛能。在STEM理念下，多任務(wù)混合式精準(zhǔn)教學(xué)模型的任務(wù)聯(lián)結(jié)是設(shè)計(jì)一系列相關(guān)的學(xué)習(xí)進(jìn)階任務(wù)，貫穿課前、課中和課后。在課前，教師可以根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)置前置性學(xué)習(xí)任務(wù)，為課上的教學(xué)打下基礎(chǔ)；在課中，教師可以利用學(xué)習(xí)任務(wù)單，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生將各個(gè)任務(wù)聯(lián)結(jié)在一起，利用智慧平板讓學(xué)生進(jìn)行自我校對(duì)、組間討論、互相評(píng)價(jià)等，慢慢形成元認(rèn)知能力、反思能力等關(guān)鍵性學(xué)習(xí)能力；在課后，教師可以根據(jù)學(xué)生在課上的掌握情況，布置個(gè)性化的學(xué)習(xí)任務(wù)，供學(xué)生有選擇地進(jìn)行課后教學(xué)補(bǔ)償、復(fù)習(xí)和鞏固練習(xí)。在多任務(wù)的聯(lián)結(jié)驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生更加積極主動(dòng)地探尋知識(shí)之間的深層邏輯、辨思質(zhì)疑、審視批判，更有機(jī)會(huì)進(jìn)入到深度學(xué)習(xí)當(dāng)中。

3.任務(wù)解決：技術(shù)賦能精準(zhǔn)高效

任務(wù)群中的任務(wù)解決是在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生將多個(gè)聯(lián)結(jié)的任務(wù)一一完成。在完成多個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的自信心，主動(dòng)尋找相似的真實(shí)情境去構(gòu)建新知與未知的聯(lián)系，在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上構(gòu)建出新的具有實(shí)際意義的新結(jié)構(gòu)。多任務(wù)混合式精準(zhǔn)教學(xué)模型能夠解決傳統(tǒng)課堂無法確定學(xué)生是否完成了教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)的問題，準(zhǔn)確把握學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況，針對(duì)任務(wù)完成過程中存在的問題采取相應(yīng)舉措，主要包括課前預(yù)習(xí)、學(xué)生參與、問題解決、知識(shí)掌握、課后作業(yè)五大方面，從課前、課中、課后全程動(dòng)態(tài)掌握學(xué)生的任務(wù)完成狀況和學(xué)習(xí)發(fā)展情況，幫助學(xué)生更好地發(fā)現(xiàn)自身學(xué)習(xí)的不足，真正讓技術(shù)賦能，精準(zhǔn)高效地解決問題和完成任務(wù)。技術(shù)賦能下的任務(wù)精準(zhǔn)高效解決有助于學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的真實(shí)發(fā)生，解決了傳統(tǒng)班級(jí)授課制之下的統(tǒng)一與個(gè)性化的矛盾，增強(qiáng)了學(xué)生的課堂參與度。通過對(duì)學(xué)生不間斷的監(jiān)控與管理，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況持續(xù)性的評(píng)價(jià)，既可以讓學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)狀況和思維發(fā)展水平，也可以幫助教師根據(jù)數(shù)據(jù)優(yōu)化教學(xué)策略，以動(dòng)態(tài)的視角對(duì)學(xué)生的高階思維進(jìn)行評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生高階思維的良性發(fā)展，進(jìn)一步助力深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。