學(xué)科大觀念視角下數(shù)字化賦能基礎(chǔ)教育課程改革的路徑研究

李葆萍　楊翹楚　馮雨涵　張翔

【摘 要】在當(dāng)前我國基礎(chǔ)教育課程教學(xué)領(lǐng)域確立了以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)的背景下，研究分析了可滿足學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的學(xué)校課程體系、教與學(xué)方式和教育評價體系的主要特征。研究認(rèn)為學(xué)科大觀念是促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的關(guān)鍵切入點?；诮處熢趯W(xué)科大觀念教學(xué)實踐中遇到的困境，研究提出，可借助數(shù)字化方式研發(fā)基于學(xué)科大觀念的知識圖譜、智能教育評價系統(tǒng)和智能教學(xué)平臺，將學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)規(guī)律和教學(xué)策略內(nèi)化于數(shù)字化教育產(chǎn)品之中，為教師基于學(xué)科大觀念和核心概念、融入真實情境開展學(xué)教評一體化的教學(xué)提供工具箱，支持基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革目標(biāo)的實踐落地。

【關(guān)鍵詞】基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革 學(xué)科大觀念 學(xué)習(xí)進(jìn)階 學(xué)教評一體化

一、引言

當(dāng)前的學(xué)校教育體系正處于從工業(yè)時代向智能時代轉(zhuǎn)型的節(jié)點，對智能時代人才標(biāo)準(zhǔn)以及培養(yǎng)方式的探索成為研究熱點。比如，2020年1月，世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)布的《未來學(xué)校： 為第四次工業(yè)革命定義新的教育模式》中提出了教育4.0的概念[1]。

課程是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的載體，是撬動學(xué)校教育體系變革的支點。為“推動育人方式變革，著力發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)”，2022年4月，我國發(fā)布了新版義務(wù)教育課程方案與課程標(biāo)準(zhǔn)，明確提出重視學(xué)生“必備品格和關(guān)鍵能力的培育”的課程建設(shè)原則。2023年5月26日，教育部辦公廳發(fā)布的《基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革深化行動方案》（以下簡稱《行動方案》）部署了課程方案轉(zhuǎn)化落地規(guī)劃行動、教學(xué)方式變革行動、科學(xué)素養(yǎng)提升行動、教學(xué)評價牽引行動、專業(yè)支撐與數(shù)字賦能行動五大重點任務(wù)，并對持續(xù)推進(jìn)我國基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革進(jìn)程給出明確的時間節(jié)點。這些都是我國在基礎(chǔ)教育階段對于貫徹核心素養(yǎng)的人才培養(yǎng)目標(biāo)的切實回應(yīng)。

二、學(xué)科大觀念引領(lǐng)學(xué)校課程教學(xué)和評價體系轉(zhuǎn)型

以核心素養(yǎng)為目標(biāo)的教育體系是對傳統(tǒng)教育體系的深度重構(gòu)，有關(guān)“學(xué)習(xí)什么樣的知識、如何學(xué)習(xí)知識、怎樣評估學(xué)習(xí)結(jié)果”等問題是教育體系轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。總體來看，就是要求學(xué)校的育人目標(biāo)從“學(xué)會”向“會學(xué)”轉(zhuǎn)變，從“掌握知識”向“發(fā)展思維”轉(zhuǎn)變。學(xué)校教育體系將在課程體系、教與學(xué)方式、教育評價體系等方面做出實質(zhì)性的改變。

1. 課程體系改變

在人類社會知識總量指數(shù)級增長的背景下，知識學(xué)習(xí)的效率是教育體系面臨的極大挑戰(zhàn)，以ChatGPT為標(biāo)志的生成式人工智能技術(shù)的突破則將其進(jìn)一步放大。學(xué)校的課程體系必須尋找更為有效的途徑使學(xué)生在有限的、已知的知識學(xué)習(xí)經(jīng)歷中獲得關(guān)于知識創(chuàng)生和應(yīng)用的本質(zhì)理解，從而獲得應(yīng)對未知世界的能力。布魯納的認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論強(qiáng)調(diào)不論教授什么學(xué)科，都務(wù)必使學(xué)生理解該學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)。布魯納所指出的基本結(jié)構(gòu)是以學(xué)科基本原理統(tǒng)領(lǐng)的學(xué)科知識結(jié)構(gòu)，它不只考慮學(xué)科知識內(nèi)容間的靜態(tài)的邏輯關(guān)系，還將人類的知識發(fā)現(xiàn)和建構(gòu)過程融入其中，即基于學(xué)科的基本原理和思想方法來組織更具統(tǒng)整性、生成性的知識體系結(jié)構(gòu)。國際科學(xué)教育領(lǐng)域中曾使用“一英寸寬一英里深”的提法形象地表達(dá)要進(jìn)行少而深的學(xué)習(xí)的理念，并繼而提出了科學(xué)大觀念的學(xué)習(xí)。我國2022年版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)中也強(qiáng)調(diào)要“突出課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化”，這與布魯姆的認(rèn)知結(jié)構(gòu)思想有著高度的一致性。

基于學(xué)科大觀念或大概念構(gòu)建課程內(nèi)容體系（本文統(tǒng)一使用“大觀念”的提法），能夠基于共同遵循的學(xué)科基本思想來容納具有本質(zhì)聯(lián)系的多個下位概念或知識點，居于同一個大觀念中的知識的表征粒度更有組合性和層次性，是學(xué)科基本思想在不同應(yīng)用情境下的具體變式。通過構(gòu)建結(jié)構(gòu)化的課程內(nèi)容體系，提煉出來的學(xué)科大觀念能夠?qū)⒅R的獲取和思維的發(fā)展有機(jī)聯(lián)系在一起，在大幅減少學(xué)習(xí)內(nèi)容數(shù)量的同時增加了對知識的深度理解和遷移應(yīng)用水平。比如，在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的整數(shù)、自然數(shù)、實數(shù)、負(fù)數(shù)、有理數(shù)、無理數(shù)、虛數(shù)，計數(shù)單位以及0～9數(shù)字符號等概念或知識點，都可以統(tǒng)一在“數(shù)是描述現(xiàn)實世界的數(shù)量和數(shù)量關(guān)系的人工符號系統(tǒng)，包括計數(shù)單位和計數(shù)單位的個數(shù)”這一觀念之下。在此大觀念的引導(dǎo)下，學(xué)生可以將其學(xué)前知識乃至高等數(shù)學(xué)的知識點進(jìn)行整合，形成對知識的整體性和連貫性理解，促進(jìn)學(xué)生自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的形成和發(fā)展，為學(xué)生在不同情境中進(jìn)行知識的高通路遷移和創(chuàng)造建立橋梁。

2. 教與學(xué)方式的改變

面對社會生產(chǎn)自動化和智能化水平不斷提升，知識的產(chǎn)生和創(chuàng)新應(yīng)用的價值遠(yuǎn)勝于對已有知識的模式化的應(yīng)用，從工業(yè)社會分工體系下指向特定知識和技能獲得的教學(xué)方式向智能社會下指向?qū)W科基本思想方法和核心概念的深度理解的教學(xué)方式轉(zhuǎn)換是必然的趨勢。學(xué)習(xí)者對學(xué)科基本思想方法和大觀念的深度學(xué)習(xí)有獨特的規(guī)律：首先，對學(xué)科基本思想的理解必須依托于學(xué)科知識的學(xué)習(xí)過程，也就是要將知識獲取和思維發(fā)展融為一體來實施而不是單純的思維訓(xùn)練；其次，對學(xué)科基本思想和大觀念的學(xué)習(xí)有賴于對知識的貫通式理解和建構(gòu)，需要經(jīng)歷一個類似螺旋上升的學(xué)習(xí)進(jìn)階過程[2]7。

學(xué)校教與學(xué)方式的變革的底層邏輯必須基于上述規(guī)律，以學(xué)科大觀念為統(tǒng)領(lǐng)，讓學(xué)生在具有真實性的學(xué)習(xí)情境中，根據(jù)其學(xué)習(xí)階段在其最近發(fā)展區(qū)內(nèi)設(shè)定具體學(xué)習(xí)目標(biāo)，以學(xué)生感興趣、有價值的任務(wù)或者問題為導(dǎo)向，實施主動探究、積極對話、有效指導(dǎo)等多種形式的教與學(xué)活動。相較于單向知識傳授式教學(xué)活動，這類教與學(xué)活動會包含更豐富的學(xué)習(xí)資源、更深刻的認(rèn)知活動、更復(fù)雜的任務(wù)管理、更高要求的自我監(jiān)控等，也更有可能延伸至學(xué)校教學(xué)場域以外的時間和空間。因此，提供數(shù)字化技術(shù)、資源、設(shè)施和工具，使師生在虛實融合、無縫銜接的環(huán)境中完成教與學(xué)活動是必然的趨勢。

3. 教育評價體系的改變

教育評價是對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的測量和評估，基于評價提供的證據(jù)可以衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，也可以進(jìn)一步探索是什么樣的原因?qū)е铝颂囟ǖ膶W(xué)習(xí)結(jié)果，由此為教學(xué)干預(yù)提供指導(dǎo)?；趯W(xué)科大觀念的評價中既包括可通過紙筆測試或者問卷量表等手段完成評估和測試的項目，如一些顯性知識點和技能的掌握程度，還包括如復(fù)雜交往、問題解決情感態(tài)度、傾向性以及隱性知識等，這就要求教育評估途徑和方式借助數(shù)字化技術(shù)的支持，設(shè)計出具有更多交互性和情境性的評估環(huán)境，在特定情境中展現(xiàn)被測者的表現(xiàn)，獲取更為豐富和準(zhǔn)確的學(xué)生表現(xiàn)數(shù)據(jù)，以推斷學(xué)生內(nèi)在的能力和素養(yǎng)水平[2]8。

基于大觀念的學(xué)習(xí)評價更需要反映出學(xué)習(xí)者在認(rèn)知建構(gòu)中的學(xué)習(xí)進(jìn)階過程，因此教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生對知識的主動建構(gòu)與深度理解的水平及其發(fā)展變化趨勢，以更好地實施教學(xué)活動。學(xué)校教學(xué)評估體系要更加注重如作業(yè)等過程性評估，評價任務(wù)設(shè)計上要綜合考量知識和技能掌握目標(biāo)以及思維發(fā)展目標(biāo)等，評價結(jié)果分析上不僅要看到學(xué)生對于某些知識內(nèi)容當(dāng)前的學(xué)習(xí)狀態(tài)和水平，更應(yīng)建立起發(fā)展性、增值性的評估模型，揭示學(xué)生的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

三、落實學(xué)科大觀念教學(xué)中面臨的挑戰(zhàn)

從改革開放以來，我國基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的課程培養(yǎng)目標(biāo)經(jīng)歷了從“雙基”到“三維目標(biāo)”再到今天的“核心素養(yǎng)”的發(fā)展歷程，呈現(xiàn)了從關(guān)注知識獲得到關(guān)注人的知識、思維、情感、態(tài)度、價值觀等全面發(fā)展的軌跡。然而不可否認(rèn)的是“雙基”始終是課堂教學(xué)中最受教師關(guān)注的目標(biāo)，即便在反復(fù)強(qiáng)調(diào)“三維目標(biāo)”是一個整體的情況下，知識和技能目標(biāo)依然會在整個教學(xué)活動實施中“獨占鰲頭”，這種現(xiàn)象仍然存在于學(xué)科大觀念的教學(xué)轉(zhuǎn)型之中，具體表現(xiàn)如下。

1. 教師對學(xué)科大觀念的理解存在偏差

盡管我國基礎(chǔ)教育課程標(biāo)準(zhǔn)中開始倡導(dǎo)以學(xué)科大觀念組織和實施課程的思想，一些教材也采用了單元、主題式的知識內(nèi)容編排。然而由于一些學(xué)科大觀念表述本身比較抽象、籠統(tǒng)，其包含的下位概念的范圍和邊界、下位概念間的相互關(guān)系以及抽象到大觀念的路徑和思維方法等，尚缺少一種明晰和可視化的方式呈現(xiàn)給教師，這就使得教師在教學(xué)實踐中通常依據(jù)自身的理解來組織教學(xué)內(nèi)容，就有可能對以核心素養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)系統(tǒng)基本邏輯產(chǎn)生誤解和誤用。例如，有教師只是把單元中某幾個知識點羅列組合在一起，認(rèn)為同時講幾個概念就是大單元教學(xué)，學(xué)生掌握若干知識點后就會自然而然形成學(xué)科大觀念[3]。也有教師將大觀念本身作為教學(xué)目標(biāo)，設(shè)定過于寬泛，難以轉(zhuǎn)化為可操作的教學(xué)活動[4]。基于大觀念的課程內(nèi)容體系的模糊也會使得學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)階的路徑變得模糊甚至斷裂，學(xué)生對于大觀念的貫通性理解也難以得到有效貫徹。

2. 基于學(xué)生思維發(fā)展的教與學(xué)活動空間有限

《行動方案》提出在教與學(xué)中要“克服單純教師講學(xué)生聽、教知識學(xué)知識等現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生主動思考、積極提問、自主探究”，其目的是持續(xù)糾正學(xué)科知識本位的教學(xué)觀。大觀念教學(xué)并不否定學(xué)科知識點的學(xué)習(xí)價值，但學(xué)習(xí)特定知識點的目的不再限于單純的記憶知識，而是以知識點學(xué)習(xí)為載體，在學(xué)習(xí)過程中讓學(xué)生獲得對學(xué)科基本思想的理解和學(xué)科思維的發(fā)展，幫助其建構(gòu)起動態(tài)、發(fā)展、可拓展的學(xué)科知識結(jié)構(gòu)。衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果不是以知識的記憶和應(yīng)答而是以知識的遷移和創(chuàng)新應(yīng)用為指標(biāo)。由于教師長期以來關(guān)注知識技能獲取等淺層次目標(biāo)，欠缺新技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用能力，在引導(dǎo)學(xué)生對知識進(jìn)行結(jié)構(gòu)化思考、在新的變式下遷移應(yīng)用等方面的教學(xué)能力尚有不足，導(dǎo)致我國大部分中小學(xué)課堂活動中留給學(xué)生思維發(fā)展的空間有限，甚至流于表面。

3. 教育評價方法和模型對學(xué)科大觀念教學(xué)支持不足

《行動方案》指出“注重核心素養(yǎng)立意的教學(xué)評價，發(fā)揮評價的導(dǎo)向、診斷、反饋作用”。這意味著課程、教學(xué)和效果評估共享一套價值標(biāo)準(zhǔn)，并形成互相連接、互相反饋的教學(xué)評一體化的閉環(huán)。這對教育評價標(biāo)準(zhǔn)、評價內(nèi)容、評價效率和評價結(jié)果及其應(yīng)用提出更高的要求。當(dāng)前我國一些區(qū)域和學(xué)校嘗試讓學(xué)生參與學(xué)科主題活動，根據(jù)學(xué)生的實際表現(xiàn)等進(jìn)行教育評估，評估的數(shù)據(jù)來源主要基于教育信息系統(tǒng)中學(xué)生的學(xué)業(yè)水平成績或投放的相關(guān)調(diào)研問卷等[5]。這些積極的探索背后存在如測量方法帶來的評價的信度、效度和效率問題，更重要的是教育評價模型大多還是基于靜態(tài)知識點掌握的教育評價模型。現(xiàn)有的評估模型在了解學(xué)生學(xué)科知識結(jié)構(gòu)化水平、學(xué)科思維發(fā)展以及知識創(chuàng)新和遷移水平等方面尚不完善，從而難以為基于學(xué)科大觀念的教與學(xué)活動提供有效的反饋和改進(jìn)信息[6]。

四、數(shù)字化賦能學(xué)科大觀念教學(xué)的方法和路徑

《行動方案》中專門將專業(yè)支撐與數(shù)字賦能列為重點任務(wù)之一。數(shù)字化技術(shù)可以塑造新的教育環(huán)境，提升教育業(yè)務(wù)質(zhì)量和效率，甚至可以重新塑造教育業(yè)務(wù)流程，因而如前所述，借助恰當(dāng)?shù)臄?shù)字化產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用，可望破解教師慣性行為、轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念。

1. 基于學(xué)科大觀念的知識結(jié)構(gòu)+思維過程的可視化產(chǎn)品研發(fā)

知識圖譜是對課程內(nèi)容體系的圖形化和可視化表征，可以為教師選定教學(xué)內(nèi)容、確定學(xué)習(xí)路徑、診斷學(xué)生知識點學(xué)習(xí)情況等提供教學(xué)決策支持。現(xiàn)有的知識圖譜可以展示知識點之間存在的前驅(qū)、后繼、包含等邏輯關(guān)系，但在同時展示大觀念與下位知識之間的多維關(guān)系以及附著在大觀念之上的基本學(xué)科思想時，其復(fù)雜性倍增，難以有效支持教師開展核心素養(yǎng)的教學(xué)活動。

借助數(shù)字化技術(shù)可開發(fā)以學(xué)科大觀念為核心的知識結(jié)構(gòu)和思維可視化模型，該模型可以同時展示知識基本結(jié)構(gòu)和基本學(xué)科思想，借鑒楊炳儒教授的教學(xué)思想，可以稱之為K（Knowledge Structure）T（Disciplinary Thinking ）圖[7]。K圖是以“大觀念”—“次級概念”—“知識點”等不同知識粒度和抽象層次構(gòu)成的塔式結(jié)構(gòu)，較底層是相對獨立的知識點或下位概念等，如0～9是上一層概念的實例或構(gòu)成部分，整數(shù)、多位數(shù)、小數(shù)等可以繼續(xù)抽象至更上層概念，如計數(shù)單位和計數(shù)單位個數(shù)等。這樣的塔式結(jié)構(gòu)突破了現(xiàn)有教材編排順序，將不同年級甚至學(xué)段的學(xué)習(xí)內(nèi)容根據(jù)知識抽象程度、差異呈現(xiàn)給教師。T圖揭示了不同層級知識或概念間通過相應(yīng)的學(xué)科思想和方法進(jìn)行推演的過程，即思維過程，可以直觀展示概念之間的關(guān)聯(lián)、知識點之間的遷移路徑等[8]。圖1是小學(xué)教學(xué)中關(guān)于“數(shù)的運(yùn)算”K圖的示例，圖2是“除數(shù)是兩位數(shù)的除法”教學(xué)單元的T圖示意圖。這種以K圖為主體融入T圖的多層進(jìn)階知識系統(tǒng)的構(gòu)造和思維可視化表征模式，滿足了大觀念統(tǒng)領(lǐng)下知識和思維的統(tǒng)一的教學(xué)需求，能夠引導(dǎo)教師在當(dāng)前知識學(xué)習(xí)中，更準(zhǔn)確定位前置知識和相關(guān)知識，以及落實教學(xué)目標(biāo)等。

2. 基于KT圖研發(fā)學(xué)教評一體化智能學(xué)習(xí)平臺

以KT圖為基礎(chǔ)，研發(fā)學(xué)教評一體化的智能學(xué)習(xí)平臺，可以支持教師落實以學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)設(shè)計活動。平臺借助自身的業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計，將學(xué)科大觀念知識體系和逆向教學(xué)設(shè)計的思想、流程及教學(xué)支架內(nèi)化在教師的使用和操作過程中，為教師提供教學(xué)決策支持，推動教師教學(xué)行為、觀念的轉(zhuǎn)變。

基于KT圖結(jié)構(gòu)，平臺可根據(jù)教師選擇的教學(xué)主題（知識點）提示教師關(guān)聯(lián)的學(xué)科大觀念，以及根據(jù)以往班級學(xué)情推薦合適的知識內(nèi)容，并引導(dǎo)教師設(shè)定可觀察、可測量的教學(xué)目標(biāo)。在評價和教學(xué)活動設(shè)計中，平臺可根據(jù)KT圖中知識類型、認(rèn)知水平以及可能的學(xué)習(xí)路徑和思維方法，生成前測、課中測試以及課后作業(yè)等評價任務(wù)向?qū)Ш徒虒W(xué)設(shè)計向?qū)?，教師可以參照提示選擇學(xué)科教學(xué)資源、工具、模型，設(shè)置適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)情境，完成教學(xué)評一體化的教學(xué)設(shè)計方案。

3. 研發(fā)符合學(xué)科大觀念學(xué)習(xí)規(guī)律的智能測評模型

基于數(shù)字化技術(shù)的模型研發(fā)使得以學(xué)科大觀念為目標(biāo)的學(xué)習(xí)過程和結(jié)果具有可觀察性、可測量性和反饋的及時性，從而可以為師生教與學(xué)決策提供相對明確的指引。借助數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中嵌入式軟硬件設(shè)備的部署和使用，可對教與學(xué)的過程性和表現(xiàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)行更加全面和客觀的采集。例如，基于動態(tài)評估理論構(gòu)建學(xué)習(xí)者在學(xué)科大觀念學(xué)習(xí)過程中學(xué)科知識與能力素養(yǎng)的最近發(fā)展區(qū)評估模型、基于KT圖的學(xué)生大觀念學(xué)習(xí)進(jìn)階模型等，這些評價模型最重要的特征在于整合了知識獲取和思維發(fā)展雙重視角，從對“雙基”的靜態(tài)評價轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生發(fā)展?jié)摿Φ膭討B(tài)評價[9]，從對于學(xué)習(xí)過程的切片式評估轉(zhuǎn)向?qū)χR建構(gòu)的連續(xù)性評估，從基于相對孤立知識點掌握程度評估轉(zhuǎn)向基于學(xué)科基本結(jié)構(gòu)和思想的知識建構(gòu)評估。這樣的評估更符合《行動方案》中“注重過程性評價，實現(xiàn)以評促教、以評促學(xué)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展”的指導(dǎo)內(nèi)涵。借助人工智能算法優(yōu)化和可解釋性研究，還可以加快評價結(jié)果的反饋速度和可讀性等，從而為教師設(shè)計、調(diào)整及改進(jìn)精準(zhǔn)且有貫通性的教學(xué)提供實時指導(dǎo)[10]。

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本文系全國教育科學(xué)規(guī)劃課題2022年國家一般課題“碎片化學(xué)習(xí)的深度學(xué)習(xí)機(jī)制和應(yīng)用效果研究”（批準(zhǔn)號：BCA220209）階段性成果。

（作者單位：1. 北京師范大學(xué)教育學(xué)部；2. 北京師范大學(xué)未來教育高精尖創(chuàng)新中心）

責(zé)任編輯：孫昕