素養(yǎng)導(dǎo)向的信息科技項目式學(xué)習(xí)支架的設(shè)計與實踐

李媛

摘要：本文以“紅包雨來襲”項目為例，探討在信息科技項目式學(xué)習(xí)中如何提供元認(rèn)知支架支持，確保學(xué)生能夠在項目式學(xué)習(xí)中獨立識別自身優(yōu)勢、及時發(fā)現(xiàn)問題、了解學(xué)習(xí)狀態(tài)，逐步構(gòu)建自己的知識體系和能力結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：信息科技；項目式學(xué)習(xí)；元認(rèn)知；學(xué)習(xí)支架

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）07-0016-04

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）明確指出，要推動綜合學(xué)習(xí)、開展項目式學(xué)習(xí)等綜合性教學(xué)活動，加強(qiáng)知識間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三、觸類旁通的能力，促進(jìn)知識體系的結(jié)構(gòu)化。[1]項目式學(xué)習(xí)作為素養(yǎng)落地的重要載體，鼓勵學(xué)生參與真實、有意義和協(xié)作的探究，在實踐中探索、發(fā)現(xiàn)和解決問題；同時，項目式學(xué)習(xí)更強(qiáng)調(diào)加深學(xué)生對知識的深度理解，引導(dǎo)學(xué)生在項目中形成專家思維，能將這種思維在不同的情境中遷移。[2]然而，新手學(xué)習(xí)者由于復(fù)雜任務(wù)管理能力、自我監(jiān)控能力以及自我調(diào)節(jié)能力欠缺，往往會在項目解決的某一個環(huán)節(jié)停滯不前。因此，教師需要在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中提供適時且有效的學(xué)習(xí)支架，為學(xué)生提供適應(yīng)性支持，確保學(xué)生能夠在項目式學(xué)習(xí)中獨立識別自己的優(yōu)勢所在，及時發(fā)現(xiàn)問題，了解自己當(dāng)前的學(xué)習(xí)狀態(tài)，幫助學(xué)生逐步構(gòu)建自己的知識體系和能力結(jié)構(gòu)。

信息科技項目式學(xué)習(xí)支架搭建框架

學(xué)習(xí)支架是一種基于輔助學(xué)習(xí)機(jī)制和最近發(fā)展區(qū)理論的認(rèn)知協(xié)助工具，它為學(xué)習(xí)者提供了一個臨時性的支持框架，旨在滿足他們在學(xué)習(xí)過程中的各種需求。通過這種支持，學(xué)習(xí)者能夠更深入地參與到之前難以獨立完成的學(xué)習(xí)任務(wù)中。受認(rèn)知結(jié)構(gòu)、問題表征、算法知識、動機(jī)、態(tài)度和元認(rèn)知等因素的影響，學(xué)生在信息科技項目式學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)效率與學(xué)習(xí)步調(diào)也有所區(qū)別。因此，在設(shè)計支架時，要從學(xué)生實際出發(fā)，既要重視學(xué)生認(rèn)知層面的引導(dǎo)，也要關(guān)注學(xué)生非認(rèn)知層面的發(fā)展。

元認(rèn)知可以幫助學(xué)習(xí)者思考學(xué)習(xí)時機(jī)與學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者積極運用一定的策略來解決學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的問題，同時引導(dǎo)學(xué)習(xí)者調(diào)節(jié)其問題解決過程。元認(rèn)知支架通過計劃、監(jiān)控和調(diào)節(jié)三個方面，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題時明確主題、描述問題，幫助學(xué)生更加了解自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，激活學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的知識體驗，并通過自我監(jiān)控、自我調(diào)節(jié)和自我反思，找出他們在學(xué)習(xí)中的問題，促進(jìn)學(xué)生新知識的轉(zhuǎn)移。結(jié)合項目式學(xué)習(xí)的六大流程，筆者設(shè)計了如下頁圖所示的信息科技項目式學(xué)習(xí)支架搭建框架。

信息科技項目式學(xué)習(xí)支架設(shè)計案例

筆者基于小學(xué)五年級圖形化編程課中的“吃豆精靈”“克隆飛機(jī)大作戰(zhàn)”兩個主題，重新構(gòu)架內(nèi)容，設(shè)計了“紅包雨來襲”項目，以“搶紅包”為核心玩法，以“你作為生活日‘售賣活動的攤主，需要設(shè)置優(yōu)惠游戲，吸引客流量增長”為驅(qū)動問題，引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)和掌握游戲設(shè)計的基礎(chǔ)知識，不斷優(yōu)化問題的解決方案，最終完成項目的成果輸出。本文基于該項目，探討如何在信息科技項目式學(xué)習(xí)中提供元認(rèn)知支架支持，激活并促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，幫助學(xué)生更好地理解和管理自己的思維過程。

1.確定焦點問題，為項目拆解提供計劃支持

項目化學(xué)習(xí)的第一階段是理解問題，這個階段的目的是讓學(xué)生確定要解決的問題，并嘗試用自己的話描述任務(wù)。高質(zhì)量的項目要從重視學(xué)生的“想法”開始，讓學(xué)生真正參與到項目中去，讓他們提出想要尋求答案的有力問題。教師需要給學(xué)生布置劣構(gòu)問題，讓學(xué)生明確情境中待解決的項目，將所學(xué)與生活實際相聯(lián)系。元認(rèn)知支架可以幫助學(xué)生明確問題、制訂解決問題的計劃，通過提問提示激活學(xué)生的元認(rèn)知。

在項目中，教師需要從元認(rèn)知的計劃層面出發(fā)，根據(jù)學(xué)生的“頭腦風(fēng)暴”結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生確定“需要知道”，讓他們知道確定的問題是學(xué)習(xí)過程的核心。通過問題提示，引導(dǎo)學(xué)生對項目進(jìn)行梳理拆解，明確項目目標(biāo)，進(jìn)而形成清晰的“待解決問題清單”。在對問題澄清的基礎(chǔ)上，學(xué)生不斷從問題情境中獲取與問題相關(guān)的信息，提取或添加與這些問題相關(guān)的領(lǐng)域知識，形成問題空間中所有信息的語義網(wǎng)絡(luò)，以自由分散的方式討論每個問題的語義關(guān)系，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的總結(jié)和組織。至此，問題被有效地分解和轉(zhuǎn)換。

案例支架：“紅包雨來襲”焦點問題任務(wù)單。

當(dāng)學(xué)生協(xié)作解決復(fù)雜的編程問題時，如果可以通過功能元素、角色或其他邏輯將它們分解為易于理解的問題，解決編程問題的過程會更容易。借助情境支架（生活日即將來臨，你作為生活日‘售賣活動的攤主，需要設(shè)置優(yōu)惠游戲，吸引客流量增長），讓學(xué)生觀察“618”“雙11”促銷節(jié)電商平臺的紅包雨，觀察商家的優(yōu)惠活動設(shè)置，結(jié)合學(xué)生喜愛的“生活日售賣活動”，引導(dǎo)學(xué)生思考游戲制作需要解決的問題，明確“焦點問題”，并將復(fù)雜的項目問題拆解為幾個容易解決的子問題：①你能根據(jù)紅包雨視頻，分析紅包雨的主要功能嗎？②我們的“優(yōu)惠活動”項目目標(biāo)是什么？③為完成這個項目目標(biāo)，需要分別解決哪些問題？

元認(rèn)知支架中的問題均不涉及內(nèi)容層面的提示，需要小組成員自主討論完成。在這里，元認(rèn)知問題計劃支架不是單獨使用的，教師也可在其中輔以提示支架。例如，當(dāng)學(xué)生在分析案例功能中存在的問題時，教師可以結(jié)合游戲設(shè)計五要素提示支架，讓學(xué)生從對象、環(huán)境、目標(biāo)、規(guī)則、交互五個方面來展開分析，利用情境支架與提示支架，讓學(xué)生置身于情境之中進(jìn)行思考與分析，并綜合焦點問題任務(wù)單，逐步引導(dǎo)學(xué)生提煉本項目中的“待解決問題清單”。

2.繪制思維導(dǎo)圖，為方案生成提供思維路徑

項目式學(xué)習(xí)的第二階段是建立新知識與舊知識的聯(lián)系，教師需要引導(dǎo)學(xué)生找到這次要解決的任務(wù)與前幾次要解決的任務(wù)之間的異同。學(xué)生需要明確在不同目標(biāo)解決中待使用的“編程知識”。這意味著學(xué)生需要了解并掌握相關(guān)的編程概念和技能，如變量、數(shù)據(jù)類型、控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)等。而思維導(dǎo)圖這一元認(rèn)知支架，有助于學(xué)生整合和組織新知識，與先前的知識建立聯(lián)系，對待解決問題清單里的關(guān)鍵任務(wù)進(jìn)行分析，確定具體可執(zhí)行的編程目標(biāo)，并逐一規(guī)劃解決方案。

在這一階段，學(xué)生的能力差異較為突出。項目化學(xué)習(xí)致力于促進(jìn)學(xué)生的持續(xù)學(xué)習(xí)，以實現(xiàn)學(xué)校教育與現(xiàn)實生活情境之間的順暢“過渡”。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，項目化學(xué)習(xí)需要適度減少“有效成功”模式下過早的高支持，轉(zhuǎn)而采用“有效失敗”策略。[3]學(xué)習(xí)支架的設(shè)計并非都是普適性的。教師需要確定哪些學(xué)生將從給定的學(xué)習(xí)支架中受益，為學(xué)生提供“階梯式”支架，要求學(xué)生“剝洋蔥”式使用支架，外層的支架為普適性支架，能力較為薄弱的學(xué)生則可以進(jìn)一步使用內(nèi)層支架。學(xué)生在確定自身所需支持時擁有自主權(quán)，但對于“內(nèi)層支架”的提供時機(jī)，則需建立在學(xué)生積累了一定“失敗”經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上。

案例支架：“紅包雨來襲”思維導(dǎo)圖。

在“紅包雨來襲”項目中，為了培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力，引導(dǎo)他們構(gòu)建全面且系統(tǒng)的解決方案，筆者要求學(xué)生按照三個層次繪制思維導(dǎo)圖。第一層次，明確待解決的問題清單，并據(jù)此確定需要達(dá)成的具體編程目標(biāo)。這一步驟旨在幫助學(xué)生確立項目的核心任務(wù)和方向。第二層次，思考并列出實現(xiàn)第一層次目標(biāo)所需的編程相關(guān)知識和策略。這一步驟旨在幫助學(xué)生深入理解項目需求，并為其后續(xù)的編程工作提供有力的支撐。第三層次，分析程序中不同功能目標(biāo)的共同之處，探索是否可以進(jìn)行模塊化處理。這一步驟旨在幫助學(xué)生優(yōu)化代碼結(jié)構(gòu)，提高代碼的復(fù)用性和可維護(hù)性。通過以上三個層次的思維導(dǎo)圖繪制，期望學(xué)生能夠在“紅包雨來襲”項目中建立起清晰的問題解決思路，有效地完成編程任務(wù)。

以“紅包雨來襲”項目為例，其目標(biāo)設(shè)定應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)而明確：第一，設(shè)計并繪制游戲角色，如紅包和聚寶盆等關(guān)鍵元素。第二，確立清晰的游戲環(huán)境或背景，為玩家提供沉浸式體驗。第三，明確控制機(jī)制，使玩家能通過按鍵操控聚寶盆左右移動，并在與紅包互動時觸發(fā)特效，增強(qiáng)游戲趣味性。此外，紅包的隨機(jī)掉落是游戲機(jī)制的重要組成部分，但紅包的數(shù)量、起始位置、運動軌跡以及是否附帶特效等細(xì)節(jié)應(yīng)詳細(xì)規(guī)劃。不過學(xué)生在制訂這些目標(biāo)時，往往容易忽視細(xì)節(jié)，由于目標(biāo)不清晰，算法設(shè)計和程序功能并不完善，最終影響項目的整體表現(xiàn)。因此，教師在支架設(shè)計時，應(yīng)為這部分學(xué)生提供“內(nèi)層支架”，通過個性化學(xué)習(xí)支架如“紅包的具體參數(shù)怎么設(shè)定”等，幫助他們完善目標(biāo)定義，提升項目的整體質(zhì)量。

3.設(shè)計流程圖，為協(xié)作項目制作明確監(jiān)控思路

將新舊知識聯(lián)結(jié)完成后，學(xué)生需要了解如何將這些編程知識應(yīng)用到實際的問題解決中、如何選擇合適的編程語言和工具、如何設(shè)計和實現(xiàn)算法等。學(xué)生需要具備一定的算法設(shè)計和分析能力，同時還需要具備一定的項目管理能力，對自己的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控。監(jiān)控支架可以幫助學(xué)生確認(rèn)問題解決進(jìn)度，確認(rèn)各個問題子目標(biāo)的任務(wù)完成情況。教師可以借助元認(rèn)知監(jiān)控支架，及時提醒學(xué)生關(guān)注任務(wù)完成進(jìn)度，并在必要時進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

通過元認(rèn)知問題支架，引導(dǎo)學(xué)生使用自然語言或流程圖來描述算法，比較不同算法的優(yōu)缺點，并最終選擇一種最適合解決問題的算法來編寫程序、調(diào)試和運行。監(jiān)控主要體現(xiàn)在兩方面：一是對時間的把控，學(xué)生需要在制訂方案時分配各環(huán)節(jié)的所需時間，并在制作作品時根據(jù)規(guī)劃動態(tài)調(diào)整制作進(jìn)度；二是引導(dǎo)學(xué)生及時發(fā)現(xiàn)問題解決中存在的問題，并進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。信息科技教學(xué)活動中遇到的一種常見情況是試錯循環(huán)，在項目式學(xué)習(xí)活動中對應(yīng)過分強(qiáng)調(diào)嘗試實踐和修改優(yōu)化階段之間的前饋和反饋轉(zhuǎn)換。這種監(jiān)控支架的核心在于引導(dǎo)學(xué)生對自己的思維過程進(jìn)行反思和監(jiān)控，監(jiān)測自身是否順利完成問題示例、目標(biāo)設(shè)定和算法理解，并且清晰明確。

案例支架：“紅包雨來襲”目標(biāo)實現(xiàn)流程圖。

在“紅包雨來襲”項目的思維導(dǎo)圖中，學(xué)生已對游戲程序進(jìn)行了模塊化處理。在該環(huán)節(jié)，學(xué)生需要完成的流程圖有兩種：一是規(guī)劃不同目標(biāo)完成的先后順序，簡單繪制項目完成流程；二是針對不同的子目標(biāo)，設(shè)計相應(yīng)的算法解決方案，繪制目標(biāo)解決流程圖。教師需要在時間分配和算法解決方案兩方面為學(xué)生提供問題支架，激發(fā)學(xué)生的元認(rèn)知監(jiān)控。在時間分配方面，筆者設(shè)置了兩個問題：①完成終極目標(biāo)的解決，需要經(jīng)歷哪些步驟？請用流程圖表示；②總團(tuán)體需要在的多少分鐘內(nèi)完成？每個步驟需要多少時間？（在流程圖中標(biāo)注）項目完成流程圖并非只有唯一解，學(xué)生能將待解決的程序模塊化，并按照合理的邏輯排列即可。在算法解決方案方面，則是通過問題“在完成任務(wù)的過程中，你們遇到了哪些問題？是如何解決的呢？”引導(dǎo)學(xué)生對其之前的思維過程進(jìn)行監(jiān)控與反思，檢查是在算法理解、算法設(shè)計、目標(biāo)設(shè)定哪一方面出錯，并及時進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

4.共制評價量規(guī)，為迭代優(yōu)化提供反饋空間

在項目式學(xué)習(xí)的最終階段，教師有責(zé)任引導(dǎo)學(xué)生對解決問題的過程與結(jié)果進(jìn)行深入反思，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行知識內(nèi)化。在執(zhí)行和修改方案時，當(dāng)小組成員的進(jìn)展沒有達(dá)到預(yù)期、與目標(biāo)狀態(tài)存在差距時，通過反思支架讓學(xué)生總結(jié)協(xié)作中遇到的障礙及原因，并進(jìn)行相應(yīng)的修改，找到解決問題的辦法。在展示交流階段，小組成員通過反思支架回憶自己小組的問題解決過程，分析合作過程中的優(yōu)點或不足。為了更有效地實施這一評價體系，教師可以和學(xué)生共同設(shè)計基于表現(xiàn)類成果的評價量規(guī)。這一評價量規(guī)不僅可以作為學(xué)生自我規(guī)劃、自我把控學(xué)習(xí)進(jìn)度的有力工具，還能起到良好的監(jiān)控作用，確保學(xué)習(xí)進(jìn)度得以穩(wěn)步推進(jìn)。

信息科技項目式學(xué)習(xí)支架設(shè)計反思

支架的建立不僅是一個臨時的支撐，更是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的一個重要工具，它幫助學(xué)生逐步發(fā)展思維、深化理解、形成技能。在設(shè)計和實施支架的過程中，教師必須遵循由復(fù)雜到簡單、逐步撤離的原則，確保學(xué)生在逐步減少對支架依賴的同時，不斷提升自身的獨立學(xué)習(xí)和創(chuàng)作能力。元認(rèn)知支架在學(xué)生學(xué)習(xí)過程的監(jiān)控、策略調(diào)整以及自我反思能力的提升方面具有顯著作用。當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，為確保學(xué)生在信息科技項目式學(xué)習(xí)中能夠全面、有效地獲取知識、技能和思維成長，元認(rèn)知支架還需與其他類型的學(xué)習(xí)支架協(xié)同工作，共同構(gòu)成多層次、全方位的支持體系。

同時，由于編程教學(xué)在不同階段具有不同的教學(xué)重點和思維培養(yǎng)要求，元認(rèn)知支架在編程教學(xué)中的支持重點應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。其設(shè)計構(gòu)建必須遵循學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，并深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，避免盲目追求高度而忽視學(xué)生的實際需求。

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