王衛(wèi)全 郭苗苗 王晨

隨著信息技術(shù)尤其是人工智能技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)需求已發(fā)生根本變化，“知識(shí)工人”已無(wú)法適應(yīng)未來(lái)，唯有具備問(wèn)題解決、溝通協(xié)作、批判性思維和創(chuàng)新變革等能力的學(xué)生才具有競(jìng)爭(zhēng)力，這必然催生教育變革。信息素養(yǎng)已成為未來(lái)科技創(chuàng)新的重要助推力，信息技術(shù)課程是促進(jìn)學(xué)生信息素養(yǎng)養(yǎng)成的基本途徑，《高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》最突出的變化就是將計(jì)算思維確定為信息技術(shù)課程的學(xué)科核心素養(yǎng)。在信息技術(shù)課程的實(shí)際教學(xué)中，培育計(jì)算思維必須師生共同參與才能實(shí)現(xiàn)，因此需要一套師生教學(xué)行為的導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)建立深度學(xué)習(xí)與計(jì)算思維的關(guān)聯(lián)。通過(guò)研究筆者發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式是通達(dá)計(jì)算思維的有效路徑。

● 通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的概念

問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)（PDT，Problem-driven teaching），也稱基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)（PBL，Problem-Based Learning），源于杜威的“反省思維與解決問(wèn)題過(guò)程說(shuō)”，20世紀(jì)60年代由加拿大醫(yī)學(xué)者Barrows、Tamblyn等正式提出后，其概念內(nèi)涵不斷豐富和發(fā)展。Barrows等人將PBL視為一種學(xué)習(xí)過(guò)程，認(rèn)為它是學(xué)習(xí)者在了解與解決問(wèn)題的過(guò)程中進(jìn)行學(xué)習(xí)，由學(xué)習(xí)者自己掌控學(xué)習(xí)活動(dòng)，并通過(guò)解決問(wèn)題來(lái)整合相關(guān)知識(shí)的方法。Colleen Brown認(rèn)為基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)是通過(guò)引入“現(xiàn)實(shí)生活”情境或案例學(xué)習(xí)，使學(xué)生參與學(xué)習(xí)過(guò)程的一種方法。這種“現(xiàn)實(shí)生活”情境或案例學(xué)習(xí)要求學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)有主題的內(nèi)容和方法去探究問(wèn)題的答案。

筆者通過(guò)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)、案例的研究分析，結(jié)合信息技術(shù)學(xué)科特點(diǎn)，最終提出通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，認(rèn)為通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式是以問(wèn)題解決為主線展開，在特定的問(wèn)題情境下，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分解問(wèn)題、解決問(wèn)題和回顧問(wèn)題等教學(xué)活動(dòng)過(guò)程，促進(jìn)學(xué)生掌握知識(shí)與技能，內(nèi)化編程相關(guān)的思想與方法，形成信息技術(shù)學(xué)科計(jì)算思維。

● 通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的構(gòu)建

1.通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的環(huán)節(jié)

從問(wèn)題解決的視角分析，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)環(huán)節(jié)可分為創(chuàng)設(shè)情境、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分解問(wèn)題、解決問(wèn)題，回顧問(wèn)題、知識(shí)建構(gòu)三個(gè)環(huán)節(jié)。

（1）創(chuàng)設(shè)情境、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。該教學(xué)環(huán)節(jié)是回答為什么的問(wèn)題，即本課教學(xué)有何意義，可以借助計(jì)算思維解決生活中的什么問(wèn)題。其中，情境的創(chuàng)設(shè)需要在深度分析教材內(nèi)容和學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上，聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際、知識(shí)基礎(chǔ)、思維特點(diǎn)和學(xué)習(xí)風(fēng)格等情況，從激發(fā)學(xué)生興趣的角度出發(fā)，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲。情境可以是新生事物、時(shí)政熱點(diǎn)、生活熱點(diǎn)、觀念情懷或者模擬活動(dòng)。

（2）分解問(wèn)題、解決問(wèn)題。該教學(xué)環(huán)節(jié)教師需要在整體把握核心問(wèn)題的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生找到問(wèn)題域，根據(jù)核心問(wèn)題以及學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知心理、思維方式，分析新知識(shí)的知識(shí)序列和聯(lián)結(jié)，對(duì)核心問(wèn)題進(jìn)行分解，形成系列的子問(wèn)題，搭建問(wèn)題學(xué)習(xí)“腳手架”，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)抽象特征、建立模型、組織數(shù)據(jù)等過(guò)程，設(shè)計(jì)解決方案（算法），從而解決核心問(wèn)題。

本研究借鑒蘇聯(lián)心理學(xué)家維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論（“最近發(fā)展區(qū)”就是學(xué)習(xí)者已經(jīng)達(dá)到的解決問(wèn)題的現(xiàn)有水平與可能達(dá)到的解決問(wèn)題的水平之間的潛力范圍），認(rèn)為教師可將問(wèn)題分解為以下三個(gè)層次：基礎(chǔ)問(wèn)題——基于學(xué)生現(xiàn)有的水平設(shè)計(jì)問(wèn)題，激活學(xué)生已有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn);提高問(wèn)題——基于學(xué)生可能達(dá)到的解決問(wèn)題的水平，圍繞教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，并解決問(wèn)題;拓展問(wèn)題——基于學(xué)生新達(dá)到的水平設(shè)計(jì)問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生將新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行遷移與運(yùn)用，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新。

（3）回顧問(wèn)題、知識(shí)建構(gòu)。該教學(xué)環(huán)節(jié)教師需要引導(dǎo)學(xué)生回顧一系列的問(wèn)題解決過(guò)程，聯(lián)系原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，整合新的知識(shí)技能，以繪制流程圖、思維導(dǎo)圖等方式建構(gòu)和完善自我的知識(shí)體系，形成使用計(jì)算思維解決問(wèn)題的思維方法與能力，并以融會(huì)貫通的方式將其遷移和運(yùn)用到相應(yīng)問(wèn)題的解決過(guò)程中，甚至產(chǎn)生創(chuàng)造性的思考和方案。

2.通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的要素

從通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)環(huán)節(jié)中，進(jìn)一步提煉出相關(guān)要素，即情境場(chǎng)、問(wèn)題群、活動(dòng)串、思維橋和知識(shí)樹。情境場(chǎng)：通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境，讓人與環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)，從而產(chǎn)生認(rèn)知沖突;問(wèn)題群：在問(wèn)題情境中發(fā)現(xiàn)核心問(wèn)題及其分解和引發(fā)的一系列問(wèn)題;活動(dòng)串：基于自主、合作、探究等一系列的學(xué)習(xí)活動(dòng)解決問(wèn)題;思維橋：在認(rèn)知沖突下，對(duì)新舊知識(shí)與技能進(jìn)行意義聯(lián)接;知識(shí)樹：在聯(lián)接新舊知識(shí)與技能后，學(xué)生形成完善的知識(shí)體系，具備計(jì)算思維解決問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移與運(yùn)用。

3.通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)實(shí)踐模型

綜上所述，本研究在借鑒專家學(xué)者觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合培育學(xué)生計(jì)算思維的要求和教育教學(xué)實(shí)踐，構(gòu)建了通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)實(shí)踐模型，如下圖所示。

從問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的視角看，深度分析教材和學(xué)情是問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)的基礎(chǔ)，問(wèn)題情境和問(wèn)題群是問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)的關(guān)鍵，活動(dòng)串是分解與解決問(wèn)題的重要載體，思維橋是知識(shí)建構(gòu)的思維過(guò)程，知識(shí)樹是問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)的必然結(jié)果，計(jì)算思維形成于知識(shí)的深度建構(gòu)之后。

● 通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)

通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式促進(jìn)學(xué)生達(dá)到深度的學(xué)習(xí)樣態(tài)?；诒容^的視角，從學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)結(jié)果等四個(gè)維度將傳統(tǒng)教學(xué)模式（以知識(shí)與技能作為教學(xué)主線）與通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式對(duì)比（如下頁(yè)表1）。

通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式具有深度動(dòng)機(jī)、深度體驗(yàn)、高階思維、深度協(xié)作和深度建構(gòu)五大優(yōu)勢(shì)。

（1）在通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式中，情境場(chǎng)的創(chuàng)設(shè)、問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)等激發(fā)了學(xué)生基于內(nèi)在情感需求的深度動(dòng)機(jī)，學(xué)生以問(wèn)題解決為目標(biāo)，在認(rèn)知、自我提高等需求的驅(qū)動(dòng)下，感到“非學(xué)不可、非做不可”，從而積極主動(dòng)地開展學(xué)習(xí)。

（2）通過(guò)讓學(xué)生置身于真實(shí)的問(wèn)題情境中，體驗(yàn)將所學(xué)知識(shí)與技能運(yùn)用于問(wèn)題解決的過(guò)程，來(lái)幫助學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解并形成問(wèn)題解決過(guò)程中所涉及的能力和品格。

（3）通達(dá)計(jì)算思維的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在關(guān)注知識(shí)技能的同時(shí)，更注重高階思維能力的學(xué)習(xí)，并將其貫徹在學(xué)習(xí)目標(biāo)、內(nèi)容、過(guò)程以及結(jié)果中。

（4）學(xué)生在互動(dòng)交流和協(xié)作探究的過(guò)程中發(fā)揮集體的智慧共同解決問(wèn)題，參與合作過(guò)程，享受合作成果，養(yǎng)成合作習(xí)慣。

（5）學(xué)生在問(wèn)題解決的過(guò)程中，能夠基于自身的理解，將新舊知識(shí)技能相互聯(lián)系與整合，完成知識(shí)個(gè)性化和系統(tǒng)化的建構(gòu)，使自身即使面臨新的問(wèn)題情境，也能靈活地遷移和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，達(dá)到舉一反三的效果。

● 問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的應(yīng)用案例分析

雖然計(jì)算思維是高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)提出的概念，但在小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)中，計(jì)算思維也是學(xué)生信息素養(yǎng)的核心要素，筆者選用蘇科版小學(xué)信息技術(shù)教材可視化積木編程模塊內(nèi)容，以《花朵繽紛》一課為例，闡釋問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的前端分析、教學(xué)過(guò)程分析和教學(xué)實(shí)踐反思。

1.前端分析

（1）教材分析。教材分析解決五個(gè)問(wèn)題：知識(shí)在哪里？知識(shí)重要嗎？有哪些知識(shí)？知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系如何？知識(shí)如何轉(zhuǎn)化為問(wèn)題？本課選自蘇科版五年級(jí)教材第六課，是可視化積木編程模塊中的重要內(nèi)容之一，讓學(xué)生了解“重復(fù)”控件和“隨機(jī)函數(shù)”控件的作用。通過(guò)服飾的花朵繽紛，引入到編程中的花朵繽紛。通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、直觀的感受，探究一朵花瓣變成五瓣花的過(guò)程，然后由每一步的動(dòng)作對(duì)應(yīng)到編程中的控件，最終在軟件中實(shí)現(xiàn)一片花瓣變成一朵花，進(jìn)而引到花的數(shù)量的變化、位置的變化和數(shù)量的變化等，最終用掌握的花朵繽紛編程技巧美化生活。

（2）學(xué)情分析。學(xué)情分析解決五個(gè)問(wèn)題：學(xué)生已有哪些經(jīng)驗(yàn)？學(xué)生已有哪些知識(shí)？學(xué)生思維特點(diǎn)如何？學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格如何？學(xué)生在分析和解決問(wèn)題的過(guò)程中可能會(huì)遇到哪些問(wèn)題？本課教學(xué)對(duì)象是小學(xué)五年級(jí)學(xué)生，通過(guò)學(xué)習(xí)，他們已經(jīng)了解了可視化積木編程的思考方式與操作方法，具備一定的思維能力、問(wèn)題分析能力，并具有一定的學(xué)習(xí)熱情以及合作探究的意識(shí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)花朵的形成過(guò)程和花朵繽紛的循環(huán)嵌套難以抽象理解，在問(wèn)題設(shè)計(jì)時(shí)，需要由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣。

（3）教學(xué)目標(biāo)分析。本課借鑒三層架構(gòu)思想，將教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為：①知識(shí)與技能：掌握旋轉(zhuǎn)中心、旋轉(zhuǎn)角度、圖章、隨機(jī)函數(shù)等控件指令的使用。②問(wèn)題解決：如何將一片花瓣變成一朵花？一朵花如何出現(xiàn)花朵繽紛的效果？如何用花朵繽紛來(lái)美化生活？③計(jì)算思維：通過(guò)實(shí)現(xiàn)花朵繽紛的效果，了解循環(huán)執(zhí)行包括里面循環(huán)、外面循環(huán)的循環(huán)嵌套，感受可視化積木編程的一般步驟，用程序美化生活。

2.教學(xué)過(guò)程分析

本課教學(xué)過(guò)程如下頁(yè)表2所示。

3.教學(xué)實(shí)踐反思

第一，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)經(jīng)歷梳理核心知識(shí)、發(fā)現(xiàn)核心問(wèn)題、提煉核心思維和形成計(jì)算思維等過(guò)程。教師通過(guò)前端分析，梳理出《花朵繽紛》一課的核心知識(shí)“循環(huán)嵌套”，創(chuàng)設(shè)繪制服飾花紋的情境，提煉出核心問(wèn)題即如何繪制這樣的圖案。在圖案繪制的教學(xué)過(guò)程中，一步一步引導(dǎo)學(xué)生分解問(wèn)題，抽象出一朵花的形成特征，構(gòu)建花朵繽紛的循環(huán)嵌套模型，最終形成使用循環(huán)實(shí)現(xiàn)重復(fù)效果的思想，并遷移運(yùn)用，創(chuàng)造性地解決日常生活中的相關(guān)問(wèn)題。

第二，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)課堂是以學(xué)生為中心的生成性課堂。教師要相信學(xué)生，給予學(xué)生充分的思考時(shí)間和實(shí)踐機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)學(xué)生保持對(duì)問(wèn)題的好奇心，學(xué)生能將想法、疑問(wèn)描述與表達(dá)出來(lái)，有困難時(shí)通過(guò)彼此平等的協(xié)作和交流來(lái)探索解決問(wèn)題的方法，形成計(jì)算思維。

第三，教學(xué)評(píng)價(jià)是驗(yàn)證教學(xué)模式的教學(xué)效果的重要指標(biāo)。問(wèn)題驅(qū)動(dòng)課堂更注重學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中所獲得的高階思維能力，因此需要思考一套與之對(duì)應(yīng)的以過(guò)程性評(píng)價(jià)為主的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

● 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究筆者發(fā)現(xiàn)，從深度學(xué)習(xí)的視角看，深度學(xué)習(xí)是深入知識(shí)內(nèi)核的學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)是觸及學(xué)生心靈深處的學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)是展開問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)。應(yīng)該說(shuō)，學(xué)生計(jì)算思維培育對(duì)師生都提出了較高的要求，計(jì)算思維培育是師生共生互促的過(guò)程，唯有建立理論—模式—案例—反思一體化的研究范式，本研究才能不斷走向深入。

本文系2016年度江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)資助課題“區(qū)域推進(jìn)創(chuàng)客教育的實(shí)踐研究”（課題編號(hào)：B-a/2016/02/43）的研究成果。