王燕

摘要：本文探索了面向小學信息科技課程的認知學徒制教學策略，包括問題導入、專家示范、搭腳手架、形成實踐共同體、教師輔助探究、學生合作反思等，并在《機器人傳動》一課中進行了教學實踐，提升了學生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)造性思維、合作學習等高階認知能力。

關鍵詞：認知學徒制；小學信息科技課程；機器人傳動

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）01-0067-03

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）的正式頒布，是義務教育對時代變革的適時回應，旨在以“科學原理、思維方法、處理過程與工程實現(xiàn)”為課程內(nèi)容，以“真實性學習”為教學理念與方法，幫助學生理解科學原理，培養(yǎng)學生的探究與創(chuàng)造能力。[1]然而，在信息科技課程的實際教學中，科學原理的講授常脫離真實情境，學生的動手實踐機會較少，使得其學習興趣、問題解決能力、創(chuàng)新思維等高階認知能力的提升受到限制。[2]認知學徒制是社會建構主義的應用，是指將傳統(tǒng)學徒制方法中的“真實的生產(chǎn)任務”“示范指導”“腳手架”等核心要素與學校教育相結合，以培養(yǎng)學生的認知技能，即專家實踐所需的思維及問題求解和處理復雜任務的能力。在這種模式中，學生通過參與專家實踐共同體的活動和社會交互，在真實的復雜問題解決中應用知識、發(fā)展高階認知能力。研究發(fā)現(xiàn)，認知學徒制在科學、工程等學科中的應用效果較為顯著，但在信息科技課程中的實踐較少。[3]因此，筆者嘗試在小學信息科技課堂中采用認知學徒制進行教學，探索面向小學信息科技課程的認知學徒制教學策略，以期為一線教育教學提供參考。

面向小學信息科技課程的認知學徒制教學策略構建

1989年，美國認知科學研究者科林斯提出認知學徒制理論，通過近30年的發(fā)展，認知學徒制的核心目標、特征、要素逐漸明晰。認知學徒制的核心目標是在真實的問題解決場域中，培養(yǎng)學生的認知技能，即專家的問題解決思維與任務處理能力。在基本特征上，認知學徒制重視學生如何在與專家的互動中將知識運用于真實的問題解決，并在此過程中將自己的思維過程外顯化。認知學徒制包含內(nèi)容、方法、序列和社會性四個方面的要素。[4]在內(nèi)容層面，它分為學科性知識與策略性知識。學科性知識是指學科中要教授的概念與事實；策略性知識是指專家運用學科性知識解決真實問題的方法。在方法層面，它包含建模、指導、支架、清晰表達、反思、探究等。在序列層面，認知學徒制為學習活動序列的設計提供了原則，如全局技能優(yōu)于局部技能、技能的教授按照復雜性逐漸遞增等原則。在社會性層面，認知學徒制尤其強調專家與新手的交互以及形成實踐共同體。筆者將認知學徒制的目標、特征與要素融入到課程教學中，提出以下五條教學策略。

第一，問題導入。在課程開始前，教師將新課標中的教學內(nèi)容轉化為貼近學生生活的真實應用情境，并提出學科知識在日常生活中應用時所產(chǎn)生的真實問題，學生在問題的驅動下自主學習教材內(nèi)容。

第二，專家示范。教師帶領學生前往相關科研單位、企業(yè)參觀，邀請專家為學生示范問題解決過程。

第三，搭腳手架。教師在課堂中出示真實的學習制品供學生觀察，為接下來的問題解決搭建支架。

第四，形成實踐共同體。教師與學生組成實踐共同體，共同完成一項作品。首先，教師以“頭腦風暴”的形式引導學生思考生活中的問題，以及運用課程所學知識制作何種作品能解決這一問題，明確要制作的作品。其次，教師帶領學生共同設計作品圖紙，并請學生表達自己的設計思路，實現(xiàn)設計思維過程的外顯。

第五，教師輔助探究，學生合作反思。教師將學生分成小組完成作品的制作，在合作探究的過程中，教師提供學習任務單、材料零件、制作教程視頻等學習資源。學生在完成制作后，進行組內(nèi)交流、組間互評并接受教師點評，從而對作品進行反思優(yōu)化。

案例分析：基于認知學徒制的《機器人傳動》教學

1.課程目標與內(nèi)容

《機器人傳動》是六年級項目1“走進機器人的奇妙世界”中的第2課。在前面的課程中學生已經(jīng)了解了機器人的發(fā)展，知道了機器人的分類，分析了機器人的組成。本課主要通過列舉機器人傳動實例，讓學生理解傳動的概念以及相關的知識背景，能辨別出采用的是哪種動力傳動系統(tǒng)，并采用傳動方式動手體驗創(chuàng)作傳動機械作品。

2.基于認知學徒制的課程教學過程

（1）在科技長廊中引出問題

教師帶領學生參觀學校的科技長廊，并體驗陳列在長廊中的科學小實驗。在體驗之前教師提問：“你玩過哪幾種實驗？”“這些實驗是自動演示的嗎？”“實驗的機器為什么能動起來呢？”教師帶學生認識科技長廊中幾種常見的機械傳動方式，并告訴學生生活中沒有離開機械而單獨存在的工業(yè)領域和科技產(chǎn)品，大到飛機、艦船、汽車，小到機器人、無人機、芯片等都用到了相關知識。之后，教師引導學生將知識與真實生活情境相聯(lián)系，并布置任務，讓學生自主學習課本上的相關知識，并進行“頭腦風暴”。

（2）參觀基地，專家示范

汽車行業(yè)是機械工程的典型應用，教師組織學生參觀學校附近的某汽車企業(yè)，該企業(yè)主要生產(chǎn)全系商務車、專用校車、房車等產(chǎn)品。學生參觀了一輛車從零部件到整車開出工廠的全部流程。邀請企業(yè)的專家作為“師傅”為學生演示其產(chǎn)品從整體規(guī)劃、定義到市場分析、用戶需求再到開發(fā)生產(chǎn)、開發(fā)反饋、銷售等一系列完整流程，清晰地展現(xiàn)出專家解決問題的過程。

（3）在課堂教學中搭腳手架

通過前面的學習，學生已經(jīng)知道要想讓機器人在真實場景中動起來，除了軟件可以實現(xiàn)的編程效果外，還需要硬件的配合?；诖?，教師先帶領學生認識皮帶傳動、鏈條傳動與齒輪傳動等常見傳動方式，并出示縫紉機、自行車、鐘表等真實的物品，讓學生說出它們分別用了什么傳動方式，從而體會到齒輪傳動在機械裝置中的廣泛應用。接著教師帶領學生觀察一組真實的作品，讓學生了解在生活中要根據(jù)實際需要使用相應的機械傳動，機器人傳動的選擇取決于具體的應用場景和需求。

（4）在實踐共同體中設計作品

根據(jù)前面學到的機械傳動方式，學生設想了各種產(chǎn)品。學生達成愿望最強烈的作品為國旗升降機。這一設想源自學生對學校每周一升旗儀式的所見所聞，學校的升旗臺采用原始的手動拉繩升降國旗，學生發(fā)現(xiàn)拉繩速度和國歌節(jié)奏經(jīng)常把握不準，于是想設計一款國旗升降機來解決這一問題，這一設想也充分體現(xiàn)了學生的愛國主義情懷。

基于這一設計想法，教師帶領學生了解有關國旗升降設計的歷史，引入《我和我的祖國》電影，呈現(xiàn)了工程師林治遠負責開國大典中電動升旗裝置，保證升旗儀式正常推進的故事，激發(fā)了學生的興趣。于是，教師帶領學生進行國旗升降機圖紙的設計，設計完成后請學生對自已的設計思路進行解說（其他學生加以點評，教師及時給予鼓勵）。

（5）合作探究，反思迭代

教師帶領學生體驗簡易國旗升降機的制作，教師準備一定數(shù)量的能夠實現(xiàn)國旗升降裝置的零件，將學生分為3人一組展開合作。

在制作的過程中，教師可以播放制作裝置的視頻，適當降低學生的操作難度。在完成手工制作后，學生以小組為單位進行組內(nèi)交流、作品展示、組間互評等，并將評價結果記錄在學習任務單的作品評價表上。在評價結束后，各小組成員進行總結和反思，以迭代優(yōu)化自己的方案。

3.教學效果

（1）提升了信息意識的敏感度

認知學徒制最首要的就是強調真實性教學，未知的世界就是學習的源泉，因此，課堂中教師教學生通過多種途徑獲取信息，讓學生知道并能夠借助他人的幫助使用包括互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的一切方法解決相關問題，保護并滿足了學生的求知欲。

（2）增強了信息社會責任

設計出讓國旗精準升降的裝置對學生來說是愛國主義精神的高度體現(xiàn)。在認知學徒制學習過程中帶學生去參觀的企業(yè)所生產(chǎn)的汽車是國產(chǎn)品牌，潛移默化中讓學生形成了科技自立自強的意識，信息社會責任也得到了逐步完善。

（3）激發(fā)了創(chuàng)造性思維

在任務的完成過程中，學生產(chǎn)生的創(chuàng)意想法可以用圖示的方法向大家展現(xiàn)。認知學徒制鼓勵學生參與不同的認知活動，通過討論、角色扮演及小組問題求解等方法將復雜的認知過程外顯化，反思并清晰表達不同任務之間的共同原理，從而激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維。

（4）促進了合作學習

教師將學生分為3人小組進行合作學習，3人之間可以采取分工、對話、討論等方式對問題進行剖析與解決，成員之間可以取長補短，相互學習，從而促進了學生相互之間知識的習得。認知學徒制是社會性的，學生以合作式問題解決的方式進行學習，有利于拓展學習資源，共享知識與技能，從而共同完成任務。

結束語

新課標提出“創(chuàng)新教學方式，以真實問題或項目驅動，引導學生經(jīng)歷原理運用過程、計算思維過程和數(shù)字化工具應用過程，建構知識，提升問題解決能力”?！读x務教育信息科技課程標準（2022年版）解讀》中指出“教師不是學習內(nèi)容、資源和節(jié)奏的控制者，而是學習的示范者、合作者。師生共同構成了一種認知學徒制關系”。本文將真實性學習課程理念具象化為認知學徒制教學方法，探索了面向小學信息科技課程的認知學徒制教學策略，并在《機器人傳動》一課中進行了實踐，提升了學生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)造性思維、合作學習等高階認知能力。

參考文獻：

[1]任友群，黃榮懷，熊璋.從信息技術到信息科技——關于《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的對話[J].課程·教材·教法，2022，42（12）：21-31.

[2]趙健，吳旻瑜，萬昆.我國當前義務教育階段信息技術課程實施狀況的調研結果及其啟示[J].課程·教材·教法，2019，39（12）：115-120.

[3]陳家剛.認知學徒制二十年研究綜述[J].遠程教育雜志，2010，28（05）：97-104.

[4]李斌，張琦.論認知學徒制教學模式[J].江西教育科研，2006（12）：16-17+19.