信息技术学科中深度协作认知模式的 学习策略探索（上）

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　　教学现场
　　信息技术教学研究活动中，有关教学形式变革的呼声不绝于耳。笔者近期统计了教研主题后发现，有关教学内容的变化、软件版本的迭代升级较多，有关学科的教学形式变化甚少。究其原因，笔者思考，是信息技术教学形式已经固化，还是缺乏必要的提升路径？
　　问题分析
　　协同学习作为一种学习组织形式，为多学科提供了一定的参考案例，对于信息技术学科而言，协同学习有一定的实用性和参考性。将协同学习与信息技术相结合，可以预见一种较为新颖的教学形态。
　　● 引言
　　北京航空航天大学教授熊璋在人民网教育频道中提出：“信息素养是包含信息观念与意识、信息伦理与道德、利用信息技术解决问题的思维与创新的综合素养，其内涵随着信息技术对人类社会影响的不断加深而发展变化。信息素养作为21世纪公民必备的七大素养之一，对个人生存和国家人才战略十分重要。随着人工智能对人类社会的影响的逐步加深，以人工智能为核心的新一代信息技术联合经济需求驱动社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升，推动公民的信息素养内容和标准发生转段升级的变化。”
　　其中熊璋教授明确提出了信息技术学科的发展方向与课程使命：注重课程建构的有效运行，为学生提供更新的迁移学习能力。
　　根据以上观点，信息技术学科关注点可以落实为：随着信息科技课程目标，形成信息意识，发展计算思维，树立数字化学习与创新精神，践行信息社会责任。数字化生活与创新适应数字化环境，利用数字化资源和工具，提升终身学习效率和生活幸福感，开展创新和协同创新，积极推动信息技术创新带来的新观念、新发展模式。
　　● 深度协作认知模式的学习困惑
　　信息技术学科中进行协作知识建构是当前的主流发展方向，当前面临的重要挑战在于教学实践和落地实践。协作知识建构研究关注点在于過程建构、要素探析、共同体组建等，依据一线教师的反复调整，在选题方向等方面取得了显著进展。但是在实际上课过程中，中小学信息技术一线教师面临的主要困境是，对于协作知识建构的深度学习活动连续发展研究仍显不足，缺乏具体的学习策略或者理论参照以及知识建构的协作形式等。这样就，导致高水平的知识建构会话活动难以发生，低水平的知识建构会话活动频繁且难以从低水平向高水平持续发展。
　　以上的学习困惑，表现了学习力提升和传统教学模式间的矛盾。学习无协作、协作无建构，以及建构低水平是深度协作知识建构面临的现实挑战，本文提出了深度协作知识模式的实践步骤，以支持深度协作知识建构的连续系统发展。
　　● 核心概念及相关研究
　　1.协作知识建构理论
　　协作知识建构理论源于对知识传授观的批判，旨在为学生创造力的发展提供一个知识创造的文化环境场域。[1]协作知识建构是成员共同参与创建社会性产品的群体社会化过程[2]，是知识协商、生成与共建的集体认知过程[3]，更是对学习社区中的思想观点、价值信念以及集体智慧的持续社会性改进过程。
　　2.协作知识建构模型
　　学习的社会化过程是协作知识建构的模型，即个体在某个特定的团体中相互协作，共同参与具有一定目的性的活动，努力形成某种观念、理论、方法等智慧产品的过程。建构主义认为“学习是一个协作知识建构的社会过程”[4]，是学习者通过投入经验、进行求知后，理解力不断扩展，个体知识不断内化，从而凝练智慧的过程。
　　3.协作知识建构的研究向度
　　结合具体的课程实施过程，协作知识建构理论形成了三个主要的研究向度，包括过程观、要素观及学习共同体。落实在具体的学习过程中，体现为关于知识建构过程的优化、教师在设计层面的要素观的更新、学生知识构建过程中的学习共同体的组建。对应在学习过程中，通过有效的学习路径，为学生建立有深度的学习认知，使得思维得以具体深化，促进学生的深层学习和意义学习，达到相关知识建构的目的。
　　● 协作知识模式的角色分析
　　协作知识模式，涉及的学习要素比较丰富，依据不同的过程，可以大致分为学习行为者及过程指引者两个角色。
　　学习行为者是接受认知过程的角色，即在各种教育活动中从事学习活动的人，是教育活动的对象和主体。学习行为者作为一个独立个体，有自己的主体需要和意识，在接受教育影响的同时，他们还具有将学习内容进行重组、创新的能力。学习行为者的角色范围包括独立学习者和学习共同体，甚至参与认知建构的所有因素都属于角色范围。
　　过程指引者是影响认知过程的角色，过程指引者向学生传授基础知识、基本技能的认知，要根据学生的发展实际及教育目标、要求，在特定的环境中采用特定的教学方法，通过特定的途径来促进学习行为者的有效成长。
　　在协作知识模式中，学习过程的指引者为学习行为者提供适宜的学习资源和认知途径，协助学习行为者提升学习力;学习行为者是主动学习的角色，在过程指引者的帮助下，进行有目的、有意义的认知建构。
　　在信息技术学科中，学习行为者在过程指引者的协助下，通过多种方式获取认知资源，在积极的学习动机的指引下，引发深层学习过程。
　　● 学习活动组织与实施教学组织策略
　　策略一：创设开放性的学习共同体
　　学习共同体是指一个由学习者及其助学者（包括教师、专家、辅导者等）共同构成的团体，他们彼此之间经常在学习过程中进行沟通、交流，分享各种学习资源，共同完成一定的学习任务，因而在成员之间形成了相互影响、相互促进的人际联系。在传统教学中，学习共同体一般指教师、学生同时在一个教室中参与教学活动，自然形成一定的学习共同体。而在基于深度协作认知模式的学习环境中，学习共同体是有意识的设计形成的学习组织。比如一个认知小组、一个合作班级，乃至一所学校，都可能成为一个学习共同体。组织内的成员各自分工，共同完成整体认知和结构组织，让团队中的每个成员受益。 　　（1）原设计
　　“海龟绘制正多边形”是Python模块“海龟画图”单元的内容，教学目标为利用forward（200）、backward（300）、right（45）、left（60）、home（）等命令，绘制正三角形、正方形、正五边形等多种正多边形。在常见的教学策略中，常采用以下的教学过程：举例说明生活中的应用，如窗花，提出正多边形的概念→说明forward、backward等命令的基本原理和工作方式→学生编写程序。
　　（2）思考焦点
　　窗花引出多边形的主题自身没有逻辑问题，但窗花的复杂程度较高，学生难以从中找到重复命令，因此很难引起学生的有效关联（Relevance），也不能引发学生的注意，效果自然不佳。要改变这样的情况，需要调整任务设计，采用更加符合学生已有经验的主题，促进其学习动机的提升。
　　（3）改进型设计
　　在基于优化问题求解策略的设计中，教师可以分解学习目标，将其中的绘制图形与Python模块进行关联，将有关学科形成学习共同体，以最方便、快捷地达到绘制多边形的要求。
　　本课的主题是绘制正多边形，研究教学目标可以发现，本课的内容是典型的编程具象教学内容，绘制正多边形可以与美术课、数学课形成知识链接，通过学习共同体，形成有效的学习方式。建议设计思路如下：
　　一、情境创设引出主题（主题引领）。
　　师：“新冠”疫情中，武汉的方舱（方舟）医院救治了很多病人，你知道方舱的典故吗？
　　学生结合诺亚方舟的故事，引出“方形”舟的主题。
　　师（引出主题）：今天就让我们一起来用编程工具绘制“方”舟。
　　师（任务分析）：方舟的结构特点;如何规划自然语言;针对疫情不同，环境应该有哪些体现。（明确任务流程）
　　学生找寻适宜的程序模块和命令，选择合理的程序来实现自己的想法。
　　二、不同结构实现个性化功能研究（深入了解不同图形绘制的特点）。
　　师：分析方舟的基本结构。
　　生：方形是一种正四边形，每一条边重复绘制四次、顺时针（或逆时针）转弯四次。
　　教师提示：找到适宜的Python模块。
　　活动探究：比较不同的模块的用法。
　　具体要求：尝试绘制正多边形。
　　三、多种方式绘制正四边形（学习共同体）。
　　①数学学科的绘制方式：由四条完全相同的边和四个完全相同的角组成一个平面图形。
　　②美术学科的绘制方式：每边的长度相等，按照顺序依次绘制。
　　③信息技术学科的绘制方式：forward（200）backward（**）right（**）left（**）home（）
　　④我的绘制方式VS我的同桌的绘制方式。
　　四、共同研究学习流程。
　　教学评析：在上述学习设计中，对有关海龟绘制正多边形的主题进行了重新的诠释，教师不再硬性地规定用哪种语句来绘制，而是让学生在多个学科中寻找共性，形成自我的学习方案，由学生进行自我判断，达成最符合自身需要的学习目标。学习共同体具有一定的开放性，可以最大程度地激发学生个性化的学习需要，让学生先初步设计功能。
　　策略二：从平衡态向非平衡
　　态知识建构活动转化平衡态本是热力学名词，在此研究中，平衡态是所考察的学习对象的学习状态变量均保持不变的一种状态。学生在自身受到不同程度的鼓励（摄动）后，受到一定程度的正能量的推动，进入到非平衡态的主观认知状态，最终达到更高层次的稳定的高级平衡态。因此，推动平衡态知识建构的活动转化对学生的认知活动有着重要的促进作用。
　　（1）原设计
　　《智能机械手》是初中（小学）信息技术机器人单元中的一课，学习目标为掌握舵机的搭建及编程方式，并用其设置机械爪，以达到抓取、搬运物体的目的。已有教学实践中，教师首先安排学生观察已有机械手的结构，引出舵机主题，然后介绍舵机的工作方式，通过教师演示，加入“舵机角度”的设置方式，再搭建机械手，进行实验。在这一过程中，教学思路较为清晰，但是教学效果却不甚理想，学生参与的积极性不高，课堂气氛沉闷。在实际教学中，课时不足，教师难以在1课时中完成教学任务。
　　（2）思考焦点
　　舵机是信息技术课中较为重要的设备，在中小学生的其他学科中尚未有此类名称出现，因此从认知角度具有一定的难度。舵机从字面上难以猜测其工作方式，它与前期学习的其他传感器有一定的区别，因此学生有一定的认知困难，导致其无法完成活动认知，不能进行作品的有效创作。
　　（3）改进型设计
　　在基于协作知识建构模型的设计中，首先应根据学习目标确定学生现有的认知平衡态，再合理安排协作者，提供有效的协作手段，触发学生认知非平衡态，据此安排合理的学习过程。活动认知应从学生已有生活经验出发，符合儿童的认知需要和兴趣范围。建议设计如下：
　　课题名称：我的“通行证”。
　　认知要求：制作一张带有个人信息识别系统的身份证，其中加入自己的照片、个人资料、声音、班级网站等，能够通过该身份证识别学生的信息。
　　已有平衡性分析：基础→具有一定的简易海报制作基础。技能→插入文字的多种技能（分析出图片、文字、个人网页等信息）。作品→美化、编辑文字及图片。
　　设置非平衡性分析：设问→如何制作“通行证”。讨论→讨论设计思路，绘制思维导图。思考→如何提高识别率。
　　協作体分析：教师→插入本地图片或在线图片。小组同伴→插入文本框或艺术字。网络支持→插入超级链接、插入图标加入超级链接。
　　实践过程：①录入自己的照片（照片、导入电脑、规范尺寸）;②选择适宜的身份证背景;③介入对应的识别工具（人脸识别系统、体温检测系统、指纹采集系统等）;④展示个人的“通行证”作品;⑤讨论修改自身的作品。
　　教学评析：在上述过程中，结合当下的时事热点，让学生带着真实的、具有实际意义的问题进行从平衡性认知向非平衡性认知的转化，通过协作伙伴，形成更为丰富的学习共同体。在此过程中，认知涵盖了全部的学习目标，并将学习重点细化为每个认知过程，在解决问题的过程中，逐一领会，完成“个人通行证”的制作。通过有趣的活动主题，解决了生活中的实际问题，让学生的认知过程产生必要非平衡性认知，促进学生在自我建构过程中，形成自我知识赋予，提高学习动机。
　　本文系信息技术学科中深度协作认知模式的学习策略探索的第一部分，通过学理层次的分析及学科领域资深专家的任务导向分析，结合具体案例，探讨了深度协作认知模式的实践方式。深度协作认知模式共有六种策略，在下一期的专栏文章中，将对知识建构活动的非线性交互、引领实现知识创造发展、涨落实现有序、提供结构化的学习材料等论点，进行相关阐述。
　　参考文献：
　　[1]SCARDAMALIA M，BEREITER C.Knowledge building：theory，pedagogy and technology[M].New York：Cambridge University Press，2006：97-99.
　　[2]SCARDAMALIA M，BEREITER C.Encyclopedia of education[M].New York：Macmillan Reference USA，2002：1370-1373.
　　[3]GUNAWARDENA A，ANDERSON T.Analysis of global online debate and the development of an interaction analysis model forexamining social construction of knowledge in computer conferencing[J].Journal of educational computing research，1997（04）：397-431.
　　[4]赵建华.知识建构的原理与方法[J].电化教育研究，2007（12）：3.
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