“數字化學習與創新”素養培養的教學實踐
——以校本選修課程《興趣的發現：讓我們一起玩編程》為例

（浙江省慈溪中學，浙江慈溪 315300）

一、引言

信息技術進入21世紀后，正在不斷的改變著人類社會的學習、工作和生活方式。以智能手機為代表的智能終端設備的普及和充分使用，使得數字化的信息觸手可及，并成為信息時代的主要特征之一。面對信息技術的迅猛發展，信息技術學科教育應該如何重新定位和更新教育理念，以適應數字化環境下不同的教育和學習方式。在日前剛頒布的《普通高中信息技術課程標準》（2017版）中明確將“信息意識”、“計算思維”、“數字化學習與創新”、“信息社會責任”作為普通高中信息技術學科的核心素養[1][2]。信息技術學科教學正在從工具層面的操作技能訓練逐漸轉向面向人的全面發展，向提升人們學會學習的品質和適應信息化時代的能力邁進。“數字化學習與創新”是學會學習和實踐創新能力的綜合體現，是潛藏于素養體系背后的關鍵素養，也是信息技術學科育人價值在核心素養體系中的重要體現。

二、信息技術學科培養“數字化學習與創新”素養的優勢

“數字化學習與創新”素養的培養旨在通過一段時間的課程學習，掌握“數字化學習與創新”的基本方法和技能，從而能夠在各學科中進行應用和實踐。“數字化學習與創新”素養貫穿于整個素養體系中，不僅在信息技術學科中有所體現，在其他學科教學中也會有所涉及。信息技術學科作為培養學生信息素養的學科，將“數字化學習與創新”納入普通高中信息技術課程體系有其明顯的優勢，主要表現在如下圖1所示的三個方面。

圖1 信息技術學科培養“數字化學習與創新”素養的優勢

1.信息技術學科教師對數字化學習環境有明顯的感知優勢

隨著信息技術課程在全國的普及，中小學信息技術教師的人數持續增長，教師的專業素養有了明顯提升，充分保證了信息技術課程的有效實施。信息技術教師對計算機軟硬件、數字化信息的處理和加工能力，數字化教育學習平臺等的感知和適應能力，相比其他學科教師有著明顯的優勢。

2“.數字化學習與創新”依賴于對信息技術處理的能力

“數字化學習與創新”依賴于學生對數字化資源、工具和平臺的熟練使用，以信息技術的處理能力為基礎。同時3D打印機、激光切割機、開源硬件等多樣化的數字化學習工具和學習環境為學生的創新實踐提供了更大的空間和更多的可能。

3.信息技術學科教學內容有利于開展“數字化學習與創新”

信息技術大部分內容以利用信息技術處理工具解決實際問題為設計背景，以項目教學為依托，在團隊協作下開展專題探究。項目教學和專題探究等學習方式和內容都有利于學生進行數字化學習，在實踐和創新中總結經驗，并應用于其他學科。

三、培養“數字化學習與創新”素養的四種實施方式

“數字化學習與創新”突破原有的時空限制，極大的改變了原有的學習模式。既能滿足個體的學習需求，也讓群體協作學習和創新實踐成為可能。結合具體的教學實踐，“數字化學習與創新”素養培養主要有以下四種實施方式[3]（如圖2）。

圖2 數字化學習與創新的四種方式

通過圖2可知，“數字化學習與創新”素養在水平維度上表現為數字化的學習和數字化的創新，在垂直維度上表現為面向個體和面向群體的學習與創新。

1.從網絡上直接獲取資源的學習方式

在數字化環境下，學生通過網絡搜索等方式直接獲取大量的學習資源，并對獲取的資源進行甄別和篩選，根據待解決的問題特征進行梳理，從而形成自己的觀點和結論，并內化為自己的知識，實現學習過程。

2.通過網絡交流平臺開展協作學習的方式

在開放的網絡環境下，學生通過QQ、微信、論壇、貼吧、社區等方式對學習過程中遇到的困難尋求幫助與解答。對某個問題進行共同探討，突破時空限制，開展協作學習。這種學習方式與傳統的學習方式有較大差別，給學生帶來了多元的學習視角，并在一定領域內形成跨越時空的學習共同體。

3.數字化個人作品的創作

學生根據問題情境和作品需求，創造性地提出自己的設計方案，并通過比較、優化等方式不斷完善作品，從而形成富有創造性的數字化作品。在這個過程中，學生的創新意識和能力不斷得到提高。學生不僅是知識的“吸收者”，同時也是新知識的“創造者”。

4.開展基于問題解決的項目實踐

從具體的現實問題出發，開展基于項目的實踐過程。跨越時空限制的項目團隊成員在相互協作下，通過項目選定、計劃制定、活動探究、項目制作、項目成果交流和評價等環節，利用各種數字化學習、交流和創作平臺，創造性地完成項目，收獲成功。

四、四種方式在校本選修課程中的實踐

筆者常年開設校本選修課程《興趣的發現：讓我們一起玩編程》。這門選修課主要面向有程序設計愛好的學生群體，課程以規模大小不等的項目實踐為依托，培養學生的算法設計能力和利用計算機解決實際問題的能力。對應“數字化學習與創新”的四種實施方式，下面闡述這門校本選修課程是如何開展實踐的。

1.結合問題特征，甄別網絡資源

隨著互聯網絡的不斷發展和進步，各種各樣的學習資源層出不窮。針對某一類問題，學生可以在網絡上找到各種各樣解決問題的辦法，但落實到某個具體的問題，由于問題特征各異，可能有些方法不一定完全適用。

比如：“設計合理的算法，實現對數字序列的排序，附加要求是排序后若數字A與B相等，A原來排在B之前，則排序后A仍然要在B之前。”針對這個問題，學生收集整理各種常見排序算法，并進行比較，得知這個附加要求是由排序算法的“穩定性”決定的。冒泡排序算法是一種穩定的排序算法，可以解決該問題，進而學生也對排序算法的“穩定性”有了更進一步的了解。

學生在網絡上獲取學習資源，實現數字化學習，并根據問題特征進行比較、分析，甄別后對獲取的資源進行合理使用，進而有效地解決問題。

2.跨越時空界限，交流算法正誤

網絡突破了時空的界限，讓身處異地，互不認識，但有共同學習愛好的學生可以互相交流、互相幫助。通過網絡互助的形式解決課堂上沒有解決的一些疑難問題，為數字化學習提供了更廣闊的空間。

比如在學習貪心算法的過程中，針對貪心算法必須滿足的“貪心選擇性”如何證明，這一問題一直困擾著很多學生。他們將這個問題發布在“知乎”、“CSDN”等各種網絡問答社區尋求幫助，很快就會有各種熱心和專業人士來幫忙解答這個問題。同樣，學生也愿意經常瀏覽這些網絡問答社區，幫助別人解決一些疑難問題。

學生在學習和實踐的過程中，遇到疑難問題，沒有放棄，并通過合理的方式積極尋求網絡幫助，跨越時空界限，進行有效地互動交流，用自己的行動踐行了“數字化學習與創新”。

3.根據已有方案，創新問題算法

計算機編程解決問題的樂趣在于同一個問題可以有不同的解決方法。學生們在“玩編程”的過程中能不斷優化和改進算法，更好地解決問題。

比如“數塔問題”：從如圖3所示的數塔“塔頂”找一條到“塔底”的路徑（不能走回頭路），使得路徑上數字之和最大。

圖3 數塔問題

學生通過數字化學習和實踐平臺查閱資料并用“回溯思想”編寫程序后解決了該問題，但發現用回溯算法解決這個問題程序運行速度較慢。分析其原因主要是由于存在太多的重復計算，進而對該算法進行了調整和優化，嘗試將已經計算過的值保存下來，用“空間換時間”，有效避免了重復計算的問題，大大提高了程序運行的效率。

學生在分析原有問題的基礎上，進行數字化創新和實踐，對已有解決方案進行改進和優化，充分體驗了學習的樂趣和成就感，同時也體現了學生是數字化知識和內容的“創造者”。

4.依托項目實踐，實現團隊創新

算法學習的最終目標是解決生活中的一些實際問題。某些實際問題的解決過程也同樣能夠激發學生的創新意識和團隊協作精神。

比如學校“選課排班”問題一直困擾著教務處的教師。排班要保證在學生上課時間不沖突的前提下，既能滿足學生選課需求，又要使得每個班的上課人數較為均勻。為此，學校請正在學習編程的學生來幫助學校解決這個問題。接到任務的學生能夠根據自身情況，主動與上屆編程學習中的優秀學生組建團隊，并通過QQ邀請一位正在國內某頂尖高校學習計算機專業的學長作為項目顧問。團隊成員確定后，制定項目實施計劃，通過各種數字化學習平臺和途徑學習相關算法，最后在顧問和教師的指導下利用遺傳算法順利且有效地解決了這個問題，全程仿真了選課的流程和結果。團隊的行為和成果受到了學校的表揚。

學生以現實問題為項目基礎，通過各種數字化學習工具、平臺和資源開展基于團隊合作的協作學習，并創新實踐成果，效果顯著。

“數字化學習與創新”素養作為學生全面發展的核心素養的重要組成部分，不容忽視。國家層面從課程標準的高度對信息技術學科培養學生的“數字化學習與創新”素養做出了要求和界定。本文從具體課程實踐的角度闡述了“數字化學習與創新”素養培養的四種實施方式。通過實踐，不斷提升學生“數字化學習與創新”的素養水平和實踐能力，適應信息時代的社會需求，學會學習，學習實踐創新，實現個人的終身發展。

[1]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術課程標準（2017年版）[S].北京:人民教育出版社,2018(01).

[2]解月光,楊鑫,付海東.高中學生信息技術學科核心素養的描述與分級[J].中國電化教育,2017(05):8-14.

[3]楊曉哲,任友群.高中信息技術學科的價值追求:數字化學習與創新[J].中國電化教育,2017(01):21-26.