基于變構模型的信息技術深度學習策略

王蕾

深度學習與變構模型的理論依據

深度學習也稱為深層學習，是美國學者馬飛龍（Ference Marton）和羅杰·塞利約（Roger Saljo）首先提出的，它是與淺層學習即孤立記憶和非批判性接受知識相對的一個概念。中國學者俞麗萍教授認為，深度學習的特征包括：①強調新知識與學習者原有知識結構的關聯。重視知識間內在的有意義的聯系，注重理解性學習。②注重運用所學知識解決實際問題。將課程內容和現實世界聯系起來，靈活而熟練地運用科學知識作出決策和解決問題。③學習源于學習者自身發展的需要。由學習者內在的興趣、動機、好奇心與認知需求等因素驅動，強調學習者積極主動地學習。④學習是主張批判性思考。對新信息和觀念保持一種懷疑批判的態度，不滿足于對原有知識的擴充，更注重認知結構的重建。⑤深度學習重視元認知的參與。元認知在學習過程中能有效調節、反思學習過程，并選擇合適的學習策略，為問題解決提供方法。⑥學習的結果是概念的轉變、高水平思維的發展，包括身體、情感、審美、道德和精神的成長，即態度、情感和價值觀的持久改變。

變構模型是瑞士日內瓦大學的安德烈·焦爾當（Andre Giordan） 針對傳統學習理論的不足而提出的，其主要觀點有：第一，學習者的原有概念體可能成為學習的障礙。第二，學習就是學習者概念體的轉化。第三，概念體轉化的機制是知識的煉制和調用。第四，設置恰當的“變構教學環境”才能促進變構學習的產生。

深度學習基于認知心理學，變構學習模型在認知論的基礎上，以教學和實踐為研究樣例，揭示了學習過程中阻礙有效學習的因素，并在教學層面有效地指導深度學習的發生。

信息技術學科中深度教學的現狀與困境

目前的信息技術教學實踐中，有關深度學習的研究大多基于認知層面開展，其基本理論圍繞認知過程的發展進行教學。首先，認識論層面不能解釋復雜學習中的多項阻滯現象，帶來理論引導和教學實踐脫節的窘境;其次，信息技術學科學習內容溯源的多態性、技術更新的頻繁性，導致學習的深度不足，缺乏必要的縱向空間探尋設置;再次，由于常規教學中的認知過程受學生已有知識基礎的影響，在產生積極的同時，部分內容會對新知識的認知過程產生負遷移，對教學重點內容的學習造成滯怠的狀況，影響深度學習效能。

變構模型指導下的信息技術深度學習實施策略

1.變構教學環境，促進深度學習產生

首先，變構教學模型要構建適宜的學習環境，教師要營造和諧的學習氛圍，創設基于信任為基礎的人際關系，包括教師與學生以及學生和學習小組之間的關系等。當新的認知內容出現時，教師可及時調節整體課堂秩序，維持學習動機。

（1）原設計

《主題活動：物聯網創新設計》是小學、初中信息技術教材中均有所涉及的內容。在已有的教學案例中，教學的一般流程為：“總結物聯創新思路→闡述自我意見→編寫程序腳本→繪制流程圖→設置基本環節→設計作品→評價反思”。由于本課涉及的硬件較多，且常規教學需要的時長與普通課時有差距，所以本課實際教學的比率過低。即使授課也無法在教材規定的1～2課時內完成，教學過程流于形式，缺少個性化的產品，無法凸顯物聯網創新設計的優勢。

（2）思考焦點

此類綜合主題練習課，大多會遇到類似的問題。如果沒有巧妙的設計，技術類的綜合主題課容易缺少創新意蘊。要想解決此類問題，需要優化教學策略，創設優良的教學環境，保證學生能夠敢于創新、深度創新。

（3）改進型設計

基于變構學習模型的教學設計中，教師改變課堂結構，打破原有的班級授課制的局限，組成創意小組。在創新小組上課前，進行合理的分工：“金點子組”負責收集身邊的創意作品;“編導組”負責將創意作品細化為具體的問題要求，并提出程序的訴求;“蓋茨組”負責將問題進行程序化;“施工組”負責調試作品以保證效能。各小組在課前做好相應的準備，在課上與教師商討后進行實踐。在此過程中，成員可以相互記錄過程，并不斷修正作品。第二課時中，教師召開匯報會，各小組展示作品，隨后提供二次修改的機會，完善作品，最終提交小組的代表作。

教學評析：上述的過程改變了原有的課堂結構和教學環境，將任務進行分解，規劃等內容前置，既解決了課時的問題，又給學生充足的思考機會，讓不同的聲音、不同的火花都能有交流的機會。通過良好的學習環境，促進學生的深度學習。

2.“解構-重構”協助概念體轉化

變構模型認為，很多學習障礙或困難并不與知識本身相關，而是間接來自學生對所學知識或方法的刻板印象或直覺認識。學生原有的知識體系，即其具有的原生態的概念體，會對認知產生影響。學生在沒有更加權威的影響下，不會輕易放棄自己的原有知識。因此，概念體的轉變很難在沒有外界干預支持的情況下順利完成。所以要促進概念體轉化，需要對學習成果進行必要的解構與后期的重構。

（1）原設計

《克隆飛機大戰》是蘇科版小學信息技術五年級的內容，該課基于Scratch2.0，要求學生掌握“克隆”系列模塊的使用方式，并利用組合控件，編寫程序，現場創作游戲作品。常規設計中，教師授課環節包括：講解“克隆自己”“當作為克隆體啟動時”“刪除本克隆體”三個控件的意義;繪制飛機和火炮造型;編寫相應的腳本;學生模仿練習;學生調試游戲等過程。筆者在實際上課過程中，發覺無法在規定的課時內完成作品，學生達成率較低。

（2）思考焦點

在本課中，新認知內容并不多，但是學生對于“克隆”的概念理解尚有困難，因此在模仿教師程序中，會出現難以復制程序、機械模仿的情況，影響了任務的達成率。

（3）改進型設計

基于變構模型的教學策略，可以將常規教學流程倒置。

環節1：體驗。提供給學生初步的克隆游戲，讓學生感受克隆模塊的工作方式。

環節2：解構。將教師給的源程序進行分解，分析其中的特別之處，讓學生觀察每個動作是如何通過腳本實現的。

環節3：歸納。教師提供規范的“克隆”控件的知識介紹。

環節4：重構。學生依據自身的需要，提出自己的“克隆”控件練習方式，并進行實踐。

環節5：再構。小組交流、互玩游戲。教師幫助學生優化算法。

教學評析：以上過程對教材中的主題進行了二次開發，避免了過多與主題無關的工作內容。通過不斷的“解構與重構”，鼓勵學生從多種層面認識“克隆”控件。經過教學實踐，收到了較好的教學效果。

3.變構視界，利用多重對質使新知識固著

對質是產生遷移的主要原因之一。對質的方式包括：學生與現實的對質，即信息獲取得到的結論與學生原始想法相反，導致學生產生質疑和迷惑;學生與新信息的對質，即學生通過新媒體等多種方式獲取信息，或者通過技術手段對原事物的改造，使新概念的本質外顯或展現現實生活中無法佐證某些現象;生生之間的對質，常見于信息課上相鄰學生之間的結果差異;師生對質，即對于某些結論，師生觀點或角度有差異，學生形成困惑。多重對質可以觸發學生思維視域的擴展，接受到多種求解路徑，給新知識的認知固著創造正遷移的機會。

（1）原設計

《畫城堡》是信息技術學科多個單元的主題，包括三年級的畫圖模塊、四年級的WPS文字中的“組合圖形”課、五年級的Scratch單元中的“更多積木”課、原五年級的PC logo單元的“定義過程”課等。筆者首次執教五年級的Scratch《畫城堡》時，沿襲教材的脈絡，設置了“認識城堡→定義各基本圖形模塊→調用積木塊，畫出城堡圖”的環節。結果半數學生的城堡與我的雷同，并未出現我預期的百花齊放的效果。

（2）思考焦點

單一的作品形式是學生缺乏深度思考的結果，教師需要采用更為合理的教學策略，保護學生的學習動機，鼓勵學生的深層思維。

（3）改進型設計

在隨后的二次反思中，我調整了教學策略，采用了基于變構模型中的對質方式，進行了如下的設計：

類比導入：通過復習“畫圖單元”中的“畫城堡”提供具象認知;復習Scratch的圖章控件，提供腳本對質素材。

任務1：完成圖例關聯。正方形、圓形、三角形與對應腳本進行鏈接。

任務2：繪制簡易城堡矢量圖。在“畫圖”中畫好三筆畫（兩種基本圖形組成的城堡）。

任務3：依據圖紙繪制的城堡。構建基礎腳本，搭建相應的圖形。

綜合任務：優化腳本算法，為城堡錦上添花，如增加房間數等。

教學評析：在以上的設計中，類比導入環節提供了現實作品與腳本的對質，任務1提供了感性素材和理性程序的對質，任務2進行了復雜任務與簡易任務的對質，任務3提供了解構思維的機會。綜合任務進行了生生對質、師生對質、自我對質的思維過程。通過多重對質，保證了深度學習效能。

4.啟動元認知，明確深度學習目標

變構學習模型的目的是觸發深度學習。通過探尋元認知，可以減少教師的主導作用，通過自身體驗，獲得主觀認知的需求，使得學生獲得深度學習的機會。元認知是認知的本源，對于學科而言，元認知是信息技術學科素養的重要內顯特征。加強對元認知的研究，幫助學生明確深度思維的指向。

（1）原設計

作為新型課例，《認識Swift》借助Pad為載體，實施移動學習，常規的思路是教師演示與學生操練相結合。但由于移動學習的控制力等原因，部分學生會游離于本課內容之外，影響了教學效果。

（2）思考焦點

學生的關注力容易被聲畫并茂的游戲所吸引，當學習動機不夠強烈時，會出現學生的走神現象。只有提供了更為有趣的活動，才能讓學生自始至終保持較高的參與度。

（3）改進型設計

改進后的教學中，利用移動終端的特殊性，設置有趣的游戲化界面，帶領學生探尋元認知的奧秘，符合學生的認知習慣。

游戲第一關：“我是指揮官”。先觀察右邊的舞臺區，說一說Byte是怎么到達目的地的，在地板上戴頭飾表演。扮演Byte的角色，執行Byte走路的步驟，取得寶石后，可以模仿Byte伸手喊“耶”！

游戲第二關：“我是探險者”。引導學生觀察舞臺區，規劃Byte取寶石的路線。探究出Turnleft（）命令的需要，并在游戲中優化算法。

游戲第三關：“我是工程師”。教師演示切換開關，小組練習如何取寶。小組商議，哪些方法獲得寶貝的途徑又快又成功。

游戲拓展關：“試試任意門”。學有余力的小組，探索利用傳送門來獲取最佳路徑。

教師總結：學會Swift的編程，可以幫助我們編寫有用又好玩的APP，比如說生成聲音的APP、石頭剪刀布的游戲APP，這是一個好玩的編程語言。

教學評析：此處的游戲化設置，給學生充分的游戲闖關體驗，通過Pad特有的觸屏，即編即玩，降低了編程的難度。通過角色演繹的動作，讓學生能夠深入理解語句的元認知，幫助其建立理性的語句概念。實際授課過程中，大多數學生關注度高，保持了較高的參與度，收到了較好的授課效果。

基于變構模型的深度學習的關注點

基于變構模型的教學策略，旨在幫助學生構建良好的學習情境，實現對元認知內容的深度挖掘，接受多重相關內容的正遷移。在上課過程中，教師根據一定的學科理論和認知學基礎，選擇適宜的教學策略。同時兼顧自身的教學風格，因地制宜，因人而異。具體教學中，應關注以下內容：

首先，教學評價的變革。基于變構模型的教學與傳統教學有所區別，所以在評價標準和評價方式中都應有所區別。例如，傳統教學中，重視總結性評價的過程，以是否能運用所學技能為標準。但在基于變構模型的學習中，關注點應側重于過程性評價，將學生的情況及時反饋給教師，調整教學策略。除此之外，還應提供開放的評價標準，提升反思效能。

其次，教學環節的變革。基于變構模型的教學注重創設總結環節，常規教學中，總結環節是一節課的尾聲，是教師歸納知識點的句號。但是基于變構模型的教學中，總結則是集大成的環節，是學生深度學習的工具。例如采用認知圖示，幫助學生構建知識框架，利用學習腳手架，輔助學生提煉知識和思維的關鍵點等。

最后，學習深度的適度。強調學習深度，并非無休止地一味求深，而是依據學生的實際情況，為其提供適宜的深度。切勿為了深度而忽略了教學的其他維度，造成偏激的窘境。例如，對于AR等前沿科技，因其背景技術和相關知識較為復雜，在教學過程中，可以蜻蜓點水的方式讓學生體驗其工作方式和基本原理，但不能過于深究其背景技術等遠超學生認知能力的內容。

參考文獻：

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