信息技術學科中深度協作認知模式的 學習策略探索（上）

王蕾

教學現場

信息技術教學研究活動中，有關教學形式變革的呼聲不絕于耳。筆者近期統計了教研主題后發現，有關教學內容的變化、軟件版本的迭代升級較多，有關學科的教學形式變化甚少。究其原因，筆者思考，是信息技術教學形式已經固化，還是缺乏必要的提升路徑？

問題分析

協同學習作為一種學習組織形式，為多學科提供了一定的參考案例，對于信息技術學科而言，協同學習有一定的實用性和參考性。將協同學習與信息技術相結合，可以預見一種較為新穎的教學形態。

● 引言

北京航空航天大學教授熊璋在人民網教育頻道中提出：“信息素養是包含信息觀念與意識、信息倫理與道德、利用信息技術解決問題的思維與創新的綜合素養，其內涵隨著信息技術對人類社會影響的不斷加深而發展變化。信息素養作為21世紀公民必備的七大素養之一，對個人生存和國家人才戰略十分重要。隨著人工智能對人類社會的影響的逐步加深，以人工智能為核心的新一代信息技術聯合經濟需求驅動社會各領域從數字化、網絡化向智能化加速躍升，推動公民的信息素養內容和標準發生轉段升級的變化?！?/p>

其中熊璋教授明確提出了信息技術學科的發展方向與課程使命：注重課程建構的有效運行，為學生提供更新的遷移學習能力。

根據以上觀點，信息技術學科關注點可以落實為：隨著信息科技課程目標，形成信息意識，發展計算思維，樹立數字化學習與創新精神，踐行信息社會責任。數字化生活與創新適應數字化環境，利用數字化資源和工具，提升終身學習效率和生活幸福感，開展創新和協同創新，積極推動信息技術創新帶來的新觀念、新發展模式。

● 深度協作認知模式的學習困惑

信息技術學科中進行協作知識建構是當前的主流發展方向，當前面臨的重要挑戰在于教學實踐和落地實踐。協作知識建構研究關注點在于過程建構、要素探析、共同體組建等，依據一線教師的反復調整，在選題方向等方面取得了顯著進展。但是在實際上課過程中，中小學信息技術一線教師面臨的主要困境是，對于協作知識建構的深度學習活動連續發展研究仍顯不足，缺乏具體的學習策略或者理論參照以及知識建構的協作形式等。這樣就，導致高水平的知識建構會話活動難以發生，低水平的知識建構會話活動頻繁且難以從低水平向高水平持續發展。

以上的學習困惑，表現了學習力提升和傳統教學模式間的矛盾。學習無協作、協作無建構，以及建構低水平是深度協作知識建構面臨的現實挑戰，本文提出了深度協作知識模式的實踐步驟，以支持深度協作知識建構的連續系統發展。

● 核心概念及相關研究

1.協作知識建構理論

協作知識建構理論源于對知識傳授觀的批判，旨在為學生創造力的發展提供一個知識創造的文化環境場域。[1]協作知識建構是成員共同參與創建社會性產品的群體社會化過程[2]，是知識協商、生成與共建的集體認知過程[3]，更是對學習社區中的思想觀點、價值信念以及集體智慧的持續社會性改進過程。

2.協作知識建構模型

學習的社會化過程是協作知識建構的模型，即個體在某個特定的團體中相互協作，共同參與具有一定目的性的活動，努力形成某種觀念、理論、方法等智慧產品的過程。建構主義認為“學習是一個協作知識建構的社會過程”[4]，是學習者通過投入經驗、進行求知后，理解力不斷擴展，個體知識不斷內化，從而凝練智慧的過程。

3.協作知識建構的研究向度

結合具體的課程實施過程，協作知識建構理論形成了三個主要的研究向度，包括過程觀、要素觀及學習共同體。落實在具體的學習過程中，體現為關于知識建構過程的優化、教師在設計層面的要素觀的更新、學生知識構建過程中的學習共同體的組建。對應在學習過程中，通過有效的學習路徑，為學生建立有深度的學習認知，使得思維得以具體深化，促進學生的深層學習和意義學習，達到相關知識建構的目的。

● 協作知識模式的角色分析

協作知識模式，涉及的學習要素比較豐富，依據不同的過程，可以大致分為學習行為者及過程指引者兩個角色。

學習行為者是接受認知過程的角色，即在各種教育活動中從事學習活動的人，是教育活動的對象和主體。學習行為者作為一個獨立個體，有自己的主體需要和意識，在接受教育影響的同時，他們還具有將學習內容進行重組、創新的能力。學習行為者的角色范圍包括獨立學習者和學習共同體，甚至參與認知建構的所有因素都屬于角色范圍。

過程指引者是影響認知過程的角色，過程指引者向學生傳授基礎知識、基本技能的認知，要根據學生的發展實際及教育目標、要求，在特定的環境中采用特定的教學方法，通過特定的途徑來促進學習行為者的有效成長。

在協作知識模式中，學習過程的指引者為學習行為者提供適宜的學習資源和認知途徑，協助學習行為者提升學習力;學習行為者是主動學習的角色，在過程指引者的幫助下，進行有目的、有意義的認知建構。

在信息技術學科中，學習行為者在過程指引者的協助下，通過多種方式獲取認知資源，在積極的學習動機的指引下，引發深層學習過程。

● 學習活動組織與實施教學組織策略

策略一：創設開放性的學習共同體

學習共同體是指一個由學習者及其助學者（包括教師、專家、輔導者等）共同構成的團體，他們彼此之間經常在學習過程中進行溝通、交流，分享各種學習資源，共同完成一定的學習任務，因而在成員之間形成了相互影響、相互促進的人際聯系。在傳統教學中，學習共同體一般指教師、學生同時在一個教室中參與教學活動，自然形成一定的學習共同體。而在基于深度協作認知模式的學習環境中，學習共同體是有意識的設計形成的學習組織。比如一個認知小組、一個合作班級，乃至一所學校，都可能成為一個學習共同體。組織內的成員各自分工，共同完成整體認知和結構組織，讓團隊中的每個成員受益。

（1）原設計

“海龜繪制正多邊形”是Python模塊“海龜畫圖”單元的內容，教學目標為利用forward（200）、backward（300）、right（45）、left（60）、home（）等命令，繪制正三角形、正方形、正五邊形等多種正多邊形。在常見的教學策略中，常采用以下的教學過程：舉例說明生活中的應用，如窗花，提出正多邊形的概念→說明forward、backward等命令的基本原理和工作方式→學生編寫程序。

（2）思考焦點

窗花引出多邊形的主題自身沒有邏輯問題，但窗花的復雜程度較高，學生難以從中找到重復命令，因此很難引起學生的有效關聯（Relevance），也不能引發學生的注意，效果自然不佳。要改變這樣的情況，需要調整任務設計，采用更加符合學生已有經驗的主題，促進其學習動機的提升。

（3）改進型設計

在基于優化問題求解策略的設計中，教師可以分解學習目標，將其中的繪制圖形與Python模塊進行關聯，將有關學科形成學習共同體，以最方便、快捷地達到繪制多邊形的要求。

本課的主題是繪制正多邊形，研究教學目標可以發現，本課的內容是典型的編程具象教學內容，繪制正多邊形可以與美術課、數學課形成知識鏈接，通過學習共同體，形成有效的學習方式。建議設計思路如下：

一、情境創設引出主題（主題引領）。

師：“新冠”疫情中，武漢的方艙（方舟）醫院救治了很多病人，你知道方艙的典故嗎？

學生結合諾亞方舟的故事，引出“方形”舟的主題。

師（引出主題）：今天就讓我們一起來用編程工具繪制“方”舟。

師（任務分析）：方舟的結構特點;如何規劃自然語言;針對疫情不同，環境應該有哪些體現。（明確任務流程）

學生找尋適宜的程序模塊和命令，選擇合理的程序來實現自己的想法。

二、不同結構實現個性化功能研究（深入了解不同圖形繪制的特點）。

師：分析方舟的基本結構。

生：方形是一種正四邊形，每一條邊重復繪制四次、順時針（或逆時針）轉彎四次。

教師提示：找到適宜的Python模塊。

活動探究：比較不同的模塊的用法。

具體要求：嘗試繪制正多邊形。

三、多種方式繪制正四邊形（學習共同體）。

①數學學科的繪制方式：由四條完全相同的邊和四個完全相同的角組成一個平面圖形。

②美術學科的繪制方式：每邊的長度相等，按照順序依次繪制。

③信息技術學科的繪制方式：forward（200）backward（**）right（**）left（**）home（）

④我的繪制方式VS我的同桌的繪制方式。

四、共同研究學習流程。

教學評析：在上述學習設計中，對有關海龜繪制正多邊形的主題進行了重新的詮釋，教師不再硬性地規定用哪種語句來繪制，而是讓學生在多個學科中尋找共性，形成自我的學習方案，由學生進行自我判斷，達成最符合自身需要的學習目標。學習共同體具有一定的開放性，可以最大程度地激發學生個性化的學習需要，讓學生先初步設計功能。

策略二：從平衡態向非平衡

態知識建構活動轉化平衡態本是熱力學名詞，在此研究中，平衡態是所考察的學習對象的學習狀態變量均保持不變的一種狀態。學生在自身受到不同程度的鼓勵（攝動）后，受到一定程度的正能量的推動，進入到非平衡態的主觀認知狀態，最終達到更高層次的穩定的高級平衡態。因此，推動平衡態知識建構的活動轉化對學生的認知活動有著重要的促進作用。

（1）原設計

《智能機械手》是初中（小學）信息技術機器人單元中的一課，學習目標為掌握舵機的搭建及編程方式，并用其設置機械爪，以達到抓取、搬運物體的目的。已有教學實踐中，教師首先安排學生觀察已有機械手的結構，引出舵機主題，然后介紹舵機的工作方式，通過教師演示，加入“舵機角度”的設置方式，再搭建機械手，進行實驗。在這一過程中，教學思路較為清晰，但是教學效果卻不甚理想，學生參與的積極性不高，課堂氣氛沉悶。在實際教學中，課時不足，教師難以在1課時中完成教學任務。

（2）思考焦點

舵機是信息技術課中較為重要的設備，在中小學生的其他學科中尚未有此類名稱出現，因此從認知角度具有一定的難度。舵機從字面上難以猜測其工作方式，它與前期學習的其他傳感器有一定的區別，因此學生有一定的認知困難，導致其無法完成活動認知，不能進行作品的有效創作。

（3）改進型設計

在基于協作知識建構模型的設計中，首先應根據學習目標確定學生現有的認知平衡態，再合理安排協作者，提供有效的協作手段，觸發學生認知非平衡態，據此安排合理的學習過程。活動認知應從學生已有生活經驗出發，符合兒童的認知需要和興趣范圍。建議設計如下：

課題名稱：我的“通行證”。

認知要求：制作一張帶有個人信息識別系統的身份證，其中加入自己的照片、個人資料、聲音、班級網站等，能夠通過該身份證識別學生的信息。

已有平衡性分析：基礎→具有一定的簡易海報制作基礎。技能→插入文字的多種技能（分析出圖片、文字、個人網頁等信息）。作品→美化、編輯文字及圖片。

設置非平衡性分析：設問→如何制作“通行證”。討論→討論設計思路，繪制思維導圖。思考→如何提高識別率。

協作體分析：教師→插入本地圖片或在線圖片。小組同伴→插入文本框或藝術字。網絡支持→插入超級鏈接、插入圖標加入超級鏈接。

實踐過程：①錄入自己的照片（照片、導入電腦、規范尺寸）;②選擇適宜的身份證背景;③介入對應的識別工具（人臉識別系統、體溫檢測系統、指紋采集系統等）;④展示個人的“通行證”作品;⑤討論修改自身的作品。

教學評析：在上述過程中，結合當下的時事熱點，讓學生帶著真實的、具有實際意義的問題進行從平衡性認知向非平衡性認知的轉化，通過協作伙伴，形成更為豐富的學習共同體。在此過程中，認知涵蓋了全部的學習目標，并將學習重點細化為每個認知過程，在解決問題的過程中，逐一領會，完成“個人通行證”的制作。通過有趣的活動主題，解決了生活中的實際問題，讓學生的認知過程產生必要非平衡性認知，促進學生在自我建構過程中，形成自我知識賦予，提高學習動機。

本文系信息技術學科中深度協作認知模式的學習策略探索的第一部分，通過學理層次的分析及學科領域資深專家的任務導向分析，結合具體案例，探討了深度協作認知模式的實踐方式。深度協作認知模式共有六種策略，在下一期的專欄文章中，將對知識建構活動的非線性交互、引領實現知識創造發展、漲落實現有序、提供結構化的學習材料等論點，進行相關闡述。

參考文獻：

[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]趙建華.知識建構的原理與方法[J].電化教育研究，2007（12）：3.