基于知識應用原型的信息技術線上學習設計

隨著科技進步和社會發展，校內的信息技術課程已無法滿足學生日益增長的數字化學習需求。越來越多的學生通過網絡自主學習信息技術課程，如模塊化編程、STEAM課程等。為滿足學生的個性化學習需求，很多學校嘗試開設信息技術線上選修課程，供學生自主學習，以培養其自學能力和高階思維能力。但是，大量的信息技術線上學習活動因缺乏系統、有效的設計，存在諸多問題：學習難度把握不準，增加學生學習的困難，打擊學生學習的積極性;注重操作性學習，缺乏知識的內涵建構和遷移應用;注重大任務設計，在細節上缺乏有效引導。為有效解決這些問題，筆者提出基于DEMO的信息技術線上學習設計，為線上學習提供有效的設計框架。

一、關于DEMO與線上學習設計

（一）指向學習的DEMO

DEMO是demonstration的縮寫，意為展示、示范、原型，又指具有展示或示范功能的事物。DEMO在不同的行業其指向有所不同，在音樂唱片領域表示樣本唱片，在軟件領域表示演示版本，在很多共享代碼或開放API（應用程序編程接口）中都會提供DEMO（應用示范）供用戶學習、了解代碼或調用API。在教學范疇，DEMO指符合學生認知水平、具有示范作用的知識應用原型，以下論述的DEMO特指教學范疇的DEMO。DEMO中，概念性知識、知識之間的關系和運用知識的方法被融進一個實體（具體實例），實體蘊含著學習目標所指向的基礎知識、技能與思維（如圖1）。在DEMO范式下，教師借助實體使知識可視化，讓學生直觀地理解概念性知識，快速構建知識圖譜。教師通過模仿實體的應用，讓學生了解知識的邏輯關系與方法論，訓練學生運用知識的技能和思維，讓學生快速內化相應的知識與技能。學生學習DEMO，有利于理解知識。此外，學生改造DEMO可實現知識的遷移，為創新應用提供強有力的支撐。

教師利用有效的DEMO教學可幫助學生模仿實體快速掌握知識，解決實際問題。DEMO的設計至關重要。教師應遵循復用性原則和建構性原則進行DEMO的設計。

復用性原則中的復用指可以重復利用。教學DEMO的復用性指DEMO里的實體只需簡單修改就能在別的實體里重復利用。DEMO的作用是引導學生模仿實體進而快速掌握知識的應用方法，解決實際問題。教師設計DEMO時要分析知識與技能的通用特性，抽象出知識的一般應用模型，構建模型的具體實例。這樣的實體具有知識的一般特性，可以被重復利用以解決不同的問題。

何謂建構性原則？建構主義認為，學習并非學生被動接收信息刺激，而是主動地建構意義，即學生根據經驗，自主對外部信息進行選擇、加工和處理，從而生成個人的意義。教師設計DEMO應符合建構主義的學習觀，根據學生經驗去設計實體，并將知識與技能融入實體中，從而讓學生更快捷地構建知識圖譜，掌握運用知識的方法論。實體（案例）源自學生的生活、學習以及社會背景，如社會熱點、校園生活、本地傳統、已學知識等。學生參與DEMO學習后，將DEMO蘊含的知識與技能又轉化成經驗，進而用它去解決新的問題，建構新的意義。

（二）線上學習設計

學習設計（Learning Design）是從學生多樣化學習需求、認知能力和經驗背景出發，設計學習任務框架，并以合理的方式進行組織和呈現，使學生獲得更好的學習體驗，取得更好的學習效果^[1]。教師進行學習設計時應考慮學生的學習需求和認知水平，根據學生建構知識的能力水平設計學習目標和學習任務。以學生的學習為中心，教師設計的內容、活動、資源等都為學生的學習服務，滿足學生的個性化發展需求。

線上指互聯網上。線上學習是使用計算機、移動設備、電視等媒介連接互聯網上的知識內容（包括直播課、學習資源、學習任務等）進行的學習活動。簡而言之，線上學習設計就是設計學生的線上學習活動，線上是學習的一種途徑。線上學習設計有別于一般的學習設計，教師需要關注技術與設備的情況，要分析學生的網絡情況和信息素養水平等，基于此來設計學習的目標、內容、過程與評價。

（三）基于DEMO的線上學習設計

基于DEMO的線上學習是學生按照線上的學習任務，通過模仿DEMO來學習知識與技能，修改DEMO用于解決實際問題，并進行線上討論與分享、不斷優化問題解決方案的學習方式。這里指的線上學習以學生的自主學習為主，不包括直播式的線上學習。線上DEMO的呈現方式有線上微視頻、網絡教程、實例文檔等。在這種范式下教師借助DEMO將學習內容實例化，讓學生更容易理解知識;同時讓學生模仿并構建DEMO實例，掌握相關技能。這樣能夠實現教與學的異步性，讓學生根據自己的學習時間和認知水平靈活安排學習時間，而DEMO的直觀性和簡易性為學生自主學習提供了條件。DEMO是線上學習的基點，學生的學習是圍繞DEMO展開的。教師要引導學生將DEMO中學到的知識、技能與思維用于解決實際問題?；贒EMO的線上學習過程是知識遷移和問題解決的過程，是培養學生高階思維的有效途徑。

基于DEMO的線上學習設計是以目標為導向，以DEMO為載體，將線上學習內容融入DEMO，并圍繞DEMO設計學習活動（包括學習DEMO的活動、創新應用DEMO的活動、自選活動）、線上學習評價方式和線上學習資源的過程。

二、基于DEMO線上學習設計框架

筆者以墨爾本皇家理工大學教育主席Mary Kalantzis教授和Bill Cope博士構建的學習設計大框架（包括學習焦點、知識目標、學習過程、學習評價、學習途徑）^[2]為基礎，結合線上學習的特點，構建符合線上學習設計理念的框架，便于教師開展基于DEMO的線上學習設計。

（一）學習焦點

學習焦點即學習中重點關注的內容或方面，包括學生的認知水平、學習的內容與范圍，類似于教學設計中的教學內容分析與教學對象分析。學生線上的學習以自主學習為主，教師設計的學習內容與范圍要符合學生的認知規律，應從學生已有的認知入手，由淺入深，層層推進。教師除了分析學生的學科認知水平外，還要分析技術情況（如網絡、移動設備）和學生的信息化水平（如媒介的應用熟練度和獲取、分析、處理信息的能力）。學生信息化水平影響線上學習效率。

（二）學習目標

學習目標指向課程要求的培養目標，它是知識理解、技能訓練、思維培養以及價值觀形成的具體表述，最終表現為學生認知水平提升。對線上學習而言，學習目標不僅是學科的學習目標，而且包含信息素養目標，如數字化學習能力的培養。除學科的基本學習目標外，教師還應該關注學生的自主學習能力發展情況。

（三）學習資源

組織學習資源是設計線上學習活動的關鍵，資源的呈現方式、資源的支撐平臺、資源的數量等都會影響線上學習效果。學習資源包括學習內容、輔助資源和供給側資源。學習的主要內容開始就要確定，且其以數字化形式呈現，如微課、線上課件、網絡教程等，學生可以通過網絡在線學習或下載到本地進行學習。輔助資源是幫助學生順利開展學習的相關工具或文檔，如學習工具、交流工具、任務單等。供給側內容是拓展性內容，是教學設計以外的資源，如學生通過搜索引擎搜索到的內容、平臺推送給學生的拓展性學習內容等。

（四）學習過程

教師組織學生參與基于DEMO的線上學習活動，具體過程如下：以任務單為導向，學生先從模仿DEMO中的實例開始學習，然后通過解決實際問題來實現知識的遷移，分享交流，優化解決方案，最后撰寫學習心得，優化知識結構。整個學習過程如圖2所示，教師需要以具體的任務來引導學生學習，如設計詳細的任務單。

1.DEMO學習

學生首先學習微課或教程，模仿并構建實例，對知識的原型有一個直觀的認知，然后分析實例中蘊涵的知識與技能，理解知識與應用的關系，掌握技能、技巧，形成初步的知識圖譜。

2.知識遷移

知識遷移指將知識從DEMO中的實例遷移用于解決實際問題。首先，教師提出問題，然后讓學生將問題與DEMO中的實例進行對比分析，找出共同的特征（即用到的相同的知識與技能），最后將知識應用于問題的求解。學生經歷知識遷移的過程優化了知識結構，增強了技能，提高了思維能力。

3.交流提升

學生解決了問題，形成了解決問題的方法或方案，可以錄制小視頻或撰寫方案將成果分享到線上學習交流群，讓教師和同伴一起評價，最后根據建議優化方案。

4.學習總結

學生總結線上學習的內容，分析存在的問題，撰寫學習心得。他們通過分析與總結，鞏固所學知識，優化學習方法，形成良好的學習習慣。學生匯總學習成果，并提交給教師。教師對學生的學習成果進行評價與歸檔。

（五）學習評價

線上學習評價分為過程性評價與終結性評價。由于是線上學習（非直播式課堂），學生的學習時間是自由的，因此無需對學生的學習時間進行評價，過程性評價主要以線上分享與交流的形式進行。通過監測學生的線上分享與交流情況，教師能了解學生的學習狀態、進度、效果等。終結性評價主要是對學生的學習成果進行評價，即通過教師點評、家長點評、網友點評、同伴點評等方式對學生的學習成果進行評價。

（六）學習途徑

線上學習是基于網絡的，教師可以通過多種途徑讓學生進行學習：有基于交流工具的線上學習方式，如在微信群或QQ群里發布微課、學習任務、教程等學習資料，讓學生參考資料自主學習;有基于博客的線上學習方式，如在專業博客上發布學習資源與學習任務;有基于線上學習平臺的學習方式，如借助Moodle平臺實現學習評價一體化。線上學習方式是多種多樣的，教師可以根據學科特點，讓學生選擇合適的學習途徑。

三、案例分析

國家倡導在中小學階段設置人工智能相關課程，但中小學信息技術課程內容多、課時少，人工智能課程在信息技術課堂教學中只能淺嘗輒止。為滿足部分學生對人工智能知識的學習需求，筆者開設了線上人工智能與信息技術融合選修課。下面，以線上選修課“簡易智能識別App開發”為例，介紹如何開展基于DEMO的線上學習設計。

（一）學習焦點

本課的主要學習內容是App Inventor的Web客戶端的應用以及人工智能網絡API調用方法，包括應用Web客戶端發送請求以及處理返回信息、人工智能網絡API的調用格式與參數。筆者以DEMO實例為基點，通過模仿、修改、設計等方式實現“簡易智能識別App”的開發。

學習本課內容，學生需要具有一定的App Inventor基礎，熟悉App Inventor開發與調試App的過程，有一定的自主學習基礎以及數字化學習能力。課程以線上學習的方式進行，學生可以根據自己的興趣和基礎進行選修。

（二）學習目標

信息意識：理解App Inventor 的Web客戶端組件發送和接受信息的格式;了解智能識別的種類與功能，分析各種API接口的格式以及數據返回格式。

計算思維：理解App Inventor的Web客戶端連接網絡API的邏輯算法。

數字化學習與創新：學生自主學習教師提供的網絡教程，并懂得通過互聯網查找并獲取信息，完成學習任務;懂得通過修改DEMO實例來實現至少一種智能識別App的開發。

信息社會責任：遵守智能識別中的數據保護和信息安全準則。

（三）學習資源與設備

DEMO資源制作：設計“一鍵人像摳圖App”，確定制作流程，添加知識點分析，形成圖文教程，并上傳到CSDN博客。

學習任務單：設計學習任務單，并上傳到CSDN博客（提供任務單網址）。

學習設備：計算機一臺，安卓系統手機或平板電腦一部。

（四）學習途徑

學生按照任務單的引導，自主學習CSDN博客上的實例教程和face++網站上的技術文檔，并使用App Inventor在線編輯器開發智能識別App。

（五）學習過程

1.DEMO學習

教師為學生提供線上學習DEMO實例：一鍵人像摳圖App。學生學習實例教程，并模仿教程開發“一鍵人像摳圖App”。

教師引導學生對DEMO關鍵知識進行分析：閱讀并分析face++人像摳圖API調用技術文檔;了解http客戶端請求頭格式;熟悉http客戶端POST信息格式與API參數（api_key，api_screct，base64格式的圖片文件，返回參數）;掌握http客戶端獲取返回信息的方法與格式。

2.知識遷移

（1）選題（提出問題）：在表1中選擇一種，并開發一款與主題相關的App。不同主題的調用規則參見face++提供的技術文檔。

（2）對比分析：根據所選主題，閱讀該主題的技術文檔，與 DEMO實例“一鍵人像摳圖App”的技術文檔進行對比分析，如請求格式、參數、返回數據等，找出兩者的相同點和不同點。

（3）構建作品原型：學生根據所選主題，進行基本功能設計，并根據分析結果，修改DEMO實例“一鍵人像摳圖App”的界面設計與邏輯設計，構造與主題對應的作品原型。

提示：學生如有疑問可以通過微信群或QQ群等工具交流，與同伴或教師討論解決方法。教師留意學習群中的信息，及時為學生解答疑問。

（4）完善作品：根據如下要求與提示完善作品。

功能：交互功能，如用戶可以自主添加照片或上傳拍照;便利功能，如便于用戶測試的素材選擇功能;其他功能，根據自己的想法完善作品功能。

界面：按設想添加相應的功能組件，注意組件排版要協調，方便用戶操作與使用，還應優化界面與組件色調。

邏輯：用好功能與組件，完善相應的邏輯設計。

3.交流與分享

完成作品后，每個學生錄制一段視頻，介紹并演示作品的功能，以及實現這些功能的邏輯設計，分享在學習或制作作品過程中遇到的問題與解決方法。每段視頻不超過5分鐘。視頻分享到學習群，與同伴交流并接受評價，作者會收到改進建議等反饋信息。

4.優化與提升

學生通過分享作品和學習他人的作品，聽取同伴建議并吸收其他作品優點，改進自己的作品。

5.成果提交

學生撰寫學習總結（反思），整理成果文件，提交給教師歸檔。

6.學習評價

教師將學生提交的學習成果發布到交流群里，加以評價并讓學生互評，結合過程性評價（學習過程的交流與分享），選出優秀作品，在年級或全校范圍內展示。

基于DEMO的信息技術線上學習設計方法不僅可用于指導信息技術學科線上學習的教學，而且為其他學科線上學習設計提供了經驗。這里指的線上學習包括線上的項目學習，只需將所需的基本知識融入DEMO，以DEMO為項目特例，修改和優化DEMO實例就能快速地構建項目原型，讓項目學習變得更加高效?；贒EMO的線上學習以培養學生的分析能力和創新能力為主旨，教師在設計學習活動時要注意活動的發散性和劣構性，通過活動引發學生深度思考，訓練學生的高階思維能力。

注：本文系廣東省肇慶市基礎教育科研“十三五”規劃項目2020年度課題“面向高階思維能力培養的中學信息技術項目式學習設計與應用研究”（課題編號：2020ZQJYKYKT120）的階段性研究成果。

參考文獻

[1] 陳靜靜.指向深度學習的高品質學習設計[J].教育發展研究，2020（4）：44-52.

[2] 吳軍其，劉玉梅.學習設計：一種新型的教學設計理念[J].電化教育研究，2009（12）：80-83.

（作者系廣東省肇慶市高要區第一中學教師）

責任編輯：祝元志