基于STEM理念的信息科技深度學習任務群的建構路徑

惲如偉 王宣杰

【摘 要】將STEM理念應用到信息科技課程中，有利于為學生的深度學習奠定良好基礎。學生不應只是被動的知識接收者，而應當是全面發展的人，學校也不能僅僅教授學生刻板的知識，更應該教會學生如何運用所學的知識解決實際問題。基于STEM理念的信息科技深度學習任務群構建應以任務設置為起點，聚焦真實問題的解決，多任務聯結驅動，充分利用現代信息技術精準高效解決學習任務，讓更多的學生實現深度學習，從而發展學生的問題解決能力、實踐能力和創新能力。

【關鍵詞】STEM理念；信息科技課程；深度學習；任務群

【中圖分類號】G43 ?【文獻標志碼】A ?【文章編號】1005-6009（2023）13-0065-04

【作者簡介】1.惲如偉，南京師范大學（南京，210097）教育科學學院教師，教授，主要研究方向為人工智能與教育改革、中小學智慧校園建設、智慧實驗室；2.王宣杰，南京師范大學（南京，210097）教育科學學院碩士研究生。

STEM 理念順應了現代社會培養人才核心素養的需求，通過不同學科之間的深度融合，讓學生立足于真實問題的解決，建立起知識與生活之間的緊密聯系，培養學生的創新意識和動手實踐能力。將STEM 理念應用到信息科技課程當中，能夠讓教師有機地融合信息技術與STEM理念，使信息科技課堂內容更加充實且富有挑戰性，滿足學生多樣化的學習訴求，讓學生更加主動地參與到課堂教學中，通過教師精心設計的內容，幫助學生在知、情、意、行各方面全面發展，促進學生深度學習的真實發生，真正實現信息科技課程培養核心素養的目標。

一、STEM理念、深度學習和任務群的內涵

1. STEM理念

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程 （Engineering）、數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫。STEM所蘊含的核心理念主要包括跨學科融合、真問題解決和新技術賦能三個方面，通過學科融合逐步打破學科之間的壁壘，實現不同學科之間的整合；以生活中的真實問題解決為契機，培養學生的動手實踐和創新能力；順應智能環境下的教育改革和發展的必然需求，采用現代化人工智能技術，精確推進學生高階思維的提升。

2.深度學習

深度學習的基礎來源于神經網絡，是機器學習的重要分支，也是傳統神經網絡的重要延伸。近年來，教育領域掀起了深度學習的熱潮。對于深度學習的理解包括學習方式說、學習過程說和學習結果說。學習方式說認為深度學習是相對于淺層學習而言的一種學習方式，關注學生在學習過程中所采用的策略；學習過程說注重深度學習的過程，將深度學習定義為一種能夠使學生將從某一情境中的所學應用到學習新情境中的學習過程；學習結果說注重深度學習的結果，目的是促進學生知識的遷移和應用，關注學生認知、能力以及情感態度和價值觀的發展狀況。綜上所述，深度學習是在教師的引導下，學生積極主動參與到學習中來，采用適合的學習策略，實現問題解決、批判性思維以及元認知等高階能力的發展，從而促進知、情、意、行全面發展的高質量學習。

3.任務群

任務群是由彼此相關的一系列任務組成，共同指向學習者核心素養的培養，具備一定的真實性、情境性、綜合性和實踐性。運用任務群開展課堂教學，就是讓學生在教師的幫助下，以任務活動為中心，在強烈的問題動機驅動下，通過對學習資源的積極主動應用，進行自主探索與互動協作。它將以往以傳授知識為主的傳統教學理念，轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式教學理念。基于STEM理念構建的信息科技的深度學習任務群，圍繞信息科技學科的核心素養，促進學生的深度學習為目標，從而創設出多個學習任務，目的是在信息科技的跨學科學習中，通過聚焦真實問題的任務設置、多任務的聯結驅動和技術賦能精準高效的任務解決，讓更多的學生能夠發生深度學習，切實提升學生的信息科技核心素養。

二、STEM理念與信息科技課程、深度學習的一致性

1. STEM理念與信息科技課程有一致的素養培養目標

STEM教育經歷了“STS-STEM-STEAM”的過程，已經逐漸發展成熟而為人們所接受。STEM教育在發展的過程中，并不是各個科目的簡單相加，而是逐步將科學、技術、工程和數學融合為一個綜合體，注重跨學科的融合、知識的整合和真實問題的解決，強調培養學生的科學素養、科技素養、工程素養和數學素養。當前信息科技不斷發展，越來越多的學生運用電子設備進行學習，信息科技課程已成為目前義務教育階段必不可少的一部分，因此在新版課程方案中信息科技從綜合實踐活動中被分離出來。《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》強調通過課程的學習，培養學生的核心素養，包括有信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任，使其形成正確的價值觀、必備的品格和關鍵的能力。不難看出義務教育信息科技課程并不是為了培養出能夠精通信息科技的學生，而是為了培養學生利用信息科技工具解決真實生活問題的能力，培養學生的科學、科技、工程、數學學習思維和學習能力，這與STEM教育理念不謀而合。

2. STEM理念為深度學習的發生奠定基礎

STEM理念蘊含了學科融合、問題解決和技術賦能三個核心理念，借助這三個理念可以解決深度學習的難為之困，促進了深度學習的真實發生。首先在學科融合方面，通過打破學科之間的界限，綜合運用不同學科的理論知識，形成各學科之間的教育合力，促進學生建立不同學科之間的聯結，拓寬學生的學科視野，一定程度上解決了分科教學和分科課程在形式上割裂學科之間的聯系，在內容上破壞學科之間邏輯的問題，讓學生能夠對不同的學科從整體上進行把握，在學科教學中更好地開展深度學習。其次在問題解決方面，通過讓學生親歷真實問題的解決過程，找到自主、合作、探究等方式解決實踐問題，為學生的能力形成提供生活化的真實場景，促進學生對知識的遷移和應用，一定程度上解決了應試教育追求標準化答案的問題，讓學生從原來學習內容機械重復、學習問題封閉、學習過后無反思的淺層學習逐步向以問題解決能力培養為目的的深度學習靠近。最后是在技術賦能方面，利用現代化的技術手段，讓更多的學生能夠更多地參與到課堂當中，個性化地關注每一個學生知識、技能和情感的發展，注重學生思維的提升，讓學生像專家一樣進行批判思考，改變原來只強調對知識的記憶和機械地重復操練技能的觀念，強調對思維的精細加工，讓學習的成果能夠更好地遷移和深化，在一定程度上解決在淺層學習環境中以顯性知識為主要獲取內容，忽略學科思想、學科能力、理解力的問題，讓學生的學習不再只是“知識至上”為目標導向，而是要產生觸及學生“靈魂”的深度學習。

綜上所述，基于STEM理念構建信息科技深度學習課堂并不是各個概念之間的簡單疊加，三者相互滲透和融合，具有緊密的內在聯系和一致性，而且STEM理念、深度學習與信息科技課程均追求素質教育，以學生全面發展為核心，以追求素質教育為目標，為的是培養具備21世紀核心技能的創新型人才。

三、基于STEM理念的信息科技深度學習任務群構建

在明確了STEM理念和信息科學、深度學習的關系后，以多任務混合式精準課堂教學模型為例，從任務設置、任務驅動、任務解決三個方面闡述如何基于STEM理念構建信息科技深度學習任務群，指向深度學習的信息科技課堂構建。

多任務混合式精準教學模型是依據任務驅動學習理論、建構主義學習理論和混合式學習理論，基于智慧課堂教學平臺提出的教學模型。該模型相比于其他模型，最大的特點在于構建多個學習任務，通過多任務混合聯結驅動學生學習，涉及課前、課中、課后等多個環節，具有可操作性、可推廣性。

1.任務設置：聚焦真實問題解決

任務群中的任務設置基于本節課的教學目標，圍繞學科核心內容，選取多個與學生相關的、有意義的真實生活場景，促進學生的持續探究。在STEM理念下，任務設置中關鍵的一點在于要聚焦真實問題的解決。真實問題的解決一般要具備兩個基本條件，一是真實問題要包含真實的情景，這樣可以在一定程度上避免問題的去情景化，讓學生能夠更好地將已掌握的知識在新的問題情境中順向遷移；二是對真實問題的處理有助于提高學生的實際技能，學生可以利用實際問題與課程內容和課堂教學間的聯系，進一步拓展自己的視野，從而實現知識結構的外顯，更好地訓練其實際操作能力。在多任務混合式精準教學模型中，在信息科技課程任務設置的過程中，首先是設置找尋真問題的任務。教師引導學生通過手中的智慧平板查閱與任務相關的資料，然后對任務進行全面細致的分析判斷，抓住任務的關鍵，弄清楚解決任務中所包含的真實問題。其次是要設置探究真實問題的解決方法的任務。教師引導學生充分利用抽象思維、形象思維以及計算思維等，結合已有的信息科技認知結構，對真實問題進行分析，探尋解決真實問題的方法和途徑。再次是設置小組之間的交流討論任務。學生借助智慧平板對解決真實問題的不同方法進行對比，可以更加有效地幫助學生提升解決問題的能力。最后是設置檢查、總結和反思的任務；教師引導學生利用智慧平板記錄真實問題解決的整個過程，利用智慧平板對常規的解決信息科技問題的方法進行梳理歸納，同時標注靈活簡便的解決方法，讓學生能夠在下次解決真實問題的時擇優使用，以此提高學生的思維能力，達到深度學習的目標。

2.任務聯結：多任務聯結驅動

任務群中的任務聯結是指任務群中的多個任務之間應當是環環相扣、層層遞進的，學生在探究的過程中，在一個接一個任務的引導驅動下，能夠更深層次參與到探究過程中，解決碎片化、孤立的探究難以促進學生知識的內化，促進學生探究的持續和深入，逐步激發學生學習的潛能。在STEM理念下，多任務混合式精準教學模型的任務聯結是設計一系列相關的學習進階任務，貫穿課前、課中和課后。在課前，教師可以根據本節課的教學目標設置前置性學習任務，為課上的教學打下基礎；在課中，教師可以利用學習任務單，有意識地引導學生將各個任務聯結在一起，利用智慧平板讓學生進行自我校對、組間討論、互相評價等，慢慢形成元認知能力、反思能力等關鍵性學習能力；在課后，教師可以根據學生在課上的掌握情況，布置個性化的學習任務，供學生有選擇地進行課后教學補償、復習和鞏固練習。在多任務的聯結驅動下，學生更加積極主動地探尋知識之間的深層邏輯、辨思質疑、審視批判，更有機會進入到深度學習當中。

3.任務解決：技術賦能精準高效

任務群中的任務解決是在教師的引導下，學生將多個聯結的任務一一完成。在完成多個學習任務后，學生會產生強大的自信心，主動尋找相似的真實情境去構建新知與未知的聯系，在原有知識的基礎上構建出新的具有實際意義的新結構。多任務混合式精準教學模型能夠解決傳統課堂無法確定學生是否完成了教師布置的學習任務的問題，準確把握學生學習任務完成情況，針對任務完成過程中存在的問題采取相應舉措，主要包括課前預習、學生參與、問題解決、知識掌握、課后作業五大方面，從課前、課中、課后全程動態掌握學生的任務完成狀況和學習發展情況，幫助學生更好地發現自身學習的不足，真正讓技術賦能，精準高效地解決問題和完成任務。技術賦能下的任務精準高效解決有助于學生個性化學習的真實發生，解決了傳統班級授課制之下的統一與個性化的矛盾，增強了學生的課堂參與度。通過對學生不間斷的監控與管理，對學生學習情況持續性的評價，既可以讓學生了解自己的學習狀況和思維發展水平，也可以幫助教師根據數據優化教學策略，以動態的視角對學生的高階思維進行評價，促進學生高階思維的良性發展，進一步助力深度學習的目標實現。