學生數字化學習與創新素養培養實踐

【摘 要】培養數字化學習與創新素養是架設學生與信息社會之間的橋梁的重要舉措之一。發揮數字化學習與創新素養在學科核心素養體系中的集成作用，促進學科核心素養的整體提升，從而助力學生的終身發展和可持續發展。教師應結合項目學習的特點，從數字化環境、數字化學習和創新形式等方面重構課堂，有效培養學生數字化學習與創新素養。

【關鍵詞】項目學習；數字化學習與創新；核心素養

【中圖分類號】G434 ?【文獻標志碼】A ?【文章編號】1005-6009（2023）26-0073-03

【作者簡介】仝春燕，南京市鼓樓區教師發展中心（南京，210007）高中信息技術教研員，高級教師。

數字化學習與創新素養是指學生能通過合理選擇數字化資源與工具，有效管理學習過程和資源，創造性地解決問題，形成創新作品的能力，是學生的信息素養作用于社會實踐的直接能力。在項目學習中，教師引導學生在發現問題的過程中增強信息意識，在具體的解決方法中培養計算思維，在解決問題過程中明確信息社會責任，這些培養目標都需要通過提升學生的數字化學習與創新素養來落實。充分發揮項目學習的支架作用，教師在項目學習中適時引領，尋找數字化學習與創新素養的落腳點和生長點，可以有效提升學生的數字化學習與創新能力，進而全面提高其學科核心素養。

筆者以高中信息技術必修課程“數據與計算”和“信息系統與社會”中部分章節的學習為例，面向6所學校共360名高一學生開展網絡問卷調查，調查結果顯示，學生基本具備數字化學習意識，但數字化學習能力較弱，缺乏創新意識，基本達到數字化學習與創新素養的一級水平；教師開展項目學習的經驗差異較大，同時對培養學生數字化學習與素養重視程度不高。

一、找準契合點，促進數字化環境建設

1.數字化學習情境

在項目布置（規劃）環節，教師通過創設真實的、生活化的問題情境，激發學生的問題意識，引導學生以解決問題為目標，在數字化情境中判斷環境、分析具體需求，最終有效解決問題，從而培養學生自主探究的能力。

2.數字化學習工具和資源

在項目設計、實施等環節，教師引導學生充分體驗各類數字化工具的優勢，通過使用數字化工具進行合作學習和創新創造。如利用思維導圖表達小組成員的思想并梳理成觀點結構圖，最終形成項目研討報告；通過應用軟件實現生活實例中所需數據的采集和分析，形成可視化表達圖表，體驗數據對日常生活的影響；通過使用開源硬件模擬人工智能及物聯網的應用，解決個性化需求，實現創新創造。教師需提供數字化教材、課程及輔助資源等作為學生數字化學習的有力支撐。教師還可以引導學生通過搜索和處理相關信息，積累個性化學習資源，激發學生通過自主合作和創新的方式，學會有效管理學習過程與學習資源。

例如，在“探究網上購書系統”項目學習中，教師從學生網絡購書的親身體驗或需求出發，設置數字化學習情境，組織學生為學校即將舉辦的讀書節活動挑選最新的精品圖書。讓學生從用戶到開發者深度了解網絡購書系統的功能設計，從而了解信息系統的組成和具體功能的實現；指導學生使用思維導圖等工具繪制信息系統的組成結構圖，并通過優化購書系統豐富設計功能。另外，教師還可以分享教科版（或其他版本）的數字化學習資源包，利用氦星人信息技術教育平臺提供網絡課程資源等。

教師通過搭建數字化學習環境，不斷提升學生的數字化學習和創新能力，讓學生逐步能獨立或者合作開發支持學科學習的個性化學習資源，從而實現知識創新。另外，有條件的學校可以建設符合新課程標準的專用信息技術實驗室；區域內可以共建共享數字化課程，充分發揮數字化時代信息互通共享的優勢，提高區域內全體高中生的學科核心素養。

二、把握落腳點，探索數字化學習方法

1.開展基于探索的自主發現學習

通過教師的引領，學生不斷養成能夠充分利用資源（數字化平臺、工具與資源等）開展基于問題探究的探索性學習的習慣，如學會使用網絡工具快速搜索、獲取和甄別學習資源。同時，教師引導學生在數字化資源所創設的虛擬實驗環境中，通過觀察現象、讀取數據、科學分析等步驟培養科學的研究態度和能力，掌握科學探索的方法與途徑，實現自主發現的數字化學習，滿足個性化的學習需求。

2.建立基于協商合作的學習共同體

教師根據學習任務的難易程度和個體學習需求的特點，指導學生學會在網絡學習空間中開展協作學習和協同創作。學生在數字化學習環境中學習、討論，最終構建自己的數字化身份，形成學習共同體。

例如，在“探究基于物聯網技術的圖書館”項目中，第一階段，教師圍繞任務“探討包含傳感器的信息系統”引導學生開展自主探究學習。通過使用網絡工具搜索數字化資源，了解生活中使用的溫度、聲音和光敏等傳感器，感受傳感器的功能及作用；通過探究圖書自助借還機的工作原理、借閱數據的統計等，進而了解RFID標簽的功能，感受包含傳感器的信息系統給生活帶來的便利。第二階段，教師提出任務“探索基于物聯網的信息系統”，學生通過觀看視頻，深入討論物聯網技術，探索物聯網的案例應用，討論如何完善學校圖書館管理信息系統的功能，打造智能圖書館需要添加哪些傳感器以及豐富哪些功能，最終完成智能圖書館的設計。學生還可以根據自己的興趣愛好，通過網絡與領域技術專家進行探討和學習，圍繞建設物聯網數字校園、農業物聯網等問題做進一步研究。

教師引導學生通過使用數字化學習工具（資源）積極開展探究與協作學習，學生通過建立學習共同體進一步理解工作原理，拓展思維。另外，教師還可以鼓勵能力強的學生獨立或合作開發支持學科學習的個性化學習資源，實現知識創新。

三、挖掘生長點，激發數字化創新思維

1.基于實踐創造的創新

學生在技術豐富的數字化學習環境中開展各類數字化學習活動，掌握數字化工具的選擇和使用，能夠創造性地解決問題并形成個性化的數字作品。

例如，在“數據的可視化之圖表”項目中，學生分別從圖書借閱數據的邏輯關系、數據的空間關系等不同角度對數據進行剖析，通過制作柱形圖、散點圖等找到數據間的關系。針對實時交通、出游高峰等復雜問題，通過學會使用數字化工具分析或制作熱力圖、雷達圖等，完成歸納解釋數據間的規律、數據在空間上的變化等任務。部分學生還可以通過在線自主探究學習，利用在線數據可視化分析平臺完成文本詞頻統計，形成研究報告，探究其內在規律。

教師通過創設豐富的數字化學習環境，幫助學生在數字化學習活動中熟練掌握數字化工具的使用方法，學生在創造性解決問題并形成個性化的數字作品過程中，不斷培養和提升自身的創新能力。

2.基于學科融合的創新

教師引導學生參與多學科融合的主題活動，學生通過數字化學習，解決跨學科問題，在建構知識的過程中實現知識創新。

例如，在“利用數字化工具體驗蒙特卡洛方法求π過程”項目中，學生分組體會不同的數字化工具，如利用WPS電子表格中的繪圖、網絡畫板完成投針實驗，利用PYTHON程序完成撒豆實驗等，最終求出π的值。教師引導學生根據不同的需求，選擇適合的數字化工具；通過科學的方法分析實驗數據，比較結論的可靠性，以此延伸探究其他學科問題。

學生通過體驗數字化工具解決問題的過程，掌握方法，實現知識的遷移，促進創新思維能力的提升。

四、突破難點，促進學科素養的提升

在項目學習過程中，通過開展表現性評價兼顧質性評價和量化評價，對學生的數字化學習與創新素養的行為表現及能力水平等進行有效評價。首先，教師以真實情境或模擬生活情境為背景設計表現性任務，每個任務都具有一定的指導性和開放性；其次，教師充分尊重學生的主體地位，師生共同制作評價量表，對學生在項目學習全過程的表現進行真實評價；最后，教師利用信息化平臺完成數字化的課堂觀察記錄表、項目任務完成情況表等的填寫、分享和統計。

在項目學習中應將過程性評價和總結性評價相結合。過程性評價是指項目學習中學生的動手實踐能力、協作的意識與能力及情感投入是否積極等；總結性評價是指學生的項目完成情況是否達到相關學業標準。兩種評價結合最終實現動態記錄學生的數字化學習與創新素養變化，科學評價每個學生的數字化學習與創新素養水平。創新素養水平的評價要以學科核心素養的分級體系為依據，凸顯創新能力評價標準。