學科大觀念視角下數字化賦能基礎教育課程改革的路徑研究

李葆萍　楊翹楚　馮雨涵　張翔

【摘 要】在當前我國基礎教育課程教學領域確立了以培養學生核心素養為目標的背景下，研究分析了可滿足學生核心素養培養的學校課程體系、教與學方式和教育評價體系的主要特征。研究認為學科大觀念是促進學生核心素養培養的關鍵切入點。基于教師在學科大觀念教學實踐中遇到的困境，研究提出，可借助數字化方式研發基于學科大觀念的知識圖譜、智能教育評價系統和智能教學平臺，將學科核心素養培養規律和教學策略內化于數字化教育產品之中，為教師基于學科大觀念和核心概念、融入真實情境開展學教評一體化的教學提供工具箱，支持基礎教育課程教學改革目標的實踐落地。

【關鍵詞】基礎教育課程教學改革 學科大觀念 學習進階 學教評一體化

一、引言

當前的學校教育體系正處于從工業時代向智能時代轉型的節點，對智能時代人才標準以及培養方式的探索成為研究熱點。比如，2020年1月，世界經濟論壇發布的《未來學校： 為第四次工業革命定義新的教育模式》中提出了教育4.0的概念[1]。

課程是實現人才培養目標的載體，是撬動學校教育體系變革的支點。為“推動育人方式變革，著力發展學生核心素養”，2022年4月，我國發布了新版義務教育課程方案與課程標準，明確提出重視學生“必備品格和關鍵能力的培育”的課程建設原則。2023年5月26日，教育部辦公廳發布的《基礎教育課程教學改革深化行動方案》（以下簡稱《行動方案》）部署了課程方案轉化落地規劃行動、教學方式變革行動、科學素養提升行動、教學評價牽引行動、專業支撐與數字賦能行動五大重點任務，并對持續推進我國基礎教育課程教學改革進程給出明確的時間節點。這些都是我國在基礎教育階段對于貫徹核心素養的人才培養目標的切實回應。

二、學科大觀念引領學校課程教學和評價體系轉型

以核心素養為目標的教育體系是對傳統教育體系的深度重構，有關“學習什么樣的知識、如何學習知識、怎樣評估學習結果”等問題是教育體系轉型的關鍵。總體來看，就是要求學校的育人目標從“學會”向“會學”轉變，從“掌握知識”向“發展思維”轉變。學校教育體系將在課程體系、教與學方式、教育評價體系等方面做出實質性的改變。

1. 課程體系改變

在人類社會知識總量指數級增長的背景下，知識學習的效率是教育體系面臨的極大挑戰，以ChatGPT為標志的生成式人工智能技術的突破則將其進一步放大。學校的課程體系必須尋找更為有效的途徑使學生在有限的、已知的知識學習經歷中獲得關于知識創生和應用的本質理解，從而獲得應對未知世界的能力。布魯納的認知結構理論強調不論教授什么學科，都務必使學生理解該學科的基本結構。布魯納所指出的基本結構是以學科基本原理統領的學科知識結構，它不只考慮學科知識內容間的靜態的邏輯關系，還將人類的知識發現和建構過程融入其中，即基于學科的基本原理和思想方法來組織更具統整性、生成性的知識體系結構。國際科學教育領域中曾使用“一英寸寬一英里深”的提法形象地表達要進行少而深的學習的理念，并繼而提出了科學大觀念的學習。我國2022年版義務教育課程標準中也強調要“突出課程內容結構化”，這與布魯姆的認知結構思想有著高度的一致性。

基于學科大觀念或大概念構建課程內容體系（本文統一使用“大觀念”的提法），能夠基于共同遵循的學科基本思想來容納具有本質聯系的多個下位概念或知識點，居于同一個大觀念中的知識的表征粒度更有組合性和層次性，是學科基本思想在不同應用情境下的具體變式。通過構建結構化的課程內容體系，提煉出來的學科大觀念能夠將知識的獲取和思維的發展有機聯系在一起，在大幅減少學習內容數量的同時增加了對知識的深度理解和遷移應用水平。比如，在數學學習中的整數、自然數、實數、負數、有理數、無理數、虛數，計數單位以及0～9數字符號等概念或知識點，都可以統一在“數是描述現實世界的數量和數量關系的人工符號系統，包括計數單位和計數單位的個數”這一觀念之下。在此大觀念的引導下，學生可以將其學前知識乃至高等數學的知識點進行整合，形成對知識的整體性和連貫性理解，促進學生自身的認知結構的形成和發展，為學生在不同情境中進行知識的高通路遷移和創造建立橋梁。

2. 教與學方式的改變

面對社會生產自動化和智能化水平不斷提升，知識的產生和創新應用的價值遠勝于對已有知識的模式化的應用，從工業社會分工體系下指向特定知識和技能獲得的教學方式向智能社會下指向學科基本思想方法和核心概念的深度理解的教學方式轉換是必然的趨勢。學習者對學科基本思想方法和大觀念的深度學習有獨特的規律：首先，對學科基本思想的理解必須依托于學科知識的學習過程，也就是要將知識獲取和思維發展融為一體來實施而不是單純的思維訓練；其次，對學科基本思想和大觀念的學習有賴于對知識的貫通式理解和建構，需要經歷一個類似螺旋上升的學習進階過程[2]7。

學校教與學方式的變革的底層邏輯必須基于上述規律，以學科大觀念為統領，讓學生在具有真實性的學習情境中，根據其學習階段在其最近發展區內設定具體學習目標，以學生感興趣、有價值的任務或者問題為導向，實施主動探究、積極對話、有效指導等多種形式的教與學活動。相較于單向知識傳授式教學活動，這類教與學活動會包含更豐富的學習資源、更深刻的認知活動、更復雜的任務管理、更高要求的自我監控等，也更有可能延伸至學校教學場域以外的時間和空間。因此，提供數字化技術、資源、設施和工具，使師生在虛實融合、無縫銜接的環境中完成教與學活動是必然的趨勢。

3. 教育評價體系的改變

教育評價是對學生學習效果的測量和評估，基于評價提供的證據可以衡量學生的學習水平，也可以進一步探索是什么樣的原因導致了特定的學習結果，由此為教學干預提供指導。基于學科大觀念的評價中既包括可通過紙筆測試或者問卷量表等手段完成評估和測試的項目，如一些顯性知識點和技能的掌握程度，還包括如復雜交往、問題解決情感態度、傾向性以及隱性知識等，這就要求教育評估途徑和方式借助數字化技術的支持，設計出具有更多交互性和情境性的評估環境，在特定情境中展現被測者的表現，獲取更為豐富和準確的學生表現數據，以推斷學生內在的能力和素養水平[2]8。

基于大觀念的學習評價更需要反映出學習者在認知建構中的學習進階過程，因此教師應關注學生對知識的主動建構與深度理解的水平及其發展變化趨勢，以更好地實施教學活動。學校教學評估體系要更加注重如作業等過程性評估，評價任務設計上要綜合考量知識和技能掌握目標以及思維發展目標等，評價結果分析上不僅要看到學生對于某些知識內容當前的學習狀態和水平，更應建立起發展性、增值性的評估模型，揭示學生的發展潛力。

三、落實學科大觀念教學中面臨的挑戰

從改革開放以來，我國基礎教育領域的課程培養目標經歷了從“雙基”到“三維目標”再到今天的“核心素養”的發展歷程，呈現了從關注知識獲得到關注人的知識、思維、情感、態度、價值觀等全面發展的軌跡。然而不可否認的是“雙基”始終是課堂教學中最受教師關注的目標，即便在反復強調“三維目標”是一個整體的情況下，知識和技能目標依然會在整個教學活動實施中“獨占鰲頭”，這種現象仍然存在于學科大觀念的教學轉型之中，具體表現如下。

1. 教師對學科大觀念的理解存在偏差

盡管我國基礎教育課程標準中開始倡導以學科大觀念組織和實施課程的思想，一些教材也采用了單元、主題式的知識內容編排。然而由于一些學科大觀念表述本身比較抽象、籠統，其包含的下位概念的范圍和邊界、下位概念間的相互關系以及抽象到大觀念的路徑和思維方法等，尚缺少一種明晰和可視化的方式呈現給教師，這就使得教師在教學實踐中通常依據自身的理解來組織教學內容，就有可能對以核心素養為目標的教學系統基本邏輯產生誤解和誤用。例如，有教師只是把單元中某幾個知識點羅列組合在一起，認為同時講幾個概念就是大單元教學，學生掌握若干知識點后就會自然而然形成學科大觀念[3]。也有教師將大觀念本身作為教學目標，設定過于寬泛，難以轉化為可操作的教學活動[4]。基于大觀念的課程內容體系的模糊也會使得學生學習進階的路徑變得模糊甚至斷裂，學生對于大觀念的貫通性理解也難以得到有效貫徹。

2. 基于學生思維發展的教與學活動空間有限

《行動方案》提出在教與學中要“克服單純教師講學生聽、教知識學知識等現象，引導學生主動思考、積極提問、自主探究”，其目的是持續糾正學科知識本位的教學觀。大觀念教學并不否定學科知識點的學習價值，但學習特定知識點的目的不再限于單純的記憶知識，而是以知識點學習為載體，在學習過程中讓學生獲得對學科基本思想的理解和學科思維的發展，幫助其建構起動態、發展、可拓展的學科知識結構。衡量學生學習效果不是以知識的記憶和應答而是以知識的遷移和創新應用為指標。由于教師長期以來關注知識技能獲取等淺層次目標，欠缺新技術產品應用能力，在引導學生對知識進行結構化思考、在新的變式下遷移應用等方面的教學能力尚有不足，導致我國大部分中小學課堂活動中留給學生思維發展的空間有限，甚至流于表面。

3. 教育評價方法和模型對學科大觀念教學支持不足

《行動方案》指出“注重核心素養立意的教學評價，發揮評價的導向、診斷、反饋作用”。這意味著課程、教學和效果評估共享一套價值標準，并形成互相連接、互相反饋的教學評一體化的閉環。這對教育評價標準、評價內容、評價效率和評價結果及其應用提出更高的要求。當前我國一些區域和學校嘗試讓學生參與學科主題活動，根據學生的實際表現等進行教育評估，評估的數據來源主要基于教育信息系統中學生的學業水平成績或投放的相關調研問卷等[5]。這些積極的探索背后存在如測量方法帶來的評價的信度、效度和效率問題，更重要的是教育評價模型大多還是基于靜態知識點掌握的教育評價模型。現有的評估模型在了解學生學科知識結構化水平、學科思維發展以及知識創新和遷移水平等方面尚不完善，從而難以為基于學科大觀念的教與學活動提供有效的反饋和改進信息[6]。

四、數字化賦能學科大觀念教學的方法和路徑

《行動方案》中專門將專業支撐與數字賦能列為重點任務之一。數字化技術可以塑造新的教育環境，提升教育業務質量和效率，甚至可以重新塑造教育業務流程，因而如前所述，借助恰當的數字化產品研發和應用，可望破解教師慣性行為、轉變教學觀念。

1. 基于學科大觀念的知識結構+思維過程的可視化產品研發

知識圖譜是對課程內容體系的圖形化和可視化表征，可以為教師選定教學內容、確定學習路徑、診斷學生知識點學習情況等提供教學決策支持。現有的知識圖譜可以展示知識點之間存在的前驅、后繼、包含等邏輯關系，但在同時展示大觀念與下位知識之間的多維關系以及附著在大觀念之上的基本學科思想時，其復雜性倍增，難以有效支持教師開展核心素養的教學活動。

借助數字化技術可開發以學科大觀念為核心的知識結構和思維可視化模型，該模型可以同時展示知識基本結構和基本學科思想，借鑒楊炳儒教授的教學思想，可以稱之為K（Knowledge Structure）T（Disciplinary Thinking ）圖[7]。K圖是以“大觀念”—“次級概念”—“知識點”等不同知識粒度和抽象層次構成的塔式結構，較底層是相對獨立的知識點或下位概念等，如0～9是上一層概念的實例或構成部分，整數、多位數、小數等可以繼續抽象至更上層概念，如計數單位和計數單位個數等。這樣的塔式結構突破了現有教材編排順序，將不同年級甚至學段的學習內容根據知識抽象程度、差異呈現給教師。T圖揭示了不同層級知識或概念間通過相應的學科思想和方法進行推演的過程，即思維過程，可以直觀展示概念之間的關聯、知識點之間的遷移路徑等[8]。圖1是小學教學中關于“數的運算”K圖的示例，圖2是“除數是兩位數的除法”教學單元的T圖示意圖。這種以K圖為主體融入T圖的多層進階知識系統的構造和思維可視化表征模式，滿足了大觀念統領下知識和思維的統一的教學需求，能夠引導教師在當前知識學習中，更準確定位前置知識和相關知識，以及落實教學目標等。

2. 基于KT圖研發學教評一體化智能學習平臺

以KT圖為基礎，研發學教評一體化的智能學習平臺，可以支持教師落實以學科核心素養為目標的教學設計活動。平臺借助自身的業務邏輯設計，將學科大觀念知識體系和逆向教學設計的思想、流程及教學支架內化在教師的使用和操作過程中，為教師提供教學決策支持，推動教師教學行為、觀念的轉變。

基于KT圖結構，平臺可根據教師選擇的教學主題（知識點）提示教師關聯的學科大觀念，以及根據以往班級學情推薦合適的知識內容，并引導教師設定可觀察、可測量的教學目標。在評價和教學活動設計中，平臺可根據KT圖中知識類型、認知水平以及可能的學習路徑和思維方法，生成前測、課中測試以及課后作業等評價任務向導和教學設計向導，教師可以參照提示選擇學科教學資源、工具、模型，設置適當的任務情境，完成教學評一體化的教學設計方案。

3. 研發符合學科大觀念學習規律的智能測評模型

基于數字化技術的模型研發使得以學科大觀念為目標的學習過程和結果具有可觀察性、可測量性和反饋的及時性，從而可以為師生教與學決策提供相對明確的指引。借助數字化學習環境中嵌入式軟硬件設備的部署和使用，可對教與學的過程性和表現性數據進行更加全面和客觀的采集。例如，基于動態評估理論構建學習者在學科大觀念學習過程中學科知識與能力素養的最近發展區評估模型、基于KT圖的學生大觀念學習進階模型等，這些評價模型最重要的特征在于整合了知識獲取和思維發展雙重視角，從對“雙基”的靜態評價轉向對學生發展潛力的動態評價[9]，從對于學習過程的切片式評估轉向對知識建構的連續性評估，從基于相對孤立知識點掌握程度評估轉向基于學科基本結構和思想的知識建構評估。這樣的評估更符合《行動方案》中“注重過程性評價，實現以評促教、以評促學，促進學生全面發展”的指導內涵。借助人工智能算法優化和可解釋性研究，還可以加快評價結果的反饋速度和可讀性等，從而為教師設計、調整及改進精準且有貫通性的教學提供實時指導[10]。

參考文獻

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[9] 劉寧，余勝泉.基于最近發展區的精準教學研究[J].電化教育研究，2020，41（7）：77-85.

[10] 楊宗凱.利用信息技術促進教育教學評價改革創新[J].人民教育，2020（21）：30-32.

本文系全國教育科學規劃課題2022年國家一般課題“碎片化學習的深度學習機制和應用效果研究”（批準號：BCA220209）階段性成果。

（作者單位：1. 北京師范大學教育學部；2. 北京師范大學未來教育高精尖創新中心）

責任編輯：孫昕