以真實性學習為導向的初中信息科技教學實踐研究

摘要：本節課為《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》第四學段“物聯網實踐與探索”模塊的內容，作為本模塊的開篇其重點介紹了物聯網的概念、架構與技術等，為后續的學習提供了理論基礎和技術鋪墊。本文以“校園物聯網環境監測”教學板塊為例，通過以真實性學習為導向的初中信息科技關于物聯網內容的教學實踐，研究理解萬物互聯的世界將人與物、物與物結合在一起，使得互聯網變得更加相關、更有價值。通過實踐研究發現，基于真實性問題、真實性任務、真實性探究和真實性評價的教學實踐能夠激發學生的學習興趣，提高學生的實踐能力和創新思維，為培養具有信息素養的未來人才奠定基礎，從而引發學生對萬物互聯未來價值的思考。

關鍵詞：真實問題情境；物聯網教學實踐；教學實踐研究

隨著ChatGPT和“文生視頻”工具Sora的相繼問世，教育也在發生著一場范式層面的變革。懷特海（Whitehead）在《教育的目的》一書中提到，“教育只有一個主題，那就是五彩繽紛的生活”。教育不僅要傳授知識，還要培養學習者具備運用知識去創造性地解決實際生活問題的素養。所以，學校不能再含糊地說教育要“為未來做好準備”，而是要追求各學科如何培養學生解決實際問題的素養。這就需要學生改變以往的被動式學習，投入到新的主動的真實性學習中去。

以真實性學習為導向的教育的最終目的是讓學生獲得素養，具有素養的人才能解決未來生活中遇到的復雜問題。未來生活中的真實問題往往是劣構的、不良的，這與教學中設置的所謂的真實問題完全不同。學習的目的指向的終點是真實情境，那么學習的起點也應該是真實情境。但是，當前的學習是去境脈化的，學生面對的問題都是良構的、完整的，甚至解決問題的條件和工具都是教師提供的，在這樣的學習環境中，學生獲得的只是一種只適用于學校場景的“惰性知識”，無法遷移到未來真實問題情境中去。因此，本文以《校園物聯網環境監測》一課為例，圍繞真實的問題、真實的任務、真實的探究和真實的評價，探討如何以真實性學習為導向，開展初中信息科技實踐教學。

真實性的問題

“問題”原意是障礙、阻力，給人造成困惑。現實生活中所出現的問題往往都是劣構的，缺少解決的方法、條件和策略等。但是在教學中，教師設定的問題往往是良構的，具有清晰的解決步驟和完整的解決條件，學生一眼就能看清情境中的問題所在。思維五步法，即“發現（感受）問題→界定問題→提出假設→進行推理→驗證假設”是杜威提出的[1]，在現實教學過程中，教師往往忽略了最為重要的兩個步驟“發現（感受）問題→界定問題”。這兩個步驟是正確解決問題的前提，學生只有發現問題，才能去考慮解決問題的條件、工具和策略，進而界定問題。因此，培養學生核心素養的第一步應是引導學生在現實生活中發現和界定問題。傳統的情境設計往往是條件、途徑和策略齊全，或者學生很容易獲得，這些良構的問題不僅不能激發學生的學習興趣，更無法培養學生面對現實生活中劣構問題的能力。

例如，教師可以設置這樣的情境：

今天，你是值日生，回家后你發現教室的燈沒有關。學校規定如果值日完教室的燈沒有關要扣班級的文明分。現在天氣惡劣，下著大雨，你也無法回學校關燈，你有哪些方法可以將其關閉呢？

忘記關燈或者拔插座是現實生活中經常發生的事情，解決這個問題有多種途徑和方法。學生首先需要界定這個問題的本質，然后考慮解決問題的策略，并從中選擇最優方案。在案例的情境中，擺在學生面前需要解決的問題的條件和途徑并不是已經準備好的，而是需要學生去探索和尋找。學生想要完成“關燈”的目標，會遇到很多障礙，如“離開教室”“天氣惡劣”“扣班級的文明分”。“目標—障礙”的沖突推動學生提出解決問題的假設方案，并不斷推理和論證假設是否可行。如此一來，學生深入理解問題，尋找解決問題的策略，獲得了素養的提升。

還可以設置如下情境：

未來學校監測系統通過物聯網技術，感知教室內的環境溫度、噪音、PM值，收集數據并傳輸至監測平臺，為研究校園環境質量變化及制訂校園環境保護規劃提供依據。

教師引領學生搭建校園物聯網環境監測系統，就是讓學生在設計和搭建過程中，探究如何更好地通過物聯網技術，感知教室內的環境溫度、噪音、PM值，收集數據并傳輸至監測平臺。

教師在設計真實性問題時，一定要注意區分“真實性”和“真實”，兩者并不完全是一回事。真實的問題都具有真實性，但是真實性的問題是為了真實，兩者是不能畫等號的。盡管一般而言，真實的都具有真實性，但真實性問題情境是“為了真實”，從教學的角度來說，真實性的問題需要在解決問題過程中排除危險和不安全情況出現，要具有資源的開放性和多元性，要能夠降低任務完成成本。

真實性的任務

問題情境是指為了完成某個既定任務，要由某個人或某群人加以聯結的一組背景化的信息，這個任務的結果如何事先并不是一目了然的。[2]一個真實的問題情境必須有任務，缺乏問題的任務設計的指向性就會不清晰，任務功能就會減弱。任務需要學生對問題情境提供的信息和條件進行整合，在一定的時間和范圍內完成某個特定的產品。但是，這個產品的具體形態和結果并不是確定和明晰的，也正因如此，任務才能更好地激發學生的興趣。安德烈·焦爾當認為“動機=需求×價值”[3]，也就是說，動機既是學生獲得自然需求，更是完成某個任務后獲得的對自我的價值認識。因此，越是真實的任務，學生的興趣越大。而當學生切實感受到學習價值時，他們會有更明確的行動意愿，努力克服困難，在完成任務時不斷提高自我價值，從而持續性地開展探究。當然，一個問題中并非只能有一個任務，也可以有多個任務，這些任務之間形成螺旋式的知識進階，引導學生完成理解知識、掌握知識和運用知識的整個學習過程。

1.你是學校的科技觀察員，現在你正在搭建一個校園物聯網環境監測系統，通過物聯網技術，感知教室內的環境溫度、噪音、PM值，收集數據并傳輸至監測平臺，為研究校園環境質量變化及制訂校園環境保護規劃提供依據。

2.任務目標：各小組擬定任務目標。

3.任務分工：以小組為單位，4人一組，明確分工。

4.任務實施：

A.環境感知：根據任務目標，選擇合適器材完成搭建，并監測實時數據，獲得溫度、分貝、PM值。

B.網絡傳輸：通過網絡上傳數據信息，并觀察監測平臺中的數據變化情況。

C.分析應用：實現各自任務目標，如通過溫度控制打開室內電扇，通過噪音監測控制蜂鳴器報警，通過PM值檢測控制警示燈提醒等。

5.任務評價：對實踐過程和任務成果進行評價。

在這一環節中，設置了一個真實的問題情境——搭建一個校園物聯網環境監測系統，要想完成這個系統的搭建，學生需要克服很多困難和障礙。教師為了引導學生達到目的，設置了一系列任務。例如，第一個任務是先搭建合適的器材，能夠獲取基本的數據、溫度、分貝和PM值等。第二任務是在完成第一個任務的基礎上，上傳數據并觀測數據的變化情況。第三個任務是分析和運用數據解決實際問題。從收集數據、上傳數據到分析數據、運用數據，這一系列任務之間是環環相扣的關系，上一個任務是下一個任務的基礎，層層推進。每完成一個任務就越接近目標，讓學生體會到自身的價值，提升其學習興趣。

真實性的探究

雷納特·凱恩提到“路線學習”和“地圖學習”。“路線學習”是線性的、靜態的，“地圖學習”是立體的、動態的。地圖學習需要學生發揮主動性，不斷探究尋找新信息與經驗之間的關聯，是將經驗遷移到現實生活。筆者理解有兩個意思：一是動詞性的，就是“能夠智慧而有效地使用”知識和技能；二是名詞性的，就是“努力去理解（動詞）的成功結果——對一個不明顯的觀點的最終掌握，對許多無關聯（可能看起來不重要）的知識元素所做的有意義推斷”。因此可知，為了理解的不斷探究就是“地圖學習”，有助于培養學生的核心素養。教師要引導學生主動去運用知識不斷探索，完成任務，解決問題，只有這樣才能實現學生對知識的真正理解。

在本案例中，教師設置真實性問題情境，設計一系列有進階的任務，引導學生真實探究，通過探究實現理解，體現“科”與“技”并重的理念。例如，在完成搭建校園監測系統過程中，學生有各種形式的探究：有小組合作，以小組為單位，4人一組，明確分工；有學案引導，教師針對本課的知識點專門設計了學案，為探究中遇到困難的學生提供學習支架，幫助他們更好地理解和運用相關知識……同時，教師還在不同任務中，親自示范人體紅外感應裝置。在探究中，有一組學生的網絡連接一直是黃色的，學生討論后仍然無法解決。但是，教師并沒有馬上幫他們解決問題，而是讓其他組學生幫助他們查找原因，最終發現問題的根源是端口插錯了。在整個教學過程中，既有學生之間的輔導，也有學生的成功分享和提醒。

在整個探究過程中，學生在實踐經驗的基礎上認知物聯網的架構，而非單純地學習理論知識，經歷感性認識到理性認識的過程，理解更為深刻。

真實性的評價

在以往的教學中，評價往往分為形成性評價和終結性評價，形成性評價是在過程中收集數據，終結性評價是到結束后收集數據，其目的都在于評定學生。但是無論是哪一種評價，指向的都是學生，而非指向學習本身。如果一個評價的目的是評定，而不是反饋，那么學生就會處于一種焦慮狀態。因此，需要一種用來推進學習的評價，那就是表現性評價。表現性評價正是在盡量合乎真實的情境中，結合學生在完成任務過程中的具體表現，依據評價規則做出判斷。表現性評價不僅知道學生“要去哪里”“會什么”，還清楚學生“現在在哪里”“能做什么”。筆者制訂的表現性評價標準如上頁表所示。

在這個案例中，學生搭建檢測平臺分為A、B、C三個階段，每個階段都能了解學生的學習水平，最終的評價表也能從整體上了解學生處于哪個層次，進而更好地判斷學生是否真正理解了學習內容。評價量表從“方案制訂”“方案科學性”“方案可行性”和“運用信息科技”四個方面對學生進行評價，每個方面又分為0、1、2、3、4五個層級。這樣一來，教師可以根據評價量表，結合學生在具體情境中的探究來判斷學生理解相關知識的程度。

參考文獻：

[1][美]約翰·杜威.我們如何思維[M].伍中友，譯.北京：新華出版社，2010：14-16．

[2][比]易克薩維耶·羅日葉.為了整合學業獲得：情境的設計和開發[M].汪凌，譯.上海：華東師范大學出版社，2010：2.

[3][法]安德烈·焦爾當.學習的本質[M].杭零，譯.上海：華東師范大學出版社，2015：69．