兒童創造：開啟素養導向的信息科技課堂教學

《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》以學生發展核心素養為導向，提出培養學生“樂于提問，敢于質疑，學會在真實情境中發現問題、解決問題，具有探究能力和創新精神”的目標。這一新的課程理念對信息科技教師是一個不小的挑戰。本期對話，福建師范大學教育學院楊寧教授和福建省福州市臺江區教師進修學校信息科技教研員邱偉松老師將共同對此話題展開深入探討，以期給廣大一線教師實施素養導向教學提供參考。

》楊"寧

福建師范大學教育學院博士、教授、碩士生導師。

》邱偉松

福州市臺江區教師進修學校信息科技教研員，福建省學科教學帶頭人。

兒童創造課堂構筑信息科技課程新理念

邱偉松：楊教授，這幾年您帶領團隊進行“互聯

網+”環境下適應兒童創造的課堂新生態研究，“兒童創造”和《義務教育課程方案（2022年版）》提出的培養目標特別契合。基于“兒童創造”的培養目標及義務教育信息科技課程標準的要求，您認為信息科技教師應該具備怎樣的理念？可以從哪些路徑來逐步形成這樣的理念？

楊寧：“兒童創造”是知識建構理論在小學教育階段的一種表現形態，同時也是落實《義務教育課程方案（2022年版）》倡導的“像專家一樣學習”的具體承載。如果要在信息科技課程中踐行兒童創造課堂教學，信息科技教師首先需要明白的是，兒童創造并非要求小學階段的孩子要像計算機科學家一樣發明“無中生有”的人類制品，或者像工程師一樣創造性地解決前所未有的困境。兒童創造是一種學習路徑，讓兒童回到計算機科學家和工程師當初求解問題的情境中，經歷他們經歷過的思考過程、實踐過程和反復迭代優化制品的過程，讓兒童在體驗中感知計算概念、計算實踐，逐漸形成計算思維。我們團隊提出“兒童創造”課堂的概念主要是基于西蒙·帕佩特（SeymourPapert）的建造主義思想（Constructionism）。建造主義與建構主義一字之差，以帕佩特自己的話說，“是借用了建構主義關于學習是通過漸進地內化行動來搭建知識結構的觀點，但添加了一些新的想法，即這種行動是學習者有意識地參與構造公共制品的行動”。建造主義更加強調兒童在創造（Making）制品的過程中學習，無論創造的是看得見的、有形的實體，還是看不見的、無形的規則和方法。兒童創造課堂關注的是兒童將頭腦中的感受、想法外化為對個體和他人有意義的產品。產品是兒童表達想法的中介，而創造產品的過程反過來強化了這些想法，逐漸形成超越零散知識的、具有網狀結構的觀念——反映《義務教育課程方案（2022年版）》中學科大概念教學的目標。

無論是建構主義還是建造主義，其哲學根源都是知識的建構論。兒童創造是知識建構論在課堂教學觀層面的反映，為此，信息科技教師還需要理解什么是知識建構。簡單來說，知識建構就是人類如何認識客觀世界的一種觀念。傳統上普遍接受的觀念是，知識是先于人類經驗而客觀存在的真理，等待人們去發現和接受它。如果從這種觀念出發組織教學，那么教師將人類已經客觀存在的知識一代代傳遞下去是非常合理的，而且也是再合適不過的方法。然而，自20世紀八九十年代開始，人類的知識觀發生了改變，認為知識是人類個體與環境互動過程中人類主動構建的結果。這也就意味著，教師不可能直接將方法、規則、價值等傳遞給兒童，只能通過為兒童創造動手實踐的機會，讓兒童在創造的活動中，主動建構對概念、規則、方法和程序的認識。不僅如此，知識的建構觀還強調兒童在社會交往中逐漸改善對這些認識的建構，發展自己的認知結構。由此，信息科技教師所做的一切努力都應是讓兒童能夠“重走”科學發現與工程實踐之路。

如果教師已經具備了這種知識的建構觀，那么也就為兒童創造的課堂設計做好了理論上的準備。但只有理論，沒有方法，也是徒勞。因此，教師應該就兒童創造的課堂進行持續的實踐，并在“實踐—反思”的迭代循環中建構與內化這種理念，形成具有獨特風格的教學思想。事實上，經歷了“填鴨式”或“灌輸式”學習的教師在觀念上是很難改變的，盡管很多教師嘴上說著“知識建構”，但他們在課堂中仍然是在進行“知識傳遞”，我們看到更多的是教師在向兒童直接講授和示范一步一步的操作進程。因此，教師也需要經歷“知識建構”的過程，通過親身實踐兒童創造的課堂，才能夠在兒童創造課堂的設計、實施、評價的迭代優化進程中轉變傳統觀念，構建新的知識觀、學生觀和教學觀。

綜上所述，要讓信息科技教師具備兒童創造課堂的信念，教師需經歷知道、理解和應用的過程，并在持續應用的過程中反復體驗、反思，反過來促進對兒童創造課堂的理解，進而真正轉變觀念。

讓兒童經歷計算問題解決的實踐過程

邱偉松：素養導向的教學，提倡大單元教學或項目化學習。《義務教育信息科技教學指南》（以下簡稱《教學指南》）正是通過單元主題組織單元內容的，這為一線教師開展單元教學或項目教學提供了抓手。在具體實施中，我們發現僅執行《教學指南》的一個單元主題依然無法支撐其提及的相關邏輯主線。您認為在教學設計中，基于課程標準，可以從幾種方式來組織、設計單元教學或項目式學習？它們的區別與聯系是什么？哪一種方式更能滿足素養導向的教學需求？

楊寧：對于這個問題，首先還是要從素養導向的教學談起。那么，什么是素養？素養是一個人在其行動參與過程中的言談舉止，是知識的綜合運用、思維的連續轉換和態度的外在表現。一方面，素養表現在行動中，是行動中的素養；另一方面，素養依賴于知識、思維和態度的綜合，是知識、思維和態度的外顯化。既然素養表現在行動中，那么脫離行動的學習過程則很難真正落實素養的發展。同樣，素養發展依賴于知識的提升、思維的發展和態度的轉變，那么脫離知識的盲目行動也無法真正達成素養培養的目標。因此，素養導向的教學以行動為載體，以知識、思維和態度的綜合提升為目標。

認識到這一點，我們再討論行動是一種什么樣的行動。在《義務教育課程方案（2022年版）》中，每個學科都承載著學生發展核心素養的一部分責任，如語文承載的是以文化人的責任，數學承載的是以數育思的責任，科學則承載著培養學生以科學眼光看世界的責任。可以說，每個學科都在以學科獨特的方式育人，每個學科都有各自不同的學科實踐。因此，素養培養落實在每個學科內，需以特定的學科實踐活動為載體。以知識的建構觀來看，學科實踐活動具體指的是“像學科專家一樣”的行動。對于信息科技課程來說，要落實信息科技學科的六條邏輯主線，就要讓學生“像計算機科學家或工程師一樣”從事計算問題解決的活動。一方面，學生在信息科技課程中要面對諸多計算問題；另一方面，學生在面對計算問題時，需要像計算機科學家一樣理解數據特征、算法原理、網絡通信基礎，像計算機工程師一樣設計、開發、調試運行計算系統。

從“兒童創造”課堂的視角，針對這樣的計算問題解決活動，以項目式學習為承載，我們設計了REAL4Ps學習過程。REAL4Ps分別由Real-worldProblems（現實世界的問題）、Evidence-basedPerceptions（證據為本的概念）、Assumption-guidedProducts（假設引導的產品）和LecturedPresentations（講演式的展示匯報）四個學習過程要素組成。在學習過程中，兒童以真實的計算問題（Problems）為驅動，通過探究獲得證據、建立觀念（Perceptions），并基于觀念設計開發產品（Products），最后以教會他人的方式進行演講（Presentations），并在演講答辯中反思內化自己的學科觀念。我們強調兒童的產品設計不是盲目地跟從教師或他人的作品，而是在真實的計算問題驅動下，通過分析已有產品的結構、功能、特性，從對特定產品的分析中建立一般性的學科概念，再基于學科概念創建自己的產品，最后基于對產品設計理念、技術與功能實現的邏輯表達，促進兒童對學科觀念的內化。

依照REAL4Ps的學習過程要素，圍繞信息科技學科的六條邏輯主線，兒童創造的課堂至少可以有兩大類的計算問題。第一類計算問題帶領兒童回到計算機發展的歷史長河中，像計算機科學家一樣，就計算問題的解決，建立對數據、算法、網絡通信原理的深度理解；第二類計算問題驅動兒童基于現實需求，像計算機工程師一樣，就計算問題的解決，設計與開發信息系統與人工智能應用，在產品的解構與重構中建立信息處理、人工智能和信息倫理等觀念。

以數據處理作為第一類計算問題的實例，從《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）內容要求與學業要求出發，兒童需要對數據建立的學科觀念包括：①可以理解如果要認識現實世界并解決現實世界的問題，就需要將現實世界中的人、事、物抽象成計算設備可以處理的數據，數據進入計算設備就需要編碼；②能夠理解對紛繁復雜的原始數據進行管理和運算處理，可以給人們帶來一些信息，這些信息可以幫助解決問題；③可以理解采集原始數據的設備和方法多種多樣，使用什么方法和設備主要取決于解決問題的需要，不同的問題需要不同的數據類型和采集方式；④能夠認識到數據有可能涉及個人隱私，不能隨意濫用。當教師可以認識到這些觀念是兒童預期的學習結果時，就可以考慮將《教學指南》中的內容進行重構，以問題解決為線索，以數據采集、存儲、管理、處理、加工、可視化表達為過程，為兒童組織問題定向活動（Real-worldProblems）、問題探究活動（Evidence-basedPerceptions）、制品開發活動（Assumption-guidedProducts）和演講展示活動（LecturedPresentations），讓兒童在REAL4Ps四要素活動中，經歷計算機科學家為數據模擬器開發所做的前期準備工作，如確定模擬器的用途、收集和分析真實數據、確定數據存儲方式等。例如，結合運動健康主題，可以設計“喵星人的健康數據預測”項目，兒童通過現實數據的采集和處理，發現營養膳食、規律作息、日常運動與健康體魄之間的數量關系，為設計數據預測模擬器做前期準備。在問題定向活動中，通過“如何設計數據模擬器預測喵星人的健康狀況”這一核心問題驅使兒童去發現數量關系；在問題探究活動中，通過對權威數據的研究，建立數據是信息的基礎、信息有利于解決問題的概念；在制品開發活動中，通過運用數據與信息關系的概念，設計與執行完整的數據采集、管理、處理、加工與可視化表達的計劃，為問題提供基于數據證據的解決方案。項目中間會涉及兒童手動錄入貓糧熱量數據，運動手環自動跟蹤運動軌跡、時長與熱量消耗數據，為不同小貓編輯不同編號（編碼），并利用Excel存儲、管理和加工數據，以及數據可視化表達等多項數據技能。兒童在活動參與中學習技能，在技能熟練運用中理解數據、信息與問題解決之間的關系，為模擬器設計提供前期基礎，并在數據實踐中建立計算問題解決所需的數據大觀念。

同樣，第二類計算問題也是基于兒童預期達到的學科大觀念，設計“像計算機工程師一樣”的學科實踐過程，依托REAL4Ps項目設計四要素，組織兒童開展真實問題解決活動。例如，以建立兒童關于信息處理（信息系統）的大觀念為“錨”，重構《教學指南》中“過程與控制”部分的內容，組織兒童進入REAL4Ps四要素項目學習活動。可以考慮結合勞動教育的種植主題，設計“多肉的自動化養殖”項目，讓兒童經歷從開關量控制到閾值控制的迭代優化過程，像計算機工程師一樣圍繞多肉養殖需求（Real-worldProblems），解構多肉養殖條件和競品結構功能組成（Evidence-basedPerceptions），再根據競品解構活動建構的“反饋與控制”的觀念，自行設計優化產品（Assumption-guidedProducts），最后基于產品展示與演講答辯（LecturedPresentations），以教會他人的費曼學習策略內化“數據反饋與執行控制的關系”這一學科觀念。

兩類計算問題的解決都可以成為教師設計大單元項目教學的主題，圍繞計算問題解決而展開的學習活動本身即是素養導向課程設計理念的體現。兩類計算問題的解決，分別指向計算概念和計算實踐，但計算概念和計算實踐在現實問題解決中又是不可分割的，計算概念的形成與內化依賴于計算問題解決所需的計算實踐與反思，計算實踐是計算領域專家的生命體現，承載著計算領域專家的計算概念，計算實踐所產出的人工制品是計算領域專家對計算概念深度理解的外化。要建立兒童的計算觀念，就需要兒童像計算領域專家一樣從事計算問題解決活動，經歷計算實踐過程，內化計算概念，既能夠像計算機科學家一樣研究數據、算法、網絡，又能夠像計算機工程師一樣設計開發計算系統，二者缺一不可。

“兒童創造”信息科技課堂新生態的營造

邱偉松：我們知道，如果以自然生態系統的構成為原型分析課堂要素，可包括課堂生態主體和課堂生態環境，課堂生態主體包含學生和教師，而課堂生態環境又細分為如課堂教學環境的實物態要素和如教師教學理念的虛物態要素。從實物態教學環境方面看，《教學指南》中不少課時需要基于移動教學環境展開，而很多學校目前的教學環境，難以滿足《教學指南》實施需求。為實現“兒童創造”的培養目標，落實“科”與“技”并重的教學，您認為信息科技課堂教學應該營造怎樣的課堂新生態？可以怎么去營造？可否分別從生態主體和生態環境兩方面闡述？

楊寧：對于這個問題，可以借鑒野中郁次郎等人關于創新型組織的知識創造[1]條件，為“兒童創造”構建一個“場”（ば、ba，日語中的一個詞，有場所、場面、場合、環境之意），讓兒童有物可造、有源可鑒、有人可交。也就是說，為了支持兒童創造，首先，要讓兒童在現實空間中有物料可以供其創造；其次，為了支持兒童合理創造，將天馬行空的設想變為現實，要讓兒童在虛擬空間中有可以提供信息的資源；再次，知識創造是群體間知識共享、對話、交鋒的產物，為此，一個令兒童感到安全、開放的氛圍和鼓勵分享與貢獻的精神空間是為兒童創造提供社會交往、認知沖突、思維碰撞和情感交流的基礎。這樣的“場”給了兒童創造一個人與物、人與人的信息交換空間和能量傳遞的空間，是兒童創造課堂新生態構建的必要條件。因此，信息科技課堂應該是一個更加開放的課堂，有物可造并不依賴于封裝定制的工具套組，物料開源、產品開放本就是兒童創造課堂的應有之意。有源可訪也并不局限于某一特定的學習平臺，共享原本就是互聯網誕生時的固有屬性，網絡上的信息資源比比皆是，主要是看教師是否具備善于發現優質資源的眼光和整合重組資源的能力。

《教學指南》是信息科技教師實施教學的參考，但不是唯一的依據。教學的設計與實施仍然要依托于《課程標準》，回歸課程設計理念，在學科大觀念教學的思想指導下，綜合考慮執教班級和所在學校的具體情境，為兒童設計合適的學習環境、學習過程、學習活動和學習支架，使其可以“像計算機科學家與工程師一樣”開展計算問題解決的計算實踐活動。因此，盡管《教學指南》中很多課時是基于移動教學環境展開，但圍繞兒童預期的學習結果，尤其是指向學科大觀念的學習結果，教師設計的教學主題、活動過程很有可能與《教學指南》完全不同，那么也就不存在您所說的這個問題。教師考慮得更多的應該是如何尋找更適合于自身教學設計的環境要素，或者聯合同事、同行、家長甚至是互聯網上的志同道合者，自行開發必要的學習工具。

以上可以說是基于生態環境的創設所做的努力，如果說從生態主體的角度如何適應兒童創造的課堂，主要涉及教師和兒童雙主體。首先，從兒童創造的學習進階分析其所需的兒童主體準備。兒童創造遵循“應用（Use）—修補（Modify）—創造（Create）”的學習進階過程。在“應用”階段，兒童通過使用他人創造的產品，充分體驗產品的功能特性，并在教師的引導下試圖拆解產品的構成與技術原理；在了解了產品的基本原理后，兒童在“修補”階段嘗試改變產品的某些參數，使其更加滿足兒童自己的想法；當兒童對技術有了足夠的信心時，則進入“創造”階段，開發自己的產品。從這一進階過程可知，兒童創造不是一蹴而就的，它需要兒童將體驗、感知轉化為對自己有意義的概念，再將概念轉化、遷移為自創的產品。產品是兒童概念內化的外顯，脫離了概念的產品制作是無意義的“胡亂搗鼓”，不是真正有教育意義的兒童創造。換句話說，兒童創造脫離不開對概念原理的認知。這也就意味著兒童作為課堂生命主體，在產品創造過程中首先要做好知識鋪墊，必要的知識儲備和技能熟練是兒童創造的必經之路，無法逾越。營造兒童創造的課堂生態，并不排斥對兒童基礎知識與技能的教學，只是教學的途徑需要做出調整和改變，從兒童的體驗、探究、嘗試、探索開始，讓兒童在體驗中反思、交流經驗，建立概念。當然，屬于程序性知識的技能學習，也并不排斥必要的強化與練習，試想一個連鍵盤都無法熟練操控的兒童又何談創造呢？這樣的兒童也許不乏發散性的思維和想象力，但從創造力的內涵來說，這樣的想象終歸無法落實在對自己和他人有意義的產品上，也就沒有所謂的創造力的現實表現。因此，為營造兒童創造的課堂生態，首先要為兒童準備基本的數字技能。

其次，從兒童創造所需的“場”分析教師的素養準備。教師為兒童營造一個有物可造、有源可鑒、有人可交的創造“場”，需要具備對物料的判斷與篩選能力，以及對信息資源的敏感度和對課堂教學的開放理念。這些都要求教師能夠具有與時俱進的學科本體性知識和理念不斷更新的條件性知識，更需要教師在兒童創造的課堂實踐與反思中不斷豐富實踐性知識，逐漸形成自己的教學主張，構筑自己的教學思想。因此，兒童創造課堂的實施更需要信息科技教師成為具有數字素養的終身學習者，為兒童創造所需的“人—人”能量交換與信息交互做好準備。

從學習進階視角開展信息科技學業質量評價

邱偉松：《課程標準》給出了明確的學業質量要求。在具體的實施中，一線教師對如何有效開展學業質量評價還是比較迷茫的。您的團隊依托“學習進階”開展信息科技學業質量研究，可否為我們厘清信息科技學業質量評價的方法與路徑？

楊寧：學業質量評價是針對核心素養的測評提出的一種評價體系。如前所述，素養表現為一個人在問題解決活動中對知識、技能、態度、思維等的綜合運用。對素養的測評不同于對知識的測驗和對技能的考核，它無法脫離情境，也必須依賴于具體的行動。為此，學業質量評價的側重點在于觀測學生在問題空間中的行為表現，以行為表征推斷其核心素養的發展水平。我們團隊所做的信息科技學習進階研究就是期望建立學生行為表征與學科素養，尤其是學科觀念之間的映射關系，同時能夠設計出適合于評測學生學科觀念的問題情境與學科任務。簡單來說，就是基于學生在問題情境中完成學科任務的情況，推斷學生對于學科觀念的認知層級。而通過學生的作品評價學生的學習成效對于信息科技教師而言并不陌生，教師們只是沒有將作品評價指標的設計指向學科素養或學科觀念層面。在以往的作品評價中，受到更多關注的是學生的技能應用水平，而沒有考慮技能之上學生在思維、觀念和信念方面的表現。因此，如果要在信息科技教學中，設計學業質量評價的測評方案，教師需要分階段思考以下幾個問題：

第一，《課程標準》中對學生學科觀念層面上的預期結果是什么？能否用一些可觀測的學生行為來描述這些預期結果？如果可以用行為來描述，那么這些行為是能夠表明學生具備了學科觀念的關鍵行為嗎？如果是，它可能是一個關鍵的評價指標。

第二，這個關鍵的指標表現在學生群體身上，是不是可以分出幾個不同的層次？因為是行為的指標，所以每個層次上的行為描述，是不是可以用副詞來區分學生在這個行為指標上的表現程度？如果是，這個關鍵的行為指標就有了等級（水平）之分，每一個等級又對應著學生在行為表現上的程度。

第三，所有指向某個學科觀念的行為指標放在一起，是不是可以通過一個任務情境加以考查？這個任務是不是適合于誘導出學生的這些行為呢？如果是，這個任務情境就可以成為學業質量評測的任務。

對于計算實踐的考評來說，兒童的行為表征水平可以參考“Use—Modify—Create”學習進階過程，在任務情境中，觀察兒童對任務的解決是在模仿（使用），還是在修補（改變），抑或是在重組（創造）。對于計算概念的考查，教師們可以借鑒SOLO思維評價框架，觀察兒童在問題理解與解決過程中的思維結構特征，推斷其是處于單點結構水平、多點結構水平、關聯結構水平，還是處于更高層級的拓展結構水平。

我們團隊在研究“信息科技學科觀念進階”時，同時借鑒了SOLO框架[2]和北京師范大學郭玉英團隊的科學概念進階框架[3]，初步形成了“經驗—映射—關系—系統”四個進階過程。以前述的“數據”觀念為例，處于“經驗”層級的學生尚未建立數據與計算之間的映射關系，只知道生活中隨處可見的數據，有文字、圖片、聲音、視頻等各種形式。處于“映射”層級的學生開始建立數據與現實世界之間的關系，知道數據是現實世界在計算機中的表征，如果要解決現實世界的問題，需要將現實世界中的人、事、物存儲為特征數據。當兒童處于“關系”層級時，他們將能夠建立起數據、計算、編碼之間的復雜關系，建立起計算需要不同的數據格式，對數據編碼有著規定性的要求。最后，在“系統”層級的兒童可以理解計算由數據和算法構成，數據規模和算法選擇決定了計算的效率。

無論采取什么樣的進階層級模型，對學業質量評價的核心要求是考查學生在任務情境或問題情境中執行任務、解決問題的行為特征，由行為特征推斷其學習的成效。當然，依據皮亞杰關于兒童認知發展階段的理論，兒童在某個認知階段的行為表征會有趨同性，因此對任務執行過程的測評方式也可以轉化為選擇題形式的測驗。但是，這種測驗與知識測驗不同，表現在：①測驗的題干描述是任務情境；②測驗的選擇題項由執行任務的不同行為或行為及其執行結果構成，每個題項代表一種行為表征水平。通過這樣的選擇題測驗，就可以看出學生在執行任務時的行為水平，也更有利于利用計算機對全體學生的學習成效進行描述、比較和預測。

邱偉松：確實如楊教授所言，知識習得應該是人類個體與環境互動過程中人類主動構建的結果，信息科技教師應該為兒童創造提供動手實踐的機會，讓兒童在創造的活動中，主動建構對概念、規則、方法和程序的認識，讓兒童“重走”計算機科學發現與工程實踐之路。特別感謝楊教授給了我們“兒童創造”這把開啟素養導向信息科技課堂教學的金鑰匙。我們將把今天所交流的理念、方法及路徑應用于課堂教學實踐中，經歷知道、理解和應用的過程，并在持續應用中反復體驗、反思，努力內化于心，為素養導向的信息科技教學落地不懈努力。

參考文獻：

[1]耿新.知識創造的IDE-SECI模型——對野中郁次郎“自我超越”模型的一個擴展[J].南開管理評論，2003（05）：11-15.

[2]Biggs，J.B.，amp;Collis，K.F.學習質量評價：SOLO分類理論（可觀察的學習成果結構）[M].高凌飚，張洪巖，譯.北京：人民教育出版社，1982.

[3]郭玉英，姚建欣，張靜.整合與發展——科學課程中概念體系的建構及其學習進階[J].課程·教材·教法，

2013，33（02）：44-49.