导向深度学习的信息科技问题解决教学实践

摘要：高中信息技术新课标提倡在问题解决过程中提升学生信息素养。在“双新”课程改革的推进中，信息科技学习停留在表面、表象、表层的“三表”投入现象依然普遍存在。在研究深度学习和问题解决教学基础上，本文提出了问题解决教学促进深度学习应体现从“三表”走向“三深”的内涵，基于学科、学生和知识三个基点，明确了学科从碎片到结构、学生从离身到具身、知识从形式到本质的实践取向，形成了由境、问、探、验、评五要素组成的实践要点，并辅以案例说明，为以问题解决教学促进深度学习提供教学建议。

关键词：深度学习;信息科技;问题解决教学

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）07-0000-04

● 引言

《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》中明确提出：培育以学习为中心的教与学关系，在问题解决过程中提升信息素养。随着“双新”课堂教学改革的推进，许多一线教师转变了教学思想和观念，重视对信息科技问题解决教学的研究与实践，但仍拘泥于让学生“先从掌握新技术工具使用的模仿实践，再到应用技术解决问题”的学习方式，导致产生以下几方面的问题：只动手不动脑，行为投入表面化;先学习技能再运用，缺少围绕核心问题系统而深入的思考，认知投入表象化;只看操作结果不看学习过程，情感投入表层化。显然，学生学习表面、表象、表层的“三表”投入现象，缺乏深度学习，没有指向核心概念的理解，教学难以达到新课程要求和落实学科核心素养。

因此，如何提升学生信息科技学习的内在品质与深度，是制约当前信息科技课程改革向纵深推进的瓶颈问题，笔者认为，以体验性、理解性、反思性为特征的深度学习，可以为问题解决教学提供可突破的思路。所以，本文主要探讨问题解决教学促进深度学习的实践运用，以期为学科教师研究走向深度学习的问题解决教学提供与课堂教学相结合的实践思路。

● 问题解决教学促进深度学习的内涵

笔者认为，可以从两个方面理解深度学习：一方面，深度学习显然是针对课堂教学实践活动的浅层学习而提出的，这里的深层是指学生的深层学习，其偏向于促进学生的高阶思维水平发展和高级认知能力培养;另一方面，深度学习指向立德树人，发展学生学科核心素养，即信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。因此，问题解决教学促进深度学习中的“深”的内涵应体现“三深”，即学科深度教学、学生深刻投入、知识深层理解。以“三深”为目标开展信息科技问题解决教学实践，学习目标要强调获得信息科技核心概念，促进学科核心素养的发展;学习过程要强调通过以计算机问题解决为主的系列探究活动，积极参与问题情境互动，运用学科方法和学科工具解决问题;学习结果要强调技术思想方法的理解与运用，形成积极的技术使用态度和正确价值观。

问题解决教学的最终目标是走向课堂中学生的深度学习。它以解决问题为媒介，通过一系列认知改变过程，如在解决问题的过程中价值观全面参与、全身心投入、思维深度加工，在认知改变的全过程中有效地促进学生的学科核心素养的发展，实现学生学习从“三表”向“三深”的转变。这对有效落实新教材的培养目标起到重要作用，对新课程标准在实践层面推进有重要意义。

● 问题解决教学促进深度学习的实践取向

实现从“三表”走向“三深”，达成深度学习是需要条件的，促进学生深度学习的信息科技问题解决教学具有以下实践取向。

1.学科深度教学：从碎片到结构

深度学习需要学生在整个学习过程中不断将各种零散的知识进行联结，以问题解决为情境与知识高度关联，更容易贴进学生的经验、体验和感知，也更容易使学生进入深度学习的状态。因此，教师要从信息科技单元教学的整体目标出发，梳理学科核心知识与技能，精选可以突出计算思维培养的知识与技能，确定单元主要问题情境和学习活动，从整体上把握知识内容与活动设计，促进学生在问题解决中建立结构化的学科思维。

2.学生深刻投入：从离身到具身

深度学习强调有意义的学习过程。学生只有通过构建的情境、问题驱动等方式，激发内在深度的情感需求动机，在认知能力和自我完善的要求驱使下，感到“非学不可、非做不可”，然后积极地参与解决问题的深层感受、计算思维、深度協作的学习，才有可能实现离身到具身的学习方式转变，实现深度参与问题解决过程中的学习与体验。

3.知识深层理解：从形式到本质

深度学习重视通过学习能够深刻理解知识的本质而非表象。问题解决教学为学生提供了相对聚焦的问题场域，教师用问题链的方式关联知识与学习，处理好学习知识的广度、深度和关联度，让学生在计算思维递升的问题链解决过程中，将现有的旧知识转移到新知识中，合理地应用它并处理新问题，有意义地进行知识建构。在这个过程中，学科理解水平也会得到更高层次的锻炼和提升。

● 问题解决教学促进深度学习的实践要点

根据深度学习和问题解决教学的相关理论研究，结合学科核心素养培养要求，笔者提出问题解决教学促进深度学习的实践要点具有境、问、探、验、评五个要素，并在此基础上形成基本实践流程（如图1），其中第一个环节是指联结单元情境，后四个环节是以单元的单课为单位，通过循环子问题解决过程，实现单元问题的解决。

1.联结情境，构建深度学习场

深度学习是一种持续而系统的学习方式，用单元情境整合新旧知识，建立“情境+联结”的学习场域，整合信息科技知识技能和培养学生的计算思维能力，有利于促进学生在学习活动和学习经验之间建立更有意义的联系，促进信息科技的知识、技能和解决问题的经验之间的联系，并为学生深度学习知识提供一个学习的场所。

例如，在“信息系统”单元的教学中，可以结合家庭购票的情境，设置“购票小达人”的情境，提出三个子问题：购票与出票的流程是什么？买错票了怎么办？出行高峰怎么抢到票？三个子问题形成了单元问题链，分别指向信息系统及其组成、信息系统的功能、信息系统的工作原理这三个核心概念的学习。在真实情境与核心概念联结构成的三个课时的学习场域中，学生在真实问题解决中，分析信息系统的组成和功能，能对计算机和移动智能终端在信息系统中的作用有深刻的了解，能提高对信息系统价值的认识及利用信息系统解决问题的能力，获得深度加工知识的能力。

2.分析问题，引导学习深投入

问题解决的过程中蕴含着许多问题解决的策略，在信息科技教学过程中应该渗透信息意识、计算思维的抽象与概括能力培养，引导学生采用不同的方式分析問题，通过剥离不必要的细节来处理问题的复杂性，再利用更简单易懂的抽象与概括一般方法去表述问题。具体来讲，即首先结合子问题情境的要求，分析需要计算的问题中相关要素之间的联系，其次确定需要计算机处理的数据或软硬件处理工具等。

例如，《购票小达人》单元的第一个子问题——购票与出票的流程是什么？可以通过小组合作、分析系统、讨论交流等方式，从网络订票系统的功能出发进行问题分解，先确定从登录系统、选择行程、生成订单、支付费用、获取票据五个使用环节进行分析，再对每一个环节涉及的数据与软硬件处理工具进行分析（如下表）。通过对问题的抽象与概括，学生形成对信息系统组成要素的认识，理解人机交互系统（包括人员、软件、硬件、网络和数据资料等）中各种因素的影响，在深度参与思考与讨论中体会到信息系统对生活的重要作用。

3.构建方案，促进思维深加工

新课程提出要“重构课堂教学组织方式，加强学生探究性学习”，因此，在问题解决教学中，要求学生结合问题，分析已有数据和数字化工具等具体情况，再讨论和设计方案、算法或建构模型，这样的实践对学生的素养发展具有巨大的促进作用，同时，构建方案的过程也是对学生计算思维建模能力培养的重要方式。

例如，在《购票小达人》单元中，在分析网络购票与出票操作后，可以请学生以系统的使用者、技术方案设计者、系统的管理者等身份，以网络购票系统为例设计信息系统的基本结构（如下页图2）。这样的设计是基于信息系统的结构及其配置进行的深入思考，从问题到活动，从活动到理解信息系统的原理和思想方法，促使学生计算思维完成从具体到抽象的提升。

4.验证方案，增强活动深体验

验证方案的整个过程是“尝试-验证-修证”的“试错”过程。这是发展学生计算思维自动化能力、正确引导学生独立找到问题解决所需知识与技能、帮助学生形成数字化学习与创新能力的重要环节。因此，要鼓励学生主动“试错”，根据问题解决需求，尝试体验、主动探究、反思迭代方案，经历方案设计与优化的过程，形成解决问题的技术方案和通路，促进学生深入理解知识之间的联系，激发创新的意识和思维。

例如，在《购票小达人》单元中，在信息系统基本结构设计完成后，围绕这个基本结构是否合理、是否适用于其他的信息系统、是否具有通用性这些问题，可以设计不同的应用情境，如校园就餐卡系统、图书管理系统、网络购物系统、自主学习系统等，要求学生分小组以系统的使用者、方案设计者、系统管理者的身份，分析设计相应信息系统的组织结构，使其感受到各个信息系统虽然功能各异，但其基本结构是相同的。这样让学生体验技术发展是不断继承、发展和创新的过程，感悟问题解决方案中凝聚的智慧，有助于提升学生学习的深度。

5.评估方案，创生知识深理解

学科核心素养具有可迁移性特征，当学生面对各种复杂且不确定的真实情境时，他们可以创造性分析和解决问题。因此，思考和评估是深度学习的必要前提，其实质是要求学生对解决问题的全过程进行深入思考，从学科的知识技能学习、活动参与、用信息技术工具解决问题的能力等方面评估技术解决方案，激发学生运用数字化工具改善学习和便捷生活的学习动力，倡导学生自觉履行个人在信息社会中的责任和义务，成为具有责任心的技术使用者及具有理性判断力的技术反思者。

例如，在《购票小达人》单元中，要让学生通过各类信息系统应用的情境分析，体会到信息系统是因人的需求而产生，并最终被设计成为一个满足人的需求、为人提供服务的系统，可让学生从系统的性质思考信息系统功能如何更好地与客观世界关联起来。学生通过不断反思评价信息系统基本结构，从基本结构之下的每一种信息系统的需求角度，分析具体细节上的需求特点，思考与讨论需要配备的规范体系和安全防范体系，从而理解信息系统对人们生活与社会发展的促进作用，明确要正确地选择、使用、设计、评估信息系统，最终让信息系统知识的学习由表层走向深层。

● 结语

“双新”改革是落实立德树人教育根本任务、促进学生全面素质发展的关键。在此背景下，停留在浅层次的学习将无法实现学生核心素养的培养，因此深度学习应运而生。深度学习是回应学生核心素养培养要求的一种有效方法，同时，深度学习和问题解决是相辅相成的，并且相互促进。所以，笔者提出了基于问题解决教学促进深度学习的教学设想，结合单元教学设计和单课时教学设计的环节，提出创设单元联结的问题解决情境，为学生提供相对聚焦的问题链、计算思维活动，让学生可以用更多元的思维方法和路径解决问题，让学生在经历完整问题解决的全过程中，进行深度学习，全面提高学生的学科核心素养。但随着深度学习有关研究的发展，新的实践问题必然还会产生，这也需要更进一步的思考研究。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订） [M].北京：人民教育出版社，2020：46.

[2]郭华.深度学习与课堂改进[J].基础教育课程，2019（02）：10-15.

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[4]胡久华，罗滨，陈颖.指向“深度学习”的化学教学实践改进[J].课程·教材·教法，2017（03）：90-96.

作者简介：周纯，大学本科，上海市闵行区教育学院信息科技教研员。

本文系2021年度上海市教育科学研究项目“单元视角下初中生计算思维发展模型的建构和实践应用”（编号：C2021273）的阶段成果。