基于STEM理念的信息科技深度学习任务群的建构路径

恽如伟 王宣杰

【摘 要】将STEM理念应用到信息科技课程中，有利于为学生的深度学习奠定良好基础。学生不应只是被动的知识接收者，而应当是全面发展的人，学校也不能仅仅教授学生刻板的知识，更应该教会学生如何运用所学的知识解决实际问题。基于STEM理念的信息科技深度学习任务群构建应以任务设置为起点，聚焦真实问题的解决，多任务联结驱动，充分利用现代信息技术精准高效解决学习任务，让更多的学生实现深度学习，从而发展学生的问题解决能力、实践能力和创新能力。

【关键词】STEM理念；信息科技课程；深度学习；任务群

【中图分类号】G43  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2023）13-0065-04

【作者简介】1.恽如伟，南京师范大学（南京，210097）教育科学学院教师，教授，主要研究方向為人工智能与教育改革、中小学智慧校园建设、智慧实验室；2.王宣杰，南京师范大学（南京，210097）教育科学学院硕士研究生。

STEM 理念顺应了现代社会培养人才核心素养的需求，通过不同学科之间的深度融合，让学生立足于真实问题的解决，建立起知识与生活之间的紧密联系，培养学生的创新意识和动手实践能力。将STEM 理念应用到信息科技课程当中，能够让教师有机地融合信息技术与STEM理念，使信息科技课堂内容更加充实且富有挑战性，满足学生多样化的学习诉求，让学生更加主动地参与到课堂教学中，通过教师精心设计的内容，帮助学生在知、情、意、行各方面全面发展，促进学生深度学习的真实发生，真正实现信息科技课程培养核心素养的目标。

一、STEM理念、深度学习和任务群的内涵

1. STEM理念

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程 （Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写。STEM所蕴含的核心理念主要包括跨学科融合、真问题解决和新技术赋能三个方面，通过学科融合逐步打破学科之间的壁垒，实现不同学科之间的整合；以生活中的真实问题解决为契机，培养学生的动手实践和创新能力；顺应智能环境下的教育改革和发展的必然需求，采用现代化人工智能技术，精确推进学生高阶思维的提升。

2.深度学习

深度学习的基础来源于神经网络，是机器学习的重要分支，也是传统神经网络的重要延伸。近年来，教育领域掀起了深度学习的热潮。对于深度学习的理解包括学习方式说、学习过程说和学习结果说。学习方式说认为深度学习是相对于浅层学习而言的一种学习方式，关注学生在学习过程中所采用的策略；学习过程说注重深度学习的过程，将深度学习定义为一种能够使学生将从某一情境中的所学应用到学习新情境中的学习过程；学习结果说注重深度学习的结果，目的是促进学生知识的迁移和应用，关注学生认知、能力以及情感态度和价值观的发展状况。综上所述，深度学习是在教师的引导下，学生积极主动参与到学习中来，采用适合的学习策略，实现问题解决、批判性思维以及元认知等高阶能力的发展，从而促进知、情、意、行全面发展的高质量学习。

3.任务群

任务群是由彼此相关的一系列任务组成，共同指向学习者核心素养的培养，具备一定的真实性、情境性、综合性和实践性。运用任务群开展课堂教学，就是让学生在教师的帮助下，以任务活动为中心，在强烈的问题动机驱动下，通过对学习资源的积极主动应用，进行自主探索与互动协作。它将以往以传授知识为主的传统教学理念，转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式教学理念。基于STEM理念构建的信息科技的深度学习任务群，围绕信息科技学科的核心素养，促进学生的深度学习为目标，从而创设出多个学习任务，目的是在信息科技的跨学科学习中，通过聚焦真实问题的任务设置、多任务的联结驱动和技术赋能精准高效的任务解决，让更多的学生能够发生深度学习，切实提升学生的信息科技核心素养。

二、STEM理念与信息科技课程、深度学习的一致性

1. STEM理念与信息科技课程有一致的素养培养目标

STEM教育经历了“STS-STEM-STEAM”的过程，已经逐渐发展成熟而为人们所接受。STEM教育在发展的过程中，并不是各个科目的简单相加，而是逐步将科学、技术、工程和数学融合为一个综合体，注重跨学科的融合、知识的整合和真实问题的解决，强调培养学生的科学素养、科技素养、工程素养和数学素养。当前信息科技不断发展，越来越多的学生运用电子设备进行学习，信息科技课程已成为目前义务教育阶段必不可少的一部分，因此在新版课程方案中信息科技从综合实践活动中被分离出来。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》强调通过课程的学习，培养学生的核心素养，包括有信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任，使其形成正确的价值观、必备的品格和关键的能力。不难看出义务教育信息科技课程并不是为了培养出能够精通信息科技的学生，而是为了培养学生利用信息科技工具解决真实生活问题的能力，培养学生的科学、科技、工程、数学学习思维和学习能力，这与STEM教育理念不谋而合。

2. STEM理念为深度学习的发生奠定基础

STEM理念蕴含了学科融合、问题解决和技术赋能三个核心理念，借助这三个理念可以解决深度学习的难为之困，促进了深度学习的真实发生。首先在学科融合方面，通过打破学科之间的界限，综合运用不同学科的理论知识，形成各学科之间的教育合力，促进学生建立不同学科之间的联结，拓宽学生的学科视野，一定程度上解决了分科教学和分科课程在形式上割裂学科之间的联系，在内容上破坏学科之间逻辑的问题，让学生能够对不同的学科从整体上进行把握，在学科教学中更好地开展深度学习。其次在问题解决方面，通过让学生亲历真实问题的解决过程，找到自主、合作、探究等方式解决实践问题，为学生的能力形成提供生活化的真实场景，促进学生对知识的迁移和应用，一定程度上解决了应试教育追求标准化答案的问题，让学生从原来学习内容机械重复、学习问题封闭、学习过后无反思的浅层学习逐步向以问题解决能力培养为目的的深度学习靠近。最后是在技术赋能方面，利用现代化的技术手段，让更多的学生能够更多地参与到课堂当中，个性化地关注每一个学生知识、技能和情感的发展，注重学生思维的提升，让学生像专家一样进行批判思考，改变原来只强调对知识的记忆和机械地重复操练技能的观念，强调对思维的精细加工，让学习的成果能够更好地迁移和深化，在一定程度上解决在浅层学习环境中以显性知识为主要获取内容，忽略学科思想、学科能力、理解力的问题，让学生的学习不再只是“知识至上”为目标导向，而是要产生触及学生“灵魂”的深度学习。

综上所述，基于STEM理念构建信息科技深度学习课堂并不是各个概念之间的简单叠加，三者相互渗透和融合，具有紧密的内在联系和一致性，而且STEM理念、深度学习与信息科技课程均追求素质教育，以学生全面发展为核心，以追求素质教育为目标，为的是培养具备21世纪核心技能的创新型人才。

三、基于STEM理念的信息科技深度学习任务群构建

在明确了STEM理念和信息科学、深度学习的关系后，以多任务混合式精准课堂教学模型为例，从任务设置、任务驱动、任务解决三个方面阐述如何基于STEM理念构建信息科技深度学习任务群，指向深度学习的信息科技課堂构建。

多任务混合式精准教学模型是依据任务驱动学习理论、建构主义学习理论和混合式学习理论，基于智慧课堂教学平台提出的教学模型。该模型相比于其他模型，最大的特点在于构建多个学习任务，通过多任务混合联结驱动学生学习，涉及课前、课中、课后等多个环节，具有可操作性、可推广性。

1.任务设置：聚焦真实问题解决

任务群中的任务设置基于本节课的教学目标，围绕学科核心内容，选取多个与学生相关的、有意义的真实生活场景，促进学生的持续探究。在STEM理念下，任务设置中关键的一点在于要聚焦真实问题的解决。真实问题的解决一般要具备两个基本条件，一是真实问题要包含真实的情景，这样可以在一定程度上避免问题的去情景化，让学生能够更好地将已掌握的知识在新的问题情境中顺向迁移；二是对真实问题的处理有助于提高学生的实际技能，学生可以利用实际问题与课程内容和课堂教学间的联系，进一步拓展自己的视野，从而实现知识结构的外显，更好地训练其实际操作能力。在多任务混合式精准教学模型中，在信息科技课程任务设置的过程中，首先是设置找寻真问题的任务。教师引导学生通过手中的智慧平板查阅与任务相关的资料，然后对任务进行全面细致的分析判断，抓住任务的关键，弄清楚解决任务中所包含的真实问题。其次是要设置探究真实问题的解决方法的任务。教师引导学生充分利用抽象思维、形象思维以及计算思维等，结合已有的信息科技认知结构，对真实问题进行分析，探寻解决真实问题的方法和途径。再次是设置小组之间的交流讨论任务。学生借助智慧平板对解决真实问题的不同方法进行对比，可以更加有效地帮助学生提升解决问题的能力。最后是设置检查、总结和反思的任务；教师引导学生利用智慧平板记录真实问题解决的整个过程，利用智慧平板对常规的解决信息科技问题的方法进行梳理归纳，同时标注灵活简便的解决方法，让学生能够在下次解决真实问题的时择优使用，以此提高学生的思维能力，达到深度学习的目标。

2.任务联结：多任务联结驱动

任务群中的任务联结是指任务群中的多个任务之间应当是环环相扣、层层递进的，学生在探究的过程中，在一个接一个任务的引导驱动下，能够更深层次参与到探究过程中，解决碎片化、孤立的探究难以促进学生知识的内化，促进学生探究的持续和深入，逐步激发学生学习的潜能。在STEM理念下，多任务混合式精准教学模型的任务联结是设计一系列相关的学习进阶任务，贯穿课前、课中和课后。在课前，教师可以根据本节课的教学目标设置前置性学习任务，为课上的教学打下基础；在课中，教师可以利用学习任务单，有意识地引导学生将各个任务联结在一起，利用智慧平板让学生进行自我校对、组间讨论、互相评价等，慢慢形成元认知能力、反思能力等关键性学习能力；在课后，教师可以根据学生在课上的掌握情况，布置个性化的学习任务，供学生有选择地进行课后教学补偿、复习和巩固练习。在多任务的联结驱动下，学生更加积极主动地探寻知识之间的深层逻辑、辨思质疑、审视批判，更有机会进入到深度学习当中。

3.任务解决：技术赋能精准高效

任务群中的任务解决是在教师的引导下，学生将多个联结的任务一一完成。在完成多个学习任务后，学生会产生强大的自信心，主动寻找相似的真实情境去构建新知与未知的联系，在原有知识的基础上构建出新的具有实际意义的新结构。多任务混合式精准教学模型能够解决传统课堂无法确定学生是否完成了教师布置的学习任务的问题，准确把握学生学习任务完成情况，针对任务完成过程中存在的问题采取相应举措，主要包括课前预习、学生参与、问题解决、知识掌握、课后作业五大方面，从课前、课中、课后全程动态掌握学生的任务完成状况和学习发展情况，帮助学生更好地发现自身学习的不足，真正让技术赋能，精准高效地解决问题和完成任务。技术赋能下的任务精准高效解决有助于学生个性化学习的真实发生，解决了传统班级授课制之下的统一与个性化的矛盾，增强了学生的课堂参与度。通过对学生不间断的监控与管理，对学生学习情况持续性的评价，既可以让学生了解自己的学习状况和思维发展水平，也可以帮助教师根据数据优化教学策略，以动态的视角对学生的高阶思维进行评价，促进学生高阶思维的良性发展，进一步助力深度学习的目标实现。