小学信息科技认知学徒制教学实践探究

王燕

摘要：本文探索了面向小学信息科技课程的认知学徒制教学策略，包括问题导入、专家示范、搭脚手架、形成实践共同体、教师辅助探究、学生合作反思等，并在《机器人传动》一课中进行了教学实践，提升了学生的信息素养、创造性思维、合作学习等高阶认知能力。

关键词：认知学徒制；小学信息科技课程；机器人传动

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）01-0067-03

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）的正式颁布，是义务教育对时代变革的适时回应，旨在以“科学原理、思维方法、处理过程与工程实现”为课程内容，以“真实性学习”为教学理念与方法，帮助学生理解科学原理，培养学生的探究与创造能力。[1]然而，在信息科技课程的实际教学中，科学原理的讲授常脱离真实情境，学生的动手实践机会较少，使得其学习兴趣、问题解决能力、创新思维等高阶认知能力的提升受到限制。[2]认知学徒制是社会建构主义的应用，是指将传统学徒制方法中的“真实的生产任务”“示范指导”“脚手架”等核心要素与学校教育相结合，以培养学生的认知技能，即专家实践所需的思维及问题求解和处理复杂任务的能力。在这种模式中，学生通过参与专家实践共同体的活动和社会交互，在真实的复杂问题解决中应用知识、发展高阶认知能力。研究发现，认知学徒制在科学、工程等学科中的应用效果较为显著，但在信息科技课程中的实践较少。[3]因此，笔者尝试在小学信息科技课堂中采用认知学徒制进行教学，探索面向小学信息科技课程的认知学徒制教学策略，以期为一线教育教学提供参考。

面向小学信息科技课程的认知学徒制教学策略构建

1989年，美国认知科学研究者科林斯提出认知学徒制理论，通过近30年的发展，认知学徒制的核心目标、特征、要素逐渐明晰。认知学徒制的核心目标是在真实的问题解决场域中，培养学生的认知技能，即专家的问题解决思维与任务处理能力。在基本特征上，认知学徒制重视学生如何在与专家的互动中将知识运用于真实的问题解决，并在此过程中将自己的思维过程外显化。认知学徒制包含内容、方法、序列和社会性四个方面的要素。[4]在内容层面，它分为学科性知识与策略性知识。学科性知识是指学科中要教授的概念与事实；策略性知识是指专家运用学科性知识解决真实问题的方法。在方法层面，它包含建模、指导、支架、清晰表达、反思、探究等。在序列层面，认知学徒制为学习活动序列的设计提供了原则，如全局技能优于局部技能、技能的教授按照复杂性逐渐递增等原则。在社会性层面，认知学徒制尤其强调专家与新手的交互以及形成实践共同体。笔者将认知学徒制的目标、特征与要素融入到課程教学中，提出以下五条教学策略。

第一，问题导入。在课程开始前，教师将新课标中的教学内容转化为贴近学生生活的真实应用情境，并提出学科知识在日常生活中应用时所产生的真实问题，学生在问题的驱动下自主学习教材内容。

第二，专家示范。教师带领学生前往相关科研单位、企业参观，邀请专家为学生示范问题解决过程。

第三，搭脚手架。教师在课堂中出示真实的学习制品供学生观察，为接下来的问题解决搭建支架。

第四，形成实践共同体。教师与学生组成实践共同体，共同完成一项作品。首先，教师以“头脑风暴”的形式引导学生思考生活中的问题，以及运用课程所学知识制作何种作品能解决这一问题，明确要制作的作品。其次，教师带领学生共同设计作品图纸，并请学生表达自己的设计思路，实现设计思维过程的外显。

第五，教师辅助探究，学生合作反思。教师将学生分成小组完成作品的制作，在合作探究的过程中，教师提供学习任务单、材料零件、制作教程视频等学习资源。学生在完成制作后，进行组内交流、组间互评并接受教师点评，从而对作品进行反思优化。

案例分析：基于认知学徒制的《机器人传动》教学

1.课程目标与内容

《机器人传动》是六年级项目1“走进机器人的奇妙世界”中的第2课。在前面的课程中学生已经了解了机器人的发展，知道了机器人的分类，分析了机器人的组成。本课主要通过列举机器人传动实例，让学生理解传动的概念以及相关的知识背景，能辨别出采用的是哪种动力传动系统，并采用传动方式动手体验创作传动机械作品。

2.基于认知学徒制的课程教学过程

（1）在科技长廊中引出问题

教师带领学生参观学校的科技长廊，并体验陈列在长廊中的科学小实验。在体验之前教师提问：“你玩过哪几种实验？”“这些实验是自动演示的吗？”“实验的机器为什么能动起来呢？”教师带学生认识科技长廊中几种常见的机械传动方式，并告诉学生生活中没有离开机械而单独存在的工业领域和科技产品，大到飞机、舰船、汽车，小到机器人、无人机、芯片等都用到了相关知识。之后，教师引导学生将知识与真实生活情境相联系，并布置任务，让学生自主学习课本上的相关知识，并进行“头脑风暴”。

（2）参观基地，专家示范

汽车行业是机械工程的典型应用，教师组织学生参观学校附近的某汽车企业，该企业主要生产全系商务车、专用校车、房车等产品。学生参观了一辆车从零部件到整车开出工厂的全部流程。邀请企业的专家作为“师傅”为学生演示其产品从整体规划、定义到市场分析、用户需求再到开发生产、开发反馈、销售等一系列完整流程，清晰地展现出专家解决问题的过程。

（3）在课堂教学中搭脚手架

通过前面的学习，学生已经知道要想让机器人在真实场景中动起来，除了软件可以实现的编程效果外，还需要硬件的配合。基于此，教师先带领学生认识皮带传动、链条传动与齿轮传动等常见传动方式，并出示缝纫机、自行车、钟表等真实的物品，让学生说出它们分别用了什么传动方式，从而体会到齿轮传动在机械装置中的广泛应用。接着教师带领学生观察一组真实的作品，让学生了解在生活中要根据实际需要使用相应的机械传动，机器人传动的选择取决于具体的应用场景和需求。

（4）在实践共同体中设计作品

根据前面学到的机械传动方式，学生设想了各种产品。学生达成愿望最强烈的作品为国旗升降机。这一设想源自学生对学校每周一升旗仪式的所见所闻，学校的升旗台采用原始的手动拉绳升降国旗，学生发现拉绳速度和国歌节奏经常把握不准，于是想设计一款国旗升降机来解决这一问题，这一设想也充分体现了学生的爱国主义情怀。

基于这一设计想法，教师带领学生了解有关国旗升降设计的历史，引入《我和我的祖国》电影，呈现了工程师林治远负责开国大典中电动升旗装置，保证升旗仪式正常推进的故事，激发了学生的兴趣。于是，教师带领学生进行国旗升降机图纸的设计，设计完成后请学生对自已的设计思路进行解说（其他学生加以点评，教师及时给予鼓励）。

（5）合作探究，反思迭代

教师带领学生体验简易国旗升降机的制作，教师准备一定数量的能够实现国旗升降装置的零件，将学生分为3人一组展开合作。

在制作的过程中，教师可以播放制作装置的视频，适当降低学生的操作难度。在完成手工制作后，学生以小组为单位进行组内交流、作品展示、组间互评等，并将评价结果记录在学习任务单的作品评价表上。在评价结束后，各小组成员进行总结和反思，以迭代优化自己的方案。

3.教学效果

（1）提升了信息意识的敏感度

认知学徒制最首要的就是强调真实性教学，未知的世界就是学习的源泉，因此，课堂中教师教学生通过多种途径获取信息，让学生知道并能够借助他人的帮助使用包括互联网在内的一切方法解决相关问题，保护并满足了学生的求知欲。

（2）增强了信息社会责任

设计出让国旗精准升降的装置对学生来说是爱国主义精神的高度体现。在认知学徒制学习过程中带学生去参观的企业所生产的汽车是国产品牌，潜移默化中让学生形成了科技自立自强的意识，信息社会责任也得到了逐步完善。

（3）激发了创造性思维

在任务的完成过程中，学生产生的创意想法可以用图示的方法向大家展现。认知学徒制鼓励学生参与不同的认知活动，通过讨论、角色扮演及小组问题求解等方法将复杂的认知过程外显化，反思并清晰表达不同任务之间的共同原理，从而激发学生的创造性思维。

（4）促进了合作学习

教师将学生分为3人小组进行合作学习，3人之间可以采取分工、对话、讨论等方式对问题进行剖析与解决，成员之间可以取长补短，相互学习，从而促进了学生相互之间知识的习得。认知学徒制是社会性的，学生以合作式问题解决的方式进行学习，有利于拓展学习资源，共享知识与技能，从而共同完成任务。

结束语

新课标提出“创新教学方式，以真实问题或项目驱动，引导学生经历原理运用过程、计算思维过程和数字化工具应用过程，建构知识，提升问题解决能力”。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）解读》中指出“教师不是学习内容、资源和节奏的控制者，而是学习的示范者、合作者。师生共同构成了一种认知学徒制关系”。本文将真实性学习课程理念具象化为认知学徒制教学方法，探索了面向小学信息科技课程的认知学徒制教学策略，并在《机器人传动》一课中进行了实践，提升了学生的信息素养、创造性思維、合作学习等高阶认知能力。

参考文献：

[1]任友群，黄荣怀，熊璋.从信息技术到信息科技——关于《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的对话[J].课程·教材·教法，2022，42（12）：21-31.

[2]赵健，吴旻瑜，万昆.我国当前义务教育阶段信息技术课程实施状况的调研结果及其启示[J].课程·教材·教法，2019，39（12）：115-120.

[3]陈家刚.认知学徒制二十年研究综述[J].远程教育杂志，2010，28（05）：97-104.

[4]李斌，张琦.论认知学徒制教学模式[J].江西教育科研，2006（12）：16-17+19.