數字化學習與創新培養的教學策略探究

沈冰

《國家信息化發展戰略綱要》中明確提出：“以信息技術為代表的新一輪科技革命方興未艾，互聯網日益成為創新驅動發展的先導力量。”信息技術革命帶來社會形態的變革，從而推動面向知識社會的下一代創新。在這樣的背景下，培養小學生應用信息技術進行學習與創新的信息社會生存能力就顯得尤為重要。

指向核心素養教學的基本要求

教育部頒布的《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》提出：高中信息技術學科核心素養由信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任四個核心要素組成[1]。義務教育階段信息科技課程標準也正緊鑼密鼓地制定中，并將延續這四個核心素養組成要素。其中，“數字化學習與創新”素養是指充分運用數字化資源、數字化工具和數字化平臺，開展自主學習與群體協作，并在不斷進行創造創新的過程中所具備的基本技能和必備品格[2]。具備該素養的學生，具有利用信息科技開展數字化學習與交流的行為習慣;能根據學習需求，利用信息科技獲取、評價、加工、管理學習資源，開展自主學習、合作探究，解決學習問題;積極主動地運用信息科技進行學習與創新活動。

對小學生而言，不同年齡階段，“數字化學習與創新”的學段特征也不盡相同。小學1年級至2年級能在成人指導下，選擇數字化環境開展學習活動;能辨認基本的數字設備、平臺和資源，運用給定的數字設備收集學習資源。小學3年級至4年級了解數字化學習環境的優勢，能在數字化環境中開展簡單的學習活動;在成人指導下，運用數字設備收集學習資源，進行在線學習與創新活動;使用數字設備組織并呈現收集的數據，借助可視化方式表示數據之間的關系，支撐自己的觀點。小學高年級學生具有利用信息科技開展數字化學習與交流的行為習慣;能根據一定的學習任務，合理選擇數字設備、平臺和資源，通過任務分解的方式提高學習效率;運用信息科技獲取、加工、管理學習資源，開展自主學習、合作探究和創新活動。

核心素養是基于學生終生發展和適應未來社會所需要的基本素養而定的，以核心素養為導向的教學需要轉變以知識為核心的教學理念。而指向數字化學習與創新素養的信息科技課，則要求通過設計真實的學習與生活情境，讓學生在情境中發現和思考問題，恰當運用數字技術解決問題，最終創造性完成任務或形成創新性的數字化成果。只有在這樣的學習經歷中，學生才能逐漸獲得高于學科知識的、適應現實與未來數字化生活的思維品質和行為能力。

指向核心素養教學的基本策略

1.從學生實際出發設計情境，優化學習體驗

傳統信息科技課將信息的鑒別、采集、加工、管理等知識點作為教學的單一核心，通常是直接進行抽象概念與工具方法的學習，即使有任務驅動，卻也常常是脫離了現實生活，由學生在教師模擬的情境中完成任務。然而，學生生活在一個由真實世界與數字世界交融的環境中，這個環境復雜而多變，面對的問題也往往更豐富多元，以知識為導向的課堂難以讓學生形成分析與解決實際問題的能力。因此，只有基于學生現實的學習與生活需求，創設真實的問題情境，將學科知識與技能的學習和運用融入到現實問題的解決中去，才能真正培養學生判斷環境、分析需求、解決問題的能力，增強個體在信息社會的適應力，這也是以核心素養為導向的課程標準所提倡的。

在3D打印教學活動中，學生所要設計制作的作品都是源于生活實際需求：多功能的筆筒、鋼琴指法矯正器、小鳥的“家”等，這些作品完成之后都可以應用于真實生活之中，并能取得良好的使用效果。在這個過程中，教師要做一個善于觀察、關注學生學習與生活的有心人，了解學生的學科學習、生活活動、性格特征和情感需求，這樣才能設計出生動的、有益的、“走心”的教學情境來，并讓學生在這樣的情境中既學習知識，又培養運用知識解決問題的能力。

2.從解決實際問題出發，選擇適宜技術

信息科技課程的一個顯著特征就是學會使用各種信息處理工具，但這并不意味著教師可以把信息科技課等同于工具使用操作課，把工具的操作與掌握作為教學的主要內容，讓學生整節課都研究某個軟件的功能面板、操作選項的場景。

基于數字化學習與創新核心素養的教學要求學生形成在數字化環境中，評估和選擇有效的技術來開展學習、解決問題的基本素養和能力。這里的“技術”并不特指某個品牌或某個版本的工具，而是為了解決某一類問題，選擇或綜合運用一個或多個工具、一項或多項資源、一種或多種手段的過程與思想方法，其最終目標是高效率、高質量甚至是創造性地解決問題、完成任務。

3.從學生作品創作出發，注重創新和表達

數字化學習與創新核心素養強調讓學生在數字化學習過程中創造性解決問題和形成創新成果。但在傳統信息科技課堂中，“模仿秀”的場景隨處可見，即教師示范工具的操作方法，之后學生進行模仿與操練，這種以教師為中心的教學方式顯然遏制了學生的創新思維與創造能力。事實上，在現實學習生活中，即使面對同一個問題，學生思考的方向、解決問題的方式也不盡相同。若能將這些思維的過程與結果用數字化的形式進行表達，將有利于培養學生獨立思考、自主學習、探究創新的學習習慣以及在數字世界中發現、欣賞和展示信息科技學科價值的能力。因此，在數字化學習過程中，我們可以讓學生基于現實學習與生活需求，在運用數字化工具和資源解決實際問題的過程中進行數字化作品創作。這里重點體現“創”，即在富有個性表現力的作品中充分展現自己的見解與構思。

基于教學策略的實踐案例

依據數字化學習與創新的教學策略，在實施“一種基于3D打印技術的鋼琴手型矯正器”項目教學活動時，經歷以下幾個階段。

第一，發現問題、提出問題的整個過程是基于學生實際生活經歷。

隨著人們生活品質的不斷提升，從小練習鋼琴的兒童越來越多，而很多初學者經常被鋼琴老師批評手型不好，甚至還有家長為了幫助孩子養成良好的手型姿勢，把縫衣服的針粘在鋼琴上，可見，手型問題對鋼琴初學者來說至關重要。基于這樣的生活實際，學生非常想幫助鋼琴初學者矯正手型，同時減輕鋼琴老師的教學負擔。

問題提出了，如何解決問題呢？首先讓學生自己嘗試是否可以解決問題。學生最初嘗試練琴者的手掌中放置一個媽媽卷頭發用的發卷，然后用橡筋連接成圓圈，固定在手掌中，后來，使用瓦楞紙制作了一個模型，效果都不太理想。閉門造車沒法解決問題，是否還有其他的方法？

第二，教師引導學生選擇適合的技術來解決問題。

學生有了初步解決問題的方法，但缺乏合適的技術來實現。此時，教師就需要與時俱進，堅持學習、吸納、嘗試、融合，自覺、主動地將有益的或先進的技術應用到教學活動中。教師引導學生做一些調查工作：閱讀相關的資料，去專利網、某寶網查找，發現已有這類產品，買來自己家反復試用，尋找有使用經驗的鋼琴初學者詢問使用情況，發現這類產品的不足，然后開啟了自己的創新之路。在這個過程中，教師的這種終身學習、勇于嘗試、善于融合的精神也會深深地影響到學生。具體的研究過程如圖1所示。

通過測試證明，基于3D打印技術的鋼琴手型矯正器，對手型有問題的鋼琴初學者能起到較好地矯正姿勢的作用，得到了鋼琴初學者和鋼琴老師的好評。

第三，項目研究的整個過程注重創新與表達。

課題的研究從問題的提出到最后成果的實現經歷了大約一年半的時間，期間有過很多的波折，學生有過很多情緒，在問題的提出過程中有過疑惑，擔心有同類產品，再創新是否能實現突破？通過各種資料的查詢，前期很多的準備工作，了解了同類產品的缺點，最終確定了課題。在產品的設計制作過程中有過畏難情緒，設計一個作品要考慮很多方面的因素，涉及多學科知識，需要查閱很多的資料，測量各種數據，每一個創新的過程都會經歷很多的失敗、重試，教師不斷的鼓勵學生，不要放棄，幫助學生尋找方向，樹立信心。

在整個項目研究過程中，學生不僅僅是展示其最終的3D打印作品及實際演示效果，期間還有大量的師生互動、生生互動及家校互動。如創意過程中的思維導圖、3D建模后的三維展示、作品創作中的路演PPT等，這些都需要不斷的信息交互及思維表達。

最終，在創新的過程中也收獲了很多的喜悅，電腦中模型設計完成、3D打印機成功打印出全新的模型、測試成功達成目等，見證了學生一次次小成功后的欣喜。在課題的研究過程中充分調動了學生學習的主動性、積極性，學生從中獲得了更多的知識技能，學會了對各種知識進行整合，體驗了科學創造的快樂，提升了創造能力，促進了全面發展。

在日常的教學中必須努力呵護學生們的好奇心，引導他們做有心人，多觀察、多思考，結合實際發現問題。讓學生在自己親身體驗中感知、思考、創造，拓展學生對創新的認知和理解，從而提升數字化學習與創新素養。

教學成效

為了檢測小學生數字化學習與創新素養的提升效果，可采用問卷調查、作品跟蹤、評價量表等多種方法。依據學段目標，把小學生創新能力作為數字化學習與創新素養的重要評價維度，使其能夠獨立地綜合運用個體現有知識，發現新觀點、新知識、探尋并掌握規律，運用于解決具體現實問題。因此，可以把創新能力分解為3種具體能力：“發現與提出問題”的能力、“信息處理”能力及“分析與解決問題”的能力[3]。

以“發現與提出問題”為例，包括：“問題熟悉度”“問題關聯”“問題原因”和“問題層級”4個二級指標。每個指標均含有不同的梯度，以此來確定小學生在該評價指標所具有的能力指數。以此類推，歸納羅列出小學生創新能力評價指標（表1），借此對教學活動做出評價。

通過評價指標對學生進行前測和后測，檢測結果表明學生創新能力有較大提高。絕大部分學生“信息處理”指標的評價都很好，不僅僅能運用各種渠道收集信息，并能對信息做適當的整理、統計與分析，從而解決問題，如圖2所示。

而“分析與解決問題”指標，很多學生評價不是很好，主要體現在對問題的深度和廣度還不熟悉，解決問題的方法更多的來自模仿，創新性不夠。這主要是由于小學生年齡低，生活實踐經驗缺乏造成的。

由此可以看出，優化教學活動策略，對于提升小學生數字化學習與創新素養效果明顯。當然，教學活動的優化是一個不斷迭代、長期堅持的過程。隨著學生實際情況的變化及科學技術的快速發展，如何有效開展教學活動，提升學生核心素養永遠是我們值得探索的課題。

參考文獻

中國人民共和國教育部. 普通高中信息技術課程標準（2017年版）[M]. 北京：人民教育出版社，2018.

楊曉哲，任友群. 高中信息技術學科的價值追求：數字化學習與創新[J]. 中國電化教育，2017（1）： 21-25.

馮虹. 小學生創新能力培養與評價[J]. 天津科技，2017（4）： 1-10.