王衛(wèi)全 郭苗苗 王晨

隨著信息技術尤其是人工智能技術的發(fā)展，未來社會對人才培養(yǎng)需求已發(fā)生根本變化，“知識工人”已無法適應未來，唯有具備問題解決、溝通協作、批判性思維和創(chuàng)新變革等能力的學生才具有競爭力，這必然催生教育變革。信息素養(yǎng)已成為未來科技創(chuàng)新的重要助推力，信息技術課程是促進學生信息素養(yǎng)養(yǎng)成的基本途徑，《高中信息技術課程標準（2017年版）》最突出的變化就是將計算思維確定為信息技術課程的學科核心素養(yǎng)。在信息技術課程的實際教學中，培育計算思維必須師生共同參與才能實現，因此需要一套師生教學行為的導航系統(tǒng)來建立深度學習與計算思維的關聯。通過研究筆者發(fā)現，問題驅動教學模式是通達計算思維的有效路徑。

● 通達計算思維的問題驅動教學模式的概念

問題驅動式教學（PDT，Problem-driven teaching），也稱基于問題的學習（PBL，Problem-Based Learning），源于杜威的“反省思維與解決問題過程說”，20世紀60年代由加拿大醫(yī)學者Barrows、Tamblyn等正式提出后，其概念內涵不斷豐富和發(fā)展。Barrows等人將PBL視為一種學習過程，認為它是學習者在了解與解決問題的過程中進行學習，由學習者自己掌控學習活動，并通過解決問題來整合相關知識的方法。Colleen Brown認為基于問題的學習是通過引入“現實生活”情境或案例學習，使學生參與學習過程的一種方法。這種“現實生活”情境或案例學習要求學生運用現有主題的內容和方法去探究問題的答案。

筆者通過對相關文獻、案例的研究分析，結合信息技術學科特點，最終提出通達計算思維的問題驅動教學模式，認為通達計算思維的問題驅動教學模式是以問題解決為主線展開，在特定的問題情境下，引導學生經歷發(fā)現問題、分解問題、解決問題和回顧問題等教學活動過程，促進學生掌握知識與技能，內化編程相關的思想與方法，形成信息技術學科計算思維。

● 通達計算思維的問題驅動教學模式的構建

1.通達計算思維的問題驅動教學模式的環(huán)節(jié)

從問題解決的視角分析，問題驅動教學環(huán)節(jié)可分為創(chuàng)設情境、發(fā)現問題，分解問題、解決問題，回顧問題、知識建構三個環(huán)節(jié)。

（1）創(chuàng)設情境、發(fā)現問題。該教學環(huán)節(jié)是回答為什么的問題，即本課教學有何意義，可以借助計算思維解決生活中的什么問題。其中，情境的創(chuàng)設需要在深度分析教材內容和學生學情的基礎上，聯系學生的生活實際、知識基礎、思維特點和學習風格等情況，從激發(fā)學生興趣的角度出發(fā)，使學生產生強烈的求知欲。情境可以是新生事物、時政熱點、生活熱點、觀念情懷或者模擬活動。

（2）分解問題、解決問題。該教學環(huán)節(jié)教師需要在整體把握核心問題的基礎上，幫助學生找到問題域，根據核心問題以及學生學習的認知心理、思維方式，分析新知識的知識序列和聯結，對核心問題進行分解，形成系列的子問題，搭建問題學習“腳手架”，引導學生通過抽象特征、建立模型、組織數據等過程，設計解決方案（算法），從而解決核心問題。

本研究借鑒蘇聯心理學家維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論（“最近發(fā)展區(qū)”就是學習者已經達到的解決問題的現有水平與可能達到的解決問題的水平之間的潛力范圍），認為教師可將問題分解為以下三個層次：基礎問題——基于學生現有的水平設計問題，激活學生已有的知識與經驗;提高問題——基于學生可能達到的解決問題的水平，圍繞教學目標設計問題，引導學生學習新的知識經驗，并解決問題;拓展問題——基于學生新達到的水平設計問題，鼓勵學生將新的知識經驗進行遷移與運用，激發(fā)學生創(chuàng)新。

（3）回顧問題、知識建構。該教學環(huán)節(jié)教師需要引導學生回顧一系列的問題解決過程，聯系原有的知識經驗，整合新的知識技能，以繪制流程圖、思維導圖等方式建構和完善自我的知識體系，形成使用計算思維解決問題的思維方法與能力，并以融會貫通的方式將其遷移和運用到相應問題的解決過程中，甚至產生創(chuàng)造性的思考和方案。

2.通達計算思維的問題驅動教學模式的要素

從通達計算思維的問題驅動教學環(huán)節(jié)中，進一步提煉出相關要素，即情境場、問題群、活動串、思維橋和知識樹。情境場：通過創(chuàng)設真實的問題情境，讓人與環(huán)境進行互動，從而產生認知沖突;問題群：在問題情境中發(fā)現核心問題及其分解和引發(fā)的一系列問題;活動串：基于自主、合作、探究等一系列的學習活動解決問題;思維橋：在認知沖突下，對新舊知識與技能進行意義聯接;知識樹：在聯接新舊知識與技能后，學生形成完善的知識體系，具備計算思維解決問題的能力，實現知識的遷移與運用。

3.通達計算思維的問題驅動教學實踐模型

綜上所述，本研究在借鑒專家學者觀點的基礎上，結合培育學生計算思維的要求和教育教學實踐，構建了通達計算思維的問題驅動教學實踐模型，如下圖所示。

從問題驅動的視角看，深度分析教材和學情是問題驅動教學的基礎，問題情境和問題群是問題驅動教學的關鍵，活動串是分解與解決問題的重要載體，思維橋是知識建構的思維過程，知識樹是問題驅動教學的必然結果，計算思維形成于知識的深度建構之后。

● 通達計算思維的問題驅動教學模式的優(yōu)勢

通達計算思維的問題驅動教學模式促進學生達到深度的學習樣態(tài)。基于比較的視角，從學習動機、學習內容、學習過程、學習結果等四個維度將傳統(tǒng)教學模式（以知識與技能作為教學主線）與通達計算思維的問題驅動教學模式對比（如下頁表1）。

通過比較發(fā)現，通達計算思維的問題驅動教學模式具有深度動機、深度體驗、高階思維、深度協作和深度建構五大優(yōu)勢。

（1）在通達計算思維的問題驅動教學模式中，情境場的創(chuàng)設、問題的驅動等激發(fā)了學生基于內在情感需求的深度動機，學生以問題解決為目標，在認知、自我提高等需求的驅動下，感到“非學不可、非做不可”，從而積極主動地開展學習。

（2）通過讓學生置身于真實的問題情境中，體驗將所學知識與技能運用于問題解決的過程，來幫助學生加深對知識的理解并形成問題解決過程中所涉及的能力和品格。

（3）通達計算思維的問題驅動教學模式在關注知識技能的同時，更注重高階思維能力的學習，并將其貫徹在學習目標、內容、過程以及結果中。

（4）學生在互動交流和協作探究的過程中發(fā)揮集體的智慧共同解決問題，參與合作過程，享受合作成果，養(yǎng)成合作習慣。

（5）學生在問題解決的過程中，能夠基于自身的理解，將新舊知識技能相互聯系與整合，完成知識個性化和系統(tǒng)化的建構，使自身即使面臨新的問題情境，也能靈活地遷移和運用所學知識解決問題，達到舉一反三的效果。

● 問題驅動教學模式的應用案例分析

雖然計算思維是高中信息技術課程標準提出的概念，但在小學信息技術課程教學中，計算思維也是學生信息素養(yǎng)的核心要素，筆者選用蘇科版小學信息技術教材可視化積木編程模塊內容，以《花朵繽紛》一課為例，闡釋問題驅動教學模式的前端分析、教學過程分析和教學實踐反思。

1.前端分析

（1）教材分析。教材分析解決五個問題：知識在哪里？知識重要嗎？有哪些知識？知識點之間的關系如何？知識如何轉化為問題？本課選自蘇科版五年級教材第六課，是可視化積木編程模塊中的重要內容之一，讓學生了解“重復”控件和“隨機函數”控件的作用。通過服飾的花朵繽紛，引入到編程中的花朵繽紛。通過動手實驗、直觀的感受，探究一朵花瓣變成五瓣花的過程，然后由每一步的動作對應到編程中的控件，最終在軟件中實現一片花瓣變成一朵花，進而引到花的數量的變化、位置的變化和數量的變化等，最終用掌握的花朵繽紛編程技巧美化生活。

（2）學情分析。學情分析解決五個問題：學生已有哪些經驗？學生已有哪些知識？學生思維特點如何？學生的學習風格如何？學生在分析和解決問題的過程中可能會遇到哪些問題？本課教學對象是小學五年級學生，通過學習，他們已經了解了可視化積木編程的思考方式與操作方法，具備一定的思維能力、問題分析能力，并具有一定的學習熱情以及合作探究的意識。學生在學習過程中對花朵的形成過程和花朵繽紛的循環(huán)嵌套難以抽象理解，在問題設計時，需要由簡單到復雜，層層遞進、環(huán)環(huán)相扣。

（3）教學目標分析。本課借鑒三層架構思想，將教學目標設定為：①知識與技能：掌握旋轉中心、旋轉角度、圖章、隨機函數等控件指令的使用。②問題解決：如何將一片花瓣變成一朵花？一朵花如何出現花朵繽紛的效果？如何用花朵繽紛來美化生活？③計算思維：通過實現花朵繽紛的效果，了解循環(huán)執(zhí)行包括里面循環(huán)、外面循環(huán)的循環(huán)嵌套，感受可視化積木編程的一般步驟，用程序美化生活。

2.教學過程分析

本課教學過程如下頁表2所示。

3.教學實踐反思

第一，問題驅動教學經歷梳理核心知識、發(fā)現核心問題、提煉核心思維和形成計算思維等過程。教師通過前端分析，梳理出《花朵繽紛》一課的核心知識“循環(huán)嵌套”，創(chuàng)設繪制服飾花紋的情境，提煉出核心問題即如何繪制這樣的圖案。在圖案繪制的教學過程中，一步一步引導學生分解問題，抽象出一朵花的形成特征，構建花朵繽紛的循環(huán)嵌套模型，最終形成使用循環(huán)實現重復效果的思想，并遷移運用，創(chuàng)造性地解決日常生活中的相關問題。

第二，問題驅動課堂是以學生為中心的生成性課堂。教師要相信學生，給予學生充分的思考時間和實踐機會，鼓勵學生保持對問題的好奇心，學生能將想法、疑問描述與表達出來，有困難時通過彼此平等的協作和交流來探索解決問題的方法，形成計算思維。

第三，教學評價是驗證教學模式的教學效果的重要指標。問題驅動課堂更注重學生在學習活動中所獲得的高階思維能力，因此需要思考一套與之對應的以過程性評價為主的評價標準。

● 結語

通過研究筆者發(fā)現，從深度學習的視角看，深度學習是深入知識內核的學習，深度學習是觸及學生心靈深處的學習，深度學習是展開問題解決的學習。應該說，學生計算思維培育對師生都提出了較高的要求，計算思維培育是師生共生互促的過程，唯有建立理論—模式—案例—反思一體化的研究范式，本研究才能不斷走向深入。

本文系2016年度江蘇省教育科學“十三五”規(guī)劃重點資助課題“區(qū)域推進創(chuàng)客教育的實踐研究”（課題編號：B-a/2016/02/43）的研究成果。