以真实性学习为导向的初中信息科技教学实践研究

摘要：本节课为《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》第四学段“物联网实践与探索”模块的内容，作为本模块的开篇其重点介绍了物联网的概念、架构与技术等，为后续的学习提供了理论基础和技术铺垫。本文以“校园物联网环境监测”教学板块为例，通过以真实性学习为导向的初中信息科技关于物联网内容的教学实践，研究理解万物互联的世界将人与物、物与物结合在一起，使得互联网变得更加相关、更有价值。通过实践研究发现，基于真实性问题、真实性任务、真实性探究和真实性评价的教学实践能够激发学生的学习兴趣，提高学生的实践能力和创新思维，为培养具有信息素养的未来人才奠定基础，从而引发学生对万物互联未来价值的思考。

关键词：真实问题情境；物联网教学实践；教学实践研究

随着ChatGPT和“文生视频”工具Sora的相继问世，教育也在发生着一场范式层面的变革。怀特海（Whitehead）在《教育的目的》一书中提到，“教育只有一个主题，那就是五彩缤纷的生活”。教育不仅要传授知识，还要培养学习者具备运用知识去创造性地解决实际生活问题的素养。所以，学校不能再含糊地说教育要“为未来做好准备”，而是要追求各学科如何培养学生解决实际问题的素养。这就需要学生改变以往的被动式学习，投入到新的主动的真实性学习中去。

以真实性学习为导向的教育的最终目的是让学生获得素养，具有素养的人才能解决未来生活中遇到的复杂问题。未来生活中的真实问题往往是劣构的、不良的，这与教学中设置的所谓的真实问题完全不同。学习的目的指向的终点是真实情境，那么学习的起点也应该是真实情境。但是，当前的学习是去境脉化的，学生面对的问题都是良构的、完整的，甚至解决问题的条件和工具都是教师提供的，在这样的学习环境中，学生获得的只是一种只适用于学校场景的“惰性知识”，无法迁移到未来真实问题情境中去。因此，本文以《校园物联网环境监测》一课为例，围绕真实的问题、真实的任务、真实的探究和真实的评价，探讨如何以真实性学习为导向，开展初中信息科技实践教学。

真实性的问题

“问题”原意是障碍、阻力，给人造成困惑。现实生活中所出现的问题往往都是劣构的，缺少解决的方法、条件和策略等。但是在教学中，教师设定的问题往往是良构的，具有清晰的解决步骤和完整的解决条件，学生一眼就能看清情境中的问题所在。思维五步法，即“发现（感受）问题→界定问题→提出假设→进行推理→验证假设”是杜威提出的[1]，在现实教学过程中，教师往往忽略了最为重要的两个步骤“发现（感受）问题→界定问题”。这两个步骤是正确解决问题的前提，学生只有发现问题，才能去考虑解决问题的条件、工具和策略，进而界定问题。因此，培养学生核心素养的第一步应是引导学生在现实生活中发现和界定问题。传统的情境设计往往是条件、途径和策略齐全，或者学生很容易获得，这些良构的问题不仅不能激发学生的学习兴趣，更无法培养学生面对现实生活中劣构问题的能力。

例如，教师可以设置这样的情境：

今天，你是值日生，回家后你发现教室的灯没有关。学校规定如果值日完教室的灯没有关要扣班级的文明分。现在天气恶劣，下着大雨，你也无法回学校关灯，你有哪些方法可以将其关闭呢？

忘记关灯或者拔插座是现实生活中经常发生的事情，解决这个问题有多种途径和方法。学生首先需要界定这个问题的本质，然后考虑解决问题的策略，并从中选择最优方案。在案例的情境中，摆在学生面前需要解决的问题的条件和途径并不是已经准备好的，而是需要学生去探索和寻找。学生想要完成“关灯”的目标，会遇到很多障碍，如“离开教室”“天气恶劣”“扣班级的文明分”。“目标—障碍”的冲突推动学生提出解决问题的假设方案，并不断推理和论证假设是否可行。如此一来，学生深入理解问题，寻找解决问题的策略，获得了素养的提升。

还可以设置如下情境：

未来学校监测系统通过物联网技术，感知教室内的环境温度、噪音、PM值，收集数据并传输至监测平台，为研究校园环境质量变化及制订校园环境保护规划提供依据。

教师引领学生搭建校园物联网环境监测系统，就是让学生在设计和搭建过程中，探究如何更好地通过物联网技术，感知教室内的环境温度、噪音、PM值，收集数据并传输至监测平台。

教师在设计真实性问题时，一定要注意区分“真实性”和“真实”，两者并不完全是一回事。真实的问题都具有真实性，但是真实性的问题是为了真实，两者是不能画等号的。尽管一般而言，真实的都具有真实性，但真实性问题情境是“为了真实”，从教学的角度来说，真实性的问题需要在解决问题过程中排除危险和不安全情况出现，要具有资源的开放性和多元性，要能够降低任务完成成本。

真实性的任务

问题情境是指为了完成某个既定任务，要由某个人或某群人加以联结的一组背景化的信息，这个任务的结果如何事先并不是一目了然的。[2]一个真实的问题情境必须有任务，缺乏问题的任务设计的指向性就会不清晰，任务功能就会减弱。任务需要学生对问题情境提供的信息和条件进行整合，在一定的时间和范围内完成某个特定的产品。但是，这个产品的具体形态和结果并不是确定和明晰的，也正因如此，任务才能更好地激发学生的兴趣。安德烈·焦尔当认为“动机=需求×价值”[3]，也就是说，动机既是学生获得自然需求，更是完成某个任务后获得的对自我的价值认识。因此，越是真实的任务，学生的兴趣越大。而当学生切实感受到学习价值时，他们会有更明确的行动意愿，努力克服困难，在完成任务时不断提高自我价值，从而持续性地开展探究。当然，一个问题中并非只能有一个任务，也可以有多个任务，这些任务之间形成螺旋式的知识进阶，引导学生完成理解知识、掌握知识和运用知识的整个学习过程。

1.你是学校的科技观察员，现在你正在搭建一个校园物联网环境监测系统，通过物联网技术，感知教室内的环境温度、噪音、PM值，收集数据并传输至监测平台，为研究校园环境质量变化及制订校园环境保护规划提供依据。

2.任务目标：各小组拟定任务目标。

3.任务分工：以小组为单位，4人一组，明确分工。

4.任务实施：

A.环境感知：根据任务目标，选择合适器材完成搭建，并监测实时数据，获得温度、分贝、PM值。

B.网络传输：通过网络上传数据信息，并观察监测平台中的数据变化情况。

C.分析应用：实现各自任务目标，如通过温度控制打开室内电扇，通过噪音监测控制蜂鸣器报警，通过PM值检测控制警示灯提醒等。

5.任务评价：对实践过程和任务成果进行评价。

在这一环节中，设置了一个真实的问题情境——搭建一个校园物联网环境监测系统，要想完成这个系统的搭建，学生需要克服很多困难和障碍。教师为了引导学生达到目的，设置了一系列任务。例如，第一个任务是先搭建合适的器材，能够获取基本的数据、温度、分贝和PM值等。第二任务是在完成第一个任务的基础上，上传数据并观测数据的变化情况。第三个任务是分析和运用数据解决实际问题。从收集数据、上传数据到分析数据、运用数据，这一系列任务之间是环环相扣的关系，上一个任务是下一个任务的基础，层层推进。每完成一个任务就越接近目标，让学生体会到自身的价值，提升其学习兴趣。

真实性的探究

雷纳特·凯恩提到“路线学习”和“地图学习”。“路线学习”是线性的、静态的，“地图学习”是立体的、动态的。地图学习需要学生发挥主动性，不断探究寻找新信息与经验之间的关联，是将经验迁移到现实生活。笔者理解有两个意思：一是动词性的，就是“能够智慧而有效地使用”知识和技能；二是名词性的，就是“努力去理解（动词）的成功结果——对一个不明显的观点的最终掌握，对许多无关联（可能看起来不重要）的知识元素所做的有意义推断”。因此可知，为了理解的不断探究就是“地图学习”，有助于培养学生的核心素养。教师要引导学生主动去运用知识不断探索，完成任务，解决问题，只有这样才能实现学生对知识的真正理解。

在本案例中，教师设置真实性问题情境，设计一系列有进阶的任务，引导学生真实探究，通过探究实现理解，体现“科”与“技”并重的理念。例如，在完成搭建校园监测系统过程中，学生有各种形式的探究：有小组合作，以小组为单位，4人一组，明确分工；有学案引导，教师针对本课的知识点专门设计了学案，为探究中遇到困难的学生提供学习支架，帮助他们更好地理解和运用相关知识……同时，教师还在不同任务中，亲自示范人体红外感应装置。在探究中，有一组学生的网络连接一直是黄色的，学生讨论后仍然无法解决。但是，教师并没有马上帮他们解决问题，而是让其他组学生帮助他们查找原因，最终发现问题的根源是端口插错了。在整个教学过程中，既有学生之间的辅导，也有学生的成功分享和提醒。

在整个探究过程中，学生在实践经验的基础上认知物联网的架构，而非单纯地学习理论知识，经历感性认识到理性认识的过程，理解更为深刻。

真实性的评价

在以往的教学中，评价往往分为形成性评价和终结性评价，形成性评价是在过程中收集数据，终结性评价是到结束后收集数据，其目的都在于评定学生。但是无论是哪一种评价，指向的都是学生，而非指向学习本身。如果一个评价的目的是评定，而不是反馈，那么学生就会处于一种焦虑状态。因此，需要一种用来推进学习的评价，那就是表现性评价。表现性评价正是在尽量合乎真实的情境中，结合学生在完成任务过程中的具体表现，依据评价规则做出判断。表现性评价不仅知道学生“要去哪里”“会什么”，还清楚学生“现在在哪里”“能做什么”。笔者制订的表现性评价标准如上页表所示。

在这个案例中，学生搭建检测平台分为A、B、C三个阶段，每个阶段都能了解学生的学习水平，最终的评价表也能从整体上了解学生处于哪个层次，进而更好地判断学生是否真正理解了学习内容。评价量表从“方案制订”“方案科学性”“方案可行性”和“运用信息科技”四个方面对学生进行评价，每个方面又分为0、1、2、3、4五个层级。这样一来，教师可以根据评价量表，结合学生在具体情境中的探究来判断学生理解相关知识的程度。

参考文献：

[1][美]约翰·杜威.我们如何思维[M].伍中友，译.北京：新华出版社，2010：14-16．

[2][比]易克萨维耶·罗日叶.为了整合学业获得：情境的设计和开发[M].汪凌，译.上海：华东师范大学出版社，2010：2.

[3][法]安德烈·焦尔当.学习的本质[M].杭零，译.上海：华东师范大学出版社，2015：69．