素養導向的信息科技項目式學習支架的設計與實踐

李媛

摘要：本文以“紅包雨來襲”項目為例，探討在信息科技項目式學習中如何提供元認知支架支持，確保學生能夠在項目式學習中獨立識別自身優勢、及時發現問題、了解學習狀態，逐步構建自己的知識體系和能力結構。

關鍵詞：信息科技；項目式學習；元認知；學習支架

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）07-0016-04

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）明確指出，要推動綜合學習、開展項目式學習等綜合性教學活動，加強知識間的內在關聯，培養學生舉一反三、觸類旁通的能力，促進知識體系的結構化。[1]項目式學習作為素養落地的重要載體，鼓勵學生參與真實、有意義和協作的探究，在實踐中探索、發現和解決問題；同時，項目式學習更強調加深學生對知識的深度理解，引導學生在項目中形成專家思維，能將這種思維在不同的情境中遷移。[2]然而，新手學習者由于復雜任務管理能力、自我監控能力以及自我調節能力欠缺，往往會在項目解決的某一個環節停滯不前。因此，教師需要在學生學習過程中提供適時且有效的學習支架，為學生提供適應性支持，確保學生能夠在項目式學習中獨立識別自己的優勢所在，及時發現問題，了解自己當前的學習狀態，幫助學生逐步構建自己的知識體系和能力結構。

信息科技項目式學習支架搭建框架

學習支架是一種基于輔助學習機制和最近發展區理論的認知協助工具，它為學習者提供了一個臨時性的支持框架，旨在滿足他們在學習過程中的各種需求。通過這種支持，學習者能夠更深入地參與到之前難以獨立完成的學習任務中。受認知結構、問題表征、算法知識、動機、態度和元認知等因素的影響，學生在信息科技項目式學習中的學習效率與學習步調也有所區別。因此，在設計支架時，要從學生實際出發，既要重視學生認知層面的引導，也要關注學生非認知層面的發展。

元認知可以幫助學習者思考學習時機與學習方式，引導學習者積極運用一定的策略來解決學習過程中產生的問題，同時引導學習者調節其問題解決過程。元認知支架通過計劃、監控和調節三個方面，引導學生在解決問題時明確主題、描述問題，幫助學生更加了解自己的學習目標，激活學生原有認知結構中的知識體驗，并通過自我監控、自我調節和自我反思，找出他們在學習中的問題，促進學生新知識的轉移。結合項目式學習的六大流程，筆者設計了如下頁圖所示的信息科技項目式學習支架搭建框架。

信息科技項目式學習支架設計案例

筆者基于小學五年級圖形化編程課中的“吃豆精靈”“克隆飛機大作戰”兩個主題，重新構架內容，設計了“紅包雨來襲”項目，以“搶紅包”為核心玩法，以“你作為生活日‘售賣活動的攤主，需要設置優惠游戲，吸引客流量增長”為驅動問題，引導學生深入學習和掌握游戲設計的基礎知識，不斷優化問題的解決方案，最終完成項目的成果輸出。本文基于該項目，探討如何在信息科技項目式學習中提供元認知支架支持，激活并促進學生的學習過程，幫助學生更好地理解和管理自己的思維過程。

1.確定焦點問題，為項目拆解提供計劃支持

項目化學習的第一階段是理解問題，這個階段的目的是讓學生確定要解決的問題，并嘗試用自己的話描述任務。高質量的項目要從重視學生的“想法”開始，讓學生真正參與到項目中去，讓他們提出想要尋求答案的有力問題。教師需要給學生布置劣構問題，讓學生明確情境中待解決的項目，將所學與生活實際相聯系。元認知支架可以幫助學生明確問題、制訂解決問題的計劃，通過提問提示激活學生的元認知。

在項目中，教師需要從元認知的計劃層面出發，根據學生的“頭腦風暴”結果，引導學生確定“需要知道”，讓他們知道確定的問題是學習過程的核心。通過問題提示，引導學生對項目進行梳理拆解，明確項目目標，進而形成清晰的“待解決問題清單”。在對問題澄清的基礎上，學生不斷從問題情境中獲取與問題相關的信息，提取或添加與這些問題相關的領域知識，形成問題空間中所有信息的語義網絡，以自由分散的方式討論每個問題的語義關系，并進行結構化的總結和組織。至此，問題被有效地分解和轉換。

案例支架：“紅包雨來襲”焦點問題任務單。

當學生協作解決復雜的編程問題時，如果可以通過功能元素、角色或其他邏輯將它們分解為易于理解的問題，解決編程問題的過程會更容易。借助情境支架（生活日即將來臨，你作為生活日‘售賣活動的攤主，需要設置優惠游戲，吸引客流量增長），讓學生觀察“618”“雙11”促銷節電商平臺的紅包雨，觀察商家的優惠活動設置，結合學生喜愛的“生活日售賣活動”，引導學生思考游戲制作需要解決的問題，明確“焦點問題”，并將復雜的項目問題拆解為幾個容易解決的子問題：①你能根據紅包雨視頻，分析紅包雨的主要功能嗎？②我們的“優惠活動”項目目標是什么？③為完成這個項目目標，需要分別解決哪些問題？

元認知支架中的問題均不涉及內容層面的提示，需要小組成員自主討論完成。在這里，元認知問題計劃支架不是單獨使用的，教師也可在其中輔以提示支架。例如，當學生在分析案例功能中存在的問題時，教師可以結合游戲設計五要素提示支架，讓學生從對象、環境、目標、規則、交互五個方面來展開分析，利用情境支架與提示支架，讓學生置身于情境之中進行思考與分析，并綜合焦點問題任務單，逐步引導學生提煉本項目中的“待解決問題清單”。

2.繪制思維導圖，為方案生成提供思維路徑

項目式學習的第二階段是建立新知識與舊知識的聯系，教師需要引導學生找到這次要解決的任務與前幾次要解決的任務之間的異同。學生需要明確在不同目標解決中待使用的“編程知識”。這意味著學生需要了解并掌握相關的編程概念和技能，如變量、數據類型、控制結構、函數等。而思維導圖這一元認知支架，有助于學生整合和組織新知識，與先前的知識建立聯系，對待解決問題清單里的關鍵任務進行分析，確定具體可執行的編程目標，并逐一規劃解決方案。

在這一階段，學生的能力差異較為突出。項目化學習致力于促進學生的持續學習，以實現學校教育與現實生活情境之間的順暢“過渡”。為了實現這一目標，項目化學習需要適度減少“有效成功”模式下過早的高支持，轉而采用“有效失敗”策略。[3]學習支架的設計并非都是普適性的。教師需要確定哪些學生將從給定的學習支架中受益，為學生提供“階梯式”支架，要求學生“剝洋蔥”式使用支架，外層的支架為普適性支架，能力較為薄弱的學生則可以進一步使用內層支架。學生在確定自身所需支持時擁有自主權，但對于“內層支架”的提供時機，則需建立在學生積累了一定“失敗”經驗的基礎之上。

案例支架：“紅包雨來襲”思維導圖。

在“紅包雨來襲”項目中，為了培養學生的問題解決能力，引導他們構建全面且系統的解決方案，筆者要求學生按照三個層次繪制思維導圖。第一層次，明確待解決的問題清單，并據此確定需要達成的具體編程目標。這一步驟旨在幫助學生確立項目的核心任務和方向。第二層次，思考并列出實現第一層次目標所需的編程相關知識和策略。這一步驟旨在幫助學生深入理解項目需求，并為其后續的編程工作提供有力的支撐。第三層次，分析程序中不同功能目標的共同之處，探索是否可以進行模塊化處理。這一步驟旨在幫助學生優化代碼結構，提高代碼的復用性和可維護性。通過以上三個層次的思維導圖繪制，期望學生能夠在“紅包雨來襲”項目中建立起清晰的問題解決思路，有效地完成編程任務。

以“紅包雨來襲”項目為例，其目標設定應嚴謹而明確：第一，設計并繪制游戲角色，如紅包和聚寶盆等關鍵元素。第二，確立清晰的游戲環境或背景，為玩家提供沉浸式體驗。第三，明確控制機制，使玩家能通過按鍵操控聚寶盆左右移動，并在與紅包互動時觸發特效，增強游戲趣味性。此外，紅包的隨機掉落是游戲機制的重要組成部分，但紅包的數量、起始位置、運動軌跡以及是否附帶特效等細節應詳細規劃。不過學生在制訂這些目標時，往往容易忽視細節，由于目標不清晰，算法設計和程序功能并不完善，最終影響項目的整體表現。因此，教師在支架設計時，應為這部分學生提供“內層支架”，通過個性化學習支架如“紅包的具體參數怎么設定”等，幫助他們完善目標定義，提升項目的整體質量。

3.設計流程圖，為協作項目制作明確監控思路

將新舊知識聯結完成后，學生需要了解如何將這些編程知識應用到實際的問題解決中、如何選擇合適的編程語言和工具、如何設計和實現算法等。學生需要具備一定的算法設計和分析能力，同時還需要具備一定的項目管理能力，對自己的學習過程進行動態監控。監控支架可以幫助學生確認問題解決進度，確認各個問題子目標的任務完成情況。教師可以借助元認知監控支架，及時提醒學生關注任務完成進度，并在必要時進行適當的調整。

通過元認知問題支架，引導學生使用自然語言或流程圖來描述算法，比較不同算法的優缺點，并最終選擇一種最適合解決問題的算法來編寫程序、調試和運行。監控主要體現在兩方面：一是對時間的把控，學生需要在制訂方案時分配各環節的所需時間，并在制作作品時根據規劃動態調整制作進度；二是引導學生及時發現問題解決中存在的問題，并進行相應的改進。信息科技教學活動中遇到的一種常見情況是試錯循環，在項目式學習活動中對應過分強調嘗試實踐和修改優化階段之間的前饋和反饋轉換。這種監控支架的核心在于引導學生對自己的思維過程進行反思和監控，監測自身是否順利完成問題示例、目標設定和算法理解，并且清晰明確。

案例支架：“紅包雨來襲”目標實現流程圖。

在“紅包雨來襲”項目的思維導圖中，學生已對游戲程序進行了模塊化處理。在該環節，學生需要完成的流程圖有兩種：一是規劃不同目標完成的先后順序，簡單繪制項目完成流程；二是針對不同的子目標，設計相應的算法解決方案，繪制目標解決流程圖。教師需要在時間分配和算法解決方案兩方面為學生提供問題支架，激發學生的元認知監控。在時間分配方面，筆者設置了兩個問題：①完成終極目標的解決，需要經歷哪些步驟？請用流程圖表示；②總團體需要在的多少分鐘內完成？每個步驟需要多少時間？（在流程圖中標注）項目完成流程圖并非只有唯一解，學生能將待解決的程序模塊化，并按照合理的邏輯排列即可。在算法解決方案方面，則是通過問題“在完成任務的過程中，你們遇到了哪些問題？是如何解決的呢？”引導學生對其之前的思維過程進行監控與反思，檢查是在算法理解、算法設計、目標設定哪一方面出錯，并及時進行相應的改進。

4.共制評價量規，為迭代優化提供反饋空間

在項目式學習的最終階段，教師有責任引導學生對解決問題的過程與結果進行深入反思，促進學生進行知識內化。在執行和修改方案時，當小組成員的進展沒有達到預期、與目標狀態存在差距時，通過反思支架讓學生總結協作中遇到的障礙及原因，并進行相應的修改，找到解決問題的辦法。在展示交流階段，小組成員通過反思支架回憶自己小組的問題解決過程，分析合作過程中的優點或不足。為了更有效地實施這一評價體系，教師可以和學生共同設計基于表現類成果的評價量規。這一評價量規不僅可以作為學生自我規劃、自我把控學習進度的有力工具，還能起到良好的監控作用，確保學習進度得以穩步推進。

信息科技項目式學習支架設計反思

支架的建立不僅是一個臨時的支撐，更是學生學習過程中的一個重要工具，它幫助學生逐步發展思維、深化理解、形成技能。在設計和實施支架的過程中，教師必須遵循由復雜到簡單、逐步撤離的原則，確保學生在逐步減少對支架依賴的同時，不斷提升自身的獨立學習和創作能力。元認知支架在學生學習過程的監控、策略調整以及自我反思能力的提升方面具有顯著作用。當然，在實際應用中，為確保學生在信息科技項目式學習中能夠全面、有效地獲取知識、技能和思維成長，元認知支架還需與其他類型的學習支架協同工作，共同構成多層次、全方位的支持體系。

同時，由于編程教學在不同階段具有不同的教學重點和思維培養要求，元認知支架在編程教學中的支持重點應作相應調整。其設計構建必須遵循學生的認知發展規律，并深入了解學生的學習狀況，避免盲目追求高度而忽視學生的實際需求。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]楊明全.核心素養時代的項目式學習：內涵重塑與價值重建[J].課程·教材·教法，2021，41（02）：57-63.

[3]夏雪梅.項目化學習中“教師如何支持學生”的指標建構研究[J].華東師范大學學報：教育科學版，2023，41（08）：90-102.