证据导向的项目式学科实践活动设计

2022-04-29 00:44马宁孙亦凡魏晓阳
中小学数字化教学 2022年11期
关键词:项目式学习大数据技术核心素养

马宁 孙亦凡 魏晓阳

摘要: 发展学生核心素养是我国课程改革的重要内容。新课标中明确提出,应充分发挥实践的独特育人功能,加强课程内容与学生实际生活经验的联系,注重培养学生解决真实问题的能力。学科实践活动作为一种实践探究性教学活动,强调学生从自身生活中发现问题、分析问题、解决问题。本研究将证据导向的项目式学习理念引入学科实践活动,提出了证据导向的项目式学科实践活动的三种类型与四种范式,并介绍了在此理念下如何进行学科实践活动的设计,有助于教师们更好地开展证据导向的项目式学科实践活动,落实核心素养培育,也有助于学生养成证据意识和证据思维,发展高阶思维能力。

关键词:学科实践活动;项目式学习;基于证据的教与学;核心素养;大数据技术

自2014年《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》发布起,发展学生核心素养已成为我国教育改革的重要组成部分和未来人才培养的迫切需要。以核心素养为导向的学科教学特别倡导“学科活动”“任务导向”等教学方式与策略[1]。教育部发布的《义务教育课程方案(2022年版)》进一步强调,应设立跨学科主题学习活动,加强学科间相互关联,带动课程综合化实施,强化实践性要求[2]。具体来讲,应注重“做中学”,引导学生参与学科探究活动,在问题解决的过程中进行知识的建构与灵活运用。同时,应积极开展主题化、项目式学习等综合性教学活动,注重真实情境的创设,增强学生认识真实世界、解决真实问题的能力[3]。本文将系统阐释证据导向的项目式学科实践活动,为一线教师在教学中发展学生核心素养提供可借鉴的新思路。

一、证据导向的项目式学科实践活动的含义与优势

(一)学科实践活动

学科实践,指的是具有学科意蕴的典型实践,即学科专业共同体怀着共享的愿景与价值观,运用该学科的概念、思想与工具,整合心理过程与操控技能,解决真实情境中的问题的一套典型做法[4]。学科实践活动是以问题或需求为基础,依托学科内容的实践探究性教学活动。它强调遵循学科特征和学生认知规律,通过项目式学习、研究性学习、社会服务等培养学生基本的实践技能、问题解决意识、劳动意识和社会责任感。在学科实践活动中,学生在真实综合的问题情境中定义问题、分析问题,运用学科知识进行重新梳理和整合,通过分析、综合、判断等方式进行加工建构,设计出合理的问题解决方案[5],并通过不断尝试与迭代,成功解决问题。在这一过程中,学生获得学科素养和实践能力的提升[6],逐步理解知识、运用知识和提升能力,最终实现核心素养发展。

(二)证据导向的项目式学科实践活动

项目式学习主张将学生置于真实的问题情境中,引导学生探究并解决真实的、非良构的、动态的问题,在此过程中促进学生对知识的深度理解与迁移运用,从而提升学生的问题解决能力与素养[7]。项目式学习通过综合性的学习方式,变“知识取向”为“问题取向”,有利于学生打破学科知识的框架,进行更加复杂的综合知识建构,实现深层次的知识整合。在学习过程中,学生针对真实情境中的复杂非良构问题,需要综合运用学科知识和生活经验,创造性地给出解决方案,从而发展高阶思维能力并提升思维品质。因此,采用项目式学习的方式有利于落实学科实践活动的“实践育人”理念[8]

基于证据的理念起源于医学,应用在教育领域中,它强调教学活动的设计与实施过程应当基于事实证据与客观规律[9],可以从教、学、评三个角度进行学习模式的建构[10]。基于证据的教,主要是从教师主体的角度出发,强调利用证据来反映学习过程、呈现学习结果,从而更好地促进学生学习、提升学习绩效,有助于提升教学的有效性与针对性[11]。基于证据的学,主要是从学生主体的角度出发,强调培养学生的证据意识以及利用证据猜想、推理、假设、建模、验证的能力。基于证据的评,是指基于学生在学习过程中的证据表现来推论其知识掌握和能力发展水平[12]。大数据技术的发展进一步扩展了教学证据的内涵。一方面,大数据技术作为一种研究工具,使得教师能够观测到更为精细、微观的学习过程,为其深入揭示教育规律提供了支持;另一方面,大数据技术作为一种数据采集工具,拓宽了证据获取的渠道,丰富了可获得的证据类型[13]

证据导向的项目式学科实践活动契合新课标的育人理念,能充分发挥项目式学习在学科育人方面的优势。第一,学生在实践活动中需要充分调动知识经验,寻找可靠的证据形成问题解决方案,加强了学科知识与社会实践的联系。第二,证据导向的项目式学科实践活动能增强学生举一反三、融会贯通的能力,有助于学生在头脑中构建学科知识体系,从而在综合学习中整合、应用、迁移知识。第三,学生在搜集证据的基础上进行猜想、推理、假设、建模和验证,既有助于他们形成证据意识与证据思维,培养科学精神和理性思维,又有助于他们进行证据导向的自我调节学习,提高自主学习能力,实现个性化学习与提升。

二、证据导向的项目式学科实践活动的类型与典型范式

(一)项目式学习的类型

不同的学者对项目式学习进行了不同的分类,贺慧等按照项目所涉及的领域与来源,将项目式学习分为生活取向类、儿童取向类和学科取向类;根据实践方式又将其分为调研类、实验类、设计类以及实作类[14]。胡佳怡将项目式学习分为社会需求类、社会议题类、赋予角色类、体验工作流程类[15]。马宁等根据学习内容的颗粒度,将项目式学习分为三类:基于学科某一知识点或主题的深入探究、学科内知识的统整延伸以及跨学科的问题解决[16]

根据颗粒度分类会更有助于明确项目式学习活动设计的目标、内容与范围,也更有利于一线教师开展项目式学科实践活动。在基于学科某一知识点或主题的深入探究的项目式学习中,教师选取与教学内容紧密联系的主题,让学生自主构建知识完成任务,从而实现对于学科核心原理的深入理解与应用,将课堂知识落实到实践当中。在学科内知识统整延伸的项目式学习中,教师根据学科知识的逻辑进行教学内容的整合、延伸和生成,有助于学生构建自身的知识体系,在项目实践中促进有意义学习与深度学习。跨学科的项目式学习打破了学科之间的界限[17],促进学生在真实问题情境中灵活运用多学科的知识经验解决问题。同时,在完成项目的过程中,学生不断进行知识经验与概念意义的转化,有助于学生的整体人格发展。

(二)证据导向的项目式学科实践活动的四种典型范式

范式是科学研究群体在一定时期内的思维原则、技术和价值观等[18]。学者们在不同视角下提出了不同的学科实践活动范式。按照活动内容不同,张华将综合实践活动分为研究性学习活动、社区服务与社会实践、劳动与技术教育[19]。按照活动体验不同,孙宽宁将综合实践活动分为探究型、整合型和体验型[20]。本研究借鉴上述综合实践活动的范式区分,结合项目式学习的特点,将证据导向的项目式学科实践活动概括为以下四种典型范式。

1.科学探究类

在科学探究类项目式学科实践活动中,学生运用所学知识和经验提出问题、猜想和假设,通过设计方案、实验探索、搜集证据、逻辑推理等建立模型,形成科学解释与科学认识,构建知识结构。在此过程中,学生不仅能更新完善自己的知识体系,还理解了科学探究中需要评价方法的适用性、过程的合理性、结果的可靠性等,从而掌握了基于证据进行科学探究的方法,能根据多维度证据进行推理分析,提高了审辨、创新、问题解决等高阶思维能力。

科学探究类项目式学科实践活动包括七大环节:(1)发现并提出探究问题;(2)提出猜想或假设;(3)制订解决问题的计划或方案;(4)通过科学探究,验证计划或方案的有效性;(5)分析结果,论证结果的合理性;(6)建立最终的模型或方案;(7)表达交流,分享不同的问题解决方案。它不仅适用于理科学习中知识、规律、定理的探索,如数学勾股定理、物理楞次定律等,还适用于文科学习中的自然和社会现象的探究,如东非大裂谷的形成原因、造纸术的发明等。

2.社会调查类

社会调查类项目式学科实践活动以培养学生提出问题、收集信息和加工信息的能力为核心。在活动中,学生根据议题,通过各种调查方式获取信息并对信息进行研究分析、加工处理,最终形成对客观世界的描述,了解事物的本质、因果、发展趋势和规律。它有助于学生掌握社会调查的思维、方法和能力。

社会调查类的项目式学科实践活动包括五大环节:(1)确定调查主题;(2)设计调查方案;(3)广泛收集资料;(4)整理并分析相关资料;(5)根据调查结果撰写报告或方案。它的选题范围十分广泛,可以是社会性议题,如环境保护、经济发展;可以是名人生平,如周总理的故事、抗日烈士事迹;可以是生活观察,如校园文化、家庭环境等。在活动过程中,学生不仅学会了调查、访问、收集资料等搜集证据的一般方法,还在基于证据形成观点的过程中,提高了运用理性思维分析、理解、预测和改进社会事件或规则的能力,加深对社会的理解与认知。

3.设计开发类

设计开发类项目式学科实践活动的目标是按照一定的目的或意图设计方案、制作模型、生成作品等。学生首先需要用创新的眼光,发现生活中可以改进完善的方面,再通过学习知识、研究思考等形成合理的计划,并在协作劳动实践中逐步将设想变为现实。在这个过程中,学生掌握了设计思维和方法,深刻体会到创新思维与创造性实践对于改造世界的巨大价值。

设计开发类项目式学科实践活动包括七大环节:(1)发现问题,明确设计目标;(2)拆解设计目标为具体的子任务;(3)确定设计的流程与方法;(4)通过实验检验方案的效果;(5)细化与调整方案;(6)生成设计产品;(7)迭代改进方案,进行产品优化。它与科学课程、创客教育、STEM教育等联系紧密,其选题需要与学生的实际生活息息相关,如设计适合自己的水杯、能自动擦黑板的工具、能自动识别垃圾类型的垃圾桶等。证据导向的设计开发类项目,可培养学生的设计思维、劳动意识、问题解决能力和创新能力。

4.综合应用类

综合应用类项目式学科实践活动是以学生为中心进行完整项目实践的教学活动。在活动过程中,学生运用已有知识经验进行综合实践,在真实情境中解决问题,促进其综合能力发展。综合应用类项目可以是排查故障、设计方案、提供服务等,也可以是前面三种范式的综合应用。需要指出的是,由于项目式学习天然就具备综合特征,前面三种范式其实也带有综合性质,只是某一特征更为鲜明突出。教师在设计与实施综合应用类项目时,要注重任务的挑战性、开放性和综合性,在不同的任务环节中培养学生运用不同的知识与技能解决问题的综合能力。

综合应用类项目式学科实践活动包括六大环节:(1)发现问题、明确问题;(2)提出猜想、设计方案;(3)调查实验、协作探究;(4)建立模型、形成方案 ;(5)创作作品、汇报交流 ;(6)评价修改、总结反思。它往往涉及多学科的融合、跨学科课程、STEM教育等,选题需要从学生实际生活出发,同时结合自然科学、社会科学等相关知识,选择有挑战性的主题,如创作仿生学制品、设计太空探索之旅等。它有助于提升学生的复杂问题解决能力、创新实践能力等高阶思维能力。

三、证据导向的项目式学科实践活动的设计流程与原则

根据项目式学习的类型、证据导向的项目式学科实践活动的典型范式与核心环节,教师在设计与实施教学活动时就有了参考的依据,从而可以更方便快捷地设计与实施证据导向的项目式学科实践活动。当然,学科实践活动作为一种实践探究性教学活动,必须符合国家课程标准、教材内容和具体学情。教师在设计证据导向的项目式学科实践活动时,需要遵循以下流程与原则。

(一)根据教学目标确定项目类型和范式

将项目式学习的三种类型和四种范式交叉,即可形成如图1所示的矩阵,并得到如跨学科问题解决的科学探究等12种项目式学科实践活动类型。教师可根据教学目标的范围与特点,选择适用的项目式学科实践活动类型,确定其是重点围绕某一主题、在学科内进行整合还是跨学科的问题解决。基于教学目标,教师还可以确定合适的学科实践活动范式,将不同范式的核心环节作为进一步设计与实施的基础框架。

(二)遵循学科特征和学生的认知规律

证据导向的项目式学科实践活动具有鲜明的学科特征,活动设计应以学科大概念切入,围绕学科认知规律进行,落实学生学科核心素养的培养。比如,数学学科应该加强对学生抽象能力、空间观念、逻辑思维等核心素养的培养,语文学科则需要强调语言运用、审美创造等核心素养的培养。当然,学科实践活动也可以根据任务的情境和类型体现出跨学科的特征。同时,活动主题并不拘泥于教材,而是生发于学生的实际生活。教师要从社会、自然环境中找到学生兴趣与教育价值的契合点,选择那些能够激发学生兴趣、引发学生深度思考的真实问题情境,并遵循学生认知发展规律,选择能够符合学生认知发展水平的主题[21]

(三)明确学科实践活动的驱动问题

证据导向的项目式学科实践活动强调问题意识,注重驱动问题的真实性、开放性和挑战性,能够激发学生的学习热情。在设计驱动问题时,教师还应特别注重科学性:驱动问题的设计需要契合学科的知识体系与内在逻辑,促进学生的深层次知识掌握;需要符合学生的最近发展区,尊重学生的认知发展规律。设计项目任务时,教师应充分调动学生已有的学科知识与经验,让学生综合应用学科知识与技能进行实践,提升其综合素养。

(四)把握学科实践活动的设计原则

证据导向的项目式学科实践活动的设计需要把握实践性、科学性、开放性和生成性原则。实践性强调,活动的目标明确且方法可行,活动的任务设计合理,能够真正落地实施。科学性强调证据意识,要求依据客观真实情况进行设计,做到每一步有据可依,避免过于主观,导致任务设计出现不合理或不严谨的情形。开放性强调问题解决途径和结果的多样性,它要求教师为学生的个性化发展预留足够的空间,以便学生采取不同的行动,选择不同的策略,获得自己独特的成果与感悟。生成性强调,任务设计并不是静态不变的,而是动态发展的。随着项目的推进,随着师生交互和生生交互的不断深入,新的想法会不断涌现,活动设计也需要不断调整和优化,为学生深化学习留出空间,使其在深度和广度上有所拓展和延伸。

(五)开展基于证据的教学与学习

在实施证据导向的项目式学科实践活动的过程中,学生需要设计问题解决方案,通过协作探究的方式生成方案或作品。在活动过程中,教师需要利用大数据平台收集、筛选、分析学生的过程性表现数据,了解学生对不同学科知识的掌握水平、学习风格偏好、知识技能变化等,采用合适的方法提供反馈。学生则应借助平台掌握搜集、整理、分析证据信息的方法,并根据证据进行合理的猜想、推理、假设、建模和验证,最终得出自己的研究成果或结论。基于证据的学习还有助于学生根据自己的学习过程数据进行反思与调整,提升知识与技能水平,发展自主学习能力。

(六)进行基于证据的评价与反思

基于证据的评价与反思贯穿于项目实施的全过程。基于学习中的过程性证据,教师可以对学生表现进行多主体评价,包括教师评价、同伴互评、自我评价等。实时的学习数据,如学习笔记、思维导图、观察记录表等,还可以帮助学生反思自己的学习过程,及时调整自己的学习行为和学习状态。总结性评价的对象一般是学生的最终作品或设计方案等,采用多主体、多维度的评价,有利于学生对自己的学习成果形成更加立体客观的认识,也有利于他们进一步修改与完善成果。

四、结语

证据导向的项目式学科实践活动契合当前我国基础教育改革的基本理念,有利于推动从学科知识导向到学科素养导向的转变。证据导向的项目式学习理念为学科实践活动的开展提供了有效的理论指导,有利于学生整合各项知识与技能,提升问题解决能力、创新能力、批判性思维、协作能力等高阶思维能力,有助于发展学生核心素养。对证据导向的项目式学科实践活动开展研究和实践,具有重要的意义和价值。

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(作者马宁系北京师范大学教育学部副教授,硕士生导师,“移动学习”教育部—中国移动联合实验室副主任;孙亦凡、魏晓阳系北京师范大学教育学部教育技术学院硕士研究生)

责任编辑:牟艳娜

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