“基于设计的学习” 在基础教育信息技术课程中的应用探究

胡炫

（云南大学 职业与继续教育学院，云南 昆明 650091）

摘 要：信息时代改变了人们获取知识的方式，也使学生的学习方式发生了根本变革，信息技术课程在教育教学中承担着日愈重要的角色。传统的信息技术课程存在不少弊端，导致信息技术课程没能真正发挥其在促进教育教学方面的作用。本文将“基于设计的学习”这一新兴学习范式运用于基础教育信息技术课程的实际教学中，并选择了其中的拓展模块进行教学模式构建，以期能通过教学过程的详细论述和探究，论证“基于设计的学习”能有效改进基础教育信息技术课程的教学效率。

关键词： 基于设计的学习；信息技术课程；教学活动设计

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）06-0021-04

一、前言

人类进入信息时代后，信息技术在人们生活的各个领域产生着越来越重要的影响。特别在将信息技术运用于教育领域后，不仅改变了知识的获取方式，也从根本上改变了学生的学习方式。由此，信息技术课程在我国各个教育阶段的发展中受到了越来越多的关注和重视。在新一轮的课程改革中，强调了信息技术在素质教育中的辅助作用。《基础教育课程改革纲要（试行）》指出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式，學生的学习方式，教师的教学方式和师生互动方式的变革。充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。”依据信息时代对人才素质发展的要求，基础教育信息技术课程的总目标为培养和提升学生的信息素养。[1]

传统的信息技术课程大多局限于教师教，学生学的单一授课方式，仍然停留在CAI（Computer-assisted Instruction，计算机辅助教学）或CAL（Computer-assisted Learning，计算机辅助学习）阶段，因此，有专家认为传统的信息技术课程是嫁接在传统教学上，局限于低阶思维能力的训练和低阶知识的学习（钟启泉）。专家对这种应用信息技术的方式影响学生的智力发展表示担忧，将之称为“低认知水平，简单技术操作”（黎加厚，2003）。而要真正发挥信息技术课程对培养学生高阶思维能力，以及促进信息技术与各学科课程整合方面的作用，就要改进传统信息技术课程的教学方式，提高课堂教学效率，从而推进信息技术教育真正迈进IITC（Integrating Information Technology into the Curriculum，信息技术与课程整合）阶段。

“基于设计的学习”作为一种新兴的学习范式，最先由美国加州州立理工大学的多林·尼尔森教授提出，并在K12课堂取得显著教学效果。“基于设计的学习”从解决真实的实际问题入手，有助于学生的动手实践能力，自主探究能力，与他人合作能力的培养，以及高阶思维的训练。这与信息技术课程提倡实践性，重视学生信息素养相关的认知能力和思维能力培养的课程特征是相符合的。

二、基于设计的学习概述

基于设计的学习（Design-based Learning， DBL），也称为设计型学习。克罗德纳（Janet L. Kolodner）定义“基于设计的学习”是一种基于项目的学习，在这个过程中，当学生试图设计东西时学习他们所学的知识和技能。他认为DBL是一种新的学习方法，目标是培养学生的基本技能和高层次的批判性思维。[2]多林·尼尔森（Doreen Nelson）认为“基于设计的学习”是学生为解决问题而设计产品和方案的过程，在这个过程中学生主动学习学科内容，分析问题，建立标准，探索问题，最终创造性地解决问题。[3] 此外，也有学者认为设计型学习是“一种通过课程和学习项目使学生学会设计的教育模式”。[4]

“基于设计的学习”具有以下特点：①设计性：这是DBL的核心特征。设计理念贯穿于整个教学和学习过程。②迭代性：DBL的教学过程是一个迭代循环的过程。学生在完成一次任务后，需要对其设计方案或模型进行评价和修改，并进行再次测试和循环。③反思性：学生完成设计方案或模型后，将通过评价反思的过程对方案或模型进行修改。④合作性：DBL通常强调以小组合作的方式完成设计任务，并在小组之间或小组内部进行交流展示，或评价反馈。⑤整合性：DBL的学习过程中，学习者需要调动之前学习过的知识技能，以及其他学科的知识来支持其设计任务的完成。学习者在这个过程中整合已学知识，对旧知进行深入建构，以掌握新知。

国外对“基于设计的学习”的研究时间较长，提出了许多相关的操作模型，并在实际教学项目中进行了实践研究，取得许多研究成果。本文依据基础教育信息技术课程的特征，选择其中的“基于设计的科学探究式学习循环模型”作为教学设计的参考模型。“基于设计的科学探究式学习循环模型”是由佐治亚理工学院的克罗德纳教授提出。该模型的操作过程见图1：

该模型由“设计/再设计”和“调查/探索”两个循环部分组成，两个循环间由“需要做”和“需要知道”相连接。学习者在完成设计任务的过程中，如果遇到需要调取信息或知识来解决问题，就转到调查/探索循环中，经过调查、分析、探讨等认知活动获取问题解决的方法支持，然后再回到设计/再设计循环部分，如此循环往复，直至完成设计任务。

三、基础教育信息技术课程概述

基础教育阶段包括义务教育（即小学和初中）阶段和高中阶段，其中，义务教育阶段的信息技术课程分为两个主要模块：基础模块和拓展模块，基础模块是各地各校必须完成的内容，而拓展模块是可以根据条件选择开设的内容。[6]小学/初中阶段信息技术课程基础模块以“信息技术基础”为主要内容，拓展模块内容包括“算法与程序设计”和“机器人技术”。高中阶段的信息技术课程则只包括基础模块，并列设置三个基础性与方向性兼备的内容，分别为“网络技术应用”、“多媒体技术应用”和“算法与程序设计”，其指导思想是以技术应用能力训练为主。[7]

义务阶段信息技术课程的拓展模块中，“算法与程序设计入门”模块的基本定位和价值取向为：以程序设计为基础，以算法为核心。不以代码编写训练为要义，而以程序设计方法和算法思想的体验为旨归。[8]主要内容分为生活与程序，结构与算法两部分。强调从生活实际问题出发，让学生既能体验并熟悉信息技术环境的优势，又能通过设计算法和程序结构的实现，以感悟理解算法和程序设计在解决生活问题中的地位和作用。“机器人技术”模块的内容涉及多门学科的知识，是国家信息化教育发展的重要内容。机器人技术具有鲜明的实践性，强调学生的直接经验和亲身经历，学生通过观察、思考、设计、制作和实验等活动获得丰富的学习体验，在实践中获得知识，培养能力，形成意识，在实践中检验设计、创意和成果。[9]

依据上述拓展模块的相关内容，可以概括出以下内容要求和特征：一是重视学生的直观操作，也即是对学生实践动手能力的要求；二是对基本程序结构设计的要求，这里强调的是对学生综合设计能力和创新能力的培养；三是要求学生的学习要从实际问题的解决入手，注重的是学生解决问题的能力。四是要在学习过程中综合运用各个学科知识。由此可见， “基于设计的学习”的特征，以及DBL对学生设计能力、实践动手能力、创新能力和合作意识的培养提升作用，与拓展模块教学的需要相契合。在基础教育信息技术课程拓展模块教学中引入“基于设计的学习”这一新兴的教学理念，能有助于传统课堂教学方式的改进。

四、 “基于设计的学习”的拓展模块教学活动设计

结合基础教育信息技术课程拓展模块的特征，参考克罗德纳“基于设计的科学探究式学习循环模型”的操作过程，笔者将拓展模块的课堂教学活动过程分为三个阶段：教学准备阶段，设计任务实施阶段和教学评价阶段。在整个过程中，教师需要提出设计任务，创设情境，制定评价标准，以及实施学习管理等。学习者则通过“设计——反思——再设计”的循环迭代的过程，进行自主探究、合作交流、反思总结等，直至完成教师提出的学习任务。具体教学活动过程及内容见图2：

1.教学准备阶段

在此阶段中，教师首先将教学目标与学生可能感兴趣的现实问题相结合，进行学习任务的设计，这个任务要求要具有一定的挑战性，能够激起学生参与和探究的意愿。然后教师进行设计任务的情境创设，包括教授必要的新知识和新技能，准备任务进行的场地和技术工具条件，以及挑选适合的任务参照实例等等。同时，教师也需要及时制定并公布设计任务评价的标准，让学生明确需要做什么和怎样进行评价和修改。

学生在此阶段中需要完成的学习任务包括获取教师教授的新知识和技能，以及通过浏览教师提供的任务实例，在了解设计任务主要内容的同时，调动出与设计任务相关的已学知识，为下一步进入任务做好知识储备。

2.设计任务实施阶段

教师在此阶段中首先要将学生进行分组，让学生以小组协作的方式完成设计任务。然后在学生进行任务设计的过程中，进行必要的知识指导，以及提供必需的学习资源。需要注意的是，教师此时承担的是指导者或辅助者的工作，而不应过多地影响学生的实践决策。

学生则需要根据教师提出的设计任务，选择小组感兴趣并具可行性的内容进行设计。通过小组成员协作讨论，分析条件和需求，提出本小组的设计方案，并比照设计任务的评价标准进行完善，然后不断尝试进行设计实践。

在完成第一阶段的设计后，教师组织学生以小组为单位进行设计成果的展示，在小组间交流设计过程中遇到的问题，分析解决问题的方法，评价任务完成的情况，从而引导学生反思总结，并提出对设计任务的改进建议。学生小组针对之前设计過程中的问题，成员协同讨论解决，对方案成果进行再设计。这个过程需要不断循环往复，直至学生可以展示出一个较为完善的设计成果。

3.教学评价阶段

教学评价包括两个方面的内容：一是对整个设计学习过程的评价，即过程性评价；另一个是对教学效果的评价，即总结性评价。采用的评价方法包括自评、师评和生生互评。过程性评价贯穿于整个教学活动过程，评价内容既包括教师教授新课内容的有效性，指导学生进行设计任务的适宜度，引导学生进行总结反思的能力，以及对教学活动过程的管控能力等；同时也包括对学生课堂教学的参与度，知识的调用和综合应用能力，小组协作中的合作交流能力，以及对出现问题时的分析解决能力等。过程性评价能够使教师在教学过程中根据实际情况不断进行调试和改进。总结性评价主要是对学生的设计方案/成果和教学目标完成情况的评价。此外，根据任务标准进行的评价是学生进行再设计的基础和依据，因此，教师设计评价标准的工作也很重要。

如图2中所示，在整个教学活动的过程中，教师的学习管理工作是贯穿始终的。在准备、实施和评价阶段，虽然师生均有各自需要承担的具体任务工作，但教师对学生活动的管控、时间阶段的安排、学习场所的巡视观察等学习管理工作是一直进行的，以此保证整个教学活动能够有序、正常地推进。

参照教育部基础教育司发布的《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》规定的基础教育阶段课程教学内容安排，此教学活动模式可试用于以下阶段的信息技术课程内容：[10]

小学阶段：

模块五 网络的简单应用（浏览器收集资料；使用电子邮件）

模块六 用计算机制作多媒体作品（多媒体作品编辑和展示）

初中阶段：

模块四 用计算机处理数据（电子表格、数据、图表处理）

模块六 用计算机制作多媒体作品（多媒体作品文字的编辑；多媒体资料的使用；作品展示）

高中阶段：

模块五 数据库初步（数据库环境和操作；数据组织和处理）

模块七 用计算机制作多媒体作品（多媒体工具、资料的使用处理；作品制作和展示）

五、总结及反思

“基于设计的学习”强调将设计思维融入教学活动的过程中，通过为学生设计来源于现实问题的任务，促进学生参与学习。采用小组合作探究的方式，提高学生的团队协作精神、科学探究精神和创新精神。通过上述教学活动的设计过程，可以得出以下结论：

1.“基于设计的学习”的设计任务的操作能有效支持信息技术课程拓展模块的实践性的实现。拓展模块的突出特征就是要学生通过直观操作，在做中学，而DBL的操作过程正是需要学生亲自参与到设计成果的制作当中，并经过不断尝试和操作来完成学习任务。

2.“基于设计的学习”基于真实问题的任务设计有助于信息技术课程理论与实践的联系，

并有助于培养学习者解决问题的能力。DBL的设计任务需要依据真实问题来制定，以此来吸引学生主动参与到学习中，这就能解决传统的信息技术课程教学中理论和实践相脱节的问题。同时，在设计型学习中，设计任务的完成过程就是引导学生发现问题、分析问题、解决问题的过程，符合拓展模块教学对学生解决问题能力的培养目标。

3.“基于设计的学习”的教学过程有助于培养学习者高阶思维能力。所谓高阶思维是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或较高层次的认知能力，主要指问题求解、决策、批判性思维和创造性思维能力。基础教育信息技术课程拓展模块教学的一个重要内容就是“设计”，如算法和程序设计、程序结构设计、机器人软件图形模块和程序代码的设计等等，这与DBL的设计性特征相切合。通过在教学过程中引入设计型任务，培养学生的设计思维，让学生通过解决设计型的学习问题，对所学知识进行深入建构，提升其认知水平和认知能力，从而促进高阶思维能力的提高。

“基于设计的学习”作为一种新兴的教学理念，将它运用于理论与实践并重，重视学生动手操作能力的信息技术课程中，是具有适应性和优越性的。但是本文的研究同样具有局限性：一是缺少教学实例验证。教学活动过程的设计模式需要选择拓展模块中具体的课程内容进行实践操作，以此对过程模式的可行性进行验证，并通过教学评价进行修改和完善。DBL在课堂教学中的实践应用，需要不断进行总结和反思，才能真正发挥其对提高课堂教学效率的作用。二是缺少对信息技术课程的其他模块的论证。本文只针对基礎教育信息技术课程的拓展模块进行了论述，对DBL应用于信息技术课程的其他模块的适用性需要进行进一步的探索和研究。

参考文献：

[1][6][7][8][9]中国教育技术协会信息技术教育专业委员会.基础教育信息技术课程标准（2012版）[EB/OL].2012.

[2]W. K.Esler，Mary.Esler.Teaching Elementary Science[M].Wadworth Publishing Company，1993，8.

[3]赵晓清.基于设计的学习促进学生创新能力的调查研究[J].赤峰学院学报：自然科学版，2014，21）：186-187.

[4]Prof.dr.W.H.F.W.Wijnen.Towards Design-Based Learning[EB/OL].http：//w3.tue.nl/dileadmin/stu/stu_oo/doc/OGO_brochure_1_EN.pdf，2009-06-15

[5]李美凤，孙玉杰.国外“设计型学习”研究与应用综述[J].现代教育技术，2015.

[10]教育部基础教育司.中小学信息技术课程指导纲要 （试行）.2001.（编辑：郭桂真）