问题链在深度学习中的促进作用探讨

【摘要】近年来，深度学习已成为教育理论和实践探究的热点，深度学习强调学生主动探究、深入思考，以达到对知识的深入理解和应用。在构建小学信息科技深度学习情境中，“问题链”作为一种有效的教学策略，能够引导学生逐步深入学习，促进深度学习的发生。本文尝试在“智造园艺师”单元教学中围绕大概念组织教学，通过单元递进式的驱动问题、学习任务及评价要求设计，以活动促思考，引导学生质疑、解疑，提升学生深度学习效果，探讨问题链对深度学习的促进作用。【关键词】深度学习；问题链；人工智能；问题驱动深度学习是指学生在学习过程中，通过深入理解和应用所学知识，能够主动探索、批判思考并创造性地解决问题。它强调理解、掌握并能加以应用，而不是简单硬性地记忆。它需要学生主动参与、批判思考，并在整合知识的过程中，将其迁移应用到新的情境中解决实际问题。人工智能课程中的概念具有抽象性和跨学科等特点，小学阶段的学生理解起来具有一定困难，使用传统的讲授式教学方式，容易让学生停留在浅层学习阶段，无法进行深度学习。而采用大单元教学模式，则有利于将基础知识与技能的学习融入情境中，提升中小学生的信息科技学科核心素养。笔者以“智造园艺师”单元教学为例，探究在单元教学中利用“问题链”引导学生逐步深入学习，促进深度学习的发生。创设真实教学情境，激发探究欲望问题驱动教学范式，是一种以驱动问题为核心、以问题为导向、以学生为中心的教学方法，即以各种驱动问题为起点，引导学生围绕问题去学习和探究。深度学习的实现需创设真实的教学情境。在这种范式中，教师巧妙地设计教学情境，通过情境导入或将整个教学过程置于真实生活情境中，围绕某一核心问题，通过一系列探究学习的脚手架，设计形式多样的真实情境任务，学生在分解问题、解决问题的过程中培养计算思维，提升独立思考、解决问题的能力[1]。同时，在教师的组织、引导下，学生的知识体系得到完善，有利于迁移习得知识。例如，在“智造园艺师”单元课程教学环节，笔者通过“学校馨美苑的园丁爷爷要退休，他担心自己退休后无人照看园林，呼吁同学帮帮他”的真实生活场景导入教学，引出课题“智造园艺师”，让学生设计出属于自己的AI园艺师，解决园丁爷爷所担忧的问题。学生以真实情境问题“如何设计AI园艺师辅助植物生长”为驱动性问题，分析AI园艺师的功能，根据需求编写程序，在自主学习、小组合作中，获取与共享信息，并运用数字技术解决问题，最终规划、搭建、设计出可行的方案。学生通过“智造园艺师”项目的学习，不仅感知了人工智能与生活息息相关，还锻炼了借助网络空间分享、交流评价作品，养成文明绿色用网习惯，同时提升了信息素养。设计追问型问题，促进知识体系生成基于深度学习的小学信息科技教学，应是学生在教师引导下主动探索、建构知识，在问题解决过程中发现新问题，进而研究新问题解决方案的过程。教师通过设计开放性的“大问题”，并对问题一步步细化与分解，引导学生在追问过程中形成自己的知识体系，实现知识内化。例如，在“智造园艺师”大单元教学过程中，笔者通过大问题“你要设计的AI园艺师能实现什么功能？”引发学生思考，并开展小组内讨论。在讨论过程中不断追问：“什么时候给植物浇水？要浇多少水？”“天气太热时，AI园艺师能否给植物自动降温？用什么方法降温？”“光照是辅助植物生长的重要因素，怎么给植物补光呢？”在这一系列追问中，学生对自己所要设计的AI园艺师要具备的功能及实现路径都会更明确，以此为基础完成思维导图绘制。递进式设计问题，助力深度思维培养1.递进式的课时安排在课时设计中，教师根据知识的连接性，重整教材，设计递进式课时，让学生在脑海中形成递进式的知识脉络，构建学生的思维梯度，进而加以整合与运用。在“智造园艺师”项目活动中，笔者以“如何设计AI园艺师辅助植物生长”为驱动性问题，以“提出问题—分析问题—解决问题—优化迭代”为设计导向，依次安排了“智造园艺师——我来规划”“智造园艺师——我来搭建”“智造园艺师——我来补光”“智造园艺师——我来驱风”“智造园艺师——我来控湿”“智造园艺师——我来鉴赏”6个课时，6个课时既衔接又层层递进。递进式的课时设计，帮学生构建思维梯度，使学生能够在短暂且有限的课堂中学到解决生活中实际问题的知识技能与思维方法，从而驱动学生深度学习，培养学生计算思维，提升学生信息核心素养。2.递进式的问题链为了唤醒学生的旧知，促进理解新知，教师可以根据问题链的逻辑性、系统性和梯度性特点来设计问题，这对学生的知识建构起到了促进作用。同时，在问题链的设置上，教师可以根据不同情境处理，迁移性的问题链能帮助学生实现对知识的迁移与应用，这与深度学习的目标“学生新知迁移应用”相一致。教师在提问过程中引导学生进行思考与探索，培养学生问题解决能力和高阶思维能力，这与深度学习的作用“发展学生高阶思维能力”相一致。在“智造园艺师——我来驱风”这一课时教学中，笔者引导学生通过观察AI园艺师并思考问题“它身上的什么设备可以让空气保持流通”，进而设计递进式的问题链和任务链——“如何让风扇动起来？”“当温度降下来后，风扇还在转动，怎么办？”“温度不均，又该如何解决？”“如何让风扇自动开关，节约资源？”。不同的问题引出不同的任务，问题链与任务密切衔接，层层递进。设置反思性拓展任务，引导归纳思想方法在教学设计的最后，笔者设计反思性拓展任务，引发学生不断反思问题，促进学生知识的重构与整合，促进学生深度思维的培养。例如，在“智造园艺师——我来驱风”这一课时中，由于AI园艺师已经具备了自动循环通风的功能，笔者以此为基础引导学生反思讨论：“不同的温度，转速一样吗？这样会不会影响降温效率与浪费资源？”并设置拓展任务——“如何让风扇根据环境温度，自动调整转速，实现循环通风？”“能不能进行知识的迁移运用并与前几课时的知识进行整合？”等。开展持续性评价，引导反思学习过程教师在教学中应为学生提供持续性评价，用于记录学生的学习过程。持续性评价有利于学生在学习过程中不断对学习情况进行反思，以保证教学目标的跟进和教学评价的一致。在“智造园艺师”教学设计中，笔者设计了单元整体学习评价表、项目实践活动评价表及课时任务完成评价表，引导学生在持续性评价中不断反思自己，构建思维梯度，从而达到深度学习的目的。总之，人工智能课程是一门综合性较强的学科，涉及很多抽象概念。笔者巧妙设计真实的教学情境，激发学生探究的欲望；通过设计开放性的“大问题”，并对问题一步步细化与分解，促进学生在追问过程中形成自己的知识体系；再以递进式课时及递进式问题链，让学生深入理解和应用，在脑海中形成递进式的知识脉络，构建学生的思维梯度，进而加以整合与运用；最后通过开展持续性评价，引