面向初中生数字化学习与创新素养培养的5E教学实践研究

摘"要：随着科技的迅猛发展和信息时代的到来，数字化学习与创新成为信息技术学科核心素养的重要组成部分。基于建构主义理论，构建面向初中生数字化学习与创新素养培养的5E教学模式。为验证该教学模式的有效性，选取“可视化之美——Excel图表制作”为教学案例进行实践研究。研究结果表明，该模式对于提升初中生的数字化学习与创新素养具有显著的积极作用。关键词：初中生；信息技术数字化学习与创新素养；5E教学模式；核心素养0"引言近年来，随着人工智能等技术的迅猛崛起，数字化学习已经成为当今教育领域的一种重要趋势。初中生作为信息时代的原住民，具备良好的数字化学习与创新素养显得尤为重要。2017年，教育部颁布的《普通高中信息技术课程标准》首次将“数字化学习与创新”作为单独素养提出，标志着这一素养已成为信息技术课程价值的鲜明体现[1]；熊璋等[2]指出，深化学生数字化学习与创新素养的培养，必须勇于探索全新的教学理念与方法。显然，传统教育模式已难以适应当前教育的迫切需求，教育模式的创新与转型势在必行。以建构主义理论为基础，强调“亲身探究、主动建构”的5E教学模式成为培养学生探究与创新能力的有效途径。因此，将5E教学模式融入信息技术学科教学，不仅是时代对教育的崭新要求，更是落实学生核心素养培养的具体体现。基于此，本研究旨在构建面向初中生数字化学习与创新素养培养的5E教学模式，以“可视化之美——Excel图表制作”一节课为例，通过准实验的方式，深入探究5E教学模式在提升初中生数字化学习与创新素养方面的有效性，以期开辟一条适合初中生数字化学习与创新素养培养的新路径。1"面向数字化学习与创新素养培养的5E教学模式1.1"5E教学模式《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》将数字化学习与创新描述为：个体通过评估并选用常见的数字化资源与工具，有效地管理学习过程与学习资源，创造性地解决问题，从而完成学习任务，形成创新作品的能力[3]。5E教学模式起源于美国，是一种广泛应用于科学教育领域的教学模式，主要是通过五个阶段的循环教学，即吸引（Engage）、探究（Explore）、解释（Explain）、迁移（Elaborate）和评价（Evaluate），促进学生深度学习和创新能力的发展。美国生物科学课程研究会（BSCE）曾进行了一次富有深度的教学实践研究，发现5E教学模式能够提升学生的积极性和学习效果[4]。目前，5E教学模式已扩展到其他学科、领域。1.2"5E教学模式培养数字化学习与创新素养的可行性本研究通过系统梳理相关文献资料，发现5E教学模式在培养学生数字化学习与创新素养方面具有可行性。在以往研究中，卢燕慈[5]深入剖析了5E教学模式在信息技术学科中的适用性，指出该模式对学生数字化学习与创新能力具有积极提升作用。其他研究者的成果也进一步验证了5E教学模式在不同学段信息技术课中的适用性，如陈丽娜[6]对小学阶段学生计算思维的培养进行探讨；徐顺芹[7]针对高中信息科技概念学习进行实证研究。这些研究不仅为后续研究提供了丰富的实践经验，也为在初中信息技术课堂中融入5E教学模式提供了有益的启示。此外，王克胜等[8]详细阐述了5E教学模式的五个环节与信息技术学科核心素养之间的对应关系，进一步揭示了5E教学模式在教学实践中广泛的应用价值，证明了其各个环节对信息技术学科核心素养培养具有积极作用。综上所述，通过深入分析和探讨数字化学习与创新能力的发展与5E教学模式的映射关系，本研究认为5E教学模式在培养学生数字化学习与创新素养方面具有有效性，为初中信息技术课程教学改革提供了有力的理论支持和实践指导。1.3"数字化学习与创新素养培养的5E教学模式建构在以往研究的基础上，在建构主义理论指引下，融合5E教学模式的核心精髓，创造性地构建数字化学习与创新素养培养的5E教学模式，如图1所示。课前，教师细致分析学情，基于学生现有知识体系，探寻潜在发展空间。在此基础上，对教学内容进行深入剖析，明确教学目标，选择合适的教学方法。同时，对现有教学资源进行全面评估，力求其价值最大化，为学生营造优质的教学环境。依据上述分析，精心设计教学过程，确保教学顺利实施。课中，5E教学模式深入实施。在吸引环节，教师巧妙创设生动情境，激发学生的好奇心和探索欲，让他们对教学内容产生浓厚兴趣与深度思考；在探究环节，教师发布一系列富有挑战性的任务，引导学生主动探索新知，培养他们发现问题、追根溯源的能力；在解释环节，教师解释新知识点，帮助学生进一步理解概念，完善认知结构，并引导学生通过小组讨论、协作学习等方式进行深度交流；在迁移环节，教师创设新的问题情境，鼓励学生运用所学知识解决新问题，实现知识的灵活应用与迁移；在评价环节，教师采用多元评价方式，全面评估学生学习成果，学生通过反馈进一步巩固知识，提升综合素质。课后，教师通过教学总结和反思增强教学效果，从而实现教学总流程的闭环。通过完整的5E教学模式流程，培养学生的数字化学习环境的适应能力和数字化学习资源的收集与管理能力和数字化学习资源的应用与创新能力，全面提升学生的学习效能与综合素质。2"实验设计运用实验组与控制组对照进行实验设计，旨在对比研究两种不同教学模式下学生在数字化学习与创新能力方面的提升效果。通过实施前后测，系统收集学生在5E教学模式下的学习数据，进行深入分析与比较，验证该教学模式的成效。2.1"实验对象实验对象为湖北省黄石市某中学七年级的110名学生，其中男生57名，女生53名，年龄在13～14岁。为确保实验的准确性和公正性，研究在实验前进行了有关数字化学习与创新水平的问卷调查，旨在深入了解实验对象的数字化学习与创新水平和当前接受的信息技术教学的基本状况。经过仔细筛选和对比，选定了两个水平相当的班级作为实验对象，确保精确评估不同教学模式对他们的影响。2.2"实验学习内容实验的学习内容为华中科技大学出版社出版的《信息技术（七年级）》教材中的“EXCEL图表制作”一节，将其命名为“可视化之美——EXCEL图表制作”，教学设计基于5E教学模式展开。2.3"实验过程与检测2.3.1"问卷调查在广泛查阅相关文献的基础上，依据《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》中对数字化学习与创新素养的详细阐述，特别是其三种表现、三个发展阶段和四个水平的划分，参考陈明选等[9]关于数字化学习与创新素养的层级划分，将问卷分为三个核心维度：数字化学习环境的适应（意识层）、数字化学习资源的收集与管理（能力层）、数字化学习资源的应用与创新（输出层）。为确保研究的全面性和准确性，参考多位学者的研究，编制了专门针对初中生数字化学习与创新素养现状的调查问卷。问卷共包含24个问题，前4个问题主要用于收集实验对象的基本信息，后20个问题构成问卷的主体部分。问卷采用李克特五级量表的形式，分为完全符合、符合、一般、不符合、非常不符合五种情况。对问卷结果进行数据化处理，为后续深入分析提供有力支撑。运用SPSS25对问卷数据进行信度、效度分析，如表1和表2所示。问卷整体的克隆巴赫系数α=0.936＞0.7，说明该问卷的信度较高，具有可靠性。KMO=0.876＞0.5，且巴特利特球形度检验的Sig值均为0，表示各变量间的偏相关性强，该问卷的效度较高。问卷调查结果显示，21.34%的学生对数字化学习与创新素养存在不了解的情况，在意识层、能力层、输出层表现出参差不齐的水平。对5E教学模式的兴趣度上，仅有2%的学生对5E教学新模式持负面态度（图2）。据此，运用5E教学模式培养学生数字化学习与创新素养具有可行性。2.3.2nbsp;测量量表在已有研究测量量表的基础上，以陈明选等[9]的三维度划分为依据，为使量表题项更加符合初中生的认知，更贴合量表维度划分，结合实际课堂情况确定题项。量表采用李克特五项计分法进行量化。每道题根据选择按1～5分统计，每个选项都被赋予了相应的分值，从“非常符合”的5分到“非常不符合”的1分。最终确定量表为18项题目，维度与题目划分如表3所示。为保证量表的可靠性，对量表进行信度分析，结果如表4所示。问卷整体的克隆巴赫系数α=0.942＞0.7，说明该量表的信度较高，具有可靠性。为保证量表的有效性，对量表进行了效度分析，结果如表5所示。问卷整体的KMO=0.869＞0.5，且巴特利特球形度检验的Sig值均为0，表示各变量间的偏相关性强，该问卷的效度较高。2.4"实验流程实验流程如图3所示。3"实验结果分析教学前，本研究对两组学生进行了统一的数字化学习与创新素养水平前测，采用SPSS软件对两组学生的成绩进行了独立样本t检验。如表6所示，实验组的前测素养水平均值为70.89，标准差s=12.703，控制组的前测素养水平均值为72.69，标准差s=13.286。t检验结果表明，两组学生在前测成绩上并未显示出显著性差异（t=-0.726，P=0.469＞0.05）。进一步观察表6中的前测均值成绩，虽然控制组的平均成绩略高于实验组（72.69＞70.89），但差距并不明显，再次证实了在教学实验开始之前，两组学生的数字化学习与创新素养水平相当，无显著差异。为探究不同教学模式对学生数字化学习与创新素养水平的影响，教学实验结束后，本研究再次对两组的学生进行后测。通过独立样本t检验分析后测成绩，发现P值小于0.05，这表明两组学生在后测成绩上存在显著差异。观察表6中的均分结果，可以明显看出实验组的整体平均得分高于控制组（77.27＞73.38）。由此可见，本研究设计的5E教学模式对提升学生的数字化学习与创新素养水平具有积极而显著的效果。4"结论以建构主义理论为基础，通过问卷调查法和测量法，深入剖析5E教学模式对初中生数字化学习与创新素养的影响。研