例談高中信息技術(shù)項目式學(xué)習(xí)的 教學(xué)實踐與思考

何立松 錢蕾

隨著《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱新課標(biāo)）的頒布，圍繞信息技術(shù)學(xué)科的四大核心素養(yǎng)，新課標(biāo)中特別強調(diào)了“倡導(dǎo)基于項目的學(xué)習(xí)方式”。由于項目式學(xué)習(xí)周期長、跨度大、參與度低等局限性，如何在信息技術(shù)課堂常態(tài)化教學(xué)中開展項目式學(xué)習(xí)，將學(xué)科核心素養(yǎng)真正落地生根呢？筆者通過基于開源硬件的校本課程《走進智能感知世界》，嘗試設(shè)計了一節(jié)2課時的信息技術(shù)實驗課《簡易智能倒車?yán)走_》。這節(jié)實驗課是基于Arduino開源硬件傳感器主題項目的一個子項目，通過模擬小車倒車?yán)走_報警系統(tǒng)實驗，引導(dǎo)學(xué)生利用開源硬件設(shè)計開發(fā)生活中的簡單信息系統(tǒng)——智能倒車?yán)走_，理解項目設(shè)計中超聲波傳感器的工作原理，熟悉超聲波傳感器的基本使用方法，認(rèn)識基于開源硬件的信息系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及一般設(shè)計流程，并對其進行完善和改進。下面，筆者從項目情境的選擇、教學(xué)內(nèi)容的深度學(xué)習(xí)、實驗教學(xué)方法的創(chuàng)新、平等的學(xué)習(xí)共同體及教學(xué)評價等方面，談?wù)勴椖渴綄W(xué)習(xí)的探索經(jīng)驗。

選擇真實的情境落實核心素養(yǎng)

真實情境能夠?qū)W(xué)生的個人生活、科學(xué)技術(shù)與社會發(fā)展結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生更多地去關(guān)注人、科學(xué)技術(shù)與社會發(fā)展的內(nèi)在關(guān)系。本節(jié)實驗課創(chuàng)設(shè)的真實情境來源于學(xué)生的生活實際。隨著智能產(chǎn)品的廣泛普及，日常生活中有很多智能傳感控制的應(yīng)用，因此，筆者在課前布置學(xué)生去觀察尋找生活中的智能傳感應(yīng)用，并借助數(shù)字化工具去了解應(yīng)用的控制原理，如樓道的聲控?zé)簦y行、超市、商場門前的感應(yīng)門，家里空調(diào)、冰箱的溫度自動控制……它們是如何實現(xiàn)智能控制的呢？由于課前讓學(xué)生進行了自主學(xué)習(xí)和探究，在課堂教學(xué)時創(chuàng)設(shè)“如何避免倒車時不碰到墻壁或其他車輛”這個情境問題，學(xué)生就能很容易地將知識之間建立聯(lián)系，完成知識的內(nèi)化和遷移學(xué)習(xí)，學(xué)生的知識建構(gòu)和技術(shù)能力都能夠得到鍛煉。

新課標(biāo)中明確指出，“基于真實情境的學(xué)習(xí)能促進學(xué)生對信息問題的敏感性、對知識學(xué)習(xí)的掌控力、對問題求解的思考力的發(fā)展?！边x擇真實情境的關(guān)鍵點，應(yīng)該是學(xué)生熟悉的、感興趣的、有挑戰(zhàn)性的實際情境，這樣才能激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、持久力和創(chuàng)造性。《智能倒車?yán)走_》實驗課就是將學(xué)生置于真實的生活情境中，通過“如何避免倒車時不碰到墻壁或其他車輛”這個情境問題激發(fā)學(xué)生思考分析，將零散的知識加以整合和運用，通過數(shù)字化工具檢索信息和資源，與他人共同協(xié)作探究，搭建模型開發(fā)與調(diào)試程序，最終完成作品?？梢?，基于真實情境的項目式學(xué)習(xí)，學(xué)生在信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會責(zé)任方面都能學(xué)有所獲，可以真正地落實信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)。

關(guān)注項目內(nèi)容的深度學(xué)習(xí)

目前我們的高中信息技術(shù)學(xué)業(yè)質(zhì)量評價，大多數(shù)是對簡單機械地記憶信息技術(shù)理論術(shù)語和操作步驟的考核，造成學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)仍是以機械的技能訓(xùn)練為主，信息技術(shù)教學(xué)中也缺少對知識與能力的整體脈絡(luò)聯(lián)系，缺乏對信息技術(shù)技能的批判思考和綜合應(yīng)用。高中信息技術(shù)教學(xué)必須要突破傳統(tǒng)的簡單記憶和機械訓(xùn)練的淺層學(xué)習(xí)，追求深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)相對于淺層學(xué)習(xí)來說，在學(xué)習(xí)目標(biāo)上強調(diào)應(yīng)用與分析，學(xué)習(xí)態(tài)度上表現(xiàn)為具備學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)習(xí)方法上通過頭腦風(fēng)暴等發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，進行批判性思考，學(xué)習(xí)結(jié)果上能夠遷移所學(xué)知識解決相關(guān)問題。這與新課標(biāo)的課程理念和核心素養(yǎng)不謀而合。

在《簡易智能倒車?yán)走_》項目學(xué)習(xí)中，通過實驗并不僅僅是讓學(xué)生從理性層面了解智能倒車?yán)走_的工作原理，而是讓學(xué)生通過客觀事物——汽車上的倒車?yán)走_裝置，進行分析抽象，借助開源硬件和軟件設(shè)計一個符合事物特性的信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的控制原理是如何實現(xiàn)的？功能實現(xiàn)需要哪些開源硬件？開源硬件之間如何搭建實現(xiàn)功能？程序如何實現(xiàn)智能控制？根據(jù)開源硬件項目設(shè)計的流程，讓學(xué)生不斷去探究，經(jīng)歷“提出想法—設(shè)計系統(tǒng)解決方案—利用開源硬件實現(xiàn)解決方案”的完整過程，該過程是逐步探索的過程，是多次迭代不斷完善的過程，最終完成項目作品。在項目學(xué)習(xí)過程中，通過筆者設(shè)計的深度學(xué)習(xí)問題的引導(dǎo)，學(xué)生的信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等素養(yǎng)在逐漸形成。

突出項目學(xué)習(xí)的實踐性

信息技術(shù)課程本身具有實踐強、應(yīng)用廣的特點，如何突出項目學(xué)習(xí)內(nèi)容的實踐性？本節(jié)案例采用了物理、化學(xué)和生物等自然學(xué)科常用的實驗教學(xué)法。所謂實驗教學(xué)，是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，使用一定的設(shè)備和材料，通過控制條件的操作過程，引起實驗對象的某些變化，從觀察這些現(xiàn)象的變化中獲得新知識或者驗證新知識的教學(xué)法。

通過對新課標(biāo)的深入學(xué)習(xí)，結(jié)合新課標(biāo)中的課程內(nèi)容——必修模塊二《信息系統(tǒng)和社會》和選擇性必修模塊《開源硬件的設(shè)計與開發(fā)》相關(guān)內(nèi)容要求，筆者將基于開源硬件的項目式學(xué)習(xí)，嘗試在信息技術(shù)課堂中使用實驗教學(xué)的方式。在“行動”實驗過程中，讓學(xué)生根據(jù)事物特點進行抽象，分析結(jié)構(gòu)設(shè)計模型，利用各種材料動手搭建硬件、編寫調(diào)試程序?qū)崿F(xiàn)智能控制，完成作品并撰寫實驗報告，實驗報告的內(nèi)容設(shè)計如右表所示。實驗課教學(xué)不僅能讓學(xué)生真正動手實踐體驗研究和創(chuàng)造的樂趣，同時更能培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)解決問題和創(chuàng)新設(shè)計的意識和能力。

建立平等的學(xué)習(xí)共同體

學(xué)習(xí)共同體是由學(xué)習(xí)者所組成的團體，在這個團體中，他們共享學(xué)習(xí)資源，最終完成一定的學(xué)習(xí)任務(wù)，成員之間通過交流與有效的協(xié)作，相互影響，相互促進，最終實現(xiàn)學(xué)習(xí)者個體與團體的共同提高。項目學(xué)習(xí)常采用小組合作形式進行。在活動中，教師、學(xué)生同屬于學(xué)習(xí)共同體，教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間應(yīng)建立一種平等的學(xué)習(xí)共同體關(guān)系，教師不再是唯一的知識傳授者，伴隨學(xué)習(xí)的深度開展，教師真正成為學(xué)生獲取知識的促進者、幫扶者，教師只要點明方法，在學(xué)生借助學(xué)習(xí)工具，如學(xué)案或微視頻，發(fā)現(xiàn)或提出問題后進行適當(dāng)?shù)闹更c。在項目學(xué)習(xí)中，學(xué)生會具備更高的參與度、自主性以及合作精神。

在《智能倒車?yán)走_系統(tǒng)》項目學(xué)習(xí)的實際教學(xué)中，在兩節(jié)課的時間里，學(xué)生三人一小組，根據(jù)學(xué)案自主探究，小組成員討論溝通，分工協(xié)作，大部分小組都可以自主將結(jié)構(gòu)搭建出來；在程序編寫調(diào)試的過程中，當(dāng)作品功能無法實現(xiàn)時，筆者積極鼓勵學(xué)生去尋找問題的根源，當(dāng)小組成員將問題找到并成功解決時，可以明顯感受到學(xué)生心中的喜悅和項目作品完成時的成就感。

評價作品鼓勵創(chuàng)新

基于開源硬件的項目式學(xué)習(xí)在結(jié)束時會生成一個或一系列作品。評價作品一方面是對學(xué)習(xí)者能力的評價，一方面是對完成的項目作品的評價。學(xué)習(xí)者能力評價從新知獲取的能力、探究的能力、問題解決的能力、協(xié)作交流的能力、制定計劃和方案的能力以及自我評價的能力等方面考察是否提高，項目作品的差異其實是學(xué)習(xí)者能力差異的外在體現(xiàn)。交流與展示環(huán)節(jié)，需要有個性的和有創(chuàng)意的作品展示，這樣能更好地鼓勵學(xué)生實現(xiàn)個性化發(fā)展或創(chuàng)新。這需要教師在項目實施過程中去觀察發(fā)現(xiàn)和積極引導(dǎo)小組各成員個性化發(fā)展和創(chuàng)新設(shè)計。在《簡易智能倒車?yán)走_》實驗課中，程序開發(fā)和調(diào)試環(huán)節(jié)，有個別小組很快順利實現(xiàn)了蜂鳴器的單音調(diào)報警聲，這時筆者積極鼓勵引導(dǎo)小組成員，是否可以嘗試將報警聲持續(xù)時間加長或者將報警聲的音調(diào)變得起伏變化，小組成員之間通過討論嘗試順利實現(xiàn)了，同時也激發(fā)了其他小組的創(chuàng)新動力，最后教室里響起了不同風(fēng)格的報警聲，學(xué)生的個性化創(chuàng)作得到了很好的激發(fā)。

基于開源硬件的項目式學(xué)習(xí)，創(chuàng)新了學(xué)生獲取知識、處理信息、呈現(xiàn)內(nèi)容、應(yīng)用知識的方式，為促進學(xué)生的知識建構(gòu)，發(fā)展學(xué)生的批判性思維、協(xié)作交流能力與問題解決能力提供了新的途徑。在信息技術(shù)課堂教學(xué)中，如何讓項目式學(xué)習(xí)可操作性強，更接地氣，還需要信息技術(shù)教師繼續(xù)不斷探索和實踐。