面向?qū)W科核心素養(yǎng)的高中信息技術(shù)項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)踐

周新 楊程佳

摘要：作者通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)場景，以“制作智慧水質(zhì)監(jiān)測船”為例，引導(dǎo)學(xué)生分析項(xiàng)目、自主探究、主動(dòng)思考，從項(xiàng)目的分解、分工到項(xiàng)目的抽象、建模和算法表示，再到最終完成項(xiàng)目、生成作品，使學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)核心素養(yǎng)的提升。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目創(chuàng)設(shè)；信息素養(yǎng);數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新;知識(shí)遷移

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2023）09-0046-03

在人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等飛速發(fā)展的背景下，教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已是必然，全面提升學(xué)生數(shù)字化素養(yǎng)與相應(yīng)技能是教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型面臨的新任務(wù)與新挑戰(zhàn)。信息技術(shù)作為一門國家課程，把從四個(gè)維度培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)作為主要目標(biāo)，培養(yǎng)具有高品質(zhì)數(shù)字素養(yǎng)的人才。

信息技術(shù)課堂項(xiàng)目化教學(xué)現(xiàn)狀

課堂中雖然有具體任務(wù)，但缺少促進(jìn)學(xué)生思維拓展的層層遞進(jìn)的銜接，無法充分引導(dǎo)學(xué)生自主探究、主動(dòng)思考并利用數(shù)字化的創(chuàng)新手段來解決問題，缺少落實(shí)到具體課程的針對(duì)學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)提升的量化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

項(xiàng)目化教學(xué)中提升信息核心素養(yǎng)的途徑

在信息技術(shù)課堂項(xiàng)目化教學(xué)背景下，教師需注重?cái)?shù)字化活動(dòng)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生將真實(shí)生活經(jīng)歷與課堂中所學(xué)習(xí)的知識(shí)建立起認(rèn)知交匯的橋梁，引導(dǎo)學(xué)生在充分分析項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，通過數(shù)字化的手段來解決問題，在任務(wù)完成的過程中，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。具體可從路徑展開：

①通過情境化的導(dǎo)入，促使學(xué)生積極建構(gòu)項(xiàng)目所需要的學(xué)習(xí)背景和學(xué)習(xí)活動(dòng)條件等數(shù)據(jù)和信息，促進(jìn)信息技術(shù)素養(yǎng)中的信息意識(shí)有效形成與提升。

②從學(xué)生思維發(fā)展的角度設(shè)計(jì)項(xiàng)目活動(dòng)，充分引導(dǎo)學(xué)生自主探索、深入思考，并形成解決問題的具體方案，以此有效促進(jìn)學(xué)生實(shí)現(xiàn)數(shù)字創(chuàng)新能力的提升。

③在信息技術(shù)課堂中，在解決真實(shí)問題的過程中將發(fā)生抽象、分解、建模、算法設(shè)計(jì)等一系列思維活動(dòng)，這些思維活動(dòng)可有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維[1]，從而提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

④通過教師評(píng)價(jià)、學(xué)生評(píng)價(jià)、專家評(píng)價(jià)三位一體的項(xiàng)目評(píng)價(jià)，以及過程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)，幫助學(xué)生多角度、全方位反思項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程與項(xiàng)目學(xué)習(xí)成果。在此過程中，學(xué)生通過思考、分析、問題解決等等一系列過程逐漸形成信息責(zé)任感。

面向信息技術(shù)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐

筆者以教育科學(xué)出版社出版的高中信息技術(shù)選擇性必修“初識(shí)人工智能”為例，基于教材，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，以設(shè)計(jì)智慧水質(zhì)監(jiān)測船為本單元的大項(xiàng)目，將“功能設(shè)計(jì)”“硬件連接”“算法設(shè)計(jì)”和“代碼實(shí)現(xiàn)”作為子項(xiàng)目來展開，最后進(jìn)行成果檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)，促進(jìn)知識(shí)的有效遷移。

1.創(chuàng)設(shè)情境，引入項(xiàng)目，培養(yǎng)信息意識(shí)

在本環(huán)節(jié)，筆者通過播放緊扣生活的微視頻——“綠水青山就是金山銀山”創(chuàng)設(shè)具體情境，促使學(xué)生思考并嘗試以數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)水質(zhì)檢測中需要的具體指標(biāo)以及相應(yīng)的閥值，通過信息檢索的方式收集有關(guān)不同數(shù)據(jù)獲取中需要的不同檢測儀器與方式并進(jìn)行匯報(bào)展示，以此促進(jìn)學(xué)生思考微視頻中表達(dá)的核心觀點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生探討微視頻中的核心問題——水質(zhì)的高效精準(zhǔn)監(jiān)測。

在此基礎(chǔ)上引領(lǐng)學(xué)生分組展開頭腦風(fēng)暴討論核心問題，抽象問題本質(zhì)。在討論分析的過程中學(xué)生發(fā)現(xiàn)目前水質(zhì)監(jiān)測中存在的三個(gè)問題：一是污染源發(fā)現(xiàn)難，常規(guī)的設(shè)施設(shè)備無法抵達(dá)；二是污染物質(zhì)檢測難，需要多設(shè)備分批次進(jìn)行檢測，效率低下；三是污染源地理坐標(biāo)的定位難，無法及時(shí)查清污染發(fā)生的精確地點(diǎn)。

通過以上導(dǎo)入環(huán)節(jié)，學(xué)生真切地感受到高效水質(zhì)檢測在污染源檢測與排除中的重要性，從而水到渠成地引出“智慧水質(zhì)監(jiān)測船的設(shè)計(jì)與制作”這一項(xiàng)目，同時(shí)也提升了學(xué)生對(duì)信息的敏感度和對(duì)信息的判斷力，達(dá)到有效提升學(xué)生信息意識(shí)的目的。

2.項(xiàng)目分解與方案設(shè)計(jì)，提升數(shù)字化創(chuàng)新能力

本環(huán)節(jié)是項(xiàng)目化教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，也是學(xué)生學(xué)科信息素養(yǎng)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生通過小組合作，探究分析項(xiàng)目需求并制訂相應(yīng)的解決辦法。在此過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生積極研討，針對(duì)引入環(huán)節(jié)分析的三個(gè)問題，制訂有效的解決方案，確定本項(xiàng)目需要實(shí)現(xiàn)的具體功能（如下圖）。

維果茨基指出，身體只有在特定的文化環(huán)境下，通過具身認(rèn)知進(jìn)行多感覺學(xué)習(xí)才能更好地培養(yǎng)學(xué)生的心智，抽象思維是外部動(dòng)作的內(nèi)化結(jié)果。據(jù)此理論，教師需要在課前根據(jù)學(xué)生已有的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗(yàn)，充分利用學(xué)校微科技基地的硬件與智慧教育平臺(tái)，提前整合適合學(xué)生學(xué)習(xí)的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)環(huán)境，以助力具體任務(wù)的有效完成，推動(dòng)課堂教學(xué)的高效開展。

在學(xué)生分析項(xiàng)目、完成任務(wù)的過程中，教師需要引導(dǎo)他們使用數(shù)字化學(xué)習(xí)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)并主動(dòng)獲取知識(shí)，以此培養(yǎng)學(xué)生使用數(shù)字化資源和工具的習(xí)慣，幫助學(xué)生學(xué)以致用，在實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、生成物化成果的過程中，創(chuàng)造性解決問題，從而提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力，形成創(chuàng)新思維。

3.項(xiàng)目實(shí)施與創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，提升計(jì)算思維能力

本環(huán)節(jié)是項(xiàng)目教學(xué)中的核心環(huán)節(jié)，也是計(jì)算思維提升中的重要一環(huán)。熊璋教授建議在計(jì)算思維培養(yǎng)過程中需要重點(diǎn)把握好相應(yīng)環(huán)節(jié)：一是問題抽象與求解環(huán)節(jié)，教師需要做好綜合資源，幫助學(xué)生尋求合理算法；二是遷移應(yīng)用環(huán)節(jié)，教師需要做好同類問題的解決，充分發(fā)揮計(jì)算思維的育人價(jià)值。[2]本項(xiàng)目根據(jù)熊璋教授提出的建議，在完成“智慧監(jiān)水質(zhì)測船”的制作中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

（1）問題抽象與求解，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的硬件連接與算法描述

該環(huán)節(jié)完成難度較高，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力要求也比較高，因此在教學(xué)中，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生充分開展小組探究活動(dòng)，在互學(xué)互助的過程中借助數(shù)字化的學(xué)習(xí)資源等完成硬件連接，提升學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)與創(chuàng)造性勞動(dòng)意識(shí)。

在算法設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生篩選網(wǎng)站并查找獲取正常水質(zhì)的TDS、PH、濁度、溶氧度等數(shù)值，以信息檢索過程中獲得的數(shù)值作為本項(xiàng)目傳感器的閥值，而后嘗試使用順序、分支和循環(huán)三種基本控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算法，在編程中使用指令、算術(shù)和邏輯運(yùn)算形成解決問題的方案，并多次進(jìn)行軟、硬件聯(lián)調(diào)來測試是否達(dá)到預(yù)期的三大功能。在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生的主體性得到充分發(fā)揮，教師作為項(xiàng)目的引導(dǎo)者、組織者、評(píng)價(jià)者以及問題的解決答疑者，引導(dǎo)學(xué)生理解算法實(shí)現(xiàn)的一般過程，掌握程序設(shè)計(jì)思維，并進(jìn)行歸納總結(jié)。學(xué)生在實(shí)際問題解決過程中，計(jì)算思維得到有效提升。[3]

（2）多維評(píng)價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移應(yīng)用的能力

在“智慧水質(zhì)監(jiān)測船”項(xiàng)目的制作過程中，強(qiáng)調(diào)從多個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià)，注重知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)，促成對(duì)如何將相應(yīng)知識(shí)與技能應(yīng)用于處理現(xiàn)實(shí)生活中其他問題的拓展思考。例如，教師可以引導(dǎo)學(xué)生將智慧水質(zhì)監(jiān)測船的主控板配合相應(yīng)傳感器應(yīng)用到學(xué)校智慧農(nóng)場中，檢測水質(zhì)、空氣、土壤等，通過對(duì)數(shù)據(jù)的加工處理，改善農(nóng)場中動(dòng)植物的生長環(huán)境，從而提升農(nóng)作物的產(chǎn)量。本項(xiàng)目的具體評(píng)價(jià)方案如上表所示。

4.多元化評(píng)價(jià)方式，促進(jìn)信息社會(huì)責(zé)任養(yǎng)成

本項(xiàng)目采用過程化、個(gè)性化的評(píng)價(jià)方式，鼓勵(lì)學(xué)生通過求證、討論和交流的方式提升知識(shí)運(yùn)用遷移能力，從而構(gòu)建自己的知識(shí)體系。同時(shí)，高度重視學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、動(dòng)手實(shí)踐的科技創(chuàng)新實(shí)踐能力，在項(xiàng)目的具體實(shí)現(xiàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生的信息社會(huì)責(zé)任。

總結(jié)與反思

本項(xiàng)目緊扣生活實(shí)際，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容。教師通過微視頻讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)水資源檢測中存在的問題，通過分析、交流、討論明確具體的需要解決的問題，從而水到渠成地引出本單元需要完成的項(xiàng)目。同時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生以解決問題為導(dǎo)向開展方案設(shè)計(jì)、新知學(xué)習(xí)、實(shí)踐探索，有效地訓(xùn)練學(xué)生問題抽象、分析、建模等計(jì)算思維能力，促進(jìn)了學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的提升。

參考文獻(xiàn)：

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