例谈高中信息技术项目式学习的教学实践与思考

例谈高中信息技术项目式学习的教学实践与思考

何立松钱蕾随着《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称新课标）的颁布，围绕信息技术学科的四大核心素养，新课标中特别强调了“倡导基于项目的学习方式”。由于项目式学习周期长、跨度大、参与度低等局限性，如何在信息技术课堂常态化教学中开展项目式学习，将学科核心素养真正落地生根呢？笔者通过基于开源硬件的校本课程《走进智能感知世界》，尝试设计了一节2课时的信息技术实验课《简易智能倒车雷达》。这节实验课是基于Arduino开源硬件传感器主题项目的一个子项目，通过模拟小车倒车雷达报警系统实验，引导学生利用开源硬件设计开发生活中的简单信息系统——智能倒车雷达，理解项目设计中超声波传感器的工作原理，熟悉超声波传感器的基本使用方法，认识基于开源硬件的信息系统的基本结构及一般设计流程，并对其进行完善和改进。下面，笔者从项目情境的选择、教学内容的深度学习、实验教学方法的创新、平等的学习共同体及教学评价等方面，谈谈项目式学习的探索经验。选择真实的情境落实核心素养真实情境能够将学生的个人生活、科学技术与社会发展结合起来，激发学生更多地去关注人、科学技术与社会发展的内在关系。本节实验课创设的真实情境来源于学生的生活实际。随着智能产品的广泛普及，日常生活中有很多智能传感控制的应用，因此，笔者在课前布置学生去观察寻找生活中的智能传感应用，并借助数字化工具去了解应用的控制原理，如楼道的声控灯，银行、超市、商场门前的感应门，家里空调、冰箱的温度自动控制……它们是如何实现智能控制的呢？由于课前让学生进行了自主学习和探究，在课堂教学时创设“如何避免倒车时不碰到墙壁或其他车辆”这个情境问题，学生就能很容易地将知识之间建立联系，完成知识的内化和迁移学习，学生的知识建构和技术能力都能够得到锻炼。新课标中明确指出，“基于真实情境的学习能促进学生对信息问题的敏感性、对知识学习的掌控力、对问题求解的思考力的发展。”选择真实情境的关键点，应该是学生熟悉的、感兴趣的、有挑战性的实际情境，这样才能激发出学生学习的积极性、持久力和创造性。《智能倒车雷达》实验课就是将学生置于真实的生活情境中，通过“如何避免倒车时不碰到墙壁或其他车辆”这个情境问题激发学生思考分析，将零散的知识加以整合和运用，通过数字化工具检索信息和资源，与他人共同协作探究，搭建模型开发与调试程序，最终完成作品。可见，基于真实情境的项目式学习，学生在信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任方面都能学有所获，可以真正地落实信息技术学科的核心素养。关注项目内容的深度学习目前我们的高中信息技术学业质量评价，大多数是对简单机械地记忆信息技术理论术语和操作步骤的考核，造成学生学习信息技术仍是以机械的技能训练为主，信息技术教学中也缺少对知识与能力的整体脉络联系，缺乏对信息技术技能的批判思考和综合应用。高中信息技术教学必须要突破传统的简单记忆和机械训练的浅层学习，追求深度学习。深度学习相对于浅层学习来说，在学习目标上强调应用与分析，学习态度上表现为具备学习的积极性，学习方法上通过头脑风暴等发现问题、分析问题，进行批判性思考，学习结果上能够迁移所学知识解决相关问题。这与新课标的课程理念和核心素养不谋而合。在《简易智能倒车雷达》项目学习中，通过实验并不仅仅是让学生从理性层面了解智能倒车雷达的工作原理，而是让学生通过客观事物——汽车上的倒车雷达装置，进行分析抽象，借助开源硬件和软件设计一个符合事物特性的信息系统。系统的控制原理是如何实现的？功能实现需要哪些开源硬件？开源硬件之间如何搭建实现功能？程序如何实现智能控制？根据开源硬件项目设计的流程，让学生不断去探究，经历“提出想法—设计系统解决方案—利用开源硬件实现解决方案”的完整过程，该过程是逐步探索的过程，是多次迭代不断完善的过程，最终完成项目作品。在项目学习过程中，通过笔者设计的深度学习问题的引导，学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新等素养在逐渐形成。突出项目学习的实践性信息技术课程本身具有实践强、应用广的特点，如何突出项目学习内容的实践性？本节案例采用了物理、化学和生物等自然学科常用的实验教学法。所谓实验教学，是指学生在教师的指导下，使用一定的设备和材料，通过控制条件的操作过程，引起实验对象的某些变化，从观察这些现象的变化中获得新知识或者验证新知识的教学法。通過对新课标的深入学习，结合新课标中的课程内容——必修模块二《信息系统和社会》和选择性必修模块《开源硬件的设计与开发》相关内容要求，笔者将基于开源硬件的项目式学习，尝试在信息技术课堂中使用实验教学的方式。在“行动”实验过程中，让学生根据事物特点进行抽象，分析结构设计模型，利用各种材料动手搭建硬件、编写调试程序实现智能控制，完成作品并撰写实验报告，实验报告的内容设计如右表所示。实验课教学不仅能让学生真正动手实践体验研究和创造的乐趣，同时更能培养学生利用信息技术解决问题和创新设计的意识和能力。建立平等的学习共同体学习共同体是由学习者所组成的团体，在这个团体中，他们共享学习资源，最终完成一定的学习任务，成员之间通过交流与有效的协作，相互影响，相互促进，最终实现学习者个体与团体的共同提高。项目学习常采用小组合作形式进行。在活动中，教师、学生同属于学习共同体，教师与学生、学生与学生之间应建立一种平等的学习共同体关系，教师不再是唯一的知识传授者，伴随学习的深度开展，教师真正成为学生获取知识的促进者、帮扶者，教师只要点明方法，在学生借助学习工具，如学案或微视频，发现或提出问题后进行适当的指点。在项目学习中，学生会具备更高的参与度、自主性以及合作精神。在《智能倒车雷达系统》项目学习的实际教学中，在两节课的时间里，学生三人一小组，根据学案自主探究，小组成员讨论沟通，分工协作，大部分小组都可以自主将结构搭建出来；在程序编写调试的过程中，当作品功能无法实现时，笔者积极鼓励学生去寻找问题的根源，当小组成员将问题找到并成功解决时，可以明显感受到学生心中的喜悦和项目作品完成时的成就感。评价作品鼓励创新基于开源硬件的项目式学习在结束时会生成一个或一系列作品。评价作品一方面是对学习者能力的评价，一方面是对完成的项目作品的评价。学习者能力评价从新知获取的能力、探究的能力、问题解决的能力、协作交流的能力、制定计划和方案的能力以及自我评价的能力等方面考察是否提高，项目作品的差异其实是学习者能力差异的外在体现。交流与展示环节，需要有个性的和有创意的作品展示，这样能更好地鼓励学生实现个性化发展或创新。这需要教师在项目实施过程中去观察发现和积极引导小组各成员个性化发展和创新设计。在《简易智能倒车雷达》实验课中，程序开发和调试环节，有个别小组很快顺利实现了蜂鸣器的单音调报警声，这时笔者积极鼓励引导小组成员，是否可以尝试将报警声持续时间加长或者将报警声的音调变得起伏变化，小组成员之间通过讨论尝试顺利实现了，同时也激发了其他小组的创新动力，最后教室里响起了不同风格的报警声，学生