智能化项目式学习让每一个儿童沉浸“真实学习”

摘"要：教育数字化转型与项目式学习，既是当下教学改革的热点与重点，又是基于真实问题，创设真实情境开展真实学习，引发深度思考，实现高阶思维迁移，切实发展学生核心素养的有效路径。文章试图将两者进行有机融合，以项目式教学案例“简易智能体温监控预警系统的制作”为依托，从现实困扰、基本内涵、实践路径三个维度，浅述了智能化项目式学习的探索与实践经验，引领儿童在真实的学习情境中，综合运用多学科知识建构知识体系，切实发展素养。关键词：智能化项目式学习;真实学习;素养发展随着世界范围内素养导向的基础教育课程改革的全面启动和推进，教育数字化与项目式学习备受教育界关注。教育部印发的《基础教育课程教学改革深化行动方案》明确指出，“充分利用数字化赋能基础教育，推动数字化在拓展教学时空、共享优质资源、优化课程内容与教学过程、优化学生学习方式、精准开展教学评价等方面的广泛应用，促进教学更好地适应知识创新、素养形成发展等新要求”。《义务教育课程方案（2022年版）》也要求“坚持素养导向”“探索大单元教学，积极开展主题化、项目式学习等综合性教学活动”。项目式学习所具备的特征，与《义务教育课程方案（2022年版）》所倡导的素养导向、强化学科实践、关注课程的综合性、强调评价方法的多元化等理念高度契合。因而融合数字技术与项目学习之优势，将成为我国新一轮课程改革的重要抓手，有利于学生形成素养本位的学习方式，重新架构学习内容，革新课堂教学实践，为课程建设提供新视角，为落实立德树人根本任务探索新路径。本文基于学校十余年的教学信息化实践基础和探索经验，依托常态推进的校本“创+”课程，根据情境教学、项目学习和逆向教学设计等教学理论，结合教学模式构成要素，融合学校建构的“兰韵·数字化平台”（下文简称“数字平台”），构建了“智能化项目式学习模式”，以破解现行项目式学习的实践难题，创设真实学习情境，综合运用所学知识解决真实问题，让每一个儿童经历“真实学习”，建立知识间的深层次联系，实现知识、技能、能力和素养的层进式发展。一、智能化项目式学习的现实困境相关研究表明，项目式学习作用的发挥受多方面因素的影响，包括学科、年段、项目实施时长、所用技术类型的数量和学生特点等。本文基于长期的实践探索发现，较为突出的问题表现在：一是确立项目主题的难度大，真实性、驱动性、趣味性和综合性“四性合一”的项目主题，往往让教师止步于前，无法吸引学生的持续性研究;二是项目学习设计难度大，项目学习需要多学科、跨学科的融合，而目前的教学资源难以满足需求;三是达成高阶学习目标难度大，学情基础和学生的水平参差不齐，从学习现状来看，学生对高阶学习任务有畏难心理，相比低阶学习任务，参与度相对较低;四是互动性的实施方式的时空受限，局限于课堂教学，难有技术平台支持学生的自主探索、时时互动，未能真正发挥项目式学习综合育人的价值。二、智能化项目式学习的基本内涵（一）建构主义理论下的理性选择，主张“做中学”建构主义理论是认知心理学派的一个分支，皮亚杰、维果茨基是主要代表人物，提倡“做中学”的理念，主张持续探究与合作学习，强调基于真实的问题驱动，主动探索、积极发现，形成所学知识的主动建构，生成有意义的知识体系。智能化项目式学习充分发挥数字平台的优势，促进学生在具有挑战性的项目主题中，融合运用新旧知识和多学科的知识与能力，利用3D建模、程序编写、模型组装和程序调试等技术手段，将学生的思维结构、进程、策略进行可视化呈现，将学生理解思维从记忆、理解和运用层次，不断引向分析、评价和创新层次。（二）实用主义理论下的时代选择，秉持“大课堂”实用主义教育思想出现于美国的19世纪末，是一种产生于实用主义哲学基础之上的教育理论，美国哲学家、教育家约翰·杜威是其倡导者和最主要的代表，其核心思想可以概括为“教育即生长”“教育即生活”“教育即经验的不断改造”三个方面。智能化项目式学习将课堂“以教为中心”转向“以学为中心”，即以学生为中心、以学生的学习为中心。依托数字平台，链接线上线下、课内课外和校内校外，将整个社会变成学生成长的“大课堂”，让学习场域全面拓展，让课程学习生活化，集中彰显了陶行知老先生的教育观——“学习即生活”的教育理念。（三）终身学习理论下的育人追求，坚持“大学习”终身学习是一种社会行为，是人们的一种生存方式，它为人的发展与完善提供了一种新的选择，正如蔡元培先生说的“教育者，非为以往，非为现在，而专为将来”。智能化项目式学习作为一种新型学习方式，追求树立“大学习”观念，指向学习者一生的学习历程，将学习作为一种终身的能力与习惯去打造，不仅重视学生（跨）学科知识的学习、技能目标的达成，还关注学生信息搜集能力、分析能力和合作能力的提升，并在此基础上养成相应的必备品格，让每一个生命得到丰厚和充实，最终成为一个完整、精彩的生命体，让学生主动成长为符合国家要求的未来人才。三、智能化项目式学习的具体环节本文探索了基于数字平台的“智能化项目式学习模式”，创生“项目提出—方案构架—模型制作—编程赋能—组装调试—总结反思—拓展延伸”七大项目环节，依托数字平台建立学习共同体，共同开展智慧学习。具体环节如下：项目提出：教师遵循不同年段学生的心理特征和学习规律，给予数字生活、机器人、虚拟现实等能激发创意和想象力的话题。学生在平台上分组，以关键词共享项目进行构思，平台自动汇集此阶段的交流记录。方案构想：学生在教师的指导下进行深度交流后，依托平台进行初步的方案构思和设计，然后利用3D魔术师、Lasermaker等软件进行线上绘制和模拟，并在团队中进行反复讨论和优化。编程赋能：教师作为项目的引导者，带领学生学习相关编程知识，随后由学生在平台中进行自主编程并共享，教师在教师端通过文字、语音和动态演示等多种形式进行个性化指导，以优化项目程序。模型制作：学生根据前作绘制的作品数据，在教师指导下运用激光切割机、3D打印机等进行该项目作品的数字化技术制作，并及时记录在平台中，以便后期对比修改。组装调试：学生将程序、智能模块、打印或切割的外壳三者进行组装，将组装、运行、调试过程，以图、文、视频的形式记录在平台上。如遇到难题，学生可以借助平台调取相关学习资源，或在线咨询同伴、教师，及时解惑，初步完成作品。总结反思：各项目组进行成果展示，将作品照片和分享视频共享在平台“智能化课程成果”中，再由教师、学生和家长依据项目评价标准进行多维度的项目评价;各项目组根据评价数据进行自我和团队在项目实施中的总结与反思，并将其分享在个人学习空间。四、智能化项目式学习的具体实践（一）案例实施背景与内容新冠肺炎疫情引发了全民对身体健康的关注。体温检测成为监控身体健康的必要方式，也是学校日常晨午检的主要内容。本研究以此为契机，统筹开发并实施了系列化“科学防疫”项目课程：“智能体温监控预警系统的制作”是其中为期六周，共计24个课时的跨学科大单元项目之一。该项目主要探究了“如何利用科学技术实现人体体温智能监控，让医学隔离点的医护人员减少感染风险”这一主问题，下设五个核心问题：一是智能体温监控预警系统包含哪些部分;二是智能体温监控预警系统涉及哪些学科知识;三是如何建模智能体温监控预警系统;四是如何编程实现智能体温监控预警系统的运行;五是如何进行智能体温监控预警系统的评价与优化，以达成项目分析—知识理解—方法掌握—技能形成—创新能力发展—创新精神生成的素养进阶。（二）案例实施思路基于数字平台，形成“学生+教师+家长+云端”的互动学习样态，通过实施“教、学、评一体化”的学习实践活动，经由“选择问题—制订计划—合作探究—作品制作—展示交流—项目评价”的学习过程，让学生经历真实的学习情境与学习过程，通过实地调查研究、逐层剖析问题、反复对比试验、团队智慧共创四种方法，走进生活发现问题、运用知识深入思考、调试程序组装实验、自我反思与团队修订。（三）案例实施的过程与步骤1.梳理思路，设计方案。项目按照“主题—探究—展示”的“活动单元”编制思路进行设计，聚焦“如何利用科学技术对人体体温实现智能监控”这一驱动性问题，师生共同梳理将涉及的知识原理与学科知识，整体分析制订智能监控系统的设计方案，统筹安排项目流程，有计划、有条理地开展项目研究。2.合作探究，习得技能。充分发挥课堂教学的主阵地作用，梳理与主题相关的创客学科传感器原理，编程学科程序编写，数学学科空间几何，科学学科力学、红外线传播与对比实验等事实性的知识、主题、概念和原理，同时厘清这些知识的纵向、横向关系。各学科教师依托常规课程教学，通过情境创设与问题引导，设计形式多样的教学活动，将这些知识与学生的学习经验相联系，从而形成渐进性的学习内容框架，让学生掌握与项目相关的3D建模、3D打印、源代码编程等知识与操作技能，并在课堂上开展与项目相关的实践活动，促进学生将知识与技能转化为能力。3.活用技术，制作作品。此环节重在运用数字平台和技术工具，将构思转换为模型。学生在教师的指导下设计图纸，运用IME3D软件，将实物按照比例缩小进行建模设计，运用3D打印机建模并完成房屋主体和小物品的模型制作;结合准备好的配套硬件、编程软件，进行指令编写和反复调试，使智能监控体温的功能得以实现。当人体识别系统检测到有人员存在时，就向测温系统发出启动指令，LED显示系统实时显示、记录并存储相关信息;当体温高于37.3℃，蜂鸣器发出警报。4.反复试验，反馈改进。学生根据系统制作过程中出现的问题，向教师求助，根据反馈意见修订并优化作品。作品具有人脸识别的功能，能自动识别人体身份，LED显示屏能实时接收、更新被检测者的相关数据，并持续接收与保存，形成人体体温数据库，从而扩大了测温范围，增强了体温监控的科学性。5.成果展评，多元评价。每学期，学校以“项目式学习成果展”为载体开展交流展示活动，以项目组为单位，共同纂写陈述报告，进行项目成果的个性化展示，并采用过程性评价和终结性评价相结合的方式，开发对应评价量表，研判学生知识学习的深度、广度与关联度，既为师生“教”与“学”行为的改进提供了“导航仪”，又引导学生将知识进行迁移、运用和转换，产生新知识，使学生获得了仪式感。6.实践总结，自主反思。教师提供反思路径，指导学生以个人与团队形式，从“