例談高中信息技術項目式學習的 教學實踐與思考

何立松 錢蕾

隨著《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》（以下簡稱新課標）的頒布，圍繞信息技術學科的四大核心素養，新課標中特別強調了“倡導基于項目的學習方式”。由于項目式學習周期長、跨度大、參與度低等局限性，如何在信息技術課堂常態化教學中開展項目式學習，將學科核心素養真正落地生根呢？筆者通過基于開源硬件的校本課程《走進智能感知世界》，嘗試設計了一節2課時的信息技術實驗課《簡易智能倒車雷達》。這節實驗課是基于Arduino開源硬件傳感器主題項目的一個子項目，通過模擬小車倒車雷達報警系統實驗，引導學生利用開源硬件設計開發生活中的簡單信息系統——智能倒車雷達，理解項目設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，認識基于開源硬件的信息系統的基本結構及一般設計流程，并對其進行完善和改進。下面，筆者從項目情境的選擇、教學內容的深度學習、實驗教學方法的創新、平等的學習共同體及教學評價等方面，談談項目式學習的探索經驗。

選擇真實的情境落實核心素養

真實情境能夠將學生的個人生活、科學技術與社會發展結合起來，激發學生更多地去關注人、科學技術與社會發展的內在關系。本節實驗課創設的真實情境來源于學生的生活實際。隨著智能產品的廣泛普及，日常生活中有很多智能傳感控制的應用，因此，筆者在課前布置學生去觀察尋找生活中的智能傳感應用，并借助數字化工具去了解應用的控制原理，如樓道的聲控燈，銀行、超市、商場門前的感應門，家里空調、冰箱的溫度自動控制……它們是如何實現智能控制的呢？由于課前讓學生進行了自主學習和探究，在課堂教學時創設“如何避免倒車時不碰到墻壁或其他車輛”這個情境問題，學生就能很容易地將知識之間建立聯系，完成知識的內化和遷移學習，學生的知識建構和技術能力都能夠得到鍛煉。

新課標中明確指出，“基于真實情境的學習能促進學生對信息問題的敏感性、對知識學習的掌控力、對問題求解的思考力的發展。”選擇真實情境的關鍵點，應該是學生熟悉的、感興趣的、有挑戰性的實際情境，這樣才能激發出學生學習的積極性、持久力和創造性。《智能倒車雷達》實驗課就是將學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”這個情境問題激發學生思考分析，將零散的知識加以整合和運用，通過數字化工具檢索信息和資源，與他人共同協作探究，搭建模型開發與調試程序，最終完成作品。可見，基于真實情境的項目式學習，學生在信息意識、計算思維、數字化學習與創新和信息社會責任方面都能學有所獲，可以真正地落實信息技術學科的核心素養。

關注項目內容的深度學習

目前我們的高中信息技術學業質量評價，大多數是對簡單機械地記憶信息技術理論術語和操作步驟的考核，造成學生學習信息技術仍是以機械的技能訓練為主，信息技術教學中也缺少對知識與能力的整體脈絡聯系，缺乏對信息技術技能的批判思考和綜合應用。高中信息技術教學必須要突破傳統的簡單記憶和機械訓練的淺層學習，追求深度學習。深度學習相對于淺層學習來說，在學習目標上強調應用與分析，學習態度上表現為具備學習的積極性，學習方法上通過頭腦風暴等發現問題、分析問題，進行批判性思考，學習結果上能夠遷移所學知識解決相關問題。這與新課標的課程理念和核心素養不謀而合。

在《簡易智能倒車雷達》項目學習中，通過實驗并不僅僅是讓學生從理性層面了解智能倒車雷達的工作原理，而是讓學生通過客觀事物——汽車上的倒車雷達裝置，進行分析抽象，借助開源硬件和軟件設計一個符合事物特性的信息系統。系統的控制原理是如何實現的？功能實現需要哪些開源硬件？開源硬件之間如何搭建實現功能？程序如何實現智能控制？根據開源硬件項目設計的流程，讓學生不斷去探究，經歷“提出想法—設計系統解決方案—利用開源硬件實現解決方案”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。在項目學習過程中，通過筆者設計的深度學習問題的引導，學生的信息意識、計算思維、數字化學習與創新等素養在逐漸形成。

突出項目學習的實踐性

信息技術課程本身具有實踐強、應用廣的特點，如何突出項目學習內容的實踐性？本節案例采用了物理、化學和生物等自然學科常用的實驗教學法。所謂實驗教學，是指學生在教師的指導下，使用一定的設備和材料，通過控制條件的操作過程，引起實驗對象的某些變化，從觀察這些現象的變化中獲得新知識或者驗證新知識的教學法。

通過對新課標的深入學習，結合新課標中的課程內容——必修模塊二《信息系統和社會》和選擇性必修模塊《開源硬件的設計與開發》相關內容要求，筆者將基于開源硬件的項目式學習，嘗試在信息技術課堂中使用實驗教學的方式。在“行動”實驗過程中，讓學生根據事物特點進行抽象，分析結構設計模型，利用各種材料動手搭建硬件、編寫調試程序實現智能控制，完成作品并撰寫實驗報告，實驗報告的內容設計如右表所示。實驗課教學不僅能讓學生真正動手實踐體驗研究和創造的樂趣，同時更能培養學生利用信息技術解決問題和創新設計的意識和能力。

建立平等的學習共同體

學習共同體是由學習者所組成的團體，在這個團體中，他們共享學習資源，最終完成一定的學習任務，成員之間通過交流與有效的協作，相互影響，相互促進，最終實現學習者個體與團體的共同提高。項目學習常采用小組合作形式進行。在活動中，教師、學生同屬于學習共同體，教師與學生、學生與學生之間應建立一種平等的學習共同體關系，教師不再是唯一的知識傳授者，伴隨學習的深度開展，教師真正成為學生獲取知識的促進者、幫扶者，教師只要點明方法，在學生借助學習工具，如學案或微視頻，發現或提出問題后進行適當的指點。在項目學習中，學生會具備更高的參與度、自主性以及合作精神。

在《智能倒車雷達系統》項目學習的實際教學中，在兩節課的時間里，學生三人一小組，根據學案自主探究，小組成員討論溝通，分工協作，大部分小組都可以自主將結構搭建出來；在程序編寫調試的過程中，當作品功能無法實現時，筆者積極鼓勵學生去尋找問題的根源，當小組成員將問題找到并成功解決時，可以明顯感受到學生心中的喜悅和項目作品完成時的成就感。

評價作品鼓勵創新

基于開源硬件的項目式學習在結束時會生成一個或一系列作品。評價作品一方面是對學習者能力的評價，一方面是對完成的項目作品的評價。學習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習者能力差異的外在體現。交流與展示環節，需要有個性的和有創意的作品展示，這樣能更好地鼓勵學生實現個性化發展或創新。這需要教師在項目實施過程中去觀察發現和積極引導小組各成員個性化發展和創新設計。在《簡易智能倒車雷達》實驗課中，程序開發和調試環節，有個別小組很快順利實現了蜂鳴器的單音調報警聲，這時筆者積極鼓勵引導小組成員，是否可以嘗試將報警聲持續時間加長或者將報警聲的音調變得起伏變化，小組成員之間通過討論嘗試順利實現了，同時也激發了其他小組的創新動力，最后教室里響起了不同風格的報警聲，學生的個性化創作得到了很好的激發。

基于開源硬件的項目式學習，創新了學生獲取知識、處理信息、呈現內容、應用知識的方式，為促進學生的知識建構，發展學生的批判性思維、協作交流能力與問題解決能力提供了新的途徑。在信息技術課堂教學中，如何讓項目式學習可操作性強，更接地氣，還需要信息技術教師繼續不斷探索和實踐。