基于“研學后教”理念的高中信息技術PBL實踐研究

丘志強 彭麗歐

摘要：本文將項目式學習（PBL）與“研學后教”理念相融合，探索高中信息技術項目式學習的教學策略，并通過必修模塊一中“數據處理與應用”內容的“地面智能氣象的數據分析和可視化表達”項目活動為例，闡述了高中信息技術項目式學習的實施過程，最后對教學效果和教學行為進行了分析與思考。

關鍵詞：PBL（項目式學習）；研學后教；高中信息技術；教學實踐

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2019）05-0044-05

2018年，《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》正式發布，它強調以項目式學習整合學科的原理知識、學科方法、工具選擇為教學方式，通過項目活動進行自主、協作、探究技能學習，全面提升學生的信息素養。“研學后教”以“堅持以生為本，把時間還給學生，讓問題成為中心，使過程走向成功”為核心理念。“研學后教”是實施新課標的理念，而項目式學習正是踐行新課標的學習方式。

“研學后教”與項目式學習的融合分析

1.“研學后教”理念的內涵與結構

“研學后教”課堂教學改革是廣州市番禺區基礎教育課程改革的一項實踐與創新，強調學生研學在先，以學定教，“研”是前提，“學”是基礎，“教”是保障，實現“研”“學”“教”一體化。[1]升級版的“研學后教”堅持把時間還給學生，讓學生成為課堂真正的主人，讓問題成為中心，凸顯學科研學問題的解決，讓學生在自主、合作、探究中利用舊知探索新知，融合學科核心素養，最終使過程走向成功的核心理念。

2.項目式學習的內涵與結構

項目式學習（PBL：project based learning）是一種基于建構主義理論的情境化學習方式，使學生通過應用知識、動手操作的方式來學習知識，進而加深學生對學習材料的理解，強調積極建構、合作學習。[2]它強調以真實情境中的問題作為驅動，將所要學習的知識點內容以一個或多個項目活動學習形式進行整合，使學生在完成項目的過程中學習新內容，獲得較全面的學科知識，同時通過項目培養學生的自主、合作、探究能力，創新能力，動手實踐能力及問題解決能力等。[3]它包括了六大基本步驟，如圖1所示。

3.“研學后教”與項目式學習的契合度分析

新課程標準提出要大力推進教學改革，關注學生學習過程，創設與生活關聯的、任務導向的真實情境，促進學生自主、合作、探究地學習。[4]而“研學后教”堅持以學生的學習為主體，將學生的“學”、教師的“教”、師生的“研”合為一體的立體生態課堂，實現“研”有深度、“學”有厚度、“教”有高度的目標。在高中信息技術學科教學中，項目式學習是在新課標和課堂教學改革理念下合適有效的學習方式，是踐行高中信息技術新課標的有效方法，也是區域“研學后教”理念的落地和實施。

高中信息技術項目式學習的實施策略

1.基于項目式學習的高中信息技術教學理念

在高中信息技術教學中，要圍繞學科核心素養，凸顯“學主教從、以學定教、先學后教”的專業路徑，把項目整合于課堂教學中，創設有利于學生開展項目學習的數字化環境、資源和條件。[5]在教學中，要有效地對知識體系進行梳理，引入現實情境性的問題或主題，梳理項目式學習的“問題—項目—學習”三者之間的關系[6]，認清項目式學習六大步驟與八大要素之間的融合關系（如圖2），進一步提升項目式學習的設計。

2.高中信息技術項目式學習的目標分析

在高中信息技術教學中，通過梳理各課程模塊的教學內容，以階段教學內容、模塊、單元等為依托，提煉學生習得知識后應具備的學科核心素養，對照具體的學業要求，并以此節點設計項目推進路徑，形成“模塊教學內容—學科核心素養—項目目標—教學目標”的四級目標分析路徑，逐一突破各個節點，培養學生學科核心素養。

3.高中信息技術項目式學習的策略分析

（1）“技術條件”策略

項目式學習要依靠多種信息技術條件和平臺，而信息技術的技術性和實踐性的特征，特別是新課標提到要根據不同的教學需求設立信息技術實驗室，如數據分析實驗室、創客實驗室、多媒體網絡實驗室等，依據技術學科條件以微課程的形式融入項目式學習活動的整個過程，依托信息技術的有效資源、信息化教學手段、數字化教學資源等，這些都為項目式學習的有效開展和實施提供了可行性條件。

（2）“問題項目”策略

在項目式學習中，知識的獲得來源于對問題的認識和解決的過程。問題本身推動了解決問題和推理技能的應用，同時也激發了學生自己查找信息、學習關于此問題的知識和結構，以及解決問題的方法，“圍繞問題來組織學習過程，問題是學習過程的起點”，這是任何形式項目式學習教學活動的核心原則。[7]

在高中信息技術教學中，設置一個好的問題是成功實施項目式學習的第一步，一個好的問題能夠給學習者提供一個廣闊的多向度的探索空間，也能為學生提供記憶和思考的腳手架。

（3）“自主探索”策略

在項目式學習中，如果不能在學習過程中體現出主動獲取知識、解決實際問題等技能的話，即使最終成果是一個項目也不能稱其為項目式學習。具有現實意義的問題并不一定是一個現實世界真實存在的問題，而是說解決這個問題需要用到現實生活中會用到的技能，這就需要學生不斷地自主探索。在高中信息技術教學中，通過問題情境提升為主題探究，將技術技能的學習與人文素養的培養相融合，通過自主探索后將知識進行學以致用。

（4）“學習組織”策略

在項目式學習中，學習可以是信息式、結構式、轉化式，信息式注重的是知識儲存量的增加，單純的輸入和記憶的過程；結構式強調通過原有經驗信息點了解事件甚至背后的構成邏輯和形成規律；轉化式則關注人對事物的獨特意義建構，意義創造性的能力和過程。在高中信息技術學科教學中，要洞見和重組學科理解力和技能化，明確整個學習組織的信息式的、結構式的、轉化式的學習模塊，要巧妙地將之融為一個整體的學習過程，猶如一杯漂亮可口項目式學習的學習組織雞尾酒。

4.高中信息技術項目式學習的策略實施范式

高中信息技術的教學以學科核心素養為總要求，通過項目式學習，將知識建構、技能培養、思維發展融入到運用數字化工具解決問題和完成任務的過程中，結合“研學后教”與項目式學習的策略分析，制訂高中信息技術項目式學習的策略實施范式[8]，如圖3所示。

高中信息技術項目式學習的實施過程

在高中信息技術項目式學習的教學實施中，教師要遵循項目式學習路線、知識體系路線、思維能力與學科核心素養路線的一體化，圍繞相應知識點，給學生提供自主探索的機會。結合“研學后教”理念，筆者選取必修課程模塊一《數據與計算》中“數據處理與應用”的知識內容，施以“地面智能氣象的數據分析和可視化表達”項目活動為例來展開。

1.項目活動實施的教學分析

（1）課標內容分析

本項目活動通過典型的應用案例，了解數據采集、分析和可視化表達的基本方法，根據任務需求，選用恰當的軟件工具或平臺處理數據，完成分析報告。學業要求上要求學生了解數據采集、分析和可視化表達的基本方法，能夠利用軟件工具或平臺對數據進行整理、組織、計算與呈現；在數據分析的基礎上，完成分析報告。

（2）教學內容分析

本項目活動選自必修模塊一《數據與計算》第二部分“數據處理與應用”內容，主要涉及數據處理的基本方法，通過運用數字化工具，體驗數據處理的需求分析、加工、分析等過程，掌握運用恰當的工具對數據進行呈現。通過數據分析結果和需求進行可視化表達，從而形成分析報告。依據項目活動進行自主、協作、探究技能學習，完成對數據的認識、采集、分析和可視化表達的知識要點，最終通過完成小組項目活動達成學習目標。

2.項目活動實施的目標分析

結合對教學內容和項目活動的分析，高中信息技術學科核心素養的水平1-5，確定本項目活動的學科核心素養目標：信息意識（水平1：1-2-3-4-5）、計算思維（水平1：1-2-4）、數字化學習與創新（水平1：1-2）、信息社會責任（水平1：2-5）。

3.項目活動實施的情境與問題

指引學生通過手機APP“氣象雷達”“停課鈴”等智能氣象應用終端，可以實時查看氣象的溫度、濕度、風向、降雨等數據，通過對地面氣象大數據的分析，可以預測各種氣象天氣，運用多種不同的數據采集方法，有效地進行地面天氣預報，根據不同地區和不同時間清晰呈現數據可視化表達。基于真實現實情境完成項目選題和項目規劃。項目活動建議共8課時，其中活動探究1-3各2課時，作品制作1課時，成果交流和活動評價1課時。

4.項目活動實施的活動設計

（1）活動探究1：地面智能氣象數據的采集

針對數據的三種類型，熟悉不同類型數據的采集方法與手段，選擇全面、整體化的地面氣象數據采集方法，綜合運用多種不同采集方法，體現數據的真實性與客觀性。在活動實施過程中，可以根據不同的小組，按照不同的數據采集方法進行分組探究和實驗，比較分析采集數據的異同點，交流和研討。

（2）活動探究2：地面智能氣象數據的分析

氣象數據的要素來源于氣壓、風向、風速、濕度、相對濕度等，依據數據分析的現狀分析、原因分析、預測分析對應不同數據分析方法，探究地面氣象數據的分析方法。例如，運用SPSS軟件基于統計學數理分析方法（如方差統計分析、多元回歸分析、關聯分析等），或基于機器學習的人工智能Python等軟件方法（如地面氣象數據建模、氣象時態序列數據分析、氣象模式識別等）。體驗數據分析的基本步驟和基本方法，提升數據分析的結構化思維。

（3）活動探究3：地面智能氣象數據的可視化表達

通過氣象數據的采集與分析后，尋求最恰當的數據可視化軟件工具“水晶易表Xcelsius”，利用“地圖”工具，熟悉掌握“地圖”相關的數據可視化呈現方法。通過將采集和分析后的數據導入到可視化軟件，直觀地進行展現。依據“地圖”欄目的子類別分析過程，再整合子類別融入到整體的地面智能氣象數據的可視化表達，深化掌握可視化表達的技能與方法。

（4）作品制作：地面智能氣象的數據分析報告

“作品制作”是集中展示學習成果的階段，引導學生從數據分析的目的出發，構思如何按照“規劃設計”分析目的完成數據分析報告，并進行展示。

（5）成果交流：“地面智能氣象的數據分析和可視化表達”項目成果交流

各小組結合數據的采集、分析、可視化表達的成果，以及數據分析報告的整體內容，運用恰當的數字化學習工具行進展示和交流，并通過成果展示與交流，明確小組自身的優劣勢，加深各小組之間的交流，促進學習成果和學習深度的提升。

（6）活動評價：“地面智能氣象的數據分析和可視化表達”項目活動評價

各小組根據項目成果，結合項目活動評價表，選用“項目活動評價表（通用版）”開展項目學習活動評價，通過互評30%、自評30%、教師評40%得出總分。項目活動評價表以培養學科核心素養為目標，以知識體系為載體，以項目學習活動過程與評價為途徑。

5.項目活動的拓展思考

數據分析的作用主要有現狀分析、原因分析、預測分析，對應的數據分析方法也不同，氣象數據分析大多采用預測分析。在目前技術條件下，氣象預報的方法主要有經驗預報、統計預報、數值預報和集成預報，學生通過項目活動的學習過程，調查還可以有什么方法和技能進行氣象的預報，分別有什么優勢。

“研學后教”理念下高中信息技術項目式學習的實踐思考

1.項目式學習的效果分析

項目式學習是高中信息技術新課標理念倡導的學習方式，在“研學后教”課堂教學改革理念下，通過制訂適合高中信息技術項目式學習實施范式，為項目式學習提供案例和參考。同時，按照知識體系學習路線圖、學科核心素養培養路線圖、思維能力提升路線圖的三條項目路線，通過不同的項目活動探究，提升學生技能和思維能力，培養學生學科核心素養。

2.項目式學習的反思提升

雖然項目式學習作為一種學習方式順應了深化新課程課堂改革的需求，但在高中信息技術學科的教學實際中，相對于傳統課堂的運作模式，要讓學生全身心地投入到項目活動開展中，需要教師在項目活動的設計上花更多的心思和精力，同時項目活動要融合多個學科的知識，這就對教師提出了更大的挑戰，需要教師不斷地更新知識儲備，提升綜合項目活動設計能力。

參考文獻：

[1]廣州市番禺區教研室.廣州市番禺區升級“研學后教”課堂教學改革實施指導意見[Z].番教文（2017）68號，2017：1-10.

[2]Sawyer，R.K.The Cambridge Handbook of the Learning Sciences[M].Cambridge University Press，2014：324-341.

[3]劉晗.項目學習在高中信息技術課程中的應用研究——以高中《信息技術基礎》為例[D].蘭州：西北師范大學， 2015：7-15.

[4]中華人民共和國教育部.普通高中課程方案（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[5]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[6]張鵬.項目學習：推進課程優化與改善的實踐[J].中國電化教育， 2011（4）：93-96.

[7]趙慧臣.美國北卡羅來納州中學STEM學校的教學設計及其啟示[J].中國電化教育， 2017（2）：47-54.

[8]彭麗歐.數據可視化，發展新定位——高中信息技術融合學生發展指導案例分析[J].中國信息技術教育， 2018（12）：23-27.

基金項目：本文系全國教育信息技術研究“十二五”規劃課題“基于電子書包的高中微課程設計模式與應用研究”（課題立項號：143641831）階段性成果；本文系廣州市番禺區教育科學“十三五”規劃課題“高中信息技術課程教學中人文素養培養策略研究”（課題立項號：2016-xk231）階段性成果；本文系廣東教育學會中小學信息技術教育專業委員會“十三五”規劃信息技術教育課題“初中信息技術‘研學后教課堂的微課設計與應用研究”階段性成果。